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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein implantierbare Stimulatoren und insbesondere implantierbare
Schrittmacher, Kardioverter und Defibrillatoren und speziell einen
Burststimulationsimpuls-Stimulator zum Verhindern des Einsetzens
atrieller Tachyarrhythmien, beispielsweise einer atrialen bzw. atriellen
Fibrillation (Vorhofflimmern).
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Tachyarrhythmien sind Episoden von
Herzdepolarisationen hoher Werte, die typischerweise in einer Kammer
des Herzens auftreten, die sich jedoch von einer Kammer zur anderen
ausbreiten können und
die eine ausreichend hohe Rate aufweisen und ausreichend chaotisch
sind, um die Herzleistung von der Kammer (den Kammern) zu beeinträchtigen,
was im Fall einer ventrikulären
Fibrillation zur Bewußtlosigkeit
und zum Tod oder im Fall einer atriellen Fibrillation oder eines
atriellen Flatterns und atrieller und ventrikulärer Nicht-Sinus-Tachykardien
zu Schwäche und
Schwindel führt.
Die atrielle Fibrillation und das atrielle Flattern sind wegen des
Verlusts des atriellen Beitrags zur Herzleistung und der Störung der
ventrikulären
Füllung
entkräftend,
jedoch nicht lebensbedrohlich, es sein denn, daß sie zu einer ventrikulären Fibrillation
führen.
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Eine Fibrillation wurde gewöhnlich durch hochenergetische
Kardioversions-/Defibrillationsschocks oder -impulse behandelt,
die in Zusammenhang mit implantierbaren Antiarrhythmievorrichtungen
durch großflächige Elektroden einschließlich einer
Elektrode an oder in der zu defibrillierenden Kammer angewendet
werden. Das hohe Energieniveau wird verwendet, um gleichzeitig den
größten Teil
der zu defibrillierenden Herzkammer zu depolarisieren, woran zu
der Zeit, zu der der Impuls abgegeben wird, Gewebe in allen Stadien
des Depolarisations-Repolarisations-Zyklus beteiligt sind.
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Die Batterielebensdauer eines implantierbaren
Stimulators hängt
von der beim Ausführen
einer Therapie abgegebenen Energiemenge und der Abgabefrequenz ab.
Das hohe Energieniveau, das zum Defibrillieren eingesetzt wird,
verbraucht eine beträchtliche
Energie im Bereich von 1,0–30,0
Joule je abgegebenem Schock. Im Fall einer atriellen Fibrillation
wird der Patient überdies
nicht bewußtlos
gemacht, falls die Ventrikel weiterhin eine angemessene Herzleistung
bereitstellen.
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Leider ist die zum Kardiovertieren
oder Defibrillieren der Atrien erforderliche Menge an elektrischer
Energie in den meisten Fällen
ausreichend, um im Brustbereich des Patienten einen plötzlichen,
sich ausbreitenden Schmerz hervorzurufen oder den Patienten zu betäuben. Typischerweise
sind die mitgeteilten Defibrillationsschwellen zwischen transvenösen Leitungen
mit Elektroden, die angeordnet sind, um atrielle Kardioversionswege
zwischen dem rechten Atrium (RA) und dem Koronarsinus (CS) oder
der oberen Hohlvene (SVC) und dem CS bereitzustellen, 1,3 ± 0,4 J.
Mit einer transvenösen
Schocktherapie in diesem Bereich sind ein erhebliches Unbehagen
und häufig
unerträgliche
Schmerzen verbunden, was zu einer Sedierung mancher Patienten und
einer Weigerung anderer Patienten, die Therapie zu akzeptieren, führt.
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Weiterhin bestehen Bedenken, daß der Versuch
des Defibrillierens der Atrien selbst eine ventrikuläre Fibrillation
einleitet, die zum Tod des Patienten führt. In Krankenhausumgebungen
wird der Patient sorgfältig überwacht,
und es kann eine induzierte ventrikuläre Fibrillation defibrilliert
werden. Die klinische Prozedur ist jedoch noch mit so großen Risiken verbunden,
daß medikamentöse Therapien
bevorzugt sind und die atrielle Defibrillation nur nach dem Fehlschlagen
anderer Therapien verwendet wird, was zu einem längeren Krankenhausaufenthalt
oder einer längeren
Heimbehandlung des Patienten führt.
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Die gleichen Bedenken haben von der
Entwicklung implantierbarer atrieller Defibrillatoren, so daß Patienten,
die zu Anfällen
einer atriellen Fibrillation oder eines atriellen Flatterns neigten,
ambulant bleiben könnten,
abgehalten. Trotz erheblicher Anstrengungen, ein implantierbares
System und ein Verfahren zum Beenden oder Verhindern einer atriellen
Fibrillation oder eines atriellen Flatterns zu entwickeln, wurde
bisher keines kommerziell entwickelt. Eine mögliche Vorgehensweise, die
weithin veröffentlicht
worden ist, besteht darin, die Fähigkeiten
zur atriellen und ventrikulären
Fibrillationserfassung und zur Kardioversion/Defibrillation in einem
einzigen implantierbaren System zu kombinieren, so daß eine induzierte
ventrikuläre
Fibrillation beendet werden könnte.
Ein solches System ist jedoch recht komplex und kostspielig, sowohl
hinsichtlich der erforderlichen Hardware als auch hinsichtlich der
chirurgischen Prozedur. Folglich bleibt das Ziel bestehen, eine
atrielle Kardioversions-/Defibrillationstherapie bereitzustellen,
bei der es unwahrscheinlich ist, daß sie eine ventrikuläre Fibrillation
induziert und die für Patienten, die
sowohl zu atriellen als auch zu ventrikulären Arrhythmien neigen, nur
in ein atrielles Kammersystem aufgenommen werden kann oder zu einem
ventrikulären
Kammersystem hinzugefügt
werden kann.
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Es wurde bei der Entwicklung externer
ventrikulärer
Defibrillatoren früh
erkannt, daß ein
niederenergetischer "synchroner
Kardioversionsschock" verwendet
werden konnte, um eine ventrikuläre
Tachykardie zu unterbrechen, falls die Schockabgabe mit einem ventrikulären Depolarisationsereignis,
also der R-Zacke synchronisiert war. Der Begriff "Kardioversion" umfaßt generell
eine solche synchrone Kardioversion und eine nicht synchronisierte
Defibrillation.
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In Zusammenhang mit einer atriellen
Kardioversion ist ein vorgeschlagener Schrittmacher/Defibrillator
in der PCT-Veröffentlichung
WO-A-92/18198 von Adams u. a. offenbart, wobei die Synchronisation des
atriellen Hochspannungs-Kardioversionsschocks
im Bemühen,
das Induzieren einer ventrikulären
Tachykardie oder Fibrillation zu vermeiden, in bezug auf die R-Zacke
vorgenommen wird. In jedem Fall hat sich erwiesen, daß die Synchronisation
einer R-Zacke bei einem chaotischen EGM hoher Rate schwierig zu
erreichen ist und nicht immer wirksam ist, das Induzieren einer
ventrikulären
Fibrillation zu verhindern.
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Angesichts dieser Schwierigkeiten
wurden Versuche unternommen, den Herzrhythmus zuerst regelmäßiger zu
machen, so daß die
P-Zacke oder die R-Zacke erfaßt
werden kann, und dann die synchrone Kardioversionstherapie anzuwenden.
