DE69532401T2

DE69532401T2 - Kardioverter zur selektiven Unterdrückung atrialer Fibrillation

Info

Publication number: DE69532401T2
Application number: DE69532401T
Authority: DE
Inventors: Gregory M. Ayers; A. Clifton Alferness
Original assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Current assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: US5549641A; AU3038895A; CA2157645A1; EP0709112B1; EP0709112A3; AU688080B2; EP0709112A2; CA2157645C; DE69532401D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Vorhof-Kardioverter/Defibrillator zum Anlegen kardiovertierender elektrischer Energie an die Vorhöfe eines menschlichen Herzens, das Kardioversion benötigt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf einen verbesserten Vorhof-Kardioverter/Defibrillator gerichtet, der eine Kardioversionstherapie entsprechend dem relativen Grad von Regelmäßigkeit/Unregelmäßigkeit einer festgestellten Vorhof-Arrhythmie liefert.
Vorhof-Fibrillation ist wahrscheinlich eine der am häufigsten vorkommenden Arrythmien. Obwohl sie normalerweise keine lebensbedrohende Arrythmie ist, ist sie mit Herzschlägen verbunden, von denen angenommen wird, dass sie durch Blutgerinsel verursacht werden, die sich in Bereichen eines stagnierenden Blutstroms im Ergebnis einer längeren Vorhof-Fibrillation bilden. Weiterhin tritt bei Patienten, die von einer Vorhof-Fibrillation betroffen sind, Herzklopfen ein, und es kann sogar ein Schwindelanfall im Ergebnis einer verringerten Herzleistung auftreten.
Vorhof-Fibrillation tritt plötzlich ein und kann oft nur durch einen externen Defibrillator korrigiert werden, der über die Haut des Patienten elektrische Energie an das Herz abgibt. Diese Behandlung wird üblicherweise als synchronisierte Kardioversion bezeichnet und beinhaltet, wie der Name sagt, das Anlegen elektrischer defibrillierender Energie an das Herz, synchron mit einer festgestellten R-Zacke des Herzens. Die Behandlung ist sehr schmerzvoll und schafft den Patienten sehr oft nur eine zeitweise Entlastung, die jedoch einige Wochen bis Monate anhält.
Für das Verringern der Häufigkeit des Auftretens der Vorhof-Fibrillation stehen Arzneimittel zur Verfügung. Diese Arzneimittel haben jedoch viele Nebenwirkungen und viele Patienten sind gegenüber diesen Arzneimitteln resistent, wodurch ihre therapeutische Wirkung stark reduziert wird.
Es sind implantierbare Vorhof-Defibrillatoren vorgeschlagen worden, um Patienten, die an dem Auftreten von Vorhof-Fibrillation leiden, Entlastung zu bieten.
Solche bekannten Vorhof-Defibrillatoren erfassen jedoch die Vorhof-Fibrillation nicht oder erfassen einfach nur das Vorliegen oder Fehlen der Vorhof-Fibrillation. Alle solche Vorhof-Defibrillatoren stellen nur ein einziges Therapieregime zur Verfügung.
Es ist beobachtet worden, dass die Vorhof-Aktivität, die mit Vorhof-Arrhythmien in Verbindung steht, in der Regelmäßigkeit von einer in hohem Maße regelmäßigen Aktivität bis zu einer in hohem Maße unregelmäßigen Aktivität schwanken kann. Vorhof-Flimmern ist zum Beispiel eine im hohen Maße regelmäßige Vorhof-Arrhythmie. Die Vorhof-Aktivität mit wachsender Unregelmäßigkeit, die über das Vorhof-Flimmern hinausgeht, wird allgemein als Vorhof-Fibrillation bezeichnet. Vorhof-Arrhythmien umfassen daher eine weiten Bereich von Regelmäßigkeit und Unregelmäßigkeit, vom Vorhof-Flimmern, das in hohem Maße regelmäßig ist, bis zur Vorhof-Fibrillation, die ihrerseits einen weiten Bereich von Regelmäßigkeitskennwerten der Vorhof-Aktivität einschließt, die von dem, was als Vorhof-Aktivität mit mittlerer Regelmäßigkeit bis zur Vorhof-Aktivität von hoher Unregelmäßigkeit reicht. Diese Vorhof-Arrhythmie-Kennwerte erkennend, haben Wells, Jr. u. a. in "Charakterisierung von Versuchs-Fibrillation beim Menschen: Untersuchungen nach einer Operation am offenen Herzen", Pace, Bd. 1, S. 426–438, Oktober-Dezember 1978 verschiedene Formen der Vorhof-Fibrillation nach Typen charakterisiert und ferner berichtet, dass die Vorhöfe während einer arrhythmischen Episode zwischen den charakterisierten Formen von Vorhof-Arrhythmien übergehen und sogar von selbst zu dem normalen Sinus-Rhythmus zurückkehren können. Ferner ist, ergänzend zu dem, was vorher angeführt ist, vor kurzem durch Forschungsarbeit, die von dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung durch Abtretung finanziell unterstützt wurde, erkannt worden, dass sich die Menge der kardiovertierenden elektrischen Energie, die erforderlich ist, um eine Vorhof-Arrhythmie zu kardiovertieren, damit die Vorhöfe zu einem normalen Rhythmus zurückkehren, vergrößert, wenn der Grad der Unregelmäßigkeit der Vorhof-Aktivität während einer arrhythmischen Episode ansteigt.
