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Diese Erfindung bezieht sich auf
Vorrichtungen, die Tachyarrhythmien (schnelle Herzrhythmen) erfassen
und/oder behandeln, und insbesondere auf ratenstabilisierende Schrittmacherbetriebsarten
in solchen Vorrichtungen.
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Wie in dem Artikel "Rate Stabilization
by Right Ventricular Pacing in Patients With Atrial Fibrillation" von Wittkampf u.
a., veröffentlicht
in PACE, Bd. 9, Nov.–Dez.
1986, Teil II, S. 1147 – 1153
dargelegt ist, haben schnelle, veränderliche Kammerrhythmen bzw.
ventrikuläre
Rhythmen negative hämodynamische
Folgen. Der Artikel von Wittkampf schlägt deshalb VVI-Stimulation
mit einer selbsteinstellenden Schrittmacherrate bzw. Stimulationsrate
vor, die so gewählt
ist, dass sie zu einer Stimmulation von 91% aller Herzschläge führt. Der
Artikel gibt an, dass diese Methodik in Gegenwart einer Vorhoffibrillation für stabile
Kammerraten bei einem nur moderaten Anstieg der Gesamtrate sorgt.
Ein Zweikammer-Schrittmacher,
der dasselbe Problem behandelt, ist in dem US-Patent Nr. 5.480.413,
erteilt an Greenhut u. a., offenbart. Diese Vorrichtung erfasst
das Vorkommen einer Vorhof-Tachyarrhythmie und einem gleichzeitigen
unregelmäßigen ventrikulären Herzschlag
und hebt die Kammerschrittmacherrate an, bis der Kammerrhythmus
geregelt bzw. reguliert ist. Beide genannten Lösungswege des Standes der Technik
arbeiten durch Analysieren einer Folge von vorhergehenden ventrikulären Herzschlägen und
allmähliches
Modulieren der Schrittmacherrate, bis ein stabiler Kammerrhythmus
erreicht ist.
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Das US-Patent Nr. 4.971.471, erteilt
an Mehra u. a., und das US-Patent Nr. 5.545.185, erteilt an Denker,
offenbaren Schrittmacher, die so beschaffen sind, dass sie die Kurz-lang-Herzschlagintervallmuster,
die PVCs begleiten und häufig
mit dem Einsetzen von Kammer-Tachyarrhythmien verbunden sind, verhindern.
Anders als die Schrittmacher in den zitierten Unterlagen von Wittkampf
und Greenhut modulieren diese Schrittmacher das Schrittmacherintervall
auf der Basis einzelner Schläge,
um ein Schrittmacherintervall zu ergeben, das etwas länger als
ein vorhergehendes intrinsisches Intervall ist. In dem Patent von Mehra
ist die Schrittmacherbetriebsart als eine ständig aktivierte Betriebsart
offenbart. In dem Patent von Denker wird die Schrittmacherbetriebsart
nur dann aktiviert, wenig ein Kurz-lang-Intervallmuster erfasst wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein Herzschrittmacher vorgesehen, mit: einem Leseverstärker, der
auf Depolarisationen einer Herzkammer anspricht bzw. reagiert, einem
Impulsgenerator, Intervallbestimmungsmitteln, die in Reaktion auf
den Impulsgenerator und auf den Leseverstärker Herzschlagintervalle bestimmen,
die erfasste Depolarisationen und erzeugte Schrittmacherimpulse
in der Kammer trennen, Refraktärmitteln,
die Refraktärperioden
bestimmen, und Steuermitteln, die in Reaktion auf die Herzschlagintervall-Bestimmungsmittel
Escape- bzw. Auslöse-Intervalle,
die erzeugten erfassten Depolarisationen außerhalb der Refraktärperioden folgen,
definieren, wobei die Escape-Intervalle
gemäß einem
ersten Verfahren auf ein Intervall gesetzt werden, das gleich dem
Wert des direkt vorhergehenden Vorhofherzschlagintervalls plus einem
im Voraus programmierten Inkrement ist, solange die Summe zwischen
einem unteren programmierten Vorhofschrittmacherraten-Intervall
und einer programmierten minimalen Vorhofrate liegt, und andernfalls
auf das untere programmierte Vorhofschrittmacherraten-Intervall
oder die programmierte minimale Vorhof rate gesetzt wird, und Mittel
umfassen, die den Impulsgenerator bei dem jeweiligen Ablauf der
definierten Escape- bzw. Auslöse-Intervalle
auslösen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel ferner Mittel umfassen,
die in Reaktion auf den Leseverstärker und die Refraktärmittel
Vorhofescape-Intervalle definieren,
die Vorhofdepolarisationen folgen, die während der Vorhofrefraktärperioden
erfasst werden, wobei die Vorhofescape-Intervalle gemäß einem zweiten,
anderen Verfahren auf ein Intervall gesetzt werden, das gleich dem
unteren programmierten Schrittmacherraten-Inter-vall minus dem direkt
vorhergehenden Vorhofherzschlagintervall ist.
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Die vorliegende Erfindung ist somit
auf eine verbesserte Arrhythmie verhindernde Schrittmacherbetriebsart
gerichtet, die insbesondere für
die Aufnahme in Zweikammer-Schrittmachern
und Vorrichtungen gegen Arrhythmie, die Zweikammer-Schrittmacher
umfassen, optimiert ist. Die allgemeine Schrittmacherbetriebsart
entspricht jener, die in dem US-Patent Nr. 4.971.471, erteilt an
Mehra, offenbart ist, ist jedoch modifiziert, um dem Schrittmacher
einer bessere Reaktion auf die während
der Refraktärperioden
erfassten Depolarisationen und auf die außerhalb der A-V-Escape-Intervalle
des Schrittmachers erfassten Kammerdepolarisationen zu ermöglichen. In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die zeitliche Steuerung der Vorhofschrittmacherimpulse in Abhängigkeit
von erfassten Vorhof- und Kammerereignissen verändert. Die verbesserte Fähigkeit
der Vorrichtung, sowohl auf refraktär erfasste Depolarisationen
als auch auf Kammerdepolarisationen außerhalb des AV-Intervalls zu
reagieren, ist für
Zweikammer-Schrittmacherbetriebsarten wie etwa DDD, DDDR, VDD, VDDR
usw. von Wert. Die verbesserte Fähigkeit
der Vorrichtung auf refraktär
erfasste Ereignisse zu reagieren, wird auch bei Einkammer-Vorrichtungen
wie etwa AAI-, AAIR-, VVI- und VVIR-Herzschrittmachern als wertvoll
eingeschätzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wie sie hier offenbart ist, ist die Arrhythmie verhindernde
Schrittmacherbetriebsart in einem Zweikammer-Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator,
wie er in einem früher
erteilten und gemeinsam übertragenen
Patent Nr. 5.755.736 an Gillberg u. a., erteilt am 14. Mai 1996,
offenbart ist, enthalten. In dieser Ausführungsform wird die Arrhythmie
verhindernde Schrittmacherbetriebsart in Verbindung mit der Funktion
von Arrhythmie erfassenden Leistungsmerkmalen, die von der Vorrichtung
auch dazu genutzt werden, um die Verordnung von Therapien gegen
Arrhythmie zu steuern, aktiviert und deaktiviert. Jedoch kann das
Kriterium für
die Aktivierung und Deaktivierung der Arrhythmie verhindernden Schrittmacherbetriebsart
auch sinnvoll in Zweikammer-Schrittmachern angewandt werden, die
keine Therapien gegen Arrhythmie umfassen.