Im Mehra erteilten und auf den Erwerber dieser Anmeldung übertragenen
US-Patent US-A-5 193 536 ist ein Schritt macher/Kardioverter/Defibrillator
beschrieben, bei dem die hohe atrielle oder ventrikuläre Rate
regelmäßiger gemacht
wird, indem Übersteuerungs-Stimulationsimpulse
abgegeben werden, um das Herz einzufangen, und indem der letzte
abgegebene Übersteuerungsimpuls
als ein Synchronisationsereignis verwendet wird, um die Abgabe des
Kardioversionsschocks zeitlich festzulegen. Ein anderes Verfahren
ist im Gill erteilten US-Patent US-A-5 074 301 offenbart, wobei
ein einziger Stimulationsimpuls an das Atrium abgegeben wird, um
zu ermöglichen, daß der Kardioversionsschock
in der atriellen Refraktärperiode
abgegeben wird. Es wird nicht nahegelegt, daß die Übersteuerungs-Stimulationsimpulse
die Kardioversionsschwelle beeinflussen.
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In US-A-5 314 448 und US-A-5 366
485 von Kroll u. a. ist ein Kardioverter/Defibrillator mit einem Satz
um das Herz des Patienten angeordneter Kardioversionselektroden
beschrieben. Wenn eine Fibrillation erfaßt wird, beginnen die Kondensatoren
hoher Kapazität
geladen zu werden. Während
sie geladen werden oder nachdem ein vollständiges Laden erreicht wurde,
wird durch die Erzeugung eines Impulszuges von der Spannung an den
Ausgangskondensatoren und durch das Abgeben der Impulse über die Kardioversionselektroden
mit einer "Vorbehandlung" des fibrillierenden
Herzmuskels begonnen. Die Kondensatoren werden wiederaufgeladen,
und der hochenergetische Kardioversionsimpuls wird am Ende des Wiederaufladezeitraums
an den Kardioversionselektroden abgegeben. Es wird behauptet, daß die Vorbehandlungsimpulse
den Prozeß des
Organisierens der sich chaotisch zusammenziehenden Myokardialzellen
beginnen und zu einer Reduktion der Kardioversionsschwelle und der
aufgewendeten Gesamtenergie führen.
Es wird hervorgehoben, daß die Vorbehandlungsimpulsspannungen
deutlich über den
Stimulationsniveau spannungen liegen, und daß die gleichen Kardioversionselektroden
verwendet werden, um die Energie zu den gleichen Myokardialzellen
zu übertragen,
die durch den Kardioversionsimpuls defibrilliert werden. Auf diese
Weise werden die Vorbehandlungsimpulse zwischen den beabstandeten
Kardioversionselektroden an die eine hohe Stromdichte aufweisenden
Bereiche der Stromwege in der Herzkammer abgegeben.
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Es wurde bei der Entwicklung implantierbarer
Schrittmacher auch früh
erkannt, daß bestimmte Tachykardien
durch Anwenden bestimmter Stimulationstherapien auf die erkrankte
Herzkammer unterbrochen werden können.
Die Stimulationstherapien schließen solche Stimulationsmodalitäten, wie
eine Übersteuerungsstimulation,
eine Burststimulation, eine selbstdekrementierende Übersteuerungsstimulation
und andere mit oder ohne Synchronisation mit der intrinsischen P-Zacke
oder der intrinsischen R-Zacke ein. Gemäß einer Anwendung waren diese Stimulationsmodalitäten formuliert,
um eine fälschliche
Wiedereintrittsleitung zu unterbrechen, die zu andauernden "Zirkusrhythmus"-Tachykardien in
einer oder mehreren Herzkammern führen kann. Diese Vorgehensweisen
waren mit dem Abgeben zeitlich festgelegter einzelner Stimulationsenergieimpulse oder
Bursts von Stimulationsimpulsen, die jeweils eine zum Einfangen
des Herzens ausreichende Energie aufweisen, an das gleiche einzelne
Elektrodenpaar, das zum Messen an einer einzigen Stelle verwendet
wird, verbunden.
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Es wurde in dieser Hinsicht vorgeschlagen, daß atrielle
und ventrikuläre
Tachykardien durch die Verwendung einer gleichzeitigen oder zeitlich
gesteuerten Herzstimulation an mehreren Stellen unterbrochen werden
könnten
und eine normale Herzfrequenz wiederhergestellt werden könnte. Ein
frühes Beispiel
einer Herzstimulation an mehreren Stellen zum Beenden ventrikulärer Tachyarrythmien
ist im Funke erteilten US-Patent US-A-3 937 226 offenbart. Bei dieser
Vorrichtung sind mehrere am Ventrikel anzubringende kleinflächige Stimulationselektroden
bereitgestellt, die jeweils mit einer separaten Ausgangsschaltung
und einem separaten Verstärker
gekoppelt sind. Die offenbarte Vorrichtung ist mit fünf oder
mehr separaten Herzschrittmacher-Ausgangsschaltungen herkömmlicher
Konstruktion äquivalent,
die alle dafür eingerichtet
sind, ausgelöst
zu werden, um gleichzeitig an verschiedenen Stellen um den Ventrikel
zu stimulieren. Es wird vermutet, daß durch gleichzeitiges Stimulieren
an um das Ventrikel herum verteilten Stellen, das synchron mit einem
gemessenen QRS-Komplex einer Tachykardieepisode erfolgt, die Tachykardie
durch Einfangen des Herzens und Erzeugen einer nahezu gleichzeitigen
Depolarisation von Herzgeweben beendet werden könnte. Verbesserungen an dem
Konzept von Funke zum Einsparen von Energie oder zum Unterscheiden
hochfrequenter Sinusdepolarisationen von ektopischen Depolarisationen
sind in US-A-4 088 140 von Rockland u. a. bzw. in US-A-4 354 497
von Kahn dargelegt.
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Gemäß einem weiteren US-Patent
US-A-5 243 978 von Duffin wird vorgeschlagen, daß Stimulationsimpulse oder
Bursts von Stimulationsimpulsen durch die großflächigen Elektroden abgegeben
werden können,
die typischerweise zur Anwendung von Kardioversions-/Defibrillationsschocks
an das Atrium oder den Ventrikal verwendet werden. Die auf diese Elektroden
angewendeten Stimulationsimpulse bewirken die gleichzeitige Depolarisation
von Gewebe an mehreren Stellen um die stimulierte Herzkammer. Wenngleich
kein Meß algorithmus
beschrieben wird, wird ausgesagt, daß die vorgeschlagene Stimulationstherapie
ansprechend auf die Erfassung einer Tachykardie, beispielsweise
einer atriellen oder einer ventrikulären Tachykardie, erfolgt.
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Vor kurzem wurde die theoretische
Möglichkeit
der Verwendung niederenergetischer Stimulationsniveauimpulse (also
mit weniger als 0,05 Joule) zum Beenden einer atriellen Fibrillation
untersucht. Beispielsweise wird in dem neueren Artikel "Regional Control
of Atrial Fibrillation by Rapid Pacing in Conscious Dogs" von Allessie u.
a., veröffentlicht
in Circulation, Band 84, Nr. 4, Oktober 1991, S. 1689– 1697 über die
Fähigkeit
von Stimulationsimpulsen berichtet, einen kleinen Bereich fibrillierenden
atriellen Gewebes einzufangen, falls sie während eines spezifizierten
Zeitintervalls synchron mit der gemessenen Depolarisationswellenform
an der Stimulationselektrodenstelle angewendet werden. Die durch
solche Impulse erzeugte Depolarisationswellenfront breitet sich
wegen der sich ändernden
Polarisationszustände
des die Stimulationsstelle umgebenden Gewebes nicht über die
ganze Kammer aus. Folglich wurde nicht gezeigt, daß durch
diese Vorgehensweise eine Herzkammer defibrilliert werden kann,
die sich tatsächlich
in Fibrillation befindet.