Wenn auch Vorhof-Defibrillatoren, welche einfach das Vorliegen und das Fehlen von Vorhof-Fibrillation erfassen (einschließlich Vorhof-Flimmern) und die ein einzelnes Interventionsregime zur Verfügung stellen, wenn Vorhof-Fibrillation erfasst wird, für viele Patienten die benötigte Erleichterung bringen, weisen diese Vorrichtungen für einige Patienten bestimmte Mängel auf. So kann zum Beispiel das einzelne Interventionsregime ergeben, dass eine größere Menge elektrischer Energie an die Vorhöfe angelegt wird, als erforderlich ist, um die Vorhöfe erfolgreich zu kardiovertieren. Das kann den Patienten einem höheren Grad an möglichem Unbehagen aussetzen, als es ansonsten notwendig sein würde. Es kann auch zu einem höheren Verbrauch von Batterieleistung als erforderlich führen, was letztendlich die Nutzlebensdauer der kardiovertierenden Vorrichtung verkürzen würde. Als ein anderes Beispiel und am anderen Ende des Regelmäßigkeitsspektrums kann die Vorhof-Aktivität so unregelmäßig sein, dass der implantierte Defibrillator nicht in der Lage ist, eine ausreichende Energiemenge zu liefern, um die Vorhöfe zu kardiovertieren. Wenn ein einzelnes Interventionsregime verwendet wird, würde daher noch eine Kardioversion mit einer kardiovertierenden Energiemenge versucht werden, die kleiner ist, als die Menge, die erforderlich ist, um die Vorhöfe zu kardiovertieren. Das würde den Patienten auch einer Therapie aussetzen, von der vor herzusehen ist, dass sie unwirksam ist, und die daher nicht zur Anwendung kommen sollte, da wertvolle Batterieenergie verschwendet wird.
US-A-5,205,283 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erfassung von Tachy-Arrhythmie und für eine Behandlung, welche die AA-, VA-, VV- und AV-Herzintervalle über einen Zeitraum von mehreren Minuten überwacht, berechnet und speichert. In dem Fall, dass in einer Kammer während eines vorherbestimmten Zeitintervalls eine vorherbestimmte Anzahl von kurzen Intervallen auftritt, die kleiner sind, als ein Tachy-Arrhythmie-Erfassungsintervall (TDI) oder ein Fibrillations-Erfassungsintervall (FDI), wird Tachy-Arrhythmie erkannt und ein Tachy-Arrhythmie-Analyseprogramm gestartet. Das Tachy-Arrhythmie-Analyseprogramm verwendet die gespeicherte Folge von Intervallen, um zwischen Vorhof-Fibrillation, Vorhof-Flimmern, Vorhof-Tachykardie, krampfartiger 1 : 1-Tachykardie, stabiler ventrikulärer Tachykardie, instabiler ventrikulärer Tachykardie und Sinus-Tachykardie zu unterscheiden und um die Anwendung der geeigneten Therapie oder der geeigneten Therapieregimes in Reaktion auf die erkannte Arrhythmie anzuweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vorhof-Kardioverter/Defibrillator, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines vollständig implantierbaren Vorhof-Kardioverter/Defibrillators, der die vorliegende Erfindung verkörpert, dargestellt in Verbindung mit einem menschlichen Herz, das eine Vorhof-Arrhythmie-Überwachung und eine potentielle Kardioversion benötigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Art und Weise darstellt, in welcher der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator von 1 implementiert werden kann, um die Art der Vorhof-Arrhythmie zu überwachen und eine entsprechende Kardioversionstherapie zu liefern.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Art und Weise darstellt, in welcher der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator von 1 implementiert werden kann, um eine Interventionstherapie für eine Vorhof-Fibrillation von hoher Unregelmäßigkeit zu liefern.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Nun auf 1 Bezug nehmend, stellt diese einen vollständig implantierbaren Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 dar, gezeigt in Verbindung mit einem schematisch dargestellten menschlichen Herz 10, das eine Vorhof-Arrhythmie-Überwachung und eine potentielle Kardioversion benötigt. Die in 1 dargestellten Teile des Herzes 10 sind die rechte Herzkammer 12, die linke Herzkammer 14, der rechte Vorhof 16, der linke Vorhof 18, die obere Hohlvene 20, der Sinus Coronarius-Kanal 21, der, wie hierin verwendet, den Sinus Coronarius 22 und die große Herzvene 23 bezeichnet, und der Sinus Coronarius Ostium oder die Öffnung 24 und die untere Hohlvene 26.
Der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 weist allgemein eine Kapsel 32 für das luftdichte Abdichten der inneren Schaltungselemente des Vorhof-Kardioverters/Defibrillators 30, die hierin noch beschrieben werden, eine intravaskuläre Leitung 34, eine erste endokardiale Leitung 36 und eine zweite endokardiale Leitung 38 auf. Die Kapsel 32 und die Leitungen 34, 36 und 38 sind angeordnet, um unter die Haut eines Patienten implantiert zu werden, um so den Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 vollständig implantierbar zu machen.