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Nun werden lediglich beispielhalber
und mit Bezug auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillators
eines Typs, der zur Verwendung beim Praktizieren der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit einem menschlichen Herzen geeignet ist.
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2 zeigt
einen schematischen Funktionsplan eines implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillators,
in dem die Erfindung praktiziert werden kann.
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Die 3–7 zeigen die Funktion eines
die Vorhof rate stabilisierenden Merkmals der bevorzugten Ausführungsform.
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1. Beschreibung einer
Vorrichtung, in der die Erfindung verkörpert sein kann
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1 zeigt
einen Defibrillator mit Zuleitungs- bzw. Leitungssatz, der bei der
Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Kammerzuleitung
umfasst einen lang gestreckten isolierenden Leitungskörper 16,
der drei konzentrische gewickelte Leiter führt, die durch röhrenförmige Isolierhüllen vonainander
getrennt sind. In der Nähe
des distalen Endes der Zuleitung befindet sich eine Ringelektrode 24,
eine streckbare Helixelektrode 26, die einziehbar in einem
isolierenden Elektrodenkopf 28 angebracht ist, und eine
lang gestreckte Spulenelektrode 20. Jede der Elektroden
ist mit einem der gewickelten Leiter in dem Leitungskörper 16 gekoppelt. Die
Elektroden 24 und 26 werden für die Herzstimulation und für das Erfassen
von Kammerdepolarisationen verwendet. Am proximalen Ende der Zuleitung befindet
sich ein Gabelverbinder 14, der drei elektrische Verbinder
führt,
die jeweils mit einem der gewickelten Leiter gekoppelt sind. Die
Defibrillationselektrode 20 kann aus Platin, Platinlegierung
oder anderen Werkstoffen, die als verwendbar in implantierbaren
Defibrillationselektroden bekannt sind, gefertigt sein und eine
Länge von
etwa 5 cm besitzen.
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Die Vorhof/SVC-Zuleitung umfasst
einen lang gestreckten isolierenden Leitungskörper 15, der drei
konzentrische gewickelte Leiter, die durch röhrenförmige Isolierhüllen voneinander
getrennt sind, führt,
die der Struktur der Kammerzuleitung entsprechen. In der Nähe des J-förmigen distalen
Endes der Zuleitung befinden sich eine Ringelektrode 21 und eine
streckbare Helixelektrode 17, die einziehbar in einem isolierenden
Elektrodenkörper 19 angebracht sind.
Jede der Elektroden ist mit einem der gewickelten Leiter in dem
Leitungskörper 15 gekoppelt.
Die Elektroden 17 und 21 werden für die Vorhofstimulation
und für
das Erfassen von Vorhofdepolarisationen verwendet. Proximal zur
Elektrode 21 ist eine lang gestreckte Spulenelektrode 23 vorgesehen,
die mit dem dritten Leiter in dem Leitungskörper 15 verbunden
ist. Die Elektrode 23 ist vorzugsweise 10 cm lang oder
länger
und ist so beschaffen, dass sie sich von dem SVC bis zur Trikuspidalklappe
erstreckt. In einer von den Erfindern getesteten bevorzugten Ausführungsform
befanden sich etwa 5 cm der rechten Vorhof/SVC-Elektrode im rechten
Vorhof, wobei sich die restlichen 5 cm in dem SVC befanden. Am proximalen
Ende der Zuleitung befindet sich ein Gabelverbinder 13,
der drei elektrische Verbinder führt,
die jeweils mit einem der gewickelten Leiter gekoppelt sind.
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Die Herzsinus-Zuleitung umfasst einen
lang gestreckten isolierenden Leitungskörper 6, der einen gewickelten
Leiter führt,
der mit einer lang gestreckten gewickelten Defibrillationselektrode 8 gekoppelt ist.
Die durch eine gestrichelte Linie angedeutete Elektrode 8 befindet
sich in der Sammelvene am Herzsinus. Am proximalen Ende der Zuleitung
befindet sich ein Anschlussstecker 4, der mit dem gewickelten
Leiter verbunden ist. Die Herzsinus/Sammelvene-Elektrode 8 kann
etwa 5 cm lang sein.
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Ein implantierbarer Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator 10 ist
in Kombination mit den Zuleitungen gezeigt, wobei die Leitungsverbindereinheiten 4, 13 und 14 in
den Verbinderblock 12 eingesetzt sind. Optional kann die
Isolation des nach außen
gerichteten Abschnitts des Gehäuses 11 des
Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillators 10 durch Verwendung
einer Kunststoffbeschichtung, beispielsweise aus Parylen oder Silikongummi,
wie sie gegenwärtig in
manchen unipolaren Herzschrittmachern verwendet wird, vorgesehen
sein. Jedoch kann der nach außen
gerichtete Abschnitt stattdessen unisoliert bleiben oder eine andere Einteilung
zwischen isolierten und unisolierten Abschnitten verwendet werden.
Der unisolierte Abschnitt des Gehäuses 11 dient optional als
subkutane Defibrillationselektrode, die zur Defibrillation entweder
des Vorhofs oder der Kammern verwendet wird. Natürlich können andere Leitungskonfigurationen
und Elektrodenorte den gezeigten Leitungssatz ersetzen. Beispielsweise
könnten
die Vorhof-Defibrillations-
und Erfassungselektroden, anstatt auf einer getrennten Vorhofzuleitung
angeordnet zu sein, entweder der Herzsinuszuleitung oder der Zuleitung
für die
rechte Kammer hinzugefügt
werden, was ein Zweileitungssystem erlauben würde.
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2 ist
ein schematischer Funktionsplan eines implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillators,
in dem die vorliegende Erfindung sinnvoll praktiziert werden kann.
Dieses Diagramm sollte als exemplarisch für den Typ einer Vorrichtung, in
der die Erfindung enthalten sein kann, und nicht als begrenzend
angesehen werden, da die Erfindung in sehr verschiedenartigen Vorrichtungsausführungen einschließlich der
Vorrichtungen, die Therapien zur Behandlung von Vorhof-Arrhythmien
anstelle von Kammer-Arrhythmien oder zusätzlich zu diesen vornehmen,
der Kardioverter und der Defibrillatoren, die keine gegen Tachykardie
stimulierende Therapien vornehmen, der Schrittmacher gegen Tachykardie, die
keine Kardioversion oder Defibrillation vornehmen, und der Vorrichtungen,
die verschiedene Formen von Therapien gegen Arrhythmie wie etwa
Nervenstimulation oder Arzneimittelverabreichung vornehmen, einsetzbar
ist.
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Die Vorrichtung ist mit einem Leitungssystem versehen,
das Elektroden umfasst, die jenen, die in 1 gezeigt sind, entsprechen können. Stattdessen
können
natürlich
alternative Leitungssysteme eingesetzt sein. Wenn die Elektrodenkonfiguration von 1 verwendet wird, ist die
Entsprechung zu den gezeigten Elektroden wie folgt. Die Elektrode 311 entspricht
der Elektrode 11 und ist der unisolierte Abschnitt des
Gehäuses
des implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillators. Die
Elektrode 320 entspricht der Elektrode 20 und
ist eine Defibrillationselektrode, die sich in der rechten Herzkammer befindet.
Die Elektrode 310 entspricht der Elektrode 8 und
ist eine Defibrillationselektrode, die sich in dem Herzsinus befindet.
Die Elektrode 318 entspricht der Elektrode 28 und
ist eine Defibrillationselektrode, die sich in der oberen Hohlvene
befindet. Die Elektroden 324 und 326 entsprechen
den Elektroden 24 und 26 und werden zur Erfassung
und Stimulation in der Kammer verwendet. Die Elektroden 317 und 321 entsprechen
den Elektroden 19 und 21 und werden zur Stimulation
und Erfassung im Vorhof verwendet.