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Es wird im allgemeinen angenommen,
daß die
Abgabe von Stimulationsimpulsbursts an das Atrium eine atrielle
Fibrillation induzieren kann, es sei denn, die Abgabe ist mit P-Zacken
synchronisiert, um zu gewährleisten,
daß die
Impulsbursts innerhalb der Refraktärperiode des Atriums auftreten.
Dieser Effekt ist in US-A-5 334 221 von Bardy offenbart, worin eine Vorrichtung
offenbart ist, die mit einer P-Zacke synchronisierte Impulsbursts
dem SA-Knoten- Fettpolster
im Atrium zuführt,
um die Sinusfrequenz von Patienten zu verringern, die an einer Angina
leiden.
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Trotz dieser allgemeinen Annahme
wurde auch vorgeschlagen, das Synchronisieren des abgegebenen Stimulationsimpulses
oder Bursts mit einer erfaßten
Depolarisation zum Unterbrechen einer atriellen Fibrillation oder
eines atriellen Flatterns zu vermeiden. In WO-A-9 528 987 werden
die Stimulationsimpulse gleichzeitig an mehrere über einen erheblichen Teil
des zu behandelnden Atriums oder der zu behandelnden Atrien verteilte
Stellen abgegeben. Statt zu versuchen, die abgegebenen Impulse mit dem
an einer Stimulationsstelle gemessenen atriellen Elektrogramm hoher
Frequenz zu synchronisieren, soll eine gleichzeitige Impulsabgabe
an den mehreren verteilten Stellen schließlich zum Einfangen des atriellen
Gewebes an einer oder mehreren der Stimulationsstellen führen. Es
wird theoretisch angenommen, daß die
Ausbreitung der ansprechend auf den abgegebenen Stimulationsimpuls
erzeugten Depolarisationswellenfront zum Herzgewebe dicht neben
der Stelle, an der das Einfangen zunächst auftritt, die Wahrscheinlichkeit
erhöht,
daß sich
das benachbarte Gewebe in einem für das Einfangen durch den nächsten Impuls
in dem Burst geeigneten Stadium des Depolarisations-Repolarisations-Zyklus
befindet. Wenn daher weiterhin Impulse des Bursts abgegeben werden,
sollte der Anteil des eingefangenen atriellen Gewebes allmählich zunehmen,
was im Endergebnis zum Einfangen eines ausreichenden Anteils des
atriellen Gewebes zum Beenden der Fibrillaton führt.
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In ähnlicher Weise wird in WO-A-9
528 988 eine Reihe niederenergetischer Impulsbursts abgegeben, die
durch definierte Zwischenburstintervalle getrennt sind und Bursts einschließen, die
nicht mit atriellen Herzdepolarisationen synchronisiert sind. Das
Erfassen des Beendigens der atriellen Fibrillation während Zwischenburstintervallen
führt zum
Aufheben weiterer Impulsbursts, um ein Wiedereinleiten der Fibrillation
zu verhindern. Die Therapie wird vorzugsweise unter Verwendung über mehrere
Stellen verteilter Elektrodensysteme oder großflächiger Elektroden um die Atrien
oder das Atrium ausgeführt.
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Atriellen Tachyarrhythmien einschließlich einer
atriellen Tachykardie, eines atriellen Flatterns oder einer atriellen
Fibrillation können
ein oder mehrere verfrühte
atrielle Schläge
(APB) vorausgehen, die spontan in einer ektopischen Stelle im Atrium
auftreten oder von einer Zirkusrhythmusleitung von einer vorhergehenden
ventrikulären
Depolarisation ausgelöst
werden. Es wurde auch die Verwendung an mehreren atriellen Stellen
abgegebener Stimulationsenergieimpulse zum Verhindern des Auftretens atrieller
Tachyarrhythmien einschließlich
eines atriellen Flatterns, die in manchen Fällen in eine atrielle Fibrillation übergehen
können
(statt solche Arrhythmien zu unterbrechen, wie vorstehend beschrieben wurde)
untersucht. Beispielsweise ist im Artikel "Atrial Tachyarrythmias Associated with
High Degree Intratrial Conduction Block: Prevention by Permanent Atrial
Resynchronization" von
Daubert u. a., EUROPEAN J.C.P.E., Band 4, Nr. 1, 1994, S. 35–44 die
Abgabe von Stimulationsimpulsen an das rechte und das linke Atrium
unter Verwendung eines DDD-Schrittmachers in einem DAT-Modus offenbart, wobei
sich die atrielle Elektrode an einer atriellen Stelle befindet und
sich die ventrikuläre
Elektrode an einer anderen atriellen Stelle befindet. Falls an der
einen atriellen Stelle eine atrielle Depolarisation erfaßt wird,
wird an die andere atrielle Stelle ein zeitlich dicht beabstandeter
einzelner Stimulationsimpuls abgegeben.
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Eine weitere Vorgehensweise zum Verhindern
des Einsetzens einer atriellen Tachyarrhythmie unter Verwendung
von Stimulationsenergieimpulsen ist in US-A-5 403 356 von Hill u.
a. vorgeschlagen, wobei mehrere Elektrodenpaare verwendet werden, die
sich im Kochschen Dreieck und/oder einem Bereich der verlängerten
Refraktärperiode
und wahlweise anderen Bereichen des Atriums, die bei Stimulations-
und Meßkombinationen
verwendet werden, befinden. Falls eine von einem APB verschiedene
atrielle Depolarisation an irgendeinem Elektrodenpaar erfaßt wird,
werden synchronisierte Stimulationsimpulse dem anderen oder allen
Elektrodenpaaren zugeführt.
Es wird erwartet, daß es
die dem Bereich einer langen Refraktärperiode zugeführten Stimulationsimpulse
weniger wahrscheinlich machen, daß ein APB eine Refraktärperiode
einer atriellen Fibrillation auslöst oder zu dieser entartet.
Demgemäß wird nicht auf
einen APB selbst angesprochen, und der Wiedereintritt und das erneute
Auslösen
aufeinanderfolgender APBs durch einen Zirkusrhythmus-Leitungsweg der von
der vorhergehenden atriellen Depolarisation oder einer ektopischen
ventrikulären
Depolarisation ausgelösten
ventrikulären
Depolarisation wird nicht vermieden oder behandelt.
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Die Erfassung atrieller Depolarisationen
und APBs wird auch dadurch kompliziert, daß es möglich ist, daß die vom
Ventrikel ausgehende Fernfeld-R-Zacke am atriellen Meßverstärker mit
einer P-Zacke verwechselt werden kann.
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Trotz dieser Fortschritte bleibt
ein Bedarf an einem System zum Verhindern einer atriellen Fibrillation
oder eines atriellen Flatterns bestehen, das sich leicht implantieren
läßt, den
Energieverbrauch verringert und die vom Patienten wahrgenommenen Schmerzen
verringert und das zuverlässig
P-Zacken von Fernfeld-R-Zacken
unterscheidet.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
daher darin, eine Vorrichtung zum Verhindern einer atriellen Fibrillation
bereitzustellen, die ansonsten durch einen APB ausgelöst werden
kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine Stimulationsenergievorrichtung bereitzustellen,
um eine atrielle Kardioversion für
eine atrielle Fibrillation überflüssig zu
machen und um dadurch den Energieverbrauch eines implantierbaren
atriellen Kardioverters und die vom Patienten wahrgenommenen Schmerzen,
die bei der atriellen Kardioversion auftreten, zu verringern.