Die intravaskuläre Leitung 34 weist allgemein eine längliche erste oder Spitzenelektrode 40 und eine längliche zweite oder proximale Elektrode 42 auf. Wie dargestellt, ist die Leitung 34 flexibel und so angeordnet, dass sie durch die obere Hohlvene 20 nach unten, in den rechten Vorhof 16, in den Sinus Coronarius 24 verläuft und weiter in den Sinus Coronarius-Kanal 21 des Herzes nahe seiner linken Seite vorgeschoben ist, so dass sich die Elektrode 40 in dem Sinus Coronarius-Kanal 21 entweder in dem Sinus Coronarius 22 nahe der linken Herzkammer 14 und unter dem linken Vorhof 18 oder, am bevorzugtesten, in der großen Herzvene 23 unter dem linken Vorhof 18 befindet. Die Elektroden 40 und 42 sind so voneinander beabstandet, dass, wenn die erste Elektrode 40 so angeordnet ist, wie es vorher beschrieben ist, sich die zweite Elektrode 42 in dem rechten Vorhof 16 befindet. Die erste Elektrode 40 liefert zusammen mit der zweiten Elektrode 42 kardiovertierende/defibrillierende elektrische Energie in einer Art und Weise zu den Vorhöfen, die nachfolgend beschrieben wird.
Die erste endokardiale Leitung 36 weist vorzugsweise ein bipolares Paar von Elektroden 44 und 46 auf, die angeordnet sind, um elektrischen Kontakt mit der rechten Kammer 12 des Herzes 10 herzustellen. Die Elektroden 44 und 46 gestatten ein bipolares Erfassen von Herzkammeraktivierungen (R-Zacken) in der rechten Herzkammer. Wie dargestellt, ist die Leitung 36 durch die obere Hohlvene 20 in den rechten Vorhof 16 und dann in die rechte Herzkammer 22 geführt.
Die zweite endokardiale Leitung 38 weist ebenfalls vorzugsweise ein bipolares Paar von Elektroden 48 und 50 auf, die angeordnet sind, um elektrischen Kontakt mit dem rechten Vorhof 16 des Herzens 10 herzustellen. Die Elektroden 48 und 50 sind dicht beieinander angeordnet, um die örtliche Aktivität des rechten Vorhofes zu erfassen. Wie dargestellt, ist die Leitung 38 durch die obere Hohlvene 20 in den rechten Vorhof 16 geführt. Das distale Ende der Leitung 38 ist in einer Weise im Wesentlichen "J"-förmig, die im Fachgebiet bekannt ist, um die Elektroden 48 und 50 in dem Fortsatz des rechten Vorhofes zu positionieren.
In der Kapsel 32 weist der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 einen ersten Erfassungsverstärker 52, einen Vorhofereignis-Detektor 54, einen zweiten Erfassungsverstärker 56 und einen R-Zacken-Detektor 58 auf. Der erste Erfassungsverstärker 52 bildet zusammen mit den Elektroden 48 und 50 der zweiten endokardialen Leitung 38, mit welcher der Erfassungsverstärker 52 gekoppelt ist, eine erste Erfassungseinrichtung, welche die lokalisierte Aktivität der rechten Vorkammer 16 erfasst, um ein Elektrogrammsignal zu dem Vorhofereignis-Detektor 54 zu liefern. Der zweite Erfassungsverstärker 56 bildet zusammen mit den Elektroden 44 und 46 der ersten endokardialen Leitung 36, mit denen er gekoppelt ist, eine zweite Erfassungseinrichtung und erfasst die Herzaktivität in der rechten Herzkammer, um ein zweites Elektrogrammsignal zu dem R-Zacken-Detektor 58 zu liefern.
Der R-Zacken-Detektor 58 weist vorzugsweise einen Differenzierfilter zum Differenzieren des durch den Erfassungsverstärker 56 gelieferten Elektrogrammsignals auf. Der R-Zacken-Detektor 58 weist ferner vorzugsweise eine Schwellenschaltung zum Einstellen einer oberen und unteren Schwelle auf, um einen Ausgang zu liefern, wenn die obere oder untere Schwelle überschritten wird. Die Schwellen werden so eingestellt, wie es im Fachgebiet bekannt ist, so dass nur die R-Zacken eine ausreichende Amplitude aufweisen, um die Schwellen des R-Zacken-Detektors 58 zu überschreiten.
Der Vorhofereignis-Detektor 54 weist vorzugweise ebenfalls einen Differenzierfilter zum Differenzieren des ersten Elektrogrammsignals und eine Schwellenschaltung zum Einstellen einer oberen und unteren Schwelle auf. Wenn das differenzierte erste Elektrogrammsignal entweder die obere oder die untere Schwelle überschreitet, liefert der Vorhofereignis-Detektor 54 einen Ausgang, der das Vorliegen eines Vorhofereignisses anzeigt.
Die Kapsel 32 des Vorhof-Kardioverters/Defibrillators 30 weist ferner einen Mikroprozessor 60 auf. Der Mikroprozessor 60 ist gemäß der vorliegenden Ausführung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise implementiert, um eine Vielzahl von Funktionsstufen zur Verfügung zu haben. Die Stufen enthalten ein erstes Zeitglied 61, ein zweites Zeitglied 62 und ein drittes Zeitglied 63. Die Stufen enthalten ferner einen Vorhof-Arrhythmie-Detektor 64 und eine Ladungslieferungs- und Energiesteuerungsstufe 65. Der Vorhof-Arrhythmie-Detektor 64 weist eine Vorhof-Herzzykluslängenbestimmungsstufe 66, eine Durchschnitts-Herzzykluslängenbestimmungsstufe 67 und eine Vergleichsstufe 68 auf.