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Die Elektroden 310, 311, 318 und 320 sind mit
einer Hochspannungs-Abgabeschaltung 234 gekoppelt. Die
Elektroden 324 und 326 sind mit dem R-Wellen-Verstärker 200 gekoppelt,
der vorzugsweise in Form eines Verstärkers mit automatisch gesteuerter
Verstärkung
auftritt, der eine in Abhängigkeit von
der gemessenen R-Wellen-Amplitude einstellbare Erfassungsschwelle
liefert. Auf einer R-Ausgang-Leitung 202 wird stets dann,
wenn das zwischen den Elektroden 324 und 326 erfasste
Signal die vorhandene Erfassungsschwelle überschreitet, ein Signal erzeugt.
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Die Elektroden 317 und 321 sind
mit dem P-Wellen-Verstärker 204 gekoppelt,
der vorzugsweise ebenfalls in Form eines Verstärkers mit automatisch gesteuerter
Verstärkung
auftritt, der eine in Abhängigkeit
von der gemessenen R-Wellen-Amplitude einstellbare
Erfassungsschwelle liefert. Auf einer P-Ausgang-Leitung 206 wird
stets dann, wenn das zwischen den Elektroden 317 und 321 erfasste
Signal die vorhandene Erfassungsschwelle überschreitet, ein Signal erzeugt.
Die allgemeine Funktionsweise der R-Wellen- und P-Wellen-Verstärker 200 und 204 kann
jener entsprechen, die in dem US-Patent Nr. 5.117.824 an Keimel
u. a., erteilt am 2. Juni 1992, für Apparatus for Monitoring
Electrical Physiologic Signals offenbart ist.
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Um auszuwählen, welche der verfügbaren Elektroden
mit dem Breitbandverstärker 210 (0,5–200 Hz)
zur Verwendung bei der digitalen Signalanalyse gekoppelt wird, wird
eine Schaltmatrix 208 verwendet. Die Auswahl von Elektroden
wird von dem Mikroprozessor 224 über einen Daten-/Adressenbus 218 gesteuert,
wobei die Auswahl nach Bedarf verändert werden kann. Signale
von den zur Kopplung mit dem Bandpassverstärker 210 ausgewählten Elektroden
werden an einen Multiplexer 220 geliefert und anschließend von
einem A/D-Umsetzer 222 zur Speicherung in einem Direktzugriffsspeicher 226 unter
Steuerung einer Direktzugriffsschaltung 228 in Mehrbit-Digitalsignale
umgesetzt. Der Mikroprozessor 224 kann digitale Signalanalysetechniken anwenden,
um die in dem Direktzugriffsspeicher 226 gespeicherten
digitalisierten Signale zur Erkennung und Klassifizierung des Herzrhythmus
des Patienten zu kennzeichnen, wobei irgendeine von zahlreichen an
sich bekannten Signalverarbeitungsmethoden angewandt werden können.
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Der Rest der Schaltungsanordnung
ist der Herzstimulation, der Kardioversion und den Defibrillationstherapien
vorbehalten und kann im Sinne der vorliegenden Erfindung einer an
sich bekannten Schaltungsanordnung entsprechen. Es wird eine exemplarische
Vorrichtung offenbart, die die Funktionen Stimulation, Kardioversion
und Defibrillation wie folgt ausübt.
Die Schaltungsanordnung 212 zur Synchronisierung und Steuerung
des Schrittmachers umfasst programmierbare digitale Zähler, die
die Basiszeitintervalle steuern, die mit DDD, VVI, DVI, VDD, AAI,
DDI und anderen Betriebsarten der Ein- und Zweikammerstimulation
verbunden sind und an sich bekannt sind. Die Schaltungsanordnung 212 steuert außerdem Ersatzsystole-Intervalle,
die mit der Stimulation sowohl des Vorhofs als auch der Kammer gegen
Tachyarrhythmie verbunden sind, wobei irgendeine der herkömmlichen
Stimulationstherapien gegen Tachyarrhythmie angewandt wird.
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Intervalle, die von der Schrittmacher-Schaltungsanordnung 212 definiert
werden, umfassen die Vorhof- und Kammerstimulations-Escape-Intervalle, die
Refraktärperioden,
während
denen erfasste P-Wellen und R-Wellen unwirksam sind, um die zeitliche
Steuerung der Escape-Intervalle neu zu beginnen, und die Impulsbreiten
der Schrittmacherimpulse. Die Dauer dieser Intervalle wird von dem
Mikroprozessor 224 in Antwort auf in dem Speicher 226 gespeicherte
Daten bestimmt und über
den Adressen-/Datenbus 218 an
die Schrittmacher-Schaltungsanordnung 212 übermittelt.
Die Schrittmacher-Schaltungsanordnung 212 bestimmt außerdem unter
Steuerung des Mikroprozessors 224 die Amplitude der Herzschrittmacherimpulse.
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Während
der Stimulation werden die Escape-Intervall-Zähler
in der Schaltungsanordnung 212 zur Synchronisierung und
Steuerung des Schrittmachers nach dem Erfassen von R-Wellen und
P-Wellen, die durch Signale auf den Leitungen 202 und 206 angegeben
werden, und, in Übereinstimmung
mit der gewählten
Schrittmacherbetriebsart, auf die durch Zeitauslösung gesteuerte Erzeugung von
Schrittmacherimpulsen durch die mit den Elektroden 317, 321, 324 und 326 gekoppelten
Schrittmacher-Ausgangsschaltungen 214 und 216 hin
rückgesetzt.
Die Escape-Intervall-Zähler
werden außerdem
auf die Erzeugung von Schrittmacherimpulsen hin rückgesetzt
und steuern dadurch die grundlegende Synchronisierung der Herzschrittmacherfunktionen
einschließlich
der Stimulation gegen Tachyarrhyth mie.
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Die Dauer der von den Escape- bzw.
Ersatzsystole-Intervall-Zeitgebern
definierten Intervalle wird durch den Mikroprozessor 224 über den
Daten-/Adressenbus 218 festgelegt. Der Wert des in den
Escape-Intervall-Zählern
vorhandenen Zählstands,
wenn diese durch erfasste R-Wellen
und P-Wellen rückgestellt
werden, kann verwendet werden, um die Dauer von R-R-Intervallen,
P-P-Intervallen,
P-R-Intervallen und R-P-Intervallen zu messen, wobei die Messwerte
in dem Speicher 226 gespeichert und im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung zur Diagnose des Auftretens verschiedenartiger
Tachyarrhythmien verwendet werden, wie weiter unten näher erläutert wird.
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Der Mikroprozessor 224 arbeitet
als interrupt- bzw. unterbrechungsgesteuerte Einrichtung und reagiert
auf Unterbrechungen von der Schaltungsanordnung 212 zur
Synchronisierung und Steuerung des Schrittmachers entsprechend dem
Auftreten von erfassten P-Wellen und R-Wellen und entsprechend der Erzeugung
von Herzschrittmacherimpulsen. Diese Unterbrechungen werden über den
Daten-/Adressenbus 218 geliefert. Jede erforderliche mathematische
Berechnung und jede Aktualisierung der Werte oder Intervalle, die
von der Schaltungsanordnung 212 zur Synchronisierung und
Steuerung des Schrittmachers gesteuert werden, findet auf solche
Unterbrechungen hin statt. Der Mikroprozessor 224 enthält einen
zugeordneten ROM, in dem das Programm, das seinen Betrieb steuert,
wie im Folgenden beschrieben wird, resident gespeichert ist. Ein
Teil des Speichers 226 (4)
kann aus mehreren Registrierpuffern aufgebaut sein, die in Reaktion
auf das Auftreten einer Stimulations- oder Erfassungsunterbrechung
analysiert werden kann, um zu bestimmen, ob das Herz des Patienten
gerade Vorhof- oder Kammer-Tachyarrhythmien zeigt.