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Die vorliegende Erfindung sieht demgemäß einen
Schrittmacher zum Verhindern atrieller Tachyarrhythmien vor, welcher
aufweist:
ein atrielles bzw. atriales Meßmittel zum Erfassen atrieller
Depolarisationen einschließlich
verfrühter
atrieller Schläge
in einer atriellen Kammer des Herzens eines Patienten und zum Bereitstellen
eines atriellen Meßsignals,
ein Zeitgebermittel für
verfrühte
atrielle Schläge
zum Bestimmen eines verfrühten
atriellen Schlags anhand eines atriellen Meßsignals, das innerhalb eines
verfrühten
atriellen Schlagintervalls auftritt, ein Elektrodenmittel zum gleichzeitigen
Abgeben von Stimulationsenergie-Impulsbursts an mehrere Stellen
der atriellen Kammer des Herzens eines Patienten, ein Burst- Stimulationsimpulsgenerator-Mittel,
das auf die Erfassung eines einzigen verfrühten atriellen Schlags durch
das Zeitgebermittel für
verfrühte
atrielle Schläge
anspricht, um einen Stimulationsenergie-Impulsburst zu erzeugen,
der mit dem erfaßten
verfrühten
atriellen Schlag synchronisiert ist und sich über einen Zeitraum erstreckt,
der ausreicht, um zu gewährleisten,
daß atrielles
Herzgewebe an den mehreren Stellen vollständig depolarisiert wird, und
ein Synchronzeitgebermittel zum Festlegen einer zeitlichen Beziehung
zwischen der Erfassung eines verfrühten atriellen Schlags und
der Abgabe eines Stimulationsenergie-Impulsbursts.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgaben überraschenderweise
durch gleichzeitiges Anwenden längerer
niederenergetischer Bursts von Impulsen auf das Atrium an mehreren
Stellen nach der Erfassung eines APB, um zu gewährleisten, daß alle Stellen
bis zur Beendigung des Bursts depolarisiert sind, so daß ein Zirkusrhythmus
unterbrochen wird.
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Die gleichzeitige Anwendung der niederenergetischen
Impulsbursts erfolgt entweder durch um die Atrien implantierte epikardiale
Patch- bzw. Pflasterleitungen oder durch endokardiale rechte atrielle Leitungen
(RA-Leitungen) und Koronarsinusleitungen (CS-Leitungen) oder Kombinationen
dieser Leitungen. Jede Leitung kann eine einzige großflächige Elektrode
und einen Leiter oder mehrere diskrete Elektrodenflächen der
gleichen Polarität
oder mehrere diskrete Elektrodenflächen unterschiedlicher Polaritäten aufweisen,
die dicht beabstandete Elektrodenpaare und Leiter zu jedem bilden.
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Vorzugsweise ist in dem System auch
eine normale atrielle Bradykardiestimulation vorgesehen, wobei der
einzelne Stimulationsimpuls gleichzeitig an jedes der Elektrodenpaare
im jeweiligen System angelegt wird.
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Die Bursts der Stimulationsenergieimpulse werden
ausreichend verlängert,
um alle potentiellen Ursprungstellen des APB zu depolarisieren,
so daß sie
sich nicht wiederholen und zu einer atriellen Fibrillation führen.
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Es ist vorgesehen, daß die vorliegende
Erfindung bei den meisten Patienten in Zusammenhang mit Elektroden
verwirklicht wird, die sich in oder an einer atriellen Kammer befinden.
In manchen Fällen können Elektroden
jedoch auf beide Atrien angewendet werden.
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Wenngleich angenommen wird, daß die Erfindung
in erster Linie nützlich
ist, eine atrielle Fibrillation ansprechend auf einen APB zu verhindern, kann
es praktisch schwierig sein, APBs, welche eine atrielle Fibrillation
auslösen,
von jenen zu unterscheiden, die ein atrielles Flattern auslösen, und
eine atrielle Fibrillation und ein atrielles Flattern können bei manchen
Patienten gleichzeitig vorhanden sein. Es wird angenommen, daß es möglich ist,
daß die
Therapie auch nützlich
sein kann, um Rhythmen zu verhindern, welche Ärzte als ein atrielles Flattern
ohne eine damit einhergehende atrielle Fibrillation identifizieren
könnten.
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Anders als bei einer atriellen Hochspannungsdefibrillation
tritt bei der von der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Therapie
kein entsprechendes Risiko einer Induktion ventrikulärer Tachyarrhythmien
auf, weil das Stimulations impulsburst-Energieniveau niedrig ist
und auf die Atrien beschränkt
ist.
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Es sei hiermit auf WO-A-95/28988 "TREATMENT OF ATRIAL
FIBRILLATION" von
Luc R. Mongeon u. a. und WO-A-95/28987 "METHOD AND APPARATUS FOR TREATMENT OF
ATRIAL FIBRILLATION" von
William J. Combs u. a. verwiesen.
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Nach WO-A-95/28988 werden mit einer
atriellen Depolarisation synchronisierte Impulsbursts auf mehrere
Stellen der Atrien angewendet, wenn der atrielle Rhythmus oberhalb
einer vorgegebenen Rate liegt.
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Diese und andere Aufgaben, Vorteile
und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die nur als Beispiel dienen,
in Zusammenhang mit der Zeichnung besser verstanden werden, worin
gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Ansichten identische Strukturen angeben.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines implantierbaren Schrittmacher-Impulsgenerators
(IPG) und eines ersten zugeordneten Leitungssystems des Typs, in
dem die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann, worin die
Anordnung der Leitungen und Elektroden in bezug auf die Atrien eines
menschlichen Herzens dargestellt ist,
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2 eine
Draufsicht einer atriellen epikardialen Elektrodenleitung zum Bereitstellen
mehrerer Stimulationsstellen über
die Fläche
des epikardialen Pflasters, das beim ersten Leitungssystem aus 1 verwendet werden kann,
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3 eine
Draufsicht eines Schrittmacher-IPGs und eines zweiten zugeordneten
Leitungssystems des Typs, in dem die vorliegende Erfindung verwirklicht
werden kann, worin die Anordnung der Leitungen und Elektroden in
bezug auf die Atrien eines menschlichen Herzens dargestellt ist,
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4 eine
Draufsicht einer atriellen epikardialen Elektrodenleitung zum Bereitstellen
mehrerer diskreter Paare von Stimulations- und Meßstellen, die
beim zweiten Leitungssystem aus 3 eingesetzt
werden,
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5 eine
Draufsicht eines Schrittmacher-IPGs und eines dritten zugeordneten
Leitungssystems des Typs, in dem die vorliegende Erfindung verwirklicht
werden kann, worin die Anordnung der Leitungen und Elektroden in
bezug auf die Atrien eines menschlichen Herzens dargestellt ist,
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6 eine
Draufsicht einer transvenösen multipolaren
Leitung, die zum atriellen Messen und zur atriellen Stimulation
zusätzlich
zu den in 5 dargestellten
Leitungen zur Anordnung im rechten Atrium und/oder im Koronarsinus
in bezug auf das linke Atrium oder diese ersetzend verwendet werden kann,
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7 ein
Blockdiagramm eines implantierbaren IPGs mit einer Schaltmatrix,
die das Messen von mehreren Elektrodenpaaren und die Abgabe gleichzeitiger
Stimulationsimpulsbursts an alle Elektrodenpaare der Elektrodensysteme
aus den 1–6 gemäß den verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglicht,
und
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8 eine
Darstellung eines Burstzyklus des IPGs aus
7 ansprechend auf einen erfaßten APB.