Der Mikroprozessor 60 ist dazu ausgestaltet, in Verbindung mit einem Speicher 70 zu arbeiten, der über einen Mehrfach-Bit-Adressbus 72 und einen bidirektionalen Mehrfach-Datenbus 74 mit dem Mikroprozessor 60 gekoppelt ist. Das gestattet es dem Mikroprozessor 60 die gewünschten Speicherpositionen in dem Speicher für das Ausführen von Lese- oder Schreiboperationen zu adressieren. Während einer Schreiboperation speichert der Mikroprozessor Daten, wie zum Beispiel die Vorhof-Herzzykluslängen, oder Betriebsparameter, wie zum Beispiel Klassifizierungskriterien für den Typ der Vorhof-Arrhythmie, in dem Speicher unter Adressen, die durch Mehrfachbit-Adressen definiert sind, welche durch den Adressbus 72 übertragen werden und überträgt die Betriebsparameter und Daten über den Mehrfachbit-Datenbus 74 zu dem Speicher 70. Während einer Leseoperation erhält der Mikroprozessor 60 Daten oder Betriebsparameter aus dem Speicher an den Speicherplätzen, die durch die Mehrfachbit-Adressen identifiziert und über den Adressbus 72 zur Verfügung gestellt werden und empfängt die Betriebsparameter und Daten aus dem Speicher über den bidirektionalen Datenbus 74.
Für das Eingeben programmierbarer Betriebsparameter in den Speicher 70, wie zum Beispiel kardiovertierende oder defibrillierende Spitzenspannungen oder ferner, zum Beispiel, Klassifikationskriterien für den Typ der Vorhof-Arrhythmie in die Speicherbereiche 76, 78 und 80, empfängt der Mikroprozessor 60 die programmierbaren Betriebsparameter von einer externen Steuereinrichtung (nicht dargestellt), die sich außerhalb der Haut des Patienten befindet. Die externe Steuereinrichtung kann dazu ausgestaltet sein, mit einem Empfänger/Sender 82 in der Kapsel 32 zu kommunizieren, der mit dem Mikroprozessor 60 über einen bidirektionalen Bus 84 gekoppelt ist. Der Empfänger/Sender 82 empfängt die programmierbaren Parameter von der externen Steuereinrichtung und überträgt sie zum Speichern in dem Speicher 70 zu dem Mikroprozessor 60. Der Empfänger/Sender 82 überträgt ferner verschiedene Informationen, die er von dem Mikroprozessor über den Bus 84 erhält, zu der externen Steuereinrichtung.
Der Empfänger/Sender 82 weist eine Sendespule 86 auf, so dass der Empfänger/Sender 82 und die Spule 86 zusammen mit der externen Steuereinrichtung ein Kommunikationssystem bilden. Ein bevorzugtes Kommunikationssystem ist in dem US-Patent Nr. 5,342,408 offenbart, das am 30. August 1994 für ein "Telemetriesystem für eine implantierbare Herzvorrichtung" ausgegeben wurde, wobei dieses Patent dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung durch Abtretung übertragen wurde.
Um das Erkennen der verschiedenen Strukturelemente in der Kapsel 32 abzuschließen, weist der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 ferner eine Lade- und Speicherkondensatorschaltung 88 der Art, die im Fachgebiet gut bekannt ist, die einen Speicherkondensator bis auf eine ausgewählte Spitzenspannung auflädt und eine Entladeschaltung 90 zum Entladen des Speicherkondensators in der Schaltung 88 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf, um eine gesteuerte Entladungsabgabe von elektrischer Energie zu den Vorhöfen des Herzes zu liefern, wenn es erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist die Entladeschaltung 90 mit den Elektroden 40 und 42 der intravaskulären Leitung 34 zum Anlegen der kardiovertierenden oder defibrillierenden elektrischen Energie an die Vorhöfe gekoppelt. Schließlich weist der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 einen Schrittmacher 92 und eine entladbare Stromquelle 94, wie zum Beispiel eine Lithiumbatterie, auf, um Strom zu den elektrischen Komponenten des Vorhof-Kardioverters/Defibrillators 30 zu liefern. Der Schrittmacher 92 ist mit den Elektroden 48 und 50 gekoppelt, um, wenn Vorhofflimmern der Vorhöfe erfasst wird, ein Übersteuerungs-Schrittmachern der Vorhöfe in einer Art und Weise zur Verfügung zu stellen, die hierin nachfolgend beschrieben wird.
Die Klassifikationskriterien für den Typ der Vorhof-Arrhythmie sind in dem Speicher 70 und insbesondere in den Speicherbereichen 76, 78 und 80 enthalten. Der Speicherbereich 76 speichert die Kriterien für Vorhofflimmern, das in hohem Maße regelmäßig ist. Der Speicherbereich 78 speichert die Kriterien, die einer Vorhof-Fibrillation mit mittlerer Regelmäßigkeit entsprechen (Typ 1) und der Speicherbereich 80 speichert die Kriterien, die einer Vorhof-Fibrillation mit hoher Unregelmäßigkeit entsprechen (Typ 2). Der Grad der Regelmäßigkeit oder der Unregelmäßigkeit kann entweder allein durch die Vorhof-Herzzykluslänge oder in Kombination. mit einer Messung der Schwankung der Länge des Vorhof-Herzzyklus bestimmt werden.