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Das von der vorliegenden Erfindung
angewandte Arrhythmie-Erfassungsverfahren
kann Tachyarrhythmie-Erfassungsalgorithmen des Standes der Technik
umfassen. Wie im Folgenden beschrieben wird, wird die gesamte Kammer-Arrhythmie-Erfassungsmethodik
der zurzeit verfügbaren
Medtronic-Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren
als Teil des Arrhythmie-Erfassungs- und Klassifizierungsverfahrens,
das von den offenbarten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
verwendet wird, eingesetzt. Jedoch könnte jede der verschiedenen
auf diesem Gebiet bekannten Arrhythmie-Erfassungsmethoden, wie sie in der Einführung oben
angesprochen worden sind, ebenso in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung sinnvoll eingesetzt werden.
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Falls eine Vorhof- oder Kammer-Tachyarrhythmie
erfasst wird und eine Tachyarrhythmie-Gegenmaßnahme gewünscht wird, werden vom Mikroprozessor 224 geeignete
Zeitintervalle zur Steuerung der Erzeugung von Stimulationstherapien
gegen Tachyarrhythmie in die Schaltungsanordnung 212 zur Synchronisierung
und Steuerung des Schrittmachers geladen, um darin den Betrieb der
Ersatzsystole-Intervall-Zähler
zu steuern und Refraktärperioden
zu bestimmen, während
denen die Erfassung von R-Wellen und P-Wellen unwirksam ist, um die Escape-Intervall-Zähler neu
zu starten. Alternativ könnte auch
eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Synchronisierung und
Erzeugung von Schrittmacherimpulsen gegen Tachyarrhythmie, wie sie
in dem US-Patent Nr. 4.577.633, erteilt an Berkovits u. a. am 25.
März 1986,
dem US-Patent Nr. 4.880.005, erteilt an Pless u. a, am 14. November
1989, dem US-Patent Nr. 7.726.380, erteilt an Vollmann u. a. am
23. Februar 1988 und dem US-Patent Nr. 4.587.970, erteilt an Holley
u. a. am 13. Mai 1986 beschrieben sind, verwendet werden.
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Falls die Erzeugung eines Kardioversions- oder
Defibrillationsimpulses erforderlich ist, setzt der Mikroprozessor 224 den
Escape-Intervall-Zähler
zur Steuerung der zeitlichen Auslösung solcher Kardioversions-
oder Defibrillationsimpulse sowie zugehöriger Refraktärperioden
ein. In Reaktion auf die Erfassung einer atrialen oder ventrikulären Fibrillation
oder Tachyarrhythmie, die einen Kardioversionsimpuls erfordern,
aktiviert der Mikroprozessor 224 eine Schaltungsanordnung 230 zur
Steuerung der Kardioversion/Defibrillation, die das Laden der Hochspannungskondensatoren 246, 248 über eine
Ladeschaltung 236 unter Steuerung der Hochspannungs-Ladesteuerleitung 240 auslöst. Die
Spannung an den Hochspannungskondensatoren wird über eine VCAP-Leitung 244 überwacht,
die über
den Multiplexer 220 geführt
ist und in Antwort auf das Erreichen eines von dem Mikroprozessor 224 eingestellten,
vorgegebenen Wertes zur Erzeugung eines Logiksignals auf einer CF-Leitung 254 (CF
= Cap Full), das das Laden beendet, führt. Danach wird die zeitliche
Auslösung der
Abgabe des Defibrillations- oder Kardioversionsimpulses von der
Schaltungsanordnung 212 zur Synchronisierung und Steuerung
des Schrittmachers gesteuert. Auf die Verordnung der Fibrillations-
oder Tachyarrhythmie-Therapie folgend führt der Mikroprozessor dann
die Vorrichtung zur Herzstimulation zurück und wartet auf die nachfolgende
Unterbrechung infolge der Stimulation oder des Auftretens einer
erfassten Vorhof- oder Kammerdepolarisation.
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Eine Ausführungsform eines für die Abgabe und
die Synchronisation von ventrikulären Kardioversions- und Defibrillationsimpulsen
und für
die Steuerung der diesbezüglichen
Zeitfunktionen geeigneten Systems ist in dem gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 5.188.105 an Keimel, erteilt am 23. Februar 1993,
näher dargelegt.
Wenn Vorhof-Defibrillationsfähigkeiten
in der Vorrichtung enthal ten sind, lassen sich für die Abgabe und die Synchronisation
von ventrikulären
Kardioversions- und Defibrillationsimpulsen und für die Steuerung
der diesbezüglichen
Zeitfunktionen geeignete Systeme in der PCT-Patentanmeldung Nr.
WO92/18198 von Adams u. a., veröffentlicht
am 29. Oktober 1992, und in dem US-Patent Nr. 4.316.472 an Mirowsky
u. a., erteilt am 23 Februar 1982, finden. Außerdem könnten hochfrequente Impulsbündel an
die Elektroden 317 und 321 abgegeben werden, um
Vorhof-Tachyarrhythmien zu beenden, wie in der PCT-Patentveröffentlichung
Nr. WO95/28987, eingereicht von Duffin u. a., und in der PCT-Patentveröffentlichung
Nr. WO95/28988, eingereicht von Mehra u. a., beschrieben ist.
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Jedoch wird jede bekannte Kardioversions- oder
Defibrillationsimpuls-Steuerschaltungsanordnung als in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung verwendbar eingeschätzt. Beispielsweise
die die Synchronisierung und Erzeugung von Kardioversions- oder
Defibrillationsimpulsen steuernde Schaltungsanordnung, die in dem
US-Patent Nr. 4.384.585, erteilt an Zipes am 24. Mai 1983, in dem oben
zitierten US-Patent Nr. 4.949.719, erteilt an Pless u. a., und in
dem US-Patent Nr. 4.375.817, erteilt an Engle u. a, offenbart ist.
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In der gezeigten Vorrichtung wird
die Abgabe der Kardioversions- oder Defibrillationsimpulse von der
Ausgangsschaltung 234 unter Steuerung der Steuerschaltung 230 über einen
Steuerbus 238 vollzogen. Die Ausgangsschaltung 234 bestimmt,
ob ein einphasiger oder ein zweiphasiger Impuls abgegeben wird,
ob das Gehäuse 311 als
Katode oder als Anode dient und welche Elektroden an der Abgabe des
Impulses beteiligt sind. Ein Beispiel der Ausgangsschaltung für die Verordnung
von zweiphasigen Impulskuren lässt
sich in dem oben zitierten, an Mehra erteilten Patent und in dem
US-Patent Nr. 4.727.877 finden.
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Ein Beispiel einer Schaltungsanordnung,
die zum Steuern der Abgabe von einphasigen Impulsen verwendet werden
kann, ist in dem gemeinsam übertragenen
US-Patent Nr. 5.163.427, an Keimel, erteilt am 17 November 1992
dargelegt. Jedoch könnte eine
Abgabe-Steuerschaltungsanordnung, wie sie in dem US-Patent Nr. 4.953.551,
erteilt an Mehra u. a. am 4. September 1990, oder in dem US-Patent
Nr. 4.800.883, erteilt an Winstrom am 31 Januar 1989, offenbart
ist, gleichfalls in Verbindung mit einer Vorrichtung, die die vorliegende
Erfindung enthält,
zur Abgabe von zweiphasigen Impulsen verwendet werden.