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Bei kommerziellen Implementierungen
kann die Erfindung als Teil eines implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator-Systems,
insbesondere eines atriellen und ventrikulären Systems des in US-A-5 292
338 von Bardy, das auf den Erwerber dieser Anmeldung übertragen
wurde, offenbarten Typs, angewendet werden. Bei einem solchen System
sind um die Atrien und die Ventrikel herum großflächige Kardioversions-/Defibrillationselektroden vorhanden,
und sie können
in dem Fall zur Kardioversion oder Defibrillation verwendet werden,
daß es
mit weniger aggressiven Therapien nicht gelingt, die erfaßte Arrhythmie
oder ihr Übergehen
zu einer Fibrillation zu unterbinden. Die Erfindung wird jedoch
vorzugsweise als ein atrieller Schrittmacher nur zur Verwendung
in Patienten verwirklicht, die nicht für eine ventrikuläre Fibrillation
anfällig
sind. Die atriellen Elektroden werden in diesem Fall nur zum Erfassen von
P-Zacken und zur Abgabe von Stimulationsimpulsen in einem auf Anforderung
ausgeführten
Stimulationsmodus ansprechend auf eine atrielle Bradykardie und
die Abgabe einer Burststimulation bei Erfassung eines APB verwendet.
Die Abgabe der Stimulationsimpulse in dem auf Anforderung ausgeführten Stimulationsmodus
erfolgt jedoch vorzugsweise gleichzeitig mit allen der mehreren
Elektrodenstellen, die um das Atrium herum positioniert sind, oder
einem ausgewählten
Teil von diesem am Ende eines atriellen Stimulations-Escapeintervalls.
Die zeitlich gesteuerte Abgabe von Stimulationsenergie-Impulsbursts
kann zu allen der mehreren um das Atrium herum positionierten Elektrodenstellen
ansprechend darauf erfolgen, daß durch
einen Meßverstärker, der mit
der Elektrodenstelle gekoppelt ist, an der die Depolarisationswelle
zuerst erfaßt
wird, an einer der mehreren Elektrodenstellen ein einziger APB erfaßt wird.
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1 ist
eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines solchen implantierbaren
Impulsgenerators (IPG) 100 und eines zugeordneten Leitungssystems
in Zusammenhang mit einem menschlichen Herzen 10. Wie dargestellt
ist, weist das Leitungssystem eine herkömmliche Trägerleitung 108 einer
endokardialen RA-Stimulations-/Meßelektrode und zwei epikardiale
Pflasterelektrodenleitungen 104R und 104L auf.
Die Leitungen 104R und 104L sind mit großflächigen Elektroden 106R bzw. 106L versehen,
welche dafür
ausgelegt sind, epikardial am rechten und am linken Atrium angeordnet
zu werden. Das System kann wahlweise auch eine transvenöse RA-Leitung
aufweisen.
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Die dargestellten Pflasterelektroden 106R und 106L sind
von der Offenbarung im Baker u. a. erteilten US-Patent US-A-4 821
723 angepaßt
und in der Größe verringert,
um die Anordnung am rechten und am linken Atrium zu ermöglichen.
Es wird jedoch angenommen, daß jedes
beliebige Paar großflächiger Defibrillationselektroden,
die eine geeignete Größe aufweisen, um in Kontakt nur mit den Atrien angeordnet
zu werden, und die sich vorzugsweise über den größten Teil des zugänglichen
atriellen Gewebes erstrecken, zum Verwirklichen der vorliegenden
Erfindung nutzbringend eingesetzt werden kann. Beispielsweise können auch
freiliegende Spulenelektroden verwendet werden, wie im Holleman
u. a. erteilten US-Patent US-A-4 971 070 offenbart ist. Elektroden
dieses Typs wurden tatsächlich
getestet, und es wurde festgestellt, daß in Zusammenhang mit einer Herzschrittmacher-Ausgangsstufe,
die zum Stimulieren über
eine 50-Ohm-Last modifiziert ist, eine zuverlässige Herzstimulation mit einer
Ausgabe von 10–15 Volt
erreicht werden kann. In jedem Fall ist es erwünscht, daß die Epikardialelektroden 106R und 106L eine
verhältnismäßig große Oberfläche aufweisen
und über
einen erheblichen Teil des atriellen Epikards verteilt sind, um
die Burststimulation gleichzeitig wirksam auf eine effektive Vielzahl
von Elektrodenstellen anzuwenden.
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Gemäß einer Variation können eine
oder mehrere Epikardialleitungen mit einer oder mehreren Endokardialleitungen 108,
beispielsweise einer RA- oder einer CS-Endokardialleitung, kombiniert
werden. Die RA- oder die CS-Leitung 108 kann, falls vorhanden,
eine herkömmliche
bipolare Stimulations/Meßleitung
sein, welche parallel zu jenen, die von den Elektroden der Epikardialleitung
(Epikardialleitungen) bereitgestellt werden, dazu dient, zusätzliche
Meßstellen
bereitzustellen und Stimulationsenergie-Verteilungsfunktionen auszuführen. Alternativ kann
die Leitung 108 eine unipolare Leitung sein, und die Stimulations-
und/oder Meßfunktionen
können zwischen
einer sich an der Leitung 108 befindenden einzelnen Elektrode
und der Epikardialelektrode (den Epikardialelektroden) oder einer
Elektrode, die sich am Gehäuse
des IPG 100 befindet, ausgeführt werden. Die Leitung 108 kann
jedoch auch eine der Leitungen sein, die in den 5 und 6 dargestellt
sind und nachstehend beschrieben werden, oder sie kann eine herkömmliche
Trägerleitung
für eine
großflächige unipolare
Kardioversions-/Defibrillationselektrode zur Anordnung im RA oder
im CS sein.
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Es wird nicht angenommen, daß die wie
vorstehend erörtert
bereitgestellte Stimulationsniveautherapie immer erfolgreich ist,
um alle atriellen Fibrillationsepisoden in jedem einzelnen Patienten
zu verhindern. Es können
jedoch wieder holte Versuche ohne ernsthafte Konsequenzen angestellt
werden. Anders als die ventrikuläre
Fibrillation ist die atrielle Fibrillation kein unmittelbar lebensbedrohlicher
Zustand, falls es nicht gelingt, sie zu verhindern. Falls die Erfindung
in einem System verwirklicht wird, das auch atrielle Hochspannungs-Defibrillationsfähigkeiten
aufweist, kann die erfindungsgemäße Stimulationsniveautherapie
als eine anfängliche
Therapie eingesetzt werden, um eine atrielle Fibrillation zu verhindern,
wobei das angestrebte Ziel darin besteht, einfach die Anzahl der
atriellen Fibrillations- oder Flatterepisoden zu verringern, die
einer atriellen Defibrillation unterliegen. Die großflächigen Elektroden 106R und 106L können in
jedem Fall bei der Ausführung der
Kardioversions-/Defibrillationstherapie verwendet werden.