Zu vorherbestimmten, durch das erste Zeitglied 61 ermittelten Zeiten, wird der Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 aktiviert, um festzustellen, ob eine Vorhof-Arrhythmie-Episode in den Vorhöfen auftritt und um die Arrhythmie zu klassifizieren, wenn eine solche vorliegt. Die Bestimmungsstufe 66 für die Vorhof-Herzzykluslänge ermittelt über eine vorherbestimmte Zeit oder über eine vorherbestimmte Anzahl von Vorhof-Herzzyklen die Längen der Vorhof-Herzzyklen und speichert sie in dem Speicher 70. Die Vorhof-Herzzykluslängen sind die Zeitspannen zwischen benachbarten Vorhof-Ereignissen, wie sie durch den Vorhof-Ereignisdetektor 54 identifiziert sind. Nachdem die Zykluslängen ermittelt sind, wird durch die Bestimmungsstufe 67 für die durchschnittliche Zykluslänge eine durchschnittliche Zykluslänge ermittelt. Die durchschnittliche Zykluslänge wird dann durch die Vergleichsstufe 68 mit den in den Speicherbereichen 76, 78 und 80 gespeicherten Klassifizierungskriterien für den Vorhof-Arrhythmietyp verglichen.
Zuerst greift der Mikroprozessor 60 auf normale Sinusrhythmus-Kriterien zu, die in dem Speicher 70 gespeichert sind, um zu bestimmen, ob sich die Vorhöfe in normalem Sinusrhythmus befin den. Genauer ausgedrückt werden, wenn die durchschnittliche Zykluslänge größer ist, als ein gespeichertes Kriterium von zum Beispiel 250 Millisekunden, die Vorhöfe als sich im normalen Sinusrhythmus befindend angesehen und daher wird angenommen, dass ein Fehlen einer Vorhof-Arrhythmie erfasst wurde. Wenn sich die Vorhöfe nicht im normalen Sinusrhythmus befinden und somit eine arrhythmische Episode erfahren, wird darauf der Typ der Vorhof-Arrhythmie bestimmt.
Um den Typ der Vorhof-Arrhythmie zu bestimmen, greift der Mikroprozessor 60 zunächst auf den Speicherbereich 76 zu, in dem die Kriterien des Vorhofflimmerns enthalten sind. Wenn die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus kleiner als 250 Millisekunden ist, jedoch größer als das in dem Speicherbereich 76 gespeicherte 150 Millisekunden-Kriterium, werden die Vorhöfe als sich im Zustand des Vorhofflimmerns befindend angesehen. Dann wird eine Therapie, entweder durch übersteuertes Schrittmachern oder durch Niedrigenergie-Kardioversion, auf die Vorhöfe angewendet, die dem erfassten Vorhofflimmern entspricht.
Wenn durch die Programmierung die Therapie durch übersteuertes Schrittmachern gewählt wird, wird durch den Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 der Schrittmacher 92 aktiviert, um die Vorhöfe in einer im Fachgebiet gut bekannten Art und Weise übersteuernd zu schrittmachern. Die Schrittmacherimpulse werden zu diesem Zweck durch die Elektroden 48 und 50 an den rechten Vorhof angelegt.
Wenn durch die Programmierung die Niedrigenergie-Kardioversion gewählt wird, wird die Ladungslieferungs- und -steuerungsstufe 65 durch den Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 aktiviert, um zu bewirken, dass der Kondensator der Schaltung 88 auf eine relativ niedrige Spitzenspannung von, zum Beispiel, 80 Volt aufgeladen wird. Wenn der Kondensator aufgeladen ist, bewirkt die Ladungslieferungs- und Energiesteuerungsstufe, dass die Entladungsschaltung 90 den Kondensator der Schaltung 88 in einer zeitlichen Relation zu einer R-Zacke entlädt, die durch den Erfassungsverstärker 56 und den R-Zacken-Detektor 58 erfasst wurde. Die Entladungsschaltung 90 entlädt den Kondensator der Schaltung 88 über einen gesteuerten Zeitraum, um das Anlegen von kardiovertierender Energie an die Vorhöfe über die Elektroden 40 und 42 der Leitung 34 auszuführen. Durch das Laden des Kondensators auf eine Spannung von 80 Volt wird an die Vorhöfe zum Kardiovertieren des Vorhofflimmerns eine kardiovertierende Niedrigenergie in der Größenordnung von 0,2 Joule angelegt.
Wenn die Vorhöfe sich nicht im Zustand des Vorhofflimmerns befinden, greift der Mikroprozessor 60 darauf auf den Speicherbereich 78 zu, welcher ein Kriterium für Vorhof-Fibrillation mit mittlerer Regelmäßigkeit enthält. Wenn die Vergleichsstufe 68 ermittelt, dass die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus kleiner als 150 Millisekunden ist, jedoch größer als 75 Millisekunden, werden die Vorhöfe als sich in Vorhof-Fibrillation mittlerer Regelmäßigkeit (Typ 1) befindend angesehen. Dann wird eine Therapie angewendet, die der Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 entspricht. Gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführung ist die Therapie, die entsprechend der Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 auf die Vorhöfe angewendet wird, eine Vorhof-Kardioversion oder Vorhof-Defibrillation mit mittlerer Energie zwischen 0,5 und 2 Joule. Um diese Therapie anzuwenden, wird der Kondensator der Schaltung 88 wie vorher beschrieben aufgeladen und die Ladungslieferungs- und Energiesteuerungsstufe 65 bewirkt, dass die Entladeschaltung 90 den Kondensator in einer zeitlichen Relation zu einer erfassten R-Zacke entlädt, wie es vorher beschrieben wurde.