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In modernen implantierbaren Kardioverter/Defibrillatoren
werden die speziellen Therapien von dem Arzt im Voraus in die Vorrichtung
programmiert, wobei gewöhnlich
ein Menü von
Therapien vorgesehen ist. Beispielweise kann bei einer anfänglichen
Erfassung einer Vorhof- oder Kammer-Tachykardie eine Stimulationstherapie
gegen Tachykardie gewählt
werden und derjenigen Kammer, in der die Tachykardie diagnostiziert
wird, oder beiden Kammern verordnet werden. Bei einer erneuten Erfassung
einer Tachykardie könnte
eine aggressivere Stimulationstherapie gegen Tachykardie festgelegt
werden. Wenn wiederholte Versuche mit Stimulationstherapien gegen
Tachykardie fehlschlagen, könnte anschließend ein
Kardioversionsimpuls mit einem höheren
Pegel gewählt
werden. Therapien für
das Beenden einer Tachykardie könnten
sich auch mit der Rate der erfassten Tachykardie ändern, mit
zunehmender Aggressivität
der Therapien bei steigender Rate der erfassten Tachykardie. Beispielsweise müssten bei
der Stimulation gegen Tachykardie vor der Abgabe von Kardioversionsimpulsen
weniger Versuche unternommen werden, wenn die Rate der erfassten
Tachykardie über
einer vorgegebenen Schwelle liegt. Die oben im Zusammenhang mit
Beschreibungen der Tachykardieerfassung und der Behandlungstherapien
angege benen Quellen sind hier ebenso verwendbar.
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Falls eine Fibrillation identifiziert
wird, kann die oben angesprochene Hochfrequenzbündelstimulation bzw. -burststimulation
als anfänglich
versuchte Therapie angewandt werden. Nachfolgende Therapien können die
Verabreichung von Defibrillationsimpulsen mit hoher Amplitude, üblicherweise
bei einem Überschuss
von 5 Joule, sein. Für
die Kardioversion können
niedrigere Energiepegel verwendet werden. Wie im Fall der zurzeit
verfügbaren
Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren und wie in den oben zitierten
Quellen behandelt ist, kommt in Betracht, die Amplitude des Defibrillationsimpulses
in Reaktion auf ein Fehlschlagen eines oder mehrerer anfänglicher Impulse
zu erhöhen,
um die Fibrillation zu beenden. Patente des Standes der Technik,
die solche voreingestellten Therapiemenüs von Therapien gegen Tachyarrhythmie
aufzeigen, umfassen das oben zitierte US-Patent Nr. 4.830.006, erteilt
an Haluska u. a., und das US-Patent Nr. 4.727.380, erteilt an Vollmann
u. a., und das US-Patent Nr. 4.587.970, erteilt an Holley u. a.
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Das Arrhythmie-Erfassungs- und Klassifizierungssystem
der Ausführungsform
der Erfindung, die hier offenbart ist, verwendet eine mit Prioritäten versehene
Menge von zusammenhängenden
Regeln für die
Arrhythmie-Erfassung. Jede Regel enthält eine Menge von einer oder
mehreren "Klauseln", denen entsprochen
werden muss (Kriterien, die erfüllt
sein müssen).
Wenn allen Klauseln einer Regel entsprechen wird, gilt die Regel
als erfüllt.
Im Kontext mit der vorliegenden Erfindung wird dies als "Zündungsregel" bezeichnet. Es ist möglich, dass
mehrere Regeln gleichzeitig "zünden", wobei die Regel
mit der höchsten
Priorität
Vorrang hat. Manche Regeln lösen,
wenn sie zünden,
die Verordnung einer Therapie aus. Andere Regeln sperren, wenn sie
zünden,
die Verordnung einer Therapie. Die zu einem bestimmten Zeitpunkt
zündende
Regel mit der höchsten
Priorität steuert
das Verhalten der Vorrichtung. Beispielsweise wird das Zünden einer
Regel, die eine Therapie auslöst,
durch das Zünden
von Regeln, die das Verordnen einer Therapie verhindern, aufgehoben.
Regeln hören
unabhängig
davon, ob durch die Regel eine Therapie ausgelöst wird, auf zu zünden, sobald ihre
Klauseln nicht mehr erfüllt
sind.
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Jede Regel umfasst eine Menge von
Klauseln oder Kriterien, die, wenn sie erfüllt sind, das wahrscheinliche
Auftreten eines spezifizierten Typs des Herzrhythmus einschließlich verschiedener
Tachyarrhythmien, der Sinus-Tachykardie
und des normalen Sinusrhytmus angeben. Ein spezifischer Rhythmus
oder eine spezifische Tachyarrhythmie kann mehr als eine zugeordnete
Regel besitzen. Die Regeln hängen
so miteinander zusammen, dass ein Fortschritt in Richtung des Erfüllens der
Anforderungen einer Klausel einer Regel auch Inhalt einer Klausel
einer anderen Regel sein kann.
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Die spezifischen Kriterien, die durch
die Klauseln der verschiedenen offenbarten Regeln ausgedrückt werden,
umfassen eine Anzahl von bekannten Kriterien zur Auswertung des
Herzrhythmus einschließlich
des gesamten Arrhythmie-Erfassungs- und Klassifizierungssystems,
das in den zurzeit verfügbaren
Medtronic-7219-Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillatoren eingesetzt
wird, sowie Kriterien, die in dem US-Patent Nr. 5.330.508, erteilt
an Gunderson, offenbart ist, wie weiter unten besprochen wird. Außerdem sind
eine Anzahl von neuen Auswertungskriterien in den Klauseln verschiedener
Regeln enthalten, die in der mit anstehenden Anmeldung WO-A-98/25669
beschrieben sind.
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Vorhofraten
stabilisierende Stimulation
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Die vorliegende Erfindung ist auf
das Vorsehen einer Vorhof raten stabilisierenden Schrittmacherbetriebsart
(ARS = Atrial Rate Stabilization) gerichtet, die in mancher Hinsicht
jener, die in dem oben zitierten Mehra-471-Patent offenbart ist,
gleicht. In der vorliegenden Erfindung ist die Ratenstabilisierungs-Betriebsart dadurch
verbessert, dass ein modifizierter Betrieb in Gegenwart von refraktär erfassten Vorhofereignissen
und Kammerereignissen, die außerhalb
der definierten AV-Ersatzsystole-Intervalle der Vorrichtung eintreten,
bereitgestellt wird. In der offenbarten Ausführungsform ist die Arrhythmie
verhindernde Schrittmacherbetriebsart speziell für die Verwendung in einer Zweikammer-Vorrichtung
gegen Tachyarrhythmie optimiert. ARS ist vorzugsweise auf EIN oder
AUS programmierbar.
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Die ARS-Stimulation wird von der
Vorrichtung in der gleichen Weise wie andere Schrittmacherbetriebsarten
vorgenommen, wobei die zeitliche Steuerung der Escape-Intervalle und der
Refraktärperioden
und die Messung von Intervallen zwischen erfassten und hervorgerufenen
Ereignissen durch die Schaltungsanordnung 212 zur Synchronisierung
und Steuerung des Schrittmachers vollzogen wird, die oben und in
WO 98/25669 beschrieben worden ist. Der Mikroprozessor 224 führt die
weiter unten beschriebenen erforderlichen Berechnungen gemäß der in
seinem zugehörigen
ROM gespeicherten Programmierung aus und steuert den Betrieb der
Zeitgeber und der zugeordneten Logik in der Schaltungsanordnung 212 zur
Synchronisierung und Steuerung des Schrittmachers. Die weiter unten
beschriebenen verschiedenen programmierten und abgeleiteten Werte
werden im RAM 226 gespeichert.