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2 ist
eine Draufsicht einer Leitung 200, welche die Leitungen 106R und 106L aus 1 ersetzen kann. Es ist
eine großflächige Grundauflage 212 vorgesehen,
welche mehrere beabstandete, diskrete Elektroden 210 trägt, die
elektrisch zusammengeschaltet sind. Eine Verbinderanordnung 204 ist
am proximalen Ende der Leitung 200 bereitgestellt und weist
einen Anschlußstift 206 zum
Anbringen am IPG 100 auf, wie in 1 dargestellt ist. Die mehreren diskreten
Elektroden 210 sind durch einen langgestreckten isolierten
Leiter innerhalb des Leitungskörpermantels 202 elektrisch
gemeinsam an den Anschlußstift 206 angeschlossen.
Die mehreren Elektroden 210 können freiliegende Bereiche
einer darunterliegenden Pflaster- oder Spulenelektrodenstruktur
der vorstehend beschriebenen Typen sein, die außer dort, wo sie freiliegen,
isoliert sind.
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3 ist
eine Draufsicht eines weiteren Stimulations systems gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem ein IPG 100 mit einem zusätzlichen
alternativen atriellen Fibrillationsverhinderungs-Leitungssystem
in Zusammenhang mit einem menschlichen Herzen 10 verwendet
wird. Wie dargestellt ist, weist das System wahlweise die vorstehend
in Verbindung mit 1 beschriebene
rechte atrielle Leitung 108 und zwei epikardiale Elektrodenträgerleitungen 300R und 300L auf.
Die Leitungen 300R und 300L sind mit mehreren
beabstandeten Elektrodenpaaren 310R und 310L versehen,
die sich an jeweiligen flexiblen Grundauflagen 312R und 312L befinden,
die dafür
ausgelegt sind, am rechten und am linken Atrium des Herzens epikardial
angeordnet zu werden.
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4 ist
eine Draufsicht einer Leitung 300, die als die in 3 dargestellten Leitungen 300R, 300L verwendet
werden kann. Die Leitung 300 weist mehrere Elektrodenpaare 310 auf,
die sich an einer Silikongummi-Elektrodenauflage 312 befinden,
wobei jedes Elektrodenpaar 310 eine erste positive diskrete
Elektrode und eine dicht benachbarte zweite negative diskrete Elektrode
aufweist. Alle positiven diskreten Elektroden sind elektrisch zusammengeschaltet
und mit einem ersten Leiter im Leitungskörpermantel 302 verbunden,
der sich beispielsweise zu einem Anschlußstift 308 erstreckt.
Alle negativen diskreten Elektroden sind in ähnlicher Weise elektrisch zusammengeschaltet
und mit einem zweiten Leiter im Leitungskörpermantel 302 verbunden,
der sich beispielsweise zu einem Verbinderring 304 erstreckt. Die
positiven und die negativen Elektroden können leitende Miniaturpflaster
oder Wicklungen spulenförmiger
Leiterzweige des ersten und des zweiten Leiters sein, die an Punkten
der isolierenden Auflage 312 freiliegen. Die Anzahl und
die Anordnung der Elektrodenpaare 310 über der isolierenden Auflage 312 können in
weiten Bereichen geändert
werden.
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In 5 ist
ein weiteres erfindungsgemäßes Stimulationssystem
dargestellt, bei dem ein IPG 100 mit einem zugeordneten
zweiten alternativen atriellen Fibrillationsverhinderungs-Leitungssystem
in Zusammenhang mit einem menschlichen Herz 10 teilweise
freiliegend verwendet wird. Wie dargestellt ist, weist das Leitungssystem
eine RA-Endokardialleitung 500 und
eine CS-Endokardialleitung 550 auf, die im rechten Atrium 20 bzw.
im Koronarsinus 30 des Herzens 10 angeordnet sind.
Der distale Endabschnitt der CS-Leitung 550 erstreckt sich
in den CS 30 und wird dort durch die Venenwände beschränkt.
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Die RA-Endokardialleitung 500 weist
wahlweise die Stimulations-/Meßelektrode 540,
die dafür eingerichtet
ist, in einer auf dem Fachgebiet wohlbekannten Weise im rechten
atriellen Appendix bzw. Anhängsel
befestigt zu werden, und einen zugeordneten Leiter 542,
der als eine der Elektroden der RA-Leitung wirkt, auf. Die Stimulations-/Meßelektrode 540 kann
eine zurückziehbare
Wendelelektrode sein, die aus dem distalen Endgehäuse 544 herausgeschoben
werden kann und in einer auf dem Fachgebiet wohlbekannten Art zur
Befestigung und zur wirksamen Stimulation und Messung in das Atrium eingeschraubt
werden kann.
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Die Leitungen 500 und 550 sind
jeweils mit langgestreckten Elektroden 520 bzw. Elektrodengruppen 530 versehen.
Bei ähnlichen
Ausführungsformen
wie jenen, die in den 1 und 2 dargestellt sind, können die
Elektroden 520 und 530 eine einzelne kontinuierliche
Elektrode oder beabstandete Elektrodengruppen sein, die elektrisch
zusammengeschaltet sind. Bei einer weiteren Ausführungsform, die in der Leitung
aus 6 dargestellt ist,
erstrecken sich mehrere ringförmige
(oder auf andere Weise geformte) beabstandete Elektroden 522 entlang distalen
Abschnitten der Leitungen 500, 550. Gemäß dieser
Ausführungsform
sind alternierende Elektroden 522 elektrisch zusammengeschaltet
und an positive und negative Leiter, beispielsweise die Leiter 552 und 554 bzw. 506 und 508 der
CS-Leitung 550 bzw. der RA-Leitung 500 angeschlossen,
um benachbarte Elektrodenpaare zu bilden.
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6 kann
daher als eine Draufsicht der CS-Leitung 550 und eine Variation
der RA-Leitung 500' ohne
eine integrierte Stimulations-/Meßelektrode oder ein Elektrodenpaar
angesehen werden. Die Leitung 550 weist mehrere Elektrodenpaare 510 auf, die
sich am isolierten Leitungskörper 512 befinden, wobei
jedes Elektrodenpaar 510 eine erste positive diskrete Elektrode
und eine dicht beabstandete, zweite negative diskrete Elektrode
aufweist. Alle positiven diskreten Elektroden sind elektrisch zusammengeschaltet
und an einen ersten Leiter im Leitungskörper 532 angeschlossen,
der sich zu einem Anschlußstift 536,
beispielsweise des Leiters 534, erstreckt. Alle negativen
diskreten Elektroden sind in ähnlicher
Weise elektrisch zusammengeschaltet und an einen zweiten Leiter
innerhalb des isolierenden Leitungsmantels 532 angeschlossen,
der sich zu einem Verbinderring 538, beispielsweise des
Leiters 534, erstreckt. Die Anzahl und die Anordnung der Elektrodenpaare
510 entlang dem isolierenden, distalen Leitungskörper 512 können in
weiten Bereichen geändert
werden.