Wenn sich die Vorhöfe nicht im Zustand der Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 befinden, kann der Mikroprozessor 60 auf den Speicherbereich 80 zugreifen, um es der Vergleichsstufe 68 zu ermöglichen, zu ermitteln, ob die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus dem Kriterium für die Vorhof-Fibrillation vom Typ 2 entspricht. Um diesem Kriterium zu genügen, muss gemäß der vorliegenden Ausführung die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus kleiner als 75 Millisekunden sein. Wenn das der Fall ist, wird die Vorhof-Fibrillation als höchst unregelmäßig ange sehen und es wird ein weiteres und anderes Therapieregime, als das vorher beschriebene aufgerufen. Dieses Therapieregime wird hierin nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 3 beschrieben. Wie hierin später bezüglich der bevorzugten Ausführung von 2 ersichtlich ist, kann dieser letzte Vergleich eliminiert werden. Er ist jedoch zur Vollständigkeit einbezogen, weil die Bestätigung der Vorhof-Fibrillation vom Typ 2 bevor die Therapie von 3 aufgerufen wird, erwünscht sein kann.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist dort in Form eines Flussdiagramms die Art und Weise dargestellt, in welcher der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 von 1 implementiert werden kann, um einen Typ einer Vorhof-Arrhythmie zu erkennen und eine entsprechende Kardioversions- oder Defibrillationstherapie zu liefern. Der Prozess beginnt in Schritt 100, bei dem das erste Zeitglied 61 zurückgestellt und gestartet wird. Wenn in Schritt 102 ermittelt ist, dass das erste Zeitglied 61 auf Zeitüberwachung eingestellt ist, aktiviert das erste Zeitglied 61 in Schritt 104 den Vorhof-Arrhythmiedetektor 64.
Nachdem der Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 aktiviert ist, ermittelt er zuerst, gemäß Schritt 106, ob die Vorhöfe eine arrhythmische Episode erfahren. Wie vorher beschrieben, werden, wenn die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus größer als 250 Millisekunden ist, die Vorhöfe als sich im normalen Sinusrhythmus befindend angesehen, worauf der Prozess zu Schritt 100 zurückkehrt, um das erste Zeitglied 61 zurückzustellen und zu starten. Wenn jedoch die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus kleiner als 250 Millisekunden ist, geht der Prozess zum Schritt 108 weiter, in dem ermittelt wird, ob sich die Vorhöfe im Zustand des Vorhofflimmerns befinden. Wie vorher beschrieben, werden, wenn die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus größer als 150 Millisekunden und kleiner als 250 Millisekunden ist, die Vorhöfe als sich im Zustand des Vorhofflimmerns befindend angesehen. Daraus resultierend wird in Schritt 110 eine Therapie entweder durch gesteuertes Schritt machern oder durch Niedrigenergie-Kardioversion der Vorhöfe angewendet.
Wenn in Schritt 108 ermittelt wurde, dass die Vorhöfe sich nicht im Zustand des Vorhofflimmerns befinden, geht der Prozess zum Schritt 112 weiter, um zu bestimmen, ob sich die Vorhöfe in Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 befinden. Wie vorher beschrieben, werden, wenn die durchschnittliche Länge des Vorhof-Herzzyklus größer als 75 Millisekunden und kleiner als 150 Millisekunden ist, die Vorhöfe als sich in Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 befindend angesehen, die eine Vorhof-Fibrillation mit mittlerer Regelmäßigkeit ist. Wenn eine solche Bestimmung durchgeführt worden ist, geht der Prozeß zu Schritt 114 über, um, wie es vorher beschrieben wurde, ein Therapie zu liefern, die der Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 entspricht, indem kardiovertierende oder defibrillierende elektrische Energie an die Vorhöfe angelegt wird, wobei es sich dabei zum Beispiel um eine mittlere Energie zwischen 0,5 und 2 Joule handelt.
Wenn sich die Vorhöfe nicht im Zustand des Vorhofflimmerns oder in Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 befinden, wird angenommen, dass die Vorhöfe sich in Vorhof-Fibrillation vom Typ 2 befinden. Der Prozeß geht dann gemäß Schritt 116 zu der in 3 dargestellten Therapie über.
Nun auf 3 Bezug nehmend, wird dort in Form eines Flussdiagramms die Art und Weise dargestellt, in welcher der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 von 1 implementiert werden kann, um eine Interventionstherapie für die Vorhof-Fibrillation mit hoher Unregelmäßigkeit (Typ 2) zu liefern.
Der Prozeß beginnt zunächst mit dem Starten des zweiten Zeitglieds 62 gemäß Schritt 120. Als nächstes wird in Schritt 122 das dritte Zeitglied 63 gestartet. Das zweite Zeitglied 62 bemisst einen vorher eingestellten Zeitraum, zum Beispiel, eine Stunde, während das dritte Zeitglied 63 einen Zeitraum bemisst, der viel kürzer ist als der voreingestellte Zeitraum. Der durch das dritte Zeitglied 63 bemessene Zeitraum kann zum Beispiel fünf Minuten betragen.
