DE69333033T2

DE69333033T2 - Implantierbarer Herzschrittmacher mit Hysteresefunktion bei Zweikammerbetriebsarten

Info

Publication number: DE69333033T2
Application number: DE69333033T
Authority: DE
Inventors: John W. Poore
Original assignee: Pacesetter Inc
Current assignee: Pacesetter Inc
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2013-03-05
Also published as: EP0559193B1; AU654641B2; EP0559193A2; AU3378993A; JPH067458A; EP0559193A3; US5237992A; DE69333033D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine implantierbare medizinische Vorrichtung und im Besonderen auf einen implantierbaren Herzschrittmacher, der eine Hysteresefunktion bei Zweikammerbetriebsarten zur Verfügung stellt, die durch einen abgetasteten natürlichen Rhythmus getriggert werden können, die entweder in dem Atrium oder dem Ventrikel auftreten.
Das Herz ist eine Pumpe, die das lebenserhaltende Blut durch den Körper eines Patienten pumpt. Das Herz erreicht seine Pumpfunktion durch die Kontraktion seines myokardischen Muskelgewebes, dessen Kontraktion das Blut von einer Kammer des Herzens zu einer anderen Kammer oder zu einem besonderen Ort im Körper drückt. Wenn zum Beispiel Blut zum Herz zurückfließt, nachdem es durch den Körper zirkuliert ist, wird es in dem rechten Atrium des Herzens gesammelt. Die Kontraktion des rechten Atriums drückt das Blut, das sich darin befindet, in den rechten Ventrikel. Nach einer kurzen Verzögerung, die lang genug ist, um es dem Blut zu ermöglichen, vom rechten Atrium zum rechten Ventrikel zugelangen, kontrahiert der rechte Ventrikel und zwingt das Blut in die Lungen des Patienten. Das Blut, welches von den Lungen zurückkehrt, wird in dem linken Atrium gesammelt. Die Kontraktion des linken Atriums drückt das Blut in den linken Ventrikel. Nach einer kurzen Verzögerung kontrahiert der linke Ventrikel und zwingt das Blut in das Kreislaufsystem des Körpers des Patienten.
In einem gesunden Herzen kontrahieren die linke und rechte Atria als auch die rechten und linken Ventrikel simultan, wobei eine kurze Verzögerung (zum Beispiel 40 bis 120 Millisekunden) zwischen der atrialen Kontraktion und der ventrikularen Kontraktion besteht und eine viel längere Verzögerung (zum Beispiel 350 bis 1200 Millisekunden) zwischen der ventrikularen Kontraktion und der nächsten atrialen Kontraktion besteht. Dies ist der Rhythmus, bei dem der atrialen Kontraktion die ventrikulare Kontraktion folgt, die als ein Herz"schlag" oder als ein Herz"zyklus" bezeichnet wird. Ein typisches Herz kann 85.000 bis 100.000 Mal pro Tag schlagen.
Wenn das Herzgewebe erkrankt oder beschädigt ist, dann kann es das Blut nicht effizient durch den Körper pumpen. Zahlreiche Typen von Krankheiten können auftreten, die entweder die Fähigkeit einer vorhandenen Herzkammer zu kontrahieren oder den zeitlichen Ablauf der herzmyokardischen Muskelgewebskontraktionen negativ beeinflussen. Bradykardie ist zum Beispiel ein Zustand des Herzens, wo der Herzschlag sich auf eine Rate verlangsamt, von der angenommen wird, dass sie nicht ausreicht, um Blut in einer ausreichenden Versorgung durch einen Körper eines Patienten zu pumpen. Eine Herzrate von weniger als 50 Schlägen pro Minute wird zum Beispiel für gewöhnlich bei den meisten Patienten als eine Bradykardiebedingung betrachtet.
Eine verbreitete Technik zur Behandlung von Bradykardie und anderen Herzkrankheiten ist, einen Herzschrittmacher in dem Patienten zu implantieren. Der Herzschrittmacher tastet die Herzaktivität ab, das heißt Herzschläge oder Kontraktionen innerhalb einer gegebenen Herzkammer, und wenn die Herzschläge nicht in einer vorgegebenen Rate auftreten, dann werden Stimulationspulse erzeugt und an eine geeignete Herzkammer abgegeben, für gewöhnlich entweder an das rechte Atrium oder das rechte Ventrikel, um das myokardische Muskelgewebe in solchen Kammern des Herzens zum Kontrahieren zu zwingen, wobei dadurch das Herz gezwungen wird, bei einer schnelleren Rate oder in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung zu schlagen.
Um dem Herzen jede Möglichkeit anzubieten, um selbst zu schlagen, das heißt dem atrialen und ventrikularen Muskelgewebe zu erlauben, natürlich ohne externe Stimulationsimpulse zu kontrahieren, definieren die Schaltungen des Herzschrittmachers eine Zeitperiode, die im Allgemeinen als das „Escape-Intervall" bezeichnet wird, das etwas länger ist als die Zeitperiode zwischen den Herzschlägen eines Herzens, das bei einer minimal akzeptablen Rate schlägt. Wenn zum Beispiel das Herz bei einer Rate von 50 Schlägen pro Minute schlägt, dann ist die Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen 1200 Millisekunden. Wenn es folglich erwünscht ist, dass die Herzrate niemals auf eine Rate abfällt, die kleiner ist als 50 Schläge pro Minute, dann wird das Escape-Intervall des Herzschrittmachers auf einen geeigneten Wert eingestellt, der immer dann einen Stimulationsimpuls erzeugt, wenn mehr als 12000 Millisekunden seit dem letzten Herzschlag vergangen sind. Wenn ein Herzschlag auftritt, bevor 1200 Millisekunden vergangen sind, dann schlägt das Herz bei einer Rate, die schneller ist als 50 Schläge pro Minute und es muss kein Stimulationsimpuls erzeugt werden. Beim Abtasten solch eines „natürlichen" (nicht stimulierten, manchmal bezeichnet als „intrinsischen") Herzschlag innerhalb der vorgesehenen Zeitperiode, wird das Escape-Intervall zurückgesetzt und es wird ein neues Escape-Intervall gestartet. Ein Stimulationsimpuls wird am Ende dieses neuen Escape-Intervalles erzeugt, wenn nicht ein natürlicher Herzschlag während dem Escape-Intervall wieder abgetastet wird. Auf diese Art und Weise werden Stimulationsimpulse „nach Bedarf erzeugt, das heißt nur dann, wenn sie benötigt werden, um die Herz rate bei einer Rate aufrecht zu erhalten, die niemals unter die Ratte fällt, ie durch das Escape Intervall eingestellt ist.
Das Herz wird überwacht durch die Bewertung der elektrischen Signale, die gleichzeitig mit der Kontraktion des Herzmuskelgewebes in einer bestimmten Kammer des Herzens auftreten. Die Kontraktion des atrialen Muskelgewebes zeigt sich durch die Erzeugung einer P-Welle. Die Kontraktion des ventrikularen Muskelgewebes zeigt sich durch die Erzeugung einer R-Welle (manchmal als der „QRS-Komplex" bezeichnet). Da das ventrikulare Muskelgewebe viel massiver ist als das atriale Muskelgewebe, ist die R-Welle im Allgemeinen ein viel kleineres Signal als die P-Welle und folglich einfacher zu detektieren. Die Sequenz der elektrischen Signale, welche die P-Wellen darstellen, denen die R-Wellen folgen (oder die QRS-Komplexe) können vorteilhaft durch die Herzschrittmacherschaltungen von der Innenseite des Herzens oder direkt am Herzen unter Benutzung von Abtastleitungen, die in das Herz oder am Herzen implantiert sind, zum Beispiel Herzschrittmacherleitungen, abgetastet werden. Solche elektrischen Signale, die intern abgetastete P-Wellen und R-Wellen darstellen, werden als das Elektrogramm (EGM) des Herzens bezeichnet. Ein Dualkammer-Herzschrittmacher enthält vorteilhafterweise Einrichtungen zum Abtasten von P-Wellen oder R-Wellen und folglich Einrichtungen zur Überwachung des Patienten-EGM.
R-Wellen und/oder P-Wellen werden abgetastet, indem eine Elektrode mit dem interessierenden Herzgewebe in Kontakt gebracht wird oder proximal dem interessierenden Herzgewebe angeordnet wird. Die meisten Herzschrittmacher benutzen dieselbe Elektrode zur Abtastung von R-Wellen und/oder P-Wellen, die auch für die Abgabe von Stimulationsimpulsen an das entsprechende ventrikulare und/oder atriale Herzgewebe verwendet wird. Die meisten modernen Herzschrittmacher beinhalten des Weiteren die Fähigkeit, in Kombination mit einem externen Programmierungs-Anzeigegerät, das in telekommunikativer Verbindung zu dem Herzschrittmacher steht, das EGM anzuzeigen. Ein erfahrener Kardiologe oder ein anderer Arzt kann durch das einfache Studieren des EGMs des Patienten eine große Menge an Information über ein Patientenherz bestimmen. Darüber hinaus können die Herzschrittmacherschaltungen so entworfen und programmiert werden, dass sie automatisch in einer geeigneten Art und Weise auf verschiedene Zustände reagieren, die durch das EGM angezeigt werden.
Um die Fähigkeit des Herzens, selbst ohne externe Stimulation weiter zu verbessern, ist es im Stand der Technik bekannt, als Reaktion auf einen abgetasteten natürlichen Herzschlag ein längeres Escape-Intervall zur Verfügung zu stellen, als in Reaktion auf einen extern stimulierten Herzschlag zur Verfügung gestellt wird, wenn der Herzschrittmacher in be stimmten Einzelkammer-Herzschrittmachermoden betrieben wird. Ein solcher Einzelkammer Herzschrittmachermodus, der benutzt wird zum Abtasten und zum Stimulieren in den Ventrikeln, ist der VVE-Herzschrittmachermodus (vergleiche die zwei nächsten Absätze für eine vollständigere Beschreibung der verschiedenen Herzschrittmachermoden und wie solche Moden mit einem Code aus drei oder vier Buchstaben bezeichnet werden). Wenn zum Beispiel die Herzschrittmacherrate folglich auf 70 Schläge pro Minute (bpm) eingestellt wird, das einem Escape-Intervall von 857 Millisekunden entspricht, und wenn kein natürlicher Herzschlag auftritt, dann wird alle 857 Millisekunden ein Stimulationsimpuls erzeugt. Sollte ein natürlicher Herzschlag detektiert werden, dann wird das Escape-Intervall verlängert, zum Beispiel um 10% auf 943 Millisekunden, um es dem Herzen zu ermöglichen, um natürlich bei einer Rate zu schlagen, die ein wenig niedriger (ungefähr 64 bpm) ist als die Herzschrittmacherrate von 70 bpm. Auf diese Art und Weise wird dem natürlichen Rhythmus des Patienten eine höhere Priorität als dem erzwungenen (stimulierten) Rhythmus gegeben, der durch den Herzschrittmacher eingestellt wird. Das Verändern des Escape-Intervalls als Reaktion auf das Abtasten eines natürlichen Herzschlages auf diese An und Weise, wird als „Hysterese" bezeichnet.