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7 ist
ein Blockdiagramm, in dem die Hauptfunktionskomponenten des implantierten
IPG 100 dargestellt sind, der in den 1, 3 und 5 im erfindungsgemäßen atriellen
Burststimulationsmodus zum Verhindern einer Fibrillation und im
AAI-Stimulationsmodus ansprechend auf eine atrielle Bradykardie
mit einer gleichzeitigen Abgabe des atriellen Stimulationsimpulses
an alle Elektrodenpaare dargestellt ist. Alle anderen möglichen
Stimulations- (und alle anderen Kardioversions- oder Defibrillations-) und
Meßfunktionen
des IPG 100 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Der IPG 100 aus 7 ist mit einer Schaltmatrix 716 zur
Verwendung mit der unipolaren, epikardialen oder endokardialen,
rechten und linken atriellen Elektrode und den vorstehend beschriebenen zugeordneten
Leitungen oder zur Verwendung mit den bipolaren epikardialen oder
endokardialen Elektrodenpaar-Trägerleitungen
in jeder Kombination und Anzahl dieser Leitungen versehen. Die im
Blockformat dargestellte Schaltmatrix 716 ist einfach eine
Ansammlung von FET- und/oder SCR-Schaltern, die von der Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 700 gesteuert
aktiviert werden, um den atriellen Burststimulations-Impulsgenerator 714 oder
den atriellen Stimulationsimpulsgenerator 720 oder den
atriellen Meßverstärker 710 selektiv
mit dem verwendeten Leitungssystem zu koppeln. Die Schaltmatrix 700 kann
vom Mikroprozessor 702 gesteuert konfiguriert werden, um
die Verbindung mit den Leitern zum einzelnen Paar großflächiger Elektrodenträgerleitungen oder
zusammengeschalteter diskreter Elektrodenträgerleitungen herzustellen.
Andernfalls kann die Schaltmatrix 716 konfiguriert werden,
um die Verbindung mit den Leitern zu den Elektrodenpaaren von jeder
der bipolaren rechten und linken atriellen Leitungen herzustellen.
Daher wird entweder nur einer oder zwei Anschlußstifte oder Ringe mit den
rechten und linken atriellen Leitungsanschlüssen der Schaltmatrix 716 verbunden,
wobei dies von der verwendeten Konfiguration und vom verwendeten
Leitungstyp abhängt.
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Der atrielle Meßverstärker 710 kann jede
beliebige herkömmliche
kardiale Meßverstärkerschaltung
sein, die jeder beliebigen der atriellen kardialen Meßschaltungen
gleichwertig ist, welche in früheren Vorrichtungen
verwendet wird, wie im vorstehend erwähnten WO-A-95 28988 beschrieben
ist. Wenn die Stimulations-/Meßelektroden
aus dicht beabstandeten Elektrodenpaaren bestehen, wie beispielsweise in
den 3–6 dargestellt ist, kann das
Messen atrieller Nahfelddepolarisationen über ausgewählte Elektrodenpaare oder über alle
Elektrodenpaare an jeder Leitung ausgeführt werden. Es können daher mehrere
Meßverstärker den
dargestellten einzelnen Meßverstärker 710 ersetzen
und mit jedem Elektrodenpaar oder ausgewählten Gruppen von Elektrodenpaaren
gekoppelt werden. Beispielsweise kann ein Meßverstärker 710 bereitgestellt
und mit den Elektrodenpaaren für
jede der endokardialen oder epikardialen RA-Elektrodenträgerleitungen
und der epikardialen LA-Elektrodenträgerleitungen
oder CS-Elektrodenträgerleitungen
der in den 3–6 dargestellten Typen in
jeder beliebigen Kombination gekoppelt verwendet werden.
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Die Zeitgeber- und Steuerfunktionen
zum Erfassen eines APB und zum Abgeben der Stimulationsimpulsbursts
gemäß der Erfindung
werden vorzugsweise unter Verwendung eines Mikrocomputer-basierten
Systems entsprechend jenen, die bei gegenwärtig verfügbaren Schrittmachern verwendet werden,
verwirklicht. Die grundlegende Funktionsweise und Arbeitsweise der
Zeitgeber- und Steuerlogik-Schaltungsanordnung 700, des
Mikroprozessors 702, des Direktzugriffsspeichers 704 und
des Nurlesespeichers 706 können entsprechenden Elementen in
dem Mikrocomputer-gesteuerten System entsprechen, die im vorstehend
erwähnten
Patent WO-A-95 28988 für
einen Betrieb im AAI-Stimulationsmodus offenbart sind.
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Die Arbeitsweise des Mikroprozessors 702 wird
durch im Nurlesespeicher 706 und im Direktzugriffsspeicher 704 gespeicherte
Programmierbefehle gesteuert. Die Arbeitsweise des Impulsgenerators 100 kann
vom Arzt durch Ändern
der im Speicher 704 gespeicherten Programmanweisungen unter
Verwendung von Steuer- und Telemetrieschaltungsanordnungen, die
bei implantierbaren Stimulatoren üblich sind, geändert werden.
Der Speicher 704 kann auch zum Speichern gemessener Parameter,
wie P-P-Intervalle, P-Zackenbreiten und -amplituden, die Anzahl,
die Zeit und das Datum gemessener APBs, die Anzahl, die Zeit und
das Datum der Ausführung von
Bursttherapien usw., verwendet werden. Der Speicher 704 kann
auch zum Speichern digitalisierter EGMs verwendet werden, die während solcher
Ereignisse unter Verwendung der verschiedenen bereitgestellten Elektroden
gemessen werden. Der Mikroprozessor 702 stellt auch AAI-Stimulationsmodus-Zeitintervalle für das atrielle
Bradykardie-Stimulationsescapeintervall, Refraktär- und Austastintervalle usw.
bereit, die üblicherweise
bei einem AAI-Schrittmacher verwendet werden. Die Kommunikation
zum Mikroprozessor 702, zu den Speichern 704 und 706 und
zur Steuerlogik 700 und von diesen wird unter Verwendung
eines Adreß-/Datenbusses 708 erreicht.
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Die Zeitgeber-/Steuerschaltungsanordnung 700 mißt in Verbindung
mit dem Mikroprozessor 702 ein atrielles Escapeintervall,
während
dessen der atrielle Meßverstärker 710 aktiviert
wird, um atrielle Depolarisationen an den vom Elektrodensystem bereitgestellten
mehreren Meßstellen
beim Gebrauch zu messen, um ansprechend auf eine atrielle Depolarisation
ein atrielles Meßereignis
(ASE) bereitzustellen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auch, vom Mikroprozessor 702 gesteuert,
bei jedem vom atriellen Meßverstärker 710 erfaßten gemessenen atriellen
Ereignis (ASE) oder bei jedem von der atriellen Stimulationsausgabeschaltung 720 abgegebenen
atriellen Stimulationsimpuls (APACE) ein weiteres verfrühtes atrielles
Schlagintervall (APBI) eingeleitet und zeitlich gemessen. Ein verfrühter atrieller Schlag
(APB) wird erfaßt,
wenn ein ASE während des
Zeitablaufs des APBI erfaßt
wird.
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Falls während des APBI oder des atriellen Escapeintervalls
kein ASE gemessen wird, wird der atrielle Stimulationsimpulsgenerator 720 aktiviert,
um einen Stimulationsenergieimpuls an alle über die Schaltmatrix 716 mit
ihm gekoppelten Elektrodenpaare abzugeben. Andernfalls setzt ein
ASE das atrielle Escapeintervall zurück. Auf diese Weise wird eine
AAI-Stimulation ansprechend auf eine atrielle Bradykardie auf normale
Weise bereitgestellt, wobei jedoch der Stimulationsimpuls gleichzeitig
zu allen Elektrodenpaaren übertragen
wird.
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Falls der Meßverstärker 710 das Auftreten eines
APB an irgendeinem über
die Schaltmatrix 716 mit dem atriellen Meßverstärker 710 gekoppelten Elektrodenpaar
erfaßt,
liefert die Zeitgeber- und Steuerschaltung 700 die Zeitsteuerung
der vom atriellen Stimulationsburstgenerator 714 abgegebenen atriellen
Stimulationsenergiebursts über
den Steuerbus 712.