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Die ARS-Stimulation ist eine Schrittmacherbetriebsart,
die lange Pausen gefolgt von vorzeitigen atrialen Herzschlägen durch
Interpolation des langen Intervalls mit einem atrial stimulierten
Herzschlag beseitigt, mit dem Ziel, das Vorkommen von Vorhof-Tachyarrhythmien
zu verhindern oder zu verringern. Die ARS-Betriebsart beseitigt
wie die in dem oben zitierten Patent von Mehra beschrieben Ratenstabilisierungs-Betriebsart
die lange Pause und führt
dann die Vorhofzykluslänge
allmählich
auf den vorhergehenden Wert zurück,
indem das Vorhofescape-Intervall auf die vorhergehenden Vorhofzykluslänge plus
einem programmierbaren ARS-Intervallinkrement (AARS) eingestellt
wird.
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Die folgenden zusätzlichen Ausdrücke sollten
im Zusammenhang mit der folgenden Besprechung der ARS-Stimulation
verstanden werden.
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Unteres programmiertes Ratenintervall (LRIP) – Das programmierte
Vorhofescape-Intervall, das der programmierten Basisschrittmacherrate
entspricht, wenn die Vorrichtung kein auf die Rate reagierender
Schrittmacher ist. Anwendbar auf AAI- und DDD-Schrittmacherbetriebsarten.
Wenn die Vorrichtung ein auf die Rate reagierender Schrittmacher
ist, der für
eine Stimulation in Betriebsarten wie etwa AAIR oder DDDR, in denen
sich die Schrittmacherrate in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
eines Sensors ändert,
geeignet ist, kann LRIP in der folgenden Besprechung durch das momentane
Sensor-indizierte Schrittmacherintervall ersetzt werden. Typische
Werte für
LRIP (oder das Sensor-indizierte Schrittmacherintervall) liegen
im Bereich von 500–1200
ms und sollten um wenigstens 60–100
ms länger
als VFDI eingestellt sein, falls eine VF-Erfassung freigegeben ist,
und um 60– 100
ms länger
als VTDI sein, falls eine VT-Erfassung freigegeben ist.
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AV-Verzögerung bei Erfassung (SAV) – Das auf
eine erfasste Vorhofdepolarisation folgende programmierte AV-Escape-Intervall.
AV-Verzögerung bei
Stimulation (PAV) – Das
auf einen Vorhofschrittmacherimpuls folgende programmierte AV-Ersatzsystole-Intervall.
Anwendbar auf DDD-Stimulation. Typische Werte liegen im Bereich
von 100 –250
ms. Bei einer auf die Rate reagierenden Vorrichtung kann die Dauer
der SAV und PAV wie bei manchen zur Zeit im Handel erhältlichen
Schrittmachern mit steigenden Schrittmacherraten abnehmen. Obwohl
hier nicht offenbart können
in manchen Ausführungsformen
der Erfindung ebenso wie bei manchen zurzeit im Handel erhältlichen
Schrittmachern die SAV- und PAV-Intervalle auch mit steigenden erfassten
Vorhof raten abnehmen.
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Oberes Kammerratenintervall (UTRI) – Das minimale
Intervall, das Kammerschrittmacherimpulse trennt. Typisch sind 400–600 ms.
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Vorhergehendes A-A-Intervall (AAlast) – Das Intervall,
das ein Vorhofereignis, stimuliert oder erfasst, von dem unmittelbar
vorhergehenden Vorhofereignis, stimuliert oder erfasst, trennt.
Auf AAI- und DDD-Schrittmacherbetriebsarten anwendbar.
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Vorhofrefraktärperiode (ARP) – Die einem Vorhofereignis
folgende Vorhofrefraktärperiode.
Anwendbar auf AAI-Stimulation. Typisch sind 250–400 ms.
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Nach-ventrikuläre Vorhofrefraktärperiode (PVARP) – Die einem
ventrikulären
Ereignis folgende Vorhofrefraktärperiode.
Anwendbar auf DDD-Stimulation. Typisch sind 250– 400 ms.
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PVC-nach-ventrikuläre Vorhofrefraktärperiode
(PVARPpvc) – Die
einem außerhalb
der SAV- oder PAV-Intervalle erfassten ventrikulären Ereignis folgende Vorhofrefraktärperiode,
falls das Merkmal aktiviert ist. Anwendbar auf DDD-Stimulation.
Typisch etwa 400 ms und vorzugsweise größer als PVARP und kleiner als
LRIP – PAV – 300 ms.
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Gesamt-Vorhofrefraktärperiode
(TVARP) – Die
Summe von SAV oder PAV und PVARP in der DDD-Betriebsart.
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Mindest-ARS-Intervall (ARSImin) – Die programmierte
Mindestdauer von ARSI. Gilt für
AAI- und DDD-Betriebsarten. Liegt im Bereich von 300–700 ms.
Typisch sind etwa 500 –600
ms.
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In der hier offenbarten Ausführungsform
der Erfindung, ist ARS verfügbar,
wenn die Dauer-Schrittmacherbetriebsart AAI oder DDD ist. Bei jedem
nichtrefraktären
Vorhofereignis wird das Vorhofersatzsystole-Intervall auf das ARS-Intervall
gesetzt (ARSI), das aus dem gemessenen vorliergehenden A-A-Intervall
(AAlast), dem programmierten ARS-Intervallinkrement (AARS), der
programmierten Untere-Rate-Intervall
(LRIP) und dem programmierten Mindest-ARS-Intervall (ARSImin) berechnet worden ist.
Das ARSI-Intervall. wird nach der folgenden Gleichung so festgelegt,
dass es größer oder
gleich dem ARSI und kleiner oder gleich dem LR-Intervall ist.
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ARSI = Max[ARSImin,
Min(AAlast + AARS, LRIP)]
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Mit anderen Worten, ARSI wird auf
den Wert des vorhergehenden A-A-Intervalls, stimuliert oder erfasst,
plus dem programmierten Inkrement gesetzt, solange die Summe zwischen
den durch LRIP und ARSImin definierten Grenzen liegt, und andernfalls auf
LRIP oder ARSImin gesetzt. Diese Hauptseite des Vorhofratenstabilisierungs-Merkmals
entspricht genau dem in dem oben zitierten Mehra-Patent dargelegten
Betrieb in der Raten stabilisierenden Schrittmacherbetriebsart.
Wenn AAlast unbekannt ist, beispielsweise auf eine Therapie folgend
oder auf die ARS-Schrittmacherbetriebsart
folgend, die jeweils auf EIN programmiert sind, entspricht das ARSI LRIP.
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ARS wird in der DDI-Betriebsart,
die das hier offenbarte spezifische Vorhofescape-Intervall-Berechnungsverfahren
verwendet, nicht unterstützt,
da atrial erfasste Ereignisse keine Vorhofescape-Intervalle auslösen. Jedoch
sind die hier offenbarten grundlegenden Verbesserungen der Raten
stabilisierenden Stimulation mit dem Unterschied, dass das V-A-Escape-Intervall
auf der Gruudlage vorhergehender A-A-Intervalle eingestellt würde, und
bei einer entsprechenden Korrektur der programmierten SAV- und/oder
PAV-Intervalle auf die DDI-Stimu-lation
anwendbar. Beispielsweise könnte
das V-A-Escape-Intervall
auf AAlast – PAV
+ AARS gesetzt werden, wobei andere Aspekte der Intervallsteuerungsmethodik entsprechend
einzustellen wären.