Wie angegeben worden ist, ist die Hysterese hierzu nur in bestimmten Einzelkammer-Herzschrittmacherbetriebsmoden benutzt worden. Die Herzschrittmachermoden eines Herzschrittmachers, sowohl Einzel- als auch Dualkammer-Herzschrittmacher, werden durch den Typ entsprechend einem Code aus drei Buchstaben klassifiziert. In solch einem Code identifiziert der erste Buchstabe die Kammer des Herzens, welche stimuliert wird (das heißt die Kammer, an die ein Stimulationsimpuls abgegeben wird mit einem „V" wird ein Ventrikel, mit einem „A" wird ein Atrium und mit einem „D" wird sowohl das Atrium als auch das Ventrikel bezeichnet. Der zweite Buchstabe des Codes identifiziert die Kammer, in der die Herzaktivität abgetastet wird, unter Benutzung derselben Buchstaben, wobei ein „0" angibt, dass nicht abgetastet wird. Der dritte Buchstabe des Codes gibt die Handlung oder die Reaktion an, die durch den Herzschrittmacher unternommen wird. Im Allgemeinen sind drei Handlungs- oder Reaktionstypen bekannt: (1) eine Hemmungsreaktion („I"), wobei ein Stimulationsimpuls am Ende des geeigneten Escape-Intervalls an die bestimmte Kammer abgegeben wird, wenn nicht während dem Escape-Intervall eine Herzaktivität abgetastet wird, wobei in diesem Fall der Stimulationsimpuls gehemmt wird; (2) eine Triggerreaktion („T"), wobei ein Stimulationsimpuls an eine vorgegebenen Kammer des Herzens für eine vorgegebene Zeitperiode nach einem abgetasteten Ereignis abgegeben wird; oder (3) eine duale Reaktion („D"), wobei sowohl der Hemmungsbetrieb als auch der Triggerbetrieb aufgerufen werden kann, zum Beispiel wenn die „Hemmung" in einer Herzkammer und die „Triggerung" in der anderen Herzkammer auftritt.
Zu solch einem Code aus drei Buchstaben kann ein vierter Buchstabe „R" hinzugefügt werden, um einen ratenreaktiven Herzschrittmacher zu bestimmen und/oder zu bestimmen, ob die ratenreaktiven Merkmale eines solchen ratenreaktiven Herzschrittmachers freigegeben sind („O", wird typischerweise benutzt, um anzugeben, dass der ratenreaktive Betrieb gesperrt worden ist). Ein ratenreaktiver Herzschrittmacher ist einer, wo ein spezifizierter Parameter oder eine Kombination von Parametern, wie zum Beispiel die körperliche Aktivität, die Sauerstoffmenge im Blut, die Bluttemperatur, etc., durch einen geeigneten Sensor abgetastet wird und als eine physiologische Angabe benutzt wird, welchen Wert die Herzstimulationsrate haben sollte. Wenn dieses Merkmal freigegeben ist, dann stellt der ratenreaktive Herzschrittmacher folglich Stimulationsimpulse zur Verfügung, welche am besten den physiologischen Ansprüchen des Patienten entsprechen.
Zum Beispiel ist ein DVI-Herzschrittmacher ein Schrittmacher (beachte, dass in dieser Anmeldung die Begriffe „Herzschrittmacher" und „Schrittmacher" synonym benutzt werden), der das Herz in beiden Kammern stimuliert, aber nur den Ventrikel abtastet und der Stimulationsimpulse hemmt, wenn vorher eine ventrikulare Aktivität abgetastet wird. Da der in zwei Kammern stimuliert, wird er als ein Dualkammer-Herzschrittmacher betrachtet. Andererseits ist ein VVI-Herzschrittmacher ein Herzschrittmacher, der nur den Ventrikel stimuliert und nur den Ventrikel abtastet. Da nur eine Kammer eingebunden ist, wird er als Einzelkammer-Herzschrittmacher klassifiziert. Es sollte beachtet werden, dass die meisten Dualkammer-Herzschrittmacher so programmiert werden können, dass sie in einem Einzelkammer-Betriebsmodus arbeiten. Ein DDDR Herzschrittmacher ist ein ratenreaktiver Herzschrittmacher, der beide Kammern des Herzens abtastet und bei einer Rate stimuliert, die durch einen physiologischen Sensor bestimmt wird.
Nach Kenntnis des Anmelders ist hierfür die Hysterese nur Einzelkammer-Herzschrittmacherbetriebsarten verwendet worden, zum Beispiel bei VVI, wenn die Herzaktivität nur in einer Kammer des Herzens abgetastet wird. Was deshalb benötigt wird, ist ein Hysteresesystem, das in einem Dualkammer-Herzschrittmachermodus, wie zum Beispiel bei DDD oder DDDR, benutzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung bietet vorteilhafterweise solch ein System an.
WO82/03783 beschreibt einen Herzschrittmacher, der Eingabeschaltungen für den Empfang von Signalen von sowohl dem Aurikel und dem Ventrikel und Einrichtungen enthält, um die Zeit nach der Beendigung, nach der ein Stimulationsdurchlauf ausgegeben wird, wenn eine ordentliche Funktion des Herzens detektiert worden ist, zu erhöhen. Das Gerät löscht auch diesen Hysteresezustand, wenn eine ordentliche Funktion des Herzens nicht detektiert wird, wobei keine Löschung des Hysteresezustandes im Falle des Fehlens einer Kontraktion ausgeführt wird, die durch einen natürlichen Aurikel zum Ventrikeltransfer erzeugt wurde.
US 4,856,523 beschreibt einen ratenreaktiven Herzschrittmacher mit einer automatischen Betriebsmodusumschaltung und/oder variablen Hystereserate. Die Hysterese wird zur Verfügung gestellt, um eine natürliche AV-Synchronität zu ermöglichen, wenn dies möglich ist. Bei Abwesenheit von natürlichen SA-Knotensignalen wird das Herz bei einer Rate stimuliert, die durch das Abtasten der physiologischen Bedürfnisse bestimmt wird. Wenn ein natürliches Herzsignal detektiert wird, dann wird die Hysterese aktiviert, um das Escape-Intervall um einen vorgegebenen Betrag zu erweitern, der sich auf das abgetastete physiologische Bedürfnis bezieht. Die Hemmung der Stimulationsimpulse wird solange aufrecht erhalten, wie eine normale Herzaktivität abgetastet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt einen implantierbaren Dualkammer-Herzschrittmacher zur Verfügung, der vorteilhafterweise eine Hysteresefunktion in Dualkammer-Betriebsmoden, wie zum Beispiel bei DDD oder DDDR, zur Verfügung stellt.
Entsprechend der Erfindung wird ein programmierbarer Dualkammer-Herzschrittmacher zur Verfügung gestellt, der folgende Elemente umfasst: eine Zeitgeber/Steuereinrichtung zur Definition eines atrialen Escape-Intervalls (AEI) und einer AV-Verzögerung (AVD); Programmiereinrichtungen zur Einstellung und zur Ableitung der Betriebsparameter des Herzschrittmachers, einschließlich der programmierten Werte von AEI und AVD; Abtasteinrichtungen zur Abtastung von atrialen und ventrikularen Kontraktionen; und Pulserzeugungseinrichtungen zur Erzeugung eines atrialen Stimulationsimpulses als Reaktion auf ein atriales Stimulationssignal; wobei die Zeitgeber/Steuereinrichtungen Einrichtungen zum Starten des Zeitablaufs der AEI nach dem Abtasten einer ventrikularen Kontraktion oder des Zeitablaufs der AVD enthält, was auch immer zuerst auftritt, und zum Starten des Zeitablaufs des AEI nach dem Abtasten einer atrialen Kontraktion oder des Zeitablaufs der AEI, was auch immer zuerst geschieht, wobei die Zeitgeber/Steuereinrichtung des Weiteren das atriale Stimulationssignal als Reaktion auf den Zeitablauf des AEI erzeugt, wobei die atrialen Stimulationsimpulse durch den Herzschrittmacher bei einer programmierten Rate er zeugt werden, die durch den programmierten Wert der AEI und AVD bestimmt wird, wobei der Herzschrittmacher gekennzeichnet ist durch eine atriale Escaperaten-Hystereseeinrichtung, die angeordnet ist, um den programmierten Wert der AEI um einen ersten vorgegebenen Betrag als Reaktion auf das Abtasten einer natürlichen atrialen Kontraktion durch die Abtasteinrichtung zu verlängern und um den Wert der AEI auf ihren programmierten Wert als Reaktion auf die Erzeugung eines atrialen Stimulationsimpulses durch die Pulserzeugungseinrichtungen (18) zurückzugeben; und durch atrial induzierte AVD-Hystereseeinrichtungen, die angeordnet sind, um den programmierten Wert der AVD um einen zweiten vorgegebenen Betrag als Reaktion auf das Abtasten einer natürlichen atrialen Kontraktion durch die Abtasteinrichtungen zu erweitern, wobei der zweite vorgegebene Betrag kleiner ist als der erste vorgegebene Betrag und um den programmierten Wert der AEI um den zweiten vorgegebenen Betrag zu verkürzen und um den Wert der erweiterten AVD als Reaktion auf die Erzeugung eines atrialen Stimulationsimpulses durch die Pulserzeugungseinrichtung (18) mit ihrem programmierten Wert zurückzugeben; und wobei es natürlichen atrialen Kontraktionen erlaubt ist, bei einer Rate aufzutreten, die kleiner ist als die programmierte Rate.
Solch ein Herzschrittmacher kann auch optional eine ventrikular induzierte AV-Verzögerungshystereseeinrichtung enthalten, um wahlweise die AVD auf einen vorgegebenen Betrag zu erweitern.
Die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese bewirkt, dass der AVD auf einen neuen Wert AVD_R solange erweitert wird, wie eine natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AVD_R auf den Wert von AVD beim Auftreten eines Fehlers zurückkehrt, um die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abzutasten.
Es ist folglich ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung einen Dualkammer-Herzschrittmacher zur Verfügung zu stellen, der es erlaubt, Stimulationsimpulse bei einer Stimulationsrate zu erzeugen, die durch den programmierten Wert eines atrialen Escape-Intervalls und einer AV-Verzögerung bestimmt wird, während auch das Auftreten einer natürlichen atrialen Aktivität bei einer Rate erlaubt wird, die kleiner ist als die Stimulationsrate. Solch ein Herzschrittmacher gewichtet mit Vorteil den natürlichen Rhythmus des Herzens höher als den Stimulationsrhythmus des Herzens während dem Betrieb im Dualkammer-Stimulationsmodus, wobei dadurch dem Herzen eine längere Zeit gegeben wird, um selbst zu schlagen, bevor Stimulationsimpulse abgegeben werden, die das Herz zwingen bei einer vorgegebenen Stimulationsrate zu schlagen.