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Die atrielle Niederimpedanz-Stimulationsausgabe-Schaltungsanordnung 720 kann
im wesentlichen der im vorstehend erwähnten WO-A-95 28988 beschriebenen
Ausgabeschaltungsanordnung entsprechen. Die Burstimpulsschaltung 714 ist ähnlich aufgebaut,
wobei sie jedoch leicht modifiziert sein kann, um bei höheren Spannungen
(beispielsweise bis zu 10 oder 15 Volt) bei etwas niedrigeren Impedanzen
als bei typischen implantierbaren Schrittmachern, beispielsweise
bei 50 Ohm oder weniger, zu stimulieren. Dieses Ergebnis kann durch
die Verwendung eines Ausgangskondensators mit einem größeren Wert,
beispielsweise im Bereich von 100 mF, und durch Erhöhen der
Spannung und des Stroms, die zum Wiederaufladen des größeren Ausgangskondensators
verfügbar
sind, erreicht werden. Es wird davon ausgegangen, daß diese
Modifikationen für
einen Fachmann leicht durchführbar
sind, und sie werden daher nicht detailliert erörtert. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung sollte jede beliebige Schaltung ausreichend sein, die
in der Lage ist, Stimulationsimpulse bei einer Amplitude von 5 bis
15 Volt bei einer Impulsbreite von etwa 0,1 Millisekunden bis etwa
5 Millisekunden zu erzeugen. Andere Niederenergieimpulse (also mit
0,05 Joule oder weniger) mit Parametern, die außerhalb dieser Werte liegen,
können
auch eingesetzt werden. Die Burstimpulsamplituden, -breiten, -intervalle
und -zeitsteuerungen für den
erfaßten
APB werden alle durch Signale gesteuert, die am Steuerbus 712 vom
Stimulations/Steuerblock 700 empfangen werden.
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In 8 ist
ein Zeitablaufdiagramm der Erfassung eines APB und der gleichzeitigen
Abgabe eines Bursts von atriellen Stimulationsimpulsen (ABURST)
an alle Stellen des Atriums, die durch die eingesetzten Elektroden
kontaktiert werden, gezeigt. Nach jedem APACE oder ASE werden das
APBI und ein Stimulationsescapeintervall (PEI) zeitlich gemessen.
Falls während
des PEI kein ASE auftritt, wird ein APACE an die Stimulationsmeßleitung 108 aus
den 1 und 3 oder die Stimulations-/Meßelektrode 540 der
RA-Leitung 500,
falls vorhanden, abgegeben, oder er wird zwischen allen atriellen
Elektroden positiver Polarität
und negativer Polarität,
die bei der spezifischen Implementation eingesetzt werden, abgegeben.
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Für
die Zwecke der Anwendung der erfindungsgemäßen Stimulationsniveau-ABURST-Fibrillationsverhinderungstherapie
sind Stimulationsimpulse bevorzugt, die bei einer Frequenz von 20–200 Hz
abgegeben werden. Es kann eine erweiterte Reihe von Stimulationsimpulsen
(beispielsweise 10–100)
in einem gegebenen Burst abgegeben werden. Die Burstbreiten der
einzelnen Impulse liegen vorzugsweise im Breitenbereich von 1,0
ms, und die Amplitude kann in der Größenordnung von 15,0 Volt liegen,
was zu einer abgegebenen Impulsburstenergie in der Größenordnung
von 0,05 Joule oder weniger führt,
falls der Burst mindestens 10 Impulse aufweist. Die spezifische
Frequenz, die spezifische Impulsamplitude, die spezifische Impulsbreite
und die Anzahl der Impulse, die in einem Burst abgegeben werden,
können
vom implantierbaren Arzt nach der Messung der Fibrillationsrate
des Patienten ausgewählt
werden. Die Burstrate kann beispielsweise etwas größer sein
als die Rate der erfaßten
Fibrillation. Die Intervalle, die Impulse in einem Impulsburst trennen,
können
konstant oder veränderlich
sein, und sie können
auch programmierbar gemacht werden. Weil die abgegebenen Impulse
nicht spezifisch dafür
vorgesehen sind, synchronisiert an das atrielle Gewebe abgegeben
zu werden, das an die Meßelektroden
angrenzt, an denen der APB zuerst erfaßt wurde, ist die Synchronisation
der Stimulationsimpulse des Bursts mit dem gemessenen APB nicht
erforderlich, und der Impulsburst kann zu einer beliebigen zweckmäßigen Zeit
nach der Erfassung eines APB eingeleitet werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass,
weil verschiedene Abschnitte der Atrien in verschiedenen Stadien
des Depolarisations-Repolarisations-Zyklus liegen, die abgegebenen
Impulse selbst dann mit Depolarisationen anderer Abschnitte der
Atrien asynchron sind, wenn der erste Impuls in einem Impulsburst
synchronisiert mit dem APB an einem Ort abgegeben wird. Falls beispielsweise
großflächige Elektroden
so angeordnet sind, daß sich
jeweils eine an jedem Atrium befindet, wobei sich Meßelektroden
im rechten Atrium befinden, ist der abgegebene Stimulationsimpulszug
im allgemeinen unabhängig
von der Beziehung der Stimulationsimpulse zum gemessenen rechten
atriellen Elektrogramm asynchron mit Depolarisationen des linken
Atriums.
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Der Schrittmacher-Meßverstärker überwacht das
atrielle Elektrogramm, um zu bestimmen, ob die Stimulationsniveauimpulse
eines vorhergehenden Bursts wirksam waren, um die gemessene Fibrillation zu
beenden. Alternativ oder zusätzlich
kann der IPG das atrielle EGM überwachen,
um festzustellen, ob die Fibrillationsaktivität während der Abgabe des Impulszugs
aufgehört
hat, und die Abgabe des Impulszugs ansprechend darauf beenden.
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Es sei bemerkt, daß wenngleich
Leitungen und Elektroden zur Abgabe der Stimulationsimpulsbursts
in Beziehung sowohl auf das rechte als auch auf das linke Atrium
dargestellt und beschrieben wurden, in der Praxis, abhängig von
den Wiedereintrittswegen und anderen Faktoren, nur eine einzige
Endokardialleitung oder Epikardialleitung, die Elektroden des beschriebenen
und dargestellten Typs aufweist, in einem gegebenen Patienten erforderlich
sein kann. Mit anderen Worten kann nur eine solche Leitung in bezug
zum rechten oder linken Atrium angewendet werden, wobei eine ferne
Blindelektrode für solche
Leitungen verwendet wird, die unipolare Elektroden aufweisen, wie
beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt ist.
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Wenn großflächige atrielle Elektrodenpaare der
in den 1 und 2 dargestellten Typen zur gleichzeitigen
Abgabe der Stimulationsimpulsbursts an die Atrien verwendet werden,
kann die Messung an dem atriellen Elektrodenpaar wahlweise dadurch verbessert
werden, daß das
ventrikuläre
Elektrogramm unter Verwendung eines ventrikulären Stimulations-/Meßelektrodenpaars
und eines ventrikulären Meßverstärkers und
einer Erfassungslogik gemessen wird. Die nahezu gleichzeitige Erfassung
einer R-Zacke und einer P-Zacke
kann verwendet werden, um die erfaßte P-Zacke als eine Fernfeld-R-Zacke
zu klassifizieren und sie zu vernachlässigen.