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Wenn die Erfindung in einem auf Raten
reagierenden Schrittmacher enthalten ist, besteht ein alternatives
Verfahren der Berechnung von ARSI darin, dieses auf Min LRIP, Max(AAlast
+ AARS, ARSImin)] zu setzen, was zulassen würde, dass ARSImin kleiner als
das Sensor-indizierte LRIP ohne Überlagerung
von LRIP ist.
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Anders als das in dem Mehra-471-Patent
offenbarte Ratenstabilisierungsverfahren wird das ARSI-Vorhofescape-Intervall in Reaktion
auf während einer
Vorhofrefraktärperiode
erfasste Ereignisse in der Wirkung aufgehoben und das Vorhofescape-Intervall
(von der vorhergehenden nichtrefraktär erfassten Vorhofdepolarisation
oder dem Vorhofschrittmacherimpuls) auf LRIP gesetzt. Dies erfolgt
sowohl in der AAI- als auch in der DDD-Betriebsart. Sobald ein ARSI
durch ein refraktär erfasstes
Vorhofereignis gelöscht
worden ist, besitzen nachfolgende refraktär erfasste Vorhofereignisse
keinen Einfluss auf das laufende Vorhofescape-Intervall. Refraktär erfasste Vorhofereignisse
und dazwischenliegende A-A-Ereignisse werden jedoch verwendet, um
zum Zweck der Berechnung des nächsten
ARSI den Wert des häufigsten
A-A-Intervalls zu bestimmen.
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Da ein refraktär erfasstes Vorhofereignis
keine Steuerung eines ARSI anstößt, entspricht
das "effektive" Mindest-ARS-Intervall in
der AAI-Betriebsart der Vorhofrefraktärperiode (ARP) plus AARS und
in der DDD-Betriebsart der Gesamt-Vorhofrefraktärperiode (TARP) plus AARS.
TARP in der DDD-Betriebsart beträgt
typisch etwa 450 ms. Bei manchen Patienten kann dies für ARS zu
lang sein, um wirksam zu sein. In diesen Fällen muss ein kürzeres PVARP
programmiert werden, falls ARS-Stimulation gewünscht wird. ARP und TARP definieren
Mindestkopplungsintervalle für
erfasste Vorhofereignisse, auf die hin ABS-Stimulation angewandt
wird. ARSmin begrenzt das sich ergebende Vorhofstimulations-Escape-Intervall.
Als solches könnte
eine lang programmierte TARP oder ARP funktional ein kürzer programmiertes
ARSmin überlagern,
weshalb Anwender diese zwei Parameter in koordinierter Weise programmieren
sollten. Der Mikroprozessor verhindert, das ARSmin kleiner als das
oben definierte VTDI, wenn die VT-Erfassung EIN ist, oder kleiner als
das oben definierte VFDI, wenn die VF-Erfassung EIN ist, programmiert
wird. Diese Sperren schützen
vor einer Vorhofstimulations-Kreuzkopplung
mit dem Kammerleseverstärker,
die zu einer sachwidrigen Erfassung von VT oder VF führt.
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Innerhalb der programmierten PAV-
und SAV-Intervalle erfasste Kammerereignisse und Kammerstimulationsimpulse,
die am Ende der PAV- und SAV-Intervalle verabreicht werden, besitzen
keine Auswirkung auf den Ablauf des lau fenden ARSI. Die Auswirkung
eines ventrikulär
erfassten Ereignisses wie etwa ein PVC außerhalb des PAV- oder SAV-Intervalls in der
DDD-Betriebsart hängt
von dem Zeitpunkt des ventrikulär
erfassen Ereignisses in Bezug auf das Ablaufen des laufenden ARSI
ab. Wenn das laufende ARSI wenigstens 100 ms auf das Ablaufen der
von dem erfassten Kammerereignis ausgelösten PVARP folgend abläuft, bleibt
das laufende ARSI unbeeinflusst. Wenn das laufende ARSI früher abläuft, wird
es so verlängert,
dass es 100 ms nach dem Ende des PVARP abläuft. Wenn das laufende ARSI-Intervall infolge
einer refraktär
erfassten Vorhofdepolarisation vorab gelöscht wird, wird ARSI auf LRIP minus
PAV gesetzt. Wenn das SAV-Intervall auf das Ablaufen von UTRI verlängert wird,
das während
des "Pseudo-Wenckebachs"-Obere-Rate-Verhaltens
auftritt, wie es in dem US-Patent
Nr. 4.059.116, erteilt an Adams, beschrieben wird, wird eine während der
Verlängerung
nach dem programmierten Wert von SAV auftretende Depolarisation
als außerhalb
des SAV-Intervalls auftretend betrachtet und wie oben besprochen
behandelt. Ein am Ende eines verlängerten SAV-Intervalls verabreichter
Kammerstimulationsimpuls wird ebenfalls in der gleichen Weise wie
eine erfasste Depolarisation außerhalb
des SAV-Intervalls behandelt.
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Die ARS-Schrittmacherbetriebsart
wird vorzugsweise automatisch aktiviert und deaktiviert, anstatt
ständig
wirksam zu. sein. Die ARS-Stimulation, wenn sie auf EIN programmiert
ist, bleibt wirksam, wenn sie nicht aufgehoben oder auf AUS programmiert
wird. ARS wird aufgehoben, wenn das oben definierte mittlere RR-Intervall
kleiner als das VTDI ist, falls die VT-Erfassung EIN ist, oder kleiner
als das VFDI ist, falls die VF-Erfassung EIN ist, oder wenn der
oben definierte AT/AF-gestützte
Zeitdauer-Zeitgeber
ungleich null ist oder eine erfasste VT- oder VF-Episode vor sich
geht oder eine Therapie oder ein Kondensatoraufladen vor sich geht.
Wenn ARS aufgehoben ist., ist das auf nichtrefraktäre Vorhofereignisse
folgende Vorhofescape-Intervall LRIP, also dasselbe wie bei ausgeschalteter
ARS. Wenn die ARS-Stimulation aus einem Zustand, in dem sie aufgehoben
war, wieder aufgenommen wird, ist AAlast unbekannt, mit dem Ergebnis,
dass das erste ARS-Intervall wie oben besprochen auf LRIP gesetzt wird.
Dies verhindert, dass Vorhofereignisse den ARS-Betrieb während des Aufhebezustands beeinflussen.
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In 3 ist
der normale Betrieb der ARS-Stimulation in der DDD-Betriebsart gezeigt.
Auf eine nichtrefraktär
erfasste Vorhofdepolarisation 800 wird die Steuerung des
Vorhofescape-Intervalls ARSI0 (802) angehalten und die
ARSI1-Zykluslänge
(804) berechnet und auf das vorhergehende A-A-Intervall AA0
(806) plus AARS gesetzt. Mit dem Erfassen in der Kammer
bei 808 wird der planmäßige Kammerstimulationsimpuls
mit dem Ablaufen des SAV-Ersatzsystole-Intervalls 810 gelöscht und
PVARP 812 angestoßen.