Es ist ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung, einen Dualkammer-Herzschrittmacher zur Verfügung zu stellen, der einige verschiedene Typen von Herzstimulationsmoden zur Verfügung stellt, die programmmäßig zur Aufnahme in den Betrieb des Herzschrittmachers ausgewählt werden können.
Die obigen und anderen Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detailliertere Beschreibung davon besser verstanden werden können, die in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen dargestellt wird, wobei:
1 ein Blockdiagramm eines programmierbaren Dualkammer Herzschrittmachers ist;
2 ein Blockdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispieles der Steuerlogik des Herzschrittmachers von 1 ist;
3 ein Zeitdiagramm ist, das das Basiszeitintervall definiert, welches mit dem Betrieb eines Dualkammer-Herzschrittmachers verbunden ist;
4 ist ein erweitertes Zeitdiagramm, das erklärt, wie die vorliegende Erfindung wahlweise die AEI und/oder die AVD entsprechend den verschiedenen Hysteresebetriebsarten der Erfindung verändert;
5 ist ein Zeitsequenzdiagramm, das den atrial induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus in Kombination mit dem ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus der Erfindung darstellt;
6 ist ein Zeitsequenzdiagramm wie 5, enthält aber des Weiteren den atrialen Escaperaten-Hysteresebetriebsmodus;
7 ist ein Flussdiagramm, das die vorliegende Erfindung für die Situation darstellt, wo alle drei Hysteresebetriebsarten ausgewählt sind.
In den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen kennzeichnen gleiche Referenzzahlen gleiche Komponenten.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die folgende Beschreibung ist die gegenwärtig beste Betrachtungsart, um die Erfindung auszuführen. Diese Beschreibung ist nicht in einem begrenzenden Sinne zu verstehen, sondern ihr Zweck ist nur die Beschreibung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung. Der Bereich der Erfindung sollte mit Bezug auf die Ansprüche bestimmt werden.
Bezüglich 1 wird ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Zweikammer-Herzschrittmachers 10 beschrieben. Der Herzschrittmacher 10 ist mit dem Herzen über die Leitungen 14 und 16 verbunden, wobei die Leitung 14 eine Elektrode 15 hat, die in Verbindung mit einer der Arterien des Herzens ist, und wobei die Leitung 14 eine Elektrode 17 hat, die in Verbindung mit einem der Ventrikel des Herzen ist. Die Leitungen 14 und 16 übertragen von einem arteriellen Pulsgenerator (A-PG) 18 beziehungsweise einem ventrikularen Pulsgenerator (V-PG) 20 Stimulationsimpulse an die Elektroden 15 und 17. Des Weiteren werden elektrische Signale der Arterie von der Elektrode 15 über die Leitung 14 an den Eingangsanschluss eines atrialen Kanalabtastverstärkers (P-AMP) 22 übertragen; und es werden elektrische Signale der Ventrikel von der Elektrode 17 über die Leitung 16 an den Eingangsanschluss eines Ventrikularabtastkanalverstärkers (R-AMP) 24 übertragen.
Die Steuerung des Zweikammer-Herzschrittmachers 10 ist ein Zeit/Steuersystem 26. Das Zeit/Steuersystem 26 (im Folgenden einfach als Steuersystem 26 bezeichnet) empfängt die Ausgangssignale des atrialen Verstärkers 22 über die Signalleitung 28. Auf ähnliche Art und Weise empfängt das Steuersystem 26 die Ausgangssignale von dem Ventrikularverstärker 24 über die Signalleitung 30. Die Ausgangssignale auf den Signalleitungen 28 und 30 werden jedes Mal erzeugt, wenn eine P-Welle oder eine R-Welle in dem Herz 12 abgetastet wird. Das Steuersystem 26 erzeugt auch Triggersignale, die jeweils über die Signalleitungen 32 und 34 an den atrialen Impulsgenerator 18 und den Ventrikularpulsgenerator 20 geschickt werden. Diese Triggersignale werden jedes Mal erzeugt, wenn ein Stimulationsimpuls durch den jeweiligen Pulsgenerator 18 oder 20 erzeugt werden soll. Das atriale Triggersignal wird einfach als der „A-Puls" bezeichnet und das ventrikulare Triggersignal wird als der „V-Puls" bezeichnet. Während der Zeit, dass entweder ein A-Puls oder V-Puls an das Herz abgegeben wird, wird der entsprechende Verstärker P-AMP 22 und/oder R-AMP 24, typischerweise mittels eines Abschaltsignals gesperrt, das jeweils von dem Steuersystem über die Signalleitungen 36 und 38 an diese Verstärker ausgegeben wird. Diese Abschaltung bewahrt die Verstärker 22 und 24 davor, dass sie durch die relativ großen Stimulationsimpulse, die während dieser Zeit an ihren Eingangsanschlüssen vorhanden sind, in die Sättigung gehen. Diese Abschaltung trägt auch mit dazu bei, dass elektrische Restsignale, die in dem Muskelgewebe als eine Folge der Herzstimulation vorhanden sind, nicht als P-Wellen oder R-Wellen interpretiert werden.
Bezüglich 1 kann der Herzschrittmacher 10 auch eine Speicherschaltung 40 enthalten, die über einen geeigneten Daten/Adressbus 42 mit dem Steuersystem 26 verbunden ist. Diese Speicherschaltung erlaubt es bestimmten Steuerparametern, die durch das Steuersystem beim Steuern des Betriebes des Herzschrittmachers benutzt werden, dass diese nach Bedarf programmmäßig abgespeichert und modifiziert werden, um den Betrieb des Herzschrittma chers individuell anzupassen, um den Bedürfnissen eines bestimmten Patienten zu entsprechen. Solche Daten enthalten grundlegende Zeitintervalle, die während dem Betrieb des Herzschrittmachers benutzt werden, so wie zum Beispiel das programmierte Escape-Intervall (EI), als auch den Betrag, um den EI aufgrund der Hysterese, die durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellt wird, zu verändern ist. Des Weiteren können Daten, die während dem Betrieb des Herzschrittmachers abgetastet werden, in dem Speicher 40 für eine spätere Datenwiederherstellung und -analyse abgespeichert werden.
Des Weiteren ist eine Telemetrieschaltung 44 in dem Herzschrittmacher 10 enthalten. Diese Telemetrieschaltung 44 ist mit dem Steuersystem 26 mittels einem geeigneten Befehls/Datenbus 46 verbunden. Die Telemetrieschaltung 44, welche im implantierbaren Herzschrittmacher 10 enthalten ist, kann wiederum wahlweise mit einem externen Programmiergerät 48 mittels einer geeigneten Kommunikationsverbindung 50 verbunden werden, wobei die Kommunikationsverbindung 50 jede geeignete elektromagnetische Verbindung, wie zum Beispiel ein HF(Hochfrequenz)-Kanal sein kann. Vorteilhafterweise können über das externe Programmiergerät 58 und die Kommunikationsverbindung 50 die gewünschten Befehle an das Steuersystem 26 geschickt werden. Auf ähnliche Art und Weise können über diese Kommunikationsverbindung 50 und das Programmiergerät 48 Daten (die entweder in dem Steuersystem 26 abgespeichert sind, wie zum Beispiel in einem Datennetz, oder die innerhalb dem Speicher 40 abgespeichert sind) von dem Herzschrittmacher l0 von der Fernsteuerung empfangen werden. Auf diese Art und Weise können nicht invasive Kommunikationsverbindungen mit dem implantierten Herzschrittmacher 10 von einem entfernten, nicht implantierten Ort aufgebaut werden.
Der Herzschrittmacher 10 in 1 wird als ein Zweikammer-Herzschrittmacher bezeichnet, da er sowohl mit der Arterie als auch den Ventrikeln des Herzens verbunden ist. Solche Abschnitte des Herzschrittmachers 10, die mit der Arterie verbunden sind, zum Beispiel die Leitung 14, der P-Wellenabtastverstärker 22, der A-Pulsgenerator 18 und die entsprechenden Abschnitte des Steuersystems 26, werden allgemein als der arterielle Kanal bezeichnet. Auf ähnliche Art und Weise werden solche Abschnitte des Herzschrittmachers 10, die mit den Ventrikeln verbunden sind, zum Beispiel die Leitung 16, der R-Wellenabtastverstärker 24, der V-Pulsgenerator 20 und entsprechende Abschnitte des Steuersystems 26, allgemein als der ventrikulare Kanal bezeichnet.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält der Herzschrittmacher des Weiteren einen physiologischen Sensor 52, der mit dem Steu ersystem 26 des Herzschrittmachers über eine geeigete Verbindungsleitung 54 verbunden ist. Während dieser Sensor 52 in 1 so wie er im Herzschrittmacher 10 enthalten ist, dargestellt ist, ist es so zu verstehen, dass sich der Sensor auch außerhalb des Herzschrittmachers 10 befinden kann und dennoch im Patienten implantiert ist oder vom Patienten getragen werden. Ein allgemeiner Typ eines Sensors ist ein Aktivsensor, wie zum Beispiel ein piezoelektrisches Kristall, das an dem Gehäuse des Herzschrittmachers befestigt ist. Es sind andere Typen von physiologischen Sensoren bekannt, wie zum Beispiel Sensoren, die den Sauerstoffgehalt des Blutes, die Atmungsrate, den pH-Gehalt des Blutes, die Körperbewegung und dergleichen abtasten. Der benutzte Sensortyp ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch. Jeder Sensor, der geeignet ist, um einige physiologische Parameter abzutasten, die mit der Rate in Verbindung stehen, mit der das Herz schlagen sollte, können benutzt werden. Solche Sensoren werden allgemein benutzt mit „ratenreaktiven" Herzschrittmachern, um die Herzschrittmacherrate (Escape-Intervall) in einer Art und Weise anzupassen, die den physiologischen Bedürfnissen des Patienten folgt.
Bezüglich 2 wird ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles des Steuersystems 26 des Herzschrittmachers 10 dargestellt. Es wird bemerkt, dass andere Ausführungsbeispiele eines Steuersystems 26 auch benutzt werden können, wie zum Beispiel ein mikroprozessorbasiertes Steuerungssystem. Ein repräsentatives mikroprozessorbasiertes System wird zum Beispiel in US 4,940,052 beschrieben.
Das in 2 dargestellte Steuerungssystem basiert auf einer Zustandsmaschine, wobei ein Satz von Zustandsregistern 60 den bestimmten Zustand des Herzschrittmachers zu jedem Zeitpunkt definieren. Im Allgemeinen und als ein Überblick von einem Zustandsmaschinenbetrieb, bewirkt jeder Zustand mittels dem Entwurf eine bestimmte Aktivität oder Funktion, die auszuführen ist. Einige Zustände werden in einer Sequenz während einem gegebenen Herzzyklus ausgeführt. Die Sequenz von Zuständen, die in einem bestimmten Herzzyklus ausgeführt wird, wird durch bestimmte auftretende Ereignisse bestimmt, wie zum Beispiel das Abtasten einer P-Welle oder einer R-Welle, als auch dem aktuellen Zustand, da bestimmte Zustände nur von bestimmten anderen Zuständen betreten werden können. Zu jedem Zeitpunkt kann immer nur ein Zustand existieren, obwohl einige unterschiedliche Zustandsmaschinen (oder Steuersysteme) parallel arbeiten können, um diverse Funktionen zu steuern. Zum Beispiel nutzt die Telemetrieschaltung 44 (1) vorzugsweise ihre eigene Zustandsmaschine, so wie dies in dem oben zitierten Patent beschrieben wird. Diese Telemetrieschaltungszustandsmaschine arbeitet im wesentlichen unabhängig von der Steuersystemzustands maschine von 2.