Wenn das dritte Zeitglied auf Zeitüberwachung eingestellt ist, wie es in Schritt 124 festgelegt ist, wird in Schritt 126 der Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 erneut aktiviert. Der Vorhof-Arrhythmiedetektor bestimmt zuerst in Schritt 128 ob die Vorhöfe noch eine Arrhythmie-Episode erfahren. Wenn die Vorhöfe von selbst zum normalen Sinus-Rhythmus zurückgekehrt sind, geht der Prozess durch Zurückstellen des zweiten Zeitglieds 62 zu Schritt 130 weiter und dann zu Schritt 132, um das dritte Zeitglied 63 zurückzustellen. Nachdem in Schritt 132 das dritte Zeitglied zurückgestellt ist, ist die Interventionstherapie beendet.
Wenn in Schritt 128 ermittelt wird, dass sich die Vorhöfe noch in einer Arrhythmie-Episode befinden, ermittelt der Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 zuerst, gemäß Schritt 134, ob sich die Vorhöfe im Zustand des Vorhofflimmerns befinden, wie es vorher beschrieben wurde. Wenn die Vorhof-Arrhythmie von selbst zum Vorhofflimmern zurückgekehrt ist, geht der Prozess zu Schritt 136 weiter, um die dem Vorhofflimmern entsprechende Therapie zu liefern, welche entweder das übersteuernde Schrittmachern oder die Niedrigenergie-Kardioversion der Vorhöfe beinhaltet. Nachdem die Interventionstherapie gemäß Schritt 136 abgeschlossen ist, werden die Schritte 130 und 132 wiederholt, wie vorher beschrieben wurde, und die Interventionstherapie ist damit beendet.
Wenn in Schritt 134 festgestellt wird, dass sich die Vorhöfe nicht im Zustand des Vorhofflimmerns befinden, geht der Prozess zu Schritt 138 weiter, um zu ermitteln, ob die Vorhof-Fibrillation vom Typ 2 zu der regelmäßigeren Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 übergegangen ist. Wenn die Vorhöfe zu der Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 übergegangen sind, geht der Prozess zu Schritt 140 weiter, um die Therapie anzuwenden, die der Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 entspricht, welche das Anlegen kardiovertierender oder defibrillierender elektrischer Energie zu den Vorhöfen bei einem Energiepegel zwischen, zum Beispiel, 0,5 Joule und 2 Joule bein haltet. Nachdem die Therapie gemäß Schritt 140 abgeschlossen ist, werden die Schritte 130 und 132 wiederholt, wie es vorher beschrieben wurde und die Therapie ist beendet.
Wenn die Vorhöfe, wie in Schritt 138 ermittelt, nicht zu der regelmäßigeren Vorhof-Fibrillation vom Typ 1 übergegangen ist, geht der Prozeß zu Schritt 142 über, um festzustellen, ob das zweite Zeitglied 62 auf Zeitüberwachung eingestellt ist. Wenn das zweite Zeitglied nicht auf Zeitüberwachung eingestellt ist, wird das dritte Zeitglied 63 in Schritt 144 zurückgestellt und der Prozess kehrt zurück, um in Schritt 122 das dritte Zeitglied 63 zu starten. Wenn jedoch das zweite Zeitglied 62 auf Zeitüberwachung eingestellt ist, wie in Schritt 142 festgelegt, geht der Prozess zu Schritt 146 über, um defibrillierende Energie mit einem relativ hohen Energiepegel an die Vorhöfe zu liefern, um die Vorhöfe zu defibrillieren oder zu kardiovertieren. Beim Liefern der Interventionstherapie von Schritt 146 kann ein Energiepegel größer als 2 Joule und vorzugsweise in der Größenordnung von 3 Joule für das Kardiovertieren der Vorhöfe verwendet werden. Obwohl in 3 nicht dargestellt, kann es bevorzugt sein, die Vorhof-Fibrillation vom Typ 2 vor dem Ausführen des Schritts 146 erneut zu bestätigen. Wenn die Interventionstherapie gemäß Schritt 146 abgeschlossen ist, werden die Schritte 130 und 132 wiederholt, wie es vorher beschrieben wurde und die Therapie ist beendet.
Als ein Ergebnis wird, wie aus 3 ersichtlich ist, wenn festgestellt ist, dass die Vorhöfe in Vorhof-Fibrillation vom Typ 2 sind, die eine Vorhof-Fibrillation von hoher Unregelmäßigkeit ist und die eine Therapie einer Kardioversion mit relativ hoher Energie erfordert, das Anlegen der kardiovertierenden Energie für einen vorher festgelegten Zeitraum von zum Beispiel einer Stunde verzögert, um es den Vorhöfen zu gestatten, zu einer regelmäßigeren Form der Vorhof-Fibrillation überzugehen, die weniger Energie benötigt, um die arrhythmische Episode erfolgreich zu kardiovertieren. Die Vorhofaktivität wird während der vorher festgelegten Zeit, zum Beispiel, alle fünf Minuten überprüft, um zu ermitteln, ob die Vorhöfe von selbst zu einer regelmäßigeren Form der Vorhof-Fibrillation übergegangen sind. Wenn jedoch am Ende der vorher festgelegten Zeit von, zum Beispiel, einer Stunde, die Vorhöfe nicht von selbst zu einer regelmäßigeren Form der Vorhof-Fibrillation übergegangen sind, liefert der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 die Vorhof-Fibrillations-Therapie mit relativ hoher Energie.