Im Herzen des Steuersystems 26 befindet sich die Zustandslogik 62. Es ist die Zustandslogik, die den „Zustand" des Zustandsregisters 60 steuert und folglich die Funktion oder den Betrieb steuert, der von dem System als nächstes ausgeführt werden wird. Die Zustandslogik 62 empfängt als Eingaben den aktuellen Zustand der Zustandsregister, der von einem Zustandsbus 64 zur Verfügung gestellt wird (wobei der Zustandsbus den Zustand des Systems zu einigen Sektionen des Steuersystems leitet) als auch anderen Signalen, die den aktuellen Status des Systems oder Ereignisse anzeigen, die aufgetreten sind. Die Ausgangssignale von dem P-AMP 22 (1) und des R-AMP 24 (1) werden die Eingangsdekodierungslogikschaltung 66 gegeben. Diese Schaltung erzeugt geeignete Logiksignale „IPW" (hemmende P-Welle) und „IRW" (hemmende R-Welle), die durch einen Multiplexer 68 ausgewählt werden und an eine ratenbestimmende Logik gesendet werden. Diese Signale werden auch an die Zustandslogik 62 gesendet. Die Funktion der ratenbestimmenden Logik 70 ist es, die Rate zu bestimmen, bei der entweder die IPW- oder IRW-Signale auftreten. Ein Signal, das diese Rate repräsentiert, wird als ein Ausgangssignal von der ratenbestimmenden Logik 70 über die Signalleitung 72 zu der Zustandslogik 62 gesendet. Die ratenbestimmende Logik 70 empfängt des weiteren ein Sensorratensignal von den Sensor 61 (1) und (in Abhängigen von dem bestimmten Zustand des Systems so, wie er durch die Zustandsregister 60 definiert wird und wie er über den Zustandsbus 64 der ratenbestimmenden Logik 70 zur Verfügung gestellt wird) sendet ein Ratensignal über die Signalleitung 72 an die Zustandslogik 62, was diese Sensorrate anzeigt.
Bezüglich 2 stellt eine Speichersteuerschaltung 74 die benötigte Schnittstelle zwischen den Schaltungen des Steuersystems 26 und des Speichers 40 (1) zur Verfügung. Diese Speichersteuerschaltung kann jede herkömmliche Speicherzugriffsschaltung sein, die Daten an eine vorgegebene Adresse eines Speichers schickt oder von diesem Daten erhält. Daten, welche vom Speicher 40 erhalten werden, können entweder an die Zustandslogik 62 (über die Signalleitung 75) oder an einen programmierbaren Zeitgeber 76 (über Signalleitung 77) gesendet werden. Daten, die an den Speicher 40 gesendet werden, können entweder der aktuelle Zustand des Systems (von dem Zustandsbus 64 erhalten) oder anderen ausgewählten Signalen von der Zustandslogik (so wie er über die Signalleitung 78 zur Verfügung gestellt wird) sein.
Der programmierbare Zeitgeber 76 definiert ein vorgegebenes Zeitintervall, wobei dessen Länge durch das Signal (G) eingestellt wird, die über die Signalleitungen) 77 der Spei chersteuerung 74 empfangen werden, und der Anfangspunkt davon beginnt gleichzeitig mit dem Start des aktuellen Zustandes, so wie er von dem Zustandsbus 64 erhalten wird. Der Zeitgeber 76 erzeugt des Weiteren ein Zeitablaufsignal (TO), wenn das vorgegebene Zeitintervall abgelaufen ist. Während diesem vorgegebenen Zeitintervall kann die Zeitfunktion durch ein Rücksetzsignal zurückgesetzt werden, das typischerweise von der Eingangsdekodierlogik 66 erhalten wird, obwohl manche Zustände (da sie von dem Zustandsbus 64 erhalten werden) ein sofortiges Rücksetzen des Zeitgebers 76 bewirken können. Das Zeitablaufsignal wird zu der Zeitablaufdekodierungslogik 78 gesendet. Es ist die Funktion der Zeitablaufdekodierlogik die geeigneten Triggersignale zu erzeugen, die an den A-Pulsgenerator 18 oder den V-Pulsgenerator 20 (1) gesendet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Logiksignal(e) durch die Zeitablaufdekodierlogik 78 über die Signalleitungen) 80 an die Zustandslogik 62 geschickt, um die Zustandslogik zu benachrichtigen, dass die jeweiligen Triggersignale erzeugt worden sind.
Ein Oszillator 82, vorzugsweise ein kristallgesteuerter Oszillator, erzeugt ein Basistaktsignal C0, das den Betrieb der Systemlogik steuert. Dieses Taktsignal C0 wird an die logischen Taktschaltungen 64 gesendet, wo andere geeignete Taktsignale, wie zum Beispiel die Taktsignale C1, C2 und C3 erzeugt werden, wobei alle von dem Basistaktsignal C0 abgeleitet werden. Diese Taktsignale werden über das ganze Steuersystem 26 verteilt, um die verschiedenen Ereignisse und Zustandsveränderungen, die innerhalb dem Herzschrittmacher auftreten, geeignet zu synchronisieren. Die Rate des Basistaktsignals C0 ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch. Im Allgemeinen ist eine Rate von 25 bis 40 KHz für die Basistaktrate C0 geeignet. Diese Rate stellt ein Basiszeitinkrement von 25 bis 40 Mikrosekunden pro Taktzyklus zur Verfügung, was mehr als genug Zeit ist, um den Herzschrittmacherbetrieb wirksam zu steuern. Wenn es gewünscht wird, kann eine schnellere Basistaktrate benutzt werden, im Besonderen durch die Speichersteuerung 74, um den Datentransfer zwischen dem Steuersystem 26 und dem Speicher 40 zu beschleunigen, obwohl für die meisten Herzschrittmacherbetriebsarten eine schnellere Datentransferrate nicht wesentlich ist.
Beim Betrieb beginnt das Steuersystem von 2 bei einem Initialisierungszustand, wobei die Zustandsregister 60 einen vorgegebenen Wert annehmen, der den Initialisierungszustand definiert. Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass vier Flip-Flops für die Zustandsregister 60 benutzt werden, dann kann ein Initialisierungszustand „1000" (hexadezimal „8") sein, wobei das erste Flip-Flop einen „1" Zustand und die übrigen drei Flip-Flops jeweils einen „0" Zustand annehmen. Dieser Zustand kann als eine V-A-Verzögerung (VAD) Zustand definiert werden, wobei ein vorgegebenes ventrikular zu atrial (V-A) Intervall initiiert wird. Dieses V-A-Intervall kann als das „atriale Escape-Intervall" oder „AEI" betrachtet werden. Sobald als die Speichersteuerung 74 detektiert, dass der VAD-Zustand initiiert worden ist, so wie dies durch „1000" zeigt, die auf dem Zustandsbus 64 erscheinen, liest es aus dem Speicher 40 ein geeignetes Datenwort aus, das vorher von dem externen Programmiergerät 48 in den Speicher 40 programmiert worden ist, das die gewünschte Länge des AEI definiert. Dieses Datenwort wird an den programmierbaren Zeitgeber gesendet und stellt die Länge der Zeitperiode ein, die während dem VAD-Zustand zu messen ist.
Der Zeitgeber 76 ist im Wesentlichen nur ein Zähler, der unter Verwendung eines vorgegebenen Taktsignals bis zu dem im Datenwort vorgegebenen Wert nach unten (oder nach oben) zählt. Wenn das Zählen abgeschlossen worden ist und unter der Annahme, dass der Zähler nicht durch das Auftreten einer P-Welle zurückgesetzt worden ist, dann wird von dem Zähler oder von dem Zeitgeber 76 gesagt, dass die Zeit abgelaufen ist und ein geeignetes Zeitablaufsignal wird erzeugt, das an die Zeitablaufdekodierlogik 76 gesendet wird. Die Dekodierungslogik wiederum erkennt, dass der aktuelle Zustand des Systems der VAD-Zustand ist (so wie dies durch das Überwachen des Zustandsbusses bestimmt wird) und deshalb erkennt es, dass das AEI abgelaufen ist, ohne dass irgendeine Herzaktivität abgetastet worden ist. Folglich wird ein A-Pulstriggersignal erzeugt und an den A-Pulsgenerator 18 gesendet, so dass das Atrium stimuliert werden kann. Zur selben Zeit wird ein geeignetes Logiksignale) an die Zustandslogik 62 über die Signalleitungen) 80 gesendet, um die Zustandslogik über die Tatsache zu alarmieren, dass der Zeitgeber 76 abgelaufen ist.
Die Zustandslogik 62 triggert als Reaktion auf dem Empfang des Signals(e) von der Zeitablaufdekodierlogik 78 und auch als Reaktion auf den aktuellen VAD-Zustand den nächsten Zustand der vorgegebenen Sequenz. Für den DDD-Betrieb ist dieser Zustand typischerweise ein Abschaltzustand oder ein ABSCHALTUNGSZUSTAND, während dem die P- und R-Abtastverstärker 22 und 24 gesperrt sind. Entsprechend erzeugt die Zustandslogik ein entsprechendes Signale) auf den Signalleitungen 36 und 38, um die P-Wellenabtastverstärker 22 und die R-Wellenabtastverstärker 24 abzuschalten und veranlasst auch die Zustandsregister 60 zu einem Abschaltungszustand zu wechseln, wobei dieser Zustand zum Beispiel durch Flip-Flops der Zustandregister 62 unter der Annahme „0001" (hex „1") Bedingung definiert sein könnte. Dieser Abschaltungszustand, der auf dem Zustandsbus 64 detektiert wird, veranlasst die Speichersteuerschaltung ein geeignetes Datenwort von Speicher auszulesen, das die Länge des Abschaltintervalls definiert, wobei dieses Datenwort in den programierbaren Zeitgeber 76 geladen wird. Sobald als die Zeit des Zeitgebers 76 abgelaufen ist, was anzeigt, dass das vorgegebene Abschaltintervall abgelaufen ist, wird ein Zeitablaufsignal erzeugt, das an die Zeitablaufdekodierungslogik 86 gesendet wird. Beim Empfang dieses Zeitablaufsignals und als Reaktion auf den aktuellen Zustand, der ein Abschaltungszustand ist, sendet die Zeitablaufdekodierungslogik 78 ein geeignetes Logiksignal an die Zustandslogik 62. Die Zustandslogik 62 antwortet, indem es die Zustandsregister 62 dazu veranlasst, den nächsten Zustand in der vorgegebenen Sequenz anzunehmen, was zum Beispiel ein AV-Verzögerungszustand sein kann.
Am Anfang des AV-Verzögerungszustandes wird ein anderer Wert in den programmierbaren Zähler 76 geladen, der die Länger der AV-Verzögerung oder „AVD" definiert. Wenn die Zeit des Zeitgebers 76 abgelaufen ist, ohne rückgesetzt zu werden, was anzeigt, dass keine R-Welle abgetastet worden ist, dann erzeugt die Dekodierungslogik ein V-Pulstriggersignal und benachrichtigt die Zustandslogik 62 von diesem Ereignis. Die Zustandslogik wiederum bewirkt, dass der nächste geeignete Zustand betreten wird, wobei dieser Zustand ein anderer Abschaltzustand oder Abschaltungszustand sein kann, der ähnlich dem oben beschriebenen ist, der aber vielleicht eine unterschiedliche Dauer hat. Am Ende oder beim Zeitablauf dieses zweiten Abschaltzustandes wird der nächste Zustand in der vorgegebenen Sequenz initiiert, wobei dieser Zustand ein Refraktärzustand (REF) sein kann.
In der oben beschriebenen Art und Weise nimmt das Steuersystem 26 einen Zustand nach dem anderen ein und steuert dadurch den Betrieb des Herzschrittmachers. Im Allgemeinen wird en Zustand verändert, wenn die Zeit des Zeitgebers 76 abläuft oder wenn ein vorgegebenes Ereignis auftritt. Des Weiteren wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wenn ein vorgegebenes Ereignis auftritt, zum Beispiel das Auftreten einer P-Welle und wenn ein geeigneter Hysteresemodus freigegeben ist, der programmierte Wert des Herzschrittmacherbasis arteriellen Escape-Intervalls, AEI, und/oder der Herzschrittmacher AVD verändert, so wie dies unten weiter erklärt wird. Es wird hinzugeführt, dass der Zustand des Steuersystems auch durch den Empfang eines geeigneten Befehles von dem Telemetriesystem verändert werden könnte.
Das Steuersystem 26 von 2 kann unter Benutzung ausgewählter Hardware-Schaltungen oder durch Benutzung einer Kombination von Hardware- und Software- (oder Firmware-) Schaltungen realisiert werden. Die geeignete Sequenz von Zuständen für einen gegebenen Betriebsmodus, wie zum Beispiel DDD oder VDI, kann durch geeignete Steuerung der Speichersteuerung 74 und der Zustandslogik 62 definiert werden. Diese Schaltungsele mente werden wiederum einfach durch eine geeignete Software oder ein Firmware-Programm gesteuert, das sich in den Herzschrittmacherspeicherschaltungen befindet oder dort hineinprogrammiert ist. Die An und Weise, wie so ein Programm programmiert wird, ist im Stand der Technik bekannt.
Eine detaillierte Beschreibung von verschiedenen Schaltungen des Steuersystems 26 von 2 wird hier nicht dargestellt werden, da all solche Schaltungen herkömmlicher Art sein können oder in der An von bekannten Schaltungen hergestellt werden können, die im Stand der Technik zur Verfügung stehen. Es wird hier zum Beispiel auf US 4,712,555 , wo ein Zustandsmaschinentyp zum Betrieb eines Herzschrittmachers beschrieben wird; US 4,788,980 , wo die verschiedenen Zeitintervalle gründlich beschrieben werden, die innerhalb dem Herzschrittmacher und ihrer über die Herzschrittmacher hinausgehenden Beziehungen beschrieben werden; und US 4,944,298 verwiesen, wo ein atrial ratenbasierter programmierbarer Herzschrittmacher beschrieben wird, das ein gründliche Beschreibung des Betriebes der Zustandslogik enthält, die benutzt wird, um solch einen Herzschrittmacher zu steuern.
Bezüglich 3 wird ein Zeitdiagramm dargestellt, das die Basiszeitsignale darstellt, die mit dem Betrieb eines Zweikammer-Herzschrittmachers verbunden sind. Ein Verständnis der Beziehung zwischen diesen Basiszeitsignalen, im Besonderen zwischen dem atrialen Escape-Intervall (AEI) und der AV-Verzögerung (AVD) wird bei der Beschreibung der Hysteresemoden der Erfindung, die unten dargestellt werden, sehr hilfreich sein. Es sollte auch hinzugefügt werden, dass nicht alle der Zeitsignale oder Zeitperiodendauer, die mit dem Betrieb eines Zweikammer-Herzschrittmachers verbunden sind, in 3 enthalten sind, zum Beispiel Abschaltintervalle sind nicht enthalten. Stattdessen sind nur die Hauptzeitsignale dargestellt.
Wie in 3 zu erkennen ist, startet das Auftreten eines A-Pulses 90, der erzeugt wird, um zu bewirken, dass das Atrium kontrahiert, eine AV-Verzögerung AVD und eine atriale Refraktärperiode, ARP. Sowohl der AVD als auch der ARP haben programmierte Werte, die zum Beispiel in der oben beschriebenen Art und Weise unter Benutzung einer Zählerschaltung oder Gleichwertigem bestimmt werden. Während dem Zeitablauf der AVD überwachen die Abtastschaltungen des Herzschrittmachers den Ventrikularabtastverstärker, um zu bestimmen, ob eine R-Welle (natürliche Ventrikularaktivität') aufgetreten ist. Während dem Zeitablauf des ARP sind die atrialen Abtastschaltungen refraktär, was bedeutet, dass sie nicht in der Lage sind, während dieser Zeit die atriale Aktivität abzutasten (tatsächlich, so wie dies der Fachmann erkennen wird, wird das ARP in zwei Abschnitte geteilt: einen absoluten Refraktärabschnitt, während dem keine atriale Aktivität abgetastet werden kann, die in Figur 3 als eine unterbrochene Linie gekennzeichnet ist; und einen relativen Refraktärabschnitt, während dem atriale Aktivität abgetastet werden kann, die aber als Rauschen behandelt wird, was durch eine durchgezogene Linie angezeigt wird).
Wenn die Zeit des AVD abgelaufen ist, ohne dass eine R-Welle abgetastet worden ist, dann wird ein V-Puls 92 erzeugt, um die Ventrikel zu stimulieren und eine ventrikulare Kontraktion zu erzwingen. Bei den meisten Herzschrittmachern triggert der Zeitablauf des AVDs wenigstens vier Ereignisse: (1) die Erzeugung des V-Pulses 92, um die Ventrikel zu stimulieren; (2) das Starten des atrialen Escape-Intervalls AEI; (3) das Starten der ventrikularen Refraktärperiode VRP (die auch wie das ARP in absolute und relative Abschnitte aufgeteilt ist); und (4} das Starten des maximalen Folgeintervalls MTI. Das VRP definiert die Zeitperiode, während der eine R-Welle (natürliche Ventrikularaktivität) nicht abgetastet werden kann. Das MTI definiert die kürzeste Zeitperiode, die zwischen einem V-Puls und einem A-Puls oder P-Welle existieren kann, und definiert folglich, wenn es mit dem AVD kombiniert wird, die maximale Rate, bei der der Herzschrittmacher das Herz stimulieren kann. Das AEI definiert die längste Zeitperiode, die zwischen der Ventrikularaktivität (ein V-Puls oder R-Welle) und der nächsten atrialen Aktivität (ein A-Puls oder P-Welle) existieren kann und definiert folglich, wenn es mit dem AVD kombiniert wird, die programmierte Herzschrittmacherrate, bei der der Herzschrittmacher das Herz stimuliert.
Für die in 3 dargestellte Bedingung wiederholt sich der Herzzyklus, der den A-Puls 90 und den V-Puls 92 enthält, mit den AVD und ARP-Intervallen, die beim zeitlichen Ablauf des vorhergehenden AEIs beginnen und mit den AEI, VRP und MIT, die mit dem Zeitablauf des vorhergehenden AVDs beginnen, selbst. In dieser Art und Weise werden Stimulationsimpulse an das Herz bei einer Rate abgegeben, die durch das AVD und AEI bestimmt wird. Es wird hinzugefügt, dass in 3 keine natürliche Herzaktivität (P-Wellen oder R-Wellen) dargestellt sind.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Hysteresefunktion mit Vorteil in einem implantierbaren Herzschrittmacher enthalten, der so konfiguriert ist, dass er in einem Zweikammer-Betrieb arbeitet. Solch eine Hysteresefunktion stellt die AVD und/oder die AEI ein, um das geeignete Intervall zu erweitern, um für die abzutastende natürliche Herzaktivität eine zusätzliche Zeit zu erhalten, bevor ein Stimulationsimpuls erzeugt wird. Dies wurde in der Art und Weise ausgeführt, so wie es in 4 dargestellt wird.
In 4 ist die Basiszeitsequenz, die mit aufeinanderfolgenden Herzzyklen verbunden ist, als eine Zeitlinie über den oberen Rand der Figur dargestellt. Ein V-Puls 94 oder eine R-Welle 96 stellt eine ventrikulare Aktivität eines vorhergehendes Herzzyklus dar. Ein A-Puls 98 oder eine P-Welle 100 stellt eine atriale Aktivität eines beginnenden Herzzyklus dar. Ein erstes Zeitintervall 105 separiert die nächste ventrikulare Aktivität, die ein V-Puls 102 oder eine R-Welle 104 sein könnte, von dem A-Puls 98 oder der P-Welle 100. Ein zweites Zeitintervall 107 separiert die folgende atriale Aktivität, den A-Puls 106 oder die P-Welle 108, von dem V-Puls 102 oder der R-Welle 104. Es ist zu beachten, dass während dem normalen Herzschrittmacherbetrieb, das heißt, wenn A-Pulse und V-Pulse erzeugt werden, das erste Zeitintervall 105 das AVD ist und das zweite Zeitintervall 107 das AEI ist. Während dem Betrieb ohne Herzschrittmacher, das heißt, wenn natürlich auftretende P-Wellen und R-Wellen vorhanden sind, dann ist das erste Zeitintervall 105 kleiner als AVD und das zweite Zeitintervall 107 ist kleiner als AEI.
In Übereinstimmung mit einem ersten Hysteresebetrieb, der als atriale Escaperatenhysterese bezeichnet wird, erstreckt sich die P-Welle 100 bei ihrem Auftreten um einen vorgegebenen Betrag TH₃ über AEI auf einen neuen Wert AEI_P. Solch eine Erweiterung stellt für das Auftreten einer natürlichen P-Welle 108 eine längere Zeit zur Verfügung und hat den Effekt der Verlangsamung der atrialen Rate.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Hysteresebetriebsmodus, der als eine atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese bezeichnet wird, erstreckt sich eine P-Welle bei ihrem Auftreten um einen vorgegebenen Betrag T_H1 über AVD auf einen neuen Wert AVD_P und stellt folglich eine längere Zeit für das Auftreten einer R-Welle 104 zur Verfügung. In einer bevorzugten Variation des atrial induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus ist das Erweitern von AVD auf AVD_P auch durch eine Verkürzung von AEI um einen Betrag T_H1 auf einen neuen Wert AEI_X begleitet. Folglich ist die Summe von AVD_P und AEI_X dasselbe, wie die Summe von AVD und AEI und folglich verändert sich die atriale Rate des Herzschrittmachers nicht.