Während gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführung der Grad der Regelmäßigkeit oder der Unregelmäßigkeit der Vorhofaktivität allein durch die Länge des Vorhof-Herzzyklus bestimmt wird, kann jedoch auch die Längenschwankung des Vorhof-Herzzyklus in Kombination damit für das Klassifizieren des Typs der Vorhof-Arrhythmie-Episode verwendet werden. Wenn eine solche Schwankung verwendet wird, kann die Vergleichsstufe 68 jede ermittelte Länge des Vorhof-Herzzyklus mit der durchschnittlichen Zykluslänge vergleichen. Die maximale Differenz dazwischen kann dann als Schwankungsgrad für die weitere Definition des Vorhof-Arrhythmietyps verwendet werden. Der relative Grad der Regelmäßigkeit/Unregelmäßigkeit kann auch durch die Verwendung von Korrelationsfunktionen bestimmt werden, die zum Beispiel auf die Vorhofaktivität angewendet werden, die in verschiedenen Bereichen der Vorhöfe erfasst worden ist. Solche Korrelationsfunktionen sind im Fachgebiet gut bekannt.
Weiterhin ist von Fachleuten zu erkennen, obwohl für die vorliegende bevorzugte Ausführung die Echtzeitverarbeitung der Vorhofaktivität vorgesehen ist, um die Längen der Vorhof-Herzzyklen zu bestimmen, dass solche Bestimmungen auch aus Daten durchgeführt werden können, die während einer Datenerfassungsperiode vor der Aktivierung des Vorhof-Arrhythmiedetektors zum Arbeiten mit den gespeicherten Daten in dem Speicher gespeichert wurden, um die Längen des Vorhof-Herzzyklus, die durchschnittliche Zykluslänge und die maximale Schwankung zwischen den Zykluslängen und der durchschnittlichen Zykluslänge zu bestimmen. Somit können, wenn auch eine spezielle Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben ist, Modifikationen erfolgen und es ist in den beigefügten Ansprüchen beabsichtigt, alle solche Veränderungen und Modifikationen, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen, einzubeziehen.

Claims

Ein Vorhof-Kardioverter/Defibrillator mit einem Sensor zum Erfassen der Aktivität von mindestens einem Vorhof eines Herzens, um ein Elektrogrammsignal zu liefern, wobei der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator einen Kriteriumlieferer (70) zum Liefern eines jeweils unterschiedlichen Kriteriums für jede verschiedene Art von Vorhofarrhythmie, einen Therapielieferer (32) zur Lieferung einer entsprechenden Therapie an das Herz für jede der verschiedenen Arten von Vorhofarrhythmie, und einen Vorhof-Arrhythmieklassifizierer (64) aufweist, der auf das Elektrogrammsignal und den Kriteriumlieferer anspricht, um eine der Arten von Vorhofarrhythmie zu identifizieren und um dem Therapielieferer die Therapie für das Herz zu liefern, die der identifizierten Art von Vorhofarrhythmie entspricht, wobei die jeweils unterschiedlichen Kriterien ein erstes Kriterium (76) für Vorhofflimmern umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils unterschiedlichen Kriterien ferner ein zweites Kriterium (78) für das Vorhofflimmern von mittlerer Ordnung; und ein drittes Kriterium (80) für das Vorhofflimmern von hoher Unordnung umfassen.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Therapielieferer einen Vorhof-Schrittmacher (92) und einen Vorhof-Kardioverter (90) umfasst.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhof-Arrhythmieklassifizierer bewirkt, dass der Vorhof-Schrittmacher den Vorhof aufgrund einer Erkennung von Vorhofflattern anregt.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhof-Arrhythmie klassifizierer bewirkt, dass der Vorhof-Kardioverter kardiovertierende elektrische Energie an den Vorhof auf einem niedrigen Energiepegel anlegt, wenn Vorhofflimmern erkannt wird.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhof-Arrhythmieklassifizierer den Kardioverter veranlasst, kardiovertierende elektrische Energie an den Vorhof mit einem intermediären Energiepegel anzulegen, wenn ein Vorhofflimmern von intermediärer Disorganisation erkannt wird.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Klassifizieren den Kardioverter veranlasst, kardiovertierende elektrische Energie an den Vorhof mit einem höheren Energiepegel anzulegen, wenn ein Vorhofflimmern von hoher Disorganisation erkannt wird, wobei der hohe Energiepegel höher in der Energie als der intermediäre Energiepegel ist.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Stufe (66) zum Ermitteln der Vorhof-Herzzykluslänge, und wobei die jeweiligen unterschiedlichen Kriterien auf der Vorhof-Herzzykluslänge basieren.
Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine zweite Stufe zur Ermittlung der Schwankung der Vorhof-Herzzykluslänge und wobei die jeweils unterschiedlichen Kriterien ferner auf der Vorhofherzzykluslängenschwankung basieren.
Der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator nach Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch ein Zeitglied (62), das den Kardioverter veranlasst, dass Anlegen des hohen Energiepegels für die kardiovertierende Energie über eine vorgegebene Zeitspanne zu verzögern.