In Übereinstimmung mit einem dritten Hysteresebetriebsmodus, der als eine ventriku-lar induzierte Verzögerungshysterese bezeichnet wird, erstreckt bei einem Auftreten einer R-Welle 96 das nächste AVD 105 um einen vorgegebenen Betrag T_H2 auf einen neuen Wert AVD_R, und stellt folglich eine längere Zeit für eine R-Welle 104 für ihr Auftreten zur Verfügung. In einer bevorzugten Variation des ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus ist das Erweitern von AVD auf AVD_R auch von einer Verkürzung von AEI um einen Betrag T auf einen neuen Wert AEI_Y begleitet. Folglich ist die Summe von AVD_R und AEI_Y dasselbe, wie die Summe von AVD und AEI und folglich verändert sich die atriale Rate des Herzschrittmachers nicht.
Folglich kann, wie in 4 dargestellt wird, während der atrial oder ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysterese das AVD-Intervall 105 um einen Betrag T_Hi erweitert werden, wobei T_Hi gleich T_H1 ist, wenn die atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese freigegeben ist (was zu AVD_P = AVD + T_H1 führt) und wo T_Hi gleich T_H2 ist, wenn die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese freigegeben ist (was zu AVD_R = AVD + T_H2 führt). Der Wert von AEI kann dann um den entsprechenden Betrag von T_Hi (T_H1 oder T_H2) verkürzt werden, um die Gesamtherzschrittmacherrate gleich zu halten.
Während der atrialen Escaperatenhysterese wird das AEI-Intervall um einen Betrag T_H3 auf AEI_P erweitert. Wie in 4 zu sehen ist, ist AEI_P = AEI + T_H3 – T_Hi. Der Wert von T_Hi geht in die Bestimmung bei dem Ereignis ein, wenn die atrial oder ventrikular induzierte Hysterese gemeinsam mit der atrialen Escaperatenhysterese freigegeben wird. Das heißt, es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, dass jede der drei Hysteresebetriebsarten progammmäßig alleine oder in Kombination mit den anderen Hysteresebetriebsarten ausgewählt werden kann. Wenn folglich sowohl die atriale Escaperatenhysterese als auch die atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese zum Beispiel zum selben Zeitpunkt freigegeben werden, dann wird die AEI um einen Betrag T_H1 verkürzt (in Übereinstimmung mit der atrial induzierten AV-Verzögerungshysterese) und um einen Betrag T_H3 verlängert (in Übereinstimmung mit der atrialen Escaperatenhysterese). In solch einem Fall wird es bevorzugt, dass T_H3 größer ist als T_H1, so dass der Gesamteffekt der zwei Hysteresebetriebsarten ist, das AEI zu verlängern.
Wenn sowohl die atrial induzierte als auch die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese zum selben Zeitpunkt freigegeben werden, dann ist der Wert von T_Hi, der benutzt wird, um das AVD 105 zu verlängern, als Reaktion auf die letzte P-Welle 100 T_H1 oder als Reaktion auf die letzte R-Welle 96 (wenn T_H2 größer ist als T_H1) T_H2. Ein entsprechender Wert von T_Hi wird benutzt, um in solch einer Situation AEI 107 zu verkürzen.
Tabelle 1 fasst die verschiedenen Kombinationen von Hysteresebetriebsarten zusammen, die in der vorliegenden Erfindung möglich sind. Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, sind acht mögliche Kombinationen möglich, einschließlich der Situation, wo alle drei Hysteresebetriebsarten nicht freigegeben sind. Die acht möglichen Kombinationen sind in Tabelle 1 mit einer Zahl im Bereich von 0 bis 7 bezeichnet. Die dargestellte Nummer kann als eine Möglichkeit von Kurzschrift benutzt werden, um die bestimmten freigegebenen Hysteresebetriebs arten anzuzeigen – atriale Escaperatenhysterese, atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese oder ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese. Infolgedessen bezeichnet zum Beispiel eine Referenz für die Hysterese „Betriebsmodus 2", dass die atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese freigegeben ist und dass die atriale Escaperatenhysterese und die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese nicht freigegeben sind. Auf ähnliche Art und Weise gibt der Hysterese „Betrieb 7" an, dass alle drei Hysteresebetriebsarten freigegeben sind.
Vorteilhafterweise kann der Betrag der Hysterese, die in einem bestimmten Betriebsmodus zu benutzen ist, zum Beispiel der Wert von T_Hi als eine Zeit (msek), eine Prozentangabe (%) des relevanten Zeitintervalls) oder (für das atriale Escape-Intervall AEI) als eine vorgegebene Anzahl von Pulsen pro Minute (PPM) spezifiziert werden.
Tabelle 1 Zweikammer-Hysteresebetriebsarten
Als nächstes wird auf 5 übergegangen, wo ein Zeitsequenzdiagramm dargestellt ist, das ein Beispiel für den Betrieb des atrial induzierten Verzögerungshysteresebetriebsmodus in Verbindung mit dem ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus darstellt. Die Kombination entspricht „Betriebsmodus 3", so wie er in Tabelle 1 beschrieben ist. Wie in 5 zu sehen ist, verursacht ein erster A-Puls A₁, dass die Zeitperiode AVD 110 beginnt. Der Zeitablauf von AVD 110 ohne der Erfassung der natürlichen Ventrikularaktivität bewirkt, dass der V-Puls V₁ erzeugt wird und beginnt das atriale Escape-Intervall AEI 112. Der Zeitablauf von AEI 112 ohne dem Abtasten der natürlichen atrialen Aktivität bewirkt, dass ein zweiter A-Pulse A₂ erzeugt wird und startet das nächste AVD 114. AVD 114 läuft in der Folge zeitlich ab, ohne dass eine natürliche Ventrikularaktivität abgetastet worden ist, wobei dadurch bewirkt wird, dass der V-Puls V₂ erzeugt wird und das nächste atriale Escape-Intervall 116 gestartet wird. Bevor die Zeit des Intervalls 116 abläuft, das heißt bei einer Zeit, die kürzer ist als AEI, wird eine P-Welle P₃ abgetastet.
Das Auftreten der natürlichen P-Welle P₃ triggert den atrial induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus der vorliegenden Erfindung, was bewirkt, dass die nächste AV-Verzögerung 118 beginnt, und erhöht seinen Wert um eine Betrag T_H1 auf AVD_P. AVD_P läuft zeitlich ab, was bewirkt, dass ein V-Puls V₃ erzeugt wird und das nächste atriale Escape-Intervall 120 startet. Das Auftreten von P₃ bewirkt, dass der Wert des nächsten atrialen Escape-Intervalls 120 um einen Betrag T_H1 auf AVD_X verkleinert wird. Beachte, dass die basisatriale Herzschrittmacherrate, die durch die Summe von AEI und AVD bestimmt wird, sich bei diesem Beispiel nicht ändert, da der Betrag, um den der AVD erhöht ist, derselbe Betrag ist, um den das AEI verkleinert ist.
In Übereinstimmung mit dem atrial induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus dauern der verlängerte AVD_P und der verkürzte AEI_X solange an, wie die natürliche atriale Herzaktivität (P-Wellen) weiterhin abgetastet wird. Jedoch wird für die Situation, die in 5 dargestellt wird, keine natürliche Herzaktivität abgetastet, bevor AEI_X 120 zeitlich abläuft. Deshalb wird ein A-Puls A₄ erzeugt und die nächste AV-Verzögerung 122 wird gestartet. Bevor die AV-Verzögerung 122 zeitlich abläuft, das heißt bei einer Zeit, die kürzer ist als AVD, wird eine R-Welle R₄ abgetastet. Diese R-Welle R₄, in Übereinstimmung mit dem ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus der Erfindung, bewirkt, dass die nächste AV-Verzögerung 126 um einen Betrag T_H2 auf AVD_R erhöht wird, dem ein atriales Escape-Intervall 128 folgt, das um den Betrag T_H2 auf AEI_Y verkleinert wird.
Wieder verändert sich die basisatriale Herzschrittmacherrate nicht, da der Betrag, um den der AVD erhöht wird, derselbe Betrag ist, um den AEI verkleinert wird.
In Übereinstimmung mit dem ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmodus dauern der erweiterte AVD_R und der verkürzte AEI_Y solange an, wie die natürliche ventrikulare Herzaktivität (R-Wellen) abgetastet werden. Für die in 5 dargestellte Situation jedoch wird keine natürliche ventrikulare Aktivität: abgetastet, bevor zeitlich abläuft und deshalb endet die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese nach dem letzten AEI_Y, der durch den zeitlichen Ablauf einer solchen ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysterese getriggert wird. Folglich wird ein V-Puls V₅ erzeugt, dem ein A-Puls A₆ nach dem zeitlichen Ablauf von AEI_Y 128 folgt, dem ein V-Puls V₆ nach dem zeitlichen Ablauf des nächsten AVD 130 folgt.
Bezüglich 6 wird wie in 5 ein Zeitsequenzdiagramm dargestellt, das aber des Weiteren den atrialen Escaperaten-Hysteresebetriebsmodus als auch die atrial und ventrikular induzierten AV-Verzögerungshysteresebetriebsmoden enthält. 6 korrespondiert folglich zu „Betriebsmodus 7" von Tabelle 1. Wie in 6 zu sehen ist, folgt die Sequenz einem normalen Herzstimulationsmuster bis zum Auftreten der P-Welle P₁₃. Das Auftreten von P₁₃ triggert sowohl die atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese, was bewirkt, dass die nächste AV-Verzögerung auf AVD_P erhöht wird, als auch die Atrialescaperatenhysterese, was bewirkt, dass das folgende Atrialescape-Intervall auf AEI_P erhöht wird.
Die erhöhten Werte von AVD_P und AEI_P dauern solange an, wie eine natürliche atriale Aktivität detektiert wird. Für die in 6 dargestellte Situation läuft die Zeit des AEI_P Intervalls ohne Detektieren einer P-Welle aus, was bewirkt, dass ein A-Puls A₁₄ erzeugt wird, und des Weiteren die Auswirkungen verursacht, dass sowohl die atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese als auch die atriale Escaperatenhysterese terminieren. Bevor jedoch die Zeit der nächsten AVD abläuft, die A₁₄ folgt, wird die R-Welle R₁₄ abgetastet, was die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese triggert, was bewirkt, dass die nächste AV-Verzögerung auf AVD_R erhöht wird. Des Weiteren wird, bevor die Zeit des atrialen Escape-Intervalls abläuft, das R₁₄ folgt, die P-Welle P₁₅ abgetastet, was die nächste AV-Verzögerung bewirkt, die bereits beim Auftreten von R₁₄ um AVD_R erweitert ist, um auf den größeren Wert von AVD_R oder AVD_P erweitert zu werden. Die P-Welle P₁₄ bewirkt auch, dass das nächste atriale Escape-Intervall auf AEI_P erweitert wird. Beachte, dass die R-Welle R₁₄, die von der P-Welle P₁₅ gefolgt wird, das längst mögliche Herzschrittmacherintervall bewirkt, das heißt, das erweiterte AEI_P, das von dem erweiterten AVD_R gefolgt wird.
Als Beispiel wird angenommen, dass „Betriebsmodus 7" für einen Herzschrittmacherbetrieb in dem DDDR-Herzschrittmacherbetriebsmodus freigegeben ist. Die programmierte Herzschrittmacherrate beträgt 70 ppm, die atriale Escaperatenhysterese ist auf einen Wert von 10 % programmiert, die AV-Verzögerung AVD ist auf einen Wert von 150 msek eingestellt, die atrial induzierte AV-Verzögerungshysterese ist auf einen Wert von 10% eingestellt und die ventrikular induzierte AV-Verzögerungshysterese ist auf einen Wert von 20 Rückstand eingestellt. Folglich ist mit Bezug auf 6 der Wert von AVD 150 msek und der Wert von AEI 707 msek (70 ppm = 857 msek; so dass AVI = 857 – 150 = 707 msek). Der Wert von AVD_P ist 165 msek (T_H1 = 10% von 150 msek, oder 15 msek, was zu AVD_P = 150 + 15 = 165 msek führt). Der Wert von AVD_R ist 180 msek (T_H2 = 20% von 150 msek oder 30 msek, was zu AVD_R = 150 + 30 = 180 msek führt). Der Wert von AEI_P = 787 msek (10% von 70 ppm = 7 ppm, was zu einer atrialen Escapehystereserate von 63 ppm führt; 63 ppm entspricht einer Periode von 952 msek; T_H1 = l5 msek und der AVD-Abschnitt von diesen 952 msek beträgt 165 msek, wobei 787 msek als AEI_P übrig bleiben). Der Wert von T_H3 beträgt 95 msek (AEI_P = 787 = T_H3 + AEI – T_H1, und T_H3 = 787 – 707 + 15 = 95 msek). Es ist zu betonen, dass die obigen Zahlen nur exemplarisch sind. Es ist auch zu betonen, dass der Wert von AEI als auch der Wert von AVD sich als eine Funktion der sensorangegebenen Rate für einen ratenreaktiven Herzschrittmacherbetriebsmodus verändern werden. Folglich würden sich auch die obigen Zahlen entsprechend verändern.
Bezüglich 7 wird ein vereinfachter Flussgraph dargestellt, der die vorliegende Erfindung für die Situation darstellt, wo alle drei Hysteresebetriebsarten ausgewählt sind, das heißt für den „Betriebsmodus 7" in Tabelle 1. Ähnliche Flussgraphen können einfach von den obigen Betriebsmoden in Tabelle 1 abgeleitet werden unter Verwendung der Information, die in Tabelle und hierin irgendwo anders angegeben sind. Jeder Hauptschritt in 7 ist als ein „Block" dargestellt, wobei jeder Block eine Referenzzahl hat, die damit verbunden ist, um die folgende Erklärung zu unterstützen.
Wie in 7 zu sehen ist, enthält ein erster Schritt das Auslesen der geeigneten Betriebsparameter für den ausgewählten Hysteresebetriebsmodus (Block 202), wenn der gewünschte Zweikammer-Herzschrittmacherbetriebsmodus ausgewählt worden ist, so wie dies bei Block 200 angegeben wird. Wie angegeben, wird in 7 angenommen, dass der Hysteresebetriebsmodus der Modus 7 ist (siehe Tabelle 1). Solche Parameter definieren solche Variablen wie AVD, AEI, T_H1, T_H2 und T_H3. Solche Parameter können entweder direkt vom Speicher ausgelesen werden oder können von anderen Parametern berechnet werden, die früher im Speicher abgespeichert worden sind oder sonst zum Auslesen zur Verfügung stehen.
Wenn die Betriebsparameter ausgelesen worden sind, dann wird der zeitliche Ablauf von AVD eingestellt (Block 204). Wenn der AVD abgelaufen ist, dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob eine natürliche (intrinsische) R-Welle abgetastet worden ist (Block 206). Wenn keine R-Welle abgetastet worden ist, wenn AVD zeitlich abläuft (Block 208), dann wird ein V-Puls erzeugt und AVD und AEI werden zurückgesetzt (Block 210). Das Rücksetzen von AVD bedeutet, dass AVD von seinem erweiterten Wert auf seinen Initialwert zurückgesetzt wird, wenn er früher erweitert worden ist. Wenn der AEI früher verkürzt worden ist, zum Beispiel auf AEI_Y, dann würde solch ein AEI zu diesem Zeitpunkt auch zurückgesetzt werden.
Wenn eine R-Welle während dem zeitlichen Ablauf von AVD detektiert wird (Block 206), dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die AVD bereits erweitert worden ist (Block 212). Wenn dies nicht so ist, dann wird AVD auf AVD_R erweitert. Zu diesem Zeitpunkt kann AEI auf AEI_Y verkürzt werden, wenn solch eine Verkürzung gewünscht wird.
Nach der Erzeugung eines V-Pulses und dem Rücksetzen von AVD (Block 210) oder dem Erweitern von AVD auf AVD_R (Block 214) wird der zeitliche Ablauf von AEI gestartet (Block 216). Während dem zeitlichen Ablauf von AEI wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die natürliche atriale Aktivität abgetastet worden ist (Block 218). Wenn dies nicht so ist und wenn der AEI zeitlich abgelaufen ist (Block 220), dann wird ein A-Puls erzeugt und der AEI wird zurückgesetzt (Block 222). Das „Rücksetzen von AEI" bedeutet, AEI von einem erweiterten Wert auf seinen Initialwert zurückzusetzen.
Nach der Erzeugung des A-Pulses (Block 222) kann eine Entscheidung getroffen werden, ob der Prozess fortgesetzt werden soll (Block 234). Wenn dies nicht so ist, dann endet der Betrieb (Block 235). Wenn dies so ist, dann werden die Betriebsparameter auf den neuesten Stand gebracht (Block 236), so wie dies benötigt wird, und der Prozess wiederholt sich beginnend bei Block 204. Das auf den neuesten Stand bringen der Parameter kann zum Beispiel periodisch gefordert werden, wenn der Herzschrittmacherbetriebsmodus ein ratenreaktiver Betriebsmodus ist und die Werte von AVD und AEI können sich auf der Basis einer sensorangegebenen Rate verändern.
Wenn eine natürliche P-Welle während dem zeitlichen Ablauf von AEI (Block 218) abgetastet wird, dann wird eine initiale Bestimmung durchgeführt, ob der AVD bereits erweitert worden ist (Block 224). Zum Beispiel kann der AVD bereits bei Block 214 auf AVD_R erweitert worden sein. Wenn AVD erweitert worden ist, dann wird eine Bestimmung durchgeführt, ob AVD_P größer ist als AVD_R (Block 226). Wenn dies so ist, dann wird AVD auf AVD_P (Block 228) erweitert. Wenn dies nicht so ist, dann bleibt AVD bei AVD_R. Wenn AVD nicht erweitert worden ist, wie dies bei Block 224 bestimmt worden ist, dann wird er auf AVD_P (Block 228) erweitert. In dieser Art und Weise wird AVD um einen geeigneten Betrag erweitert – auf den größeren von AVD_R oder AVD_P, wenn früher auf AVD_R oder auf AVD_P erweitert worden ist – als Reaktion auf die Abtastung einer P-Welle während dem zeitlichen Ablauf von AEI.
Wenn AVD um einen geeigneten Betrag erweitert worden ist, dann wird eine Bestimmung ausgeführt, ob der AEI bereits erweitert worden ist (Block 230). Wenn dies nicht so ist, dann wird AEI auf AEI_P (Block 232) erweitert. Wenn er bereits erweitert worden ist, dann ist keine weitere Erweiterung mehr notwendig.
Mit AEI, der auf AEI_P erweitert worden ist, ist der Prozess bereit zur Wiederholung. Das heißt, eine Bestimmung wird ausgeführt, ob der Prozess fortgesetzt werden soll (Block 234). Wenn dies so ist, dann werden die Betriebsparameter wie gefordert auf den neuesten Stand gebracht (236) und der Prozess beginnt mit der Wiederholung bei Block 204. Wenn dies nicht so ist, dann endet der Betrieb (Block 235).
Wie oben beschrieben wird folglich erkannt, dass die vorliegende Erfindung einen Zweikammer-Herzschrittmacher zur Verfügung stellt, der es ermöglicht, dass Stimulationsimpulse bei einer Herzschrittmacherrate erzeugt werden, die durch den programmierten Wert eines atrialen Escape-Intervalls und AV-Verzögerung bestimmt wird, während es auch der natürlichen atrialen Aktivität ermöglicht wird, bei einer Rate aufzutreten, die kleiner ist als die Herzschrittmacherrate. Solch ein Herzschrittmacher gewichtet mit Vorteil den natürlichen Rhythmus des Herzens höher als den stimulierten Rhythmus des Herzens und gibt dem Herzen folglich eine längere Zeit, um selbst zu schlagen, bevor mit Stimulationsimpulsen eingegriffen wird, die das Herz zwingen, bei einer vorgegebenen Stimulationsrate zu schlagen.
Wie oben weiter beschrieben wird, wird erkannt, dass die vorliegende Erfindung des Weiteren einen Zweikammer-Herzschrittmacher zur Verfügung stellt, der mit Vorteil einige verschiedene Stimulationsmoden zur Verfügung stellt; die programmmäßig aufgenommen oder ausgeschlossen vom Betrieb des Herzschrittmachers werden können.

Claims

Programmierbarer Zweikammer-Herzschrittmacher (10), umfassend: eine Zeitgeber-/Steuer-Einrichtung (26), um ein atriales Escape-Intervall (AEI) und eine AV-Verzögerung (AVD) zu definieren; eine Programmiereinrichtung (40), um die Betriebsparameter des Herzschrittmachers, einschließlich programmierter Werte des AEI und der AVD, einzustellen und abzuleiten; eine Sensoreinrichtung (15, 17) zum Abtasten von atrialen und ventrikulären Kontraktionen und eine Pulsgeneratoreinrichtung (19), um einen atrialen Stimulationspuls in Antwort auf ein atriales Stimulationssignal zu erzeugen, wobei die Zeitgeber-/Steuer-Einrichtung (26) eine Einrichtung umfasst, um den Zeitablauf des AEI nach der Abtastung einer ventrikulären Kontraktion oder den Zeitablauf der AVD zu starten, was immer zuerst auftritt, und um den Zeitablauf des AEI nach dem Abtasten einer atrialen Kontraktion oder den Zeitablauf des AEI zu starten, was immer als erstes auftritt, wobei die Zeitgeber/Steuereinrichtung (26) ferner ein atriales Stimulationssignal in Antwort auf den Zeitablauf des AEI erzeugt, wobei atriale Stimulationspulse von dem Herzschrittmacher bei einer programmierten Rate erzeugt wird, die durch den programmierten Wert des AEI und der AVD bestimmt wird; eine atriale Escaperaten-Hystereseeinrichtung, die ausgelegt ist, um den programmierten Wert des AEI um einen ersten vorgegebenen Betrag in Antwort auf die Abtastung einer natürlichen atrialen Kontraktion durch die Sensoreinrichtung auszudehnen und um den Wert des AEI auf seinen programmierten Wert in Antwort auf die Erzeugung eines atrialen Stimulationspulses durch die Pulsgeneratoreinrichtung (18) zurückzuführen; wobei der Herzschrittmacher gekennzeichnet ist durch: eine atrial induzierte AVD-Hystereseeinrichtung, die ausgelegt ist, um den programmierten Wert des AVD um einen zweiten vorgegebenen Betrag in Antwort auf die Abtastung einer natürlichen atrialen Kontraktion durch die Sensoreinrichtung auszudehnen, wobei der zweite vorgegebene Betrag kleiner ist als der erste vorgegebene Betrag, und um den programmierten Wert des AEI um den zweiten vorgegebenen Betrag abzukürzen, und um den Wert der ausgedehnten AVD auf seinen programmierten Wert in Antwort auf die Erzeugung eines atrialen Stimulationspulses durch die Pulsgeneratoreinrichtung (18) zurückzuführen, und wobei gestattet wird, dass die natürlichen atrialen Kontraktionen mit einer Rate kleiner als die programmierte Rate auftreten.
Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsgeneratoreinrichtung ferner eine Einrichtung (20) umfasst, um einen ventrikulären Stimulationspuls in Antwort auf ein ventrikuläres Stimulationssignal zu erzeugen, und das die Zeitgeber /Steuereinrichtung (26) ferner ein ventrikuläres Stimulationssignal in Antwort auf den Zeitablauf der AVD erzeugt, dass der Herzschrittmacher ferner eine ventrikulär-induzierte AVD-Hystereseeinrichtung aufweist, die ausgelegt ist, um: den programmierten Wen der AVD um einen dritten vorgegebenen Betrag in Antwort auf die Abtastung einer natürlichen ventrikulären Kontraktion durch die Sensoreinrichtung auszudehnen, wobei der dritte vorgegebene Betrag kleiner als der erste vorgegebene Betrag ist, und um den programmierten Wen des AEI um den dritten vorgegebenen Betrag abzukürzen, und um den Wert der ausgedehnten AVD auf seinen programmierten Wert in Antwort auf die Erzeugung eines ventrikulären Stimulationspulses durch die Pulsgeneratoreinrichtung (20) zurückzuführen.
Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmiereinrichtung (40) eine Einrichtung umfasst, um die atriale Escaperaten-Hystereseeinrichtung, die atrial-induzierte AVD-Hystereseeinrichtung und die ventrikulär-induzierte AVD-Hystereseeinrichtung wahlweise ein- oder auszuschalten, wobei ausgewählte Kombinationen der atrialen Escaperaten-Hystereseeinrichtung, der atrial-induzierten AVD-Hystereseeinrichtung und der ventrikulär-induzierten AVD-Hystereseeinrichtung zur Verwendung in dem Herzschrittmacher aufgeschaltet werden können.
Herzschrittmacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine Einrichtung zum Kombinieren der atrial-induzierten AVD-Hystereseeinrichtung und der ventrikulär-induzierten AVD-Hystereseeinrichtung aufweist, wenn beide durch die Programmiereinrichtung aufgeschaltet sind, so dass die AVD durch den größeren Betrag aus dem zweiten vorgegebenen Betrag oder dem dritten vorgegebenen Betrag ausgedehnt wird, und dass das AEI durch den größeren Betrag des zweiten vorgegebenen Betrags oder des dritten vorgegebenen Betrags verkürzt wird.
Herzschrittmacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine Einrichtung zum Kombinieren der atrial-induzierten AVD-Hystereseeinrichtung und der ventrikulär-induzierten AVD-Hystereseeinrichtung umfasst, wenn beide durch die Programmiereinrichtung aufgeschaltet sind, so dass die AVD zuerst durch den zweiten oder den dritten vorgegebenen Betrag als eine Funktion davon ausgedehnt wird, um die natürliche atriale oder ventrikuläre Aktivität respektive als erstes abgetastet wird, und dass es danach durch den größe ren Betrag des zweiten oder des dritten vorgegebenen Betrags nur dann ausgedehnt wird, wenn die respektive natürliche atriale oder ventrikuläre Aktivität auftritt, die dem größeren Betrag aus dem zweiten oder dritten vorgegebenen Betrag entspricht, und dass das AEI um den gleichen zweiten oder dritten vorgegebenen Betrag verkürzt wird, der zum Ausdehnen der AVD verwendet wird.
Herzschrittmacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Herzschrittmacher ferner eine physiologische Sensoreinrichtung (52) umfasst, um einen physiologischen Parameter abzutasten, wobei der physiologische Parameter eine Anzeige für den physiologischen Bedarf des Patienten liefert, und dass die Zeitgeber-/Steuereinrichtung (26) ferner eine Einrichtung umfasst, um das programmierte AEI in Antwort auf den physiologischen Parameter, der durch die physiologische Sensoreinrichtung (52) abgetastet worden ist, automatisch nachzustellen.
Herzschrittmacher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgeber/Steuereinrichtung (26) einen programmierbaren Zeitgeber umfasst, der ein Zeitintervall definiert, das eine Dauer hat, die durch eine daran angelegte Steuervariable eingestellt wird, und dass die Steuereinrichtung eine erste Steuervariable an den programmierbaren Zeitgeber anlegt, um das AEI zu definieren, und eine zweite Steuervariable an dem programmierbaren Zeitgeber anlegt, um ein ausgedehntes AEI zu definieren.
Herzschrittmacher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Zeitgeber einen digitalen Zähler und eine Taktschaltung umfasst, und dass die Steuervariable ein digitales Datenwort umfasst, das in den digitalen Zähler geladen wird, wobei das Zeitintervall, das durch den programmierbaren Zeitgeber definiert wird, die Zeit umfasst, die benötigt wird, dass das digitale Datenwort von dem digitalen Zähler und der Taktschaltung gezählt wird.
Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgeber/Steuereinrichtung (26) ferner eine Einrichtung umfasst, um ein atriales Escape-Intervall (AEI) und eine AV-Verzögerung (ADV) zu definieren, wobei die Summe des AEI und der AVD einen ersten Wert umfasst, wobei der erste Werk eine Herzschrittmacher-Rate einstellt, bei der Stimulationspulse an das Herz geliefert werden, und eine programmierbare Hysterese einrichtung umfasst, um wenigstens einen der Werte des AEI oder der AVD solange selektiv auszudehnen, wie die natürliche Herzaktivität entsprechend wenigstens einer von einer Vielzahl von Hysteresebetriebsweisen weiterhin abgetastet wird.
Herzschrittmacher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Hysteresebetriebsweise umfasst: eine erste Hysteresebetriebsweise, die bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_P, solange ausgedehnt wird, wie die natürliche Herzaktivität in dem Atrium abgetastet wird, wobei AEI_P zu AEI zurückkehrt, wenn das Abtasten einer natürlichen Herzaktivität in dem Atrium fehlschlägt, und eine zweite Hysteresebetriebsweise, die bewirkt, dass die AVD auf einen neuen Wert, AVD_P, ausgedehnt wird, solange die natürliche Herzaktivität in dem Atrium abgetastet wird, wobei AVD_P zu AVD zurückkehrt, wenn die Erfassung der natürlichen Herzaktivität in dem Atrium fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hysteresebetriebsweise ferner bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_X, verkürzt wird, wobei die Summe von AVD_P und AEI_X im wesentlichen gleich ist wie die Summe von AVD und AEI, solange die natürliche Herzaktivität in dem Atrium abgetastet wird, wobei AEI_X zu AEI zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Atrium fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Hysteresebetriebsweisen ferner eine dritte Hysteresebetriebsweise umfasst, die bewirkt, dass die AVD auf einen neuen Wert, AVD_R, ausgedehnt wird, solange die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AVD_R zu AVD zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Ventrikel fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Hysteresebetriebsweise ferner bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_Y, verkürzt wird, wobei die Summe von AVD_R und AEI_Y im wesentlichen die gleiche ist wie die Summe von AVD und AEI, solange die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AEI_Y zu AEI zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Ventrikel fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Hysteresebetriebsweisen umfasst: eine erste Hysteresebetriebsweise, die bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_P, ausgedehnt wird, solange die natürliche Herzaktivität in dem Atrium abgetastet wird, wobei AEI_P zu AEI zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Atrium fehlschlägt, und eine dritte Hysteresebetriebsweise aufweist, die bewirkt, dass die AVD auf einen neuen Wert, AVD_R, ausgedehnt wird, solange die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AVD_R zu AVD zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Ventrikel fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Hysteresebetriebsweise ferner bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_Y, verkürzt wird, wobei die Summe von AVD_P und AEI_Y im wesentlichen die gleiche ist wie die Summe von AVD und AEI, solange die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AEI_Y zu AEI zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Ventrikel fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Hysteresebetriebsweisen umfasst: eine zweite Hysteresebetriebsweise, die bewirkt, dass die AVD auf einen neuen Wert, AVD_P, ausgedehnt wird, solange die natürliche Herzaktivität in dem Atrium abgetastet wird, wobei AVD_P zu AVD zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Atrium fehlschlägt, und eine dritte Hysteresebetriebsweise aufweist, die bewirkt, dass die AVD auf einen neuen Wert, AVD_R, ausgedehnt wird, solange die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AVD_R zu AVD zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in in dem Ventrikel fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hysteresebetriebsweise ferner bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_X, abgekürzt wird, wobei die Summe von AVD_P und AEI_X im wesentlichen die gleiche ist wie die Summe von AVD und AEI, solange die natürliche Herzaktivität in dem Atrium abgetastet wird, wobei AEI_X zu AEI zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Atrium fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Hyste resebetriebsweise ferner bewirkt, dass das AEI auf einen neuen Wert, AEI_Y, verkürzt wird, wobei die Summe von AVD_P und AEI_Y im wesentlichen die gleiche ist wie die Summe von AVD und AEI, solange die natürliche Herzaktivität in dem Ventrikel abgetastet wird, wobei AEI_Y zu AEI zurückkehrt, wenn die Abtastung der natürlichen Herzaktivität in dem Ventrikel fehlschlägt.
Herzschrittmacher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine physiologische Sensoreinrichtung (52) umfasst, um einen physiologischen Parameter abzutasten, der ein Anzeichen dafür ist, wie schnell das Herz schlagen sollte, und dass die Zeitgeber/Steuereinrichtung (26) eine Einrichtung aufweist, um den ersten Wert des Escape-Intervalls als eine Funktion des physiologischen Parameters selektiv zu definieren, der durch die physiologische Sensoreinrichtung (52) abgetastet wird.