Mit dem Ablaufen von ARSI1 wird bei 814 ein Vorhofstimulationsimpuls
verabreicht und ARSI2 (816) auf das vorhergehende A-A-Intervall AA1
(818) plus AARS gesetzt. Bei 820 wird beim Ablaufen
des PAV-Escape-Intervalls 822 ein Kammerstimulationsimpuls
verabreicht und PVARP 824 angestoßen. Bei Ausbleiben von erfassten
Vorhofereignissen würde
ARSI schrittweise auf LRIP erhöht.
Jedoch wird bei 826 vor einer ARS-Zeitüberschreitung eine nichtrefraktäre Vorhofdepolarisation
erfasst, was dazu führt,
das, der Wert von ARSI3 (828) auf das vorhergehende A-A-Intervall AA2 (830)
plus AARS gesetzt wird. Die Auswirkung von nichtrefraktären Vorhofdepolarisationen
in der AAI-Betriebsart ist dieselbe.
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4 zeigt
den Betrieb der ARS-Stimulation in der DDD-Betriebsart in Reaktion auf eine refraktär erfasste
Vorhofdepolarisation. Bei 850 wird eine nichtrefraktäre Vor hofdepolarisation
erfasst, die bewirkt, dass die Steuerung des laufenden Vorhofescape-Intervalls
ARSIO (852) angehalten wird und ARSI1 (854) auf
das vorhergehende A-A-Intervall AA0 (856) plus AARS gesetzt
wird. Bei 858 wird mit dem Ablaufen des SAV-Escape-Intervalls 860 ein Kammerstimulationsimpuls
erzeugt. Bei 862 wird eine Vorhofdepolarisation innerhalb
der PVARP 864 erfasst. Die momentan laufende Steuerung
von ARSI1 wird aufgehoben, AAlast auf AA1 (866) gesetzt
und das Vorhofescape-Intervall
modifiziert, so dass der nächste
Vorhofstimulationsimpuls so terminiert wird, dass er mit dem Ablaufen
von LRIP – AAlast
(868) von dem refraktär
erfassten Vorhofereignis 862 auftritt, so dass der nächste Vorhofstimulationsimpuls
effektiv so terminiert wird, dass er bei der auf das nichtrefraktär erfasste
Vorhofereignis 850 folgenden LRIP auftritt. Bei 870 wird
eine nichtrefraktäre Vorhofdepolarisation
erfasst, die die Steuerung von ARSI2 (872) startet, das
auf AA2 plus AARS gesetzt wird. Obwohl die refraktär erfasste
Vorhofdepolarisation 862 keine Steuerung eines ARSI anstößt, wird sie
dennoch zur Messung des A-A-Intervalls verwendet, um den Wert von
AAlast abzuleiten. Die Wirkung von refraktär erfassten Vorhofdepolarisationen
in der AAI-Betriebsart ist dieselbe.
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5 zeigt
den Betrieb der ARS-Stimulation in der DDD-Betriebsart in Reaktion auf das Auftreten von
PVCs oder anderer Kammerereignisse, die außerhalb eines PAV- oder SAV-Escape-Intervalls
auftreten. Bei 900 wird ein Vorhofereignis erfasst, das die
Steuerung von ARSI1 (902) anstößt. Bei 904 wird eine
Kammerdepolarisation erfasst, der bei 906 ein PVC folgt,
der die Steuerung einer neuen PVARP 908 anstößt, die
in diesem Fall gleich PVARPpvc ist. Da ARSI1 dem Ablaufen der PVARP 908 folgend
weniger als 100 ms dauert, ist ARSI1 bei 910 verlängert, um
dem Ablaufen der PVARP 908 folgend 100 ms zu dauern. Wenn ARSI1
dem Ablaufen von PVARP 908 folgend 100 ms oder länger dauert,
wird die Dauer von ARSI1 nicht durch das Auftreten eines PVC beeinflusst.
Mit dem Ablaufen des verlängerten
ARSI1 wird bei 910 ein Vorhofstimulationsimpuls verabreicht,
wobei ARSI2 (912) anhand von AA2, das gleich der verlängerten
Dauer von ARSI1 ist, berechnet worden ist.
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6 zeigt
die Auswirkung von refraktär
erfassten Vorhofereignissen in Verbindung mit ventrikulär erfassten
Ereignissen außerhalb
der SAV- und PAV-Intervalle. Bei 920 tritt ein refraktär erfasstes Vorhofereignis
auf, was die Steuerung von ARSIO (922) wie oben besprochen
aufhebt und das Vorhofescape-Intervall bei 924 rücksetzt, um mit LRIP, die von
der vorhergehenden nichtrefraktär
erfassten Vorhofdepolarisation 926 gemessen wird, abzulaufen, wie
oben besprochen worden ist. Bei 928 wird ein Kammerereignis
außerhalb
des vorhergehenden SAV-Intervalls 930 erfasst. Da ARSIO
(932) zuvor durch das refraktär erfasste Vorhofereignis 920 aufgehoben
worden ist, wird der nächste
Vorhofschrittmacherimpuls, auf das erfasste Kammerereignis 928 folgend,
wieder auf LRIP – PAV
(934) terminiert. Bei 934 wird ein nichtrefraktäres Vorhofereignis
erfasst, das die Steuerung des Vorhofescape-Intervalls in der Wirkung aufhebt und
ARSI1 (936) auf das A-A-Intervall AA1 plus AARS setzt.
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7 zeigt
die Auswirkung von Kammerereignissen, die während verlängerter SAV-Intervalle auftreten.
Bei 940 tritt ein nichtrefraktäres Vorhofereignis auf, das
die Steuerung von ARSI0 (942) beendet und ARSI1 (944)
auf AA0 (945) plus AARS setzt. Da das SAV-Intervall 946 vor
UTRI 948 ablaufen würde,
wird es bis zum Ablaufen von UTRI verlängert. Bei 950 wird
in dem verlängerten
Abschnitt des verlängerten
SAV-Intervalls 946 eine Kammerdepolarisation erfasst und
wie oben besprochen als außerhalb
des SAV-Intervalls auftretend behandelt, wobei die Steuerung des
Vorhofescape-Intervalls bei 952 auf LRIP – PAV rückgestellt
wird. Bei 954 wird ein nichtrefraktäres Vorhofereignis erfasst,
das die Steuerung des Vorhofescape-Intervalls in der Wirkung aufhebt
und ARSI2 auf das A-A-Intervall AA1 (956) plus AARS setzt.
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Um den Arzt bei der Überwachung
des Zustands des Patienten zu unterstützen, können von dem Mikroprozessor
optional diagnostische Daten in dem RAM aufgezeichnet werden, die
sich auf den Betrieb des ARS-Stimulation-Merkmals beziehen. Beispielsweise
kann der Mikroprozessor in Verrbindung mit der ARS-Stimulation so
programmiert werden, dass er einen ARS-Zähler definiert, der die Anzahl
von zusammenhängenden
ARS-Stimulationsläufen
seit dem letzten Rücksetzen
des Zählers
zählt. Wenn
ARS EIN ist, könnte
der ARS-Zähler
auf ein atrial stimuliertes Ereignis hin inkrementiert werden, falls
das vorhergehende Vorhofereignis eine nichtrefraktäre Erfassung
ist und die gemessene Vorhoferfassung auf ein Vorhofschritt (A-A-Intervall)
kleiner als die LRIP ist und das gemessene A-A-Intervall gleich dem für die vorhergehende
Vorhoferfassung berechneten ARSI ist. Ein Protokoll (ARSLOG) der jüngsten 25
Male, für
die ARS aktiviert wurde, kann ebenso von dem Mikroprozessor in dem
RAM gespeichert werden. Dieses Protokoll kann einen Zeitstempel,
die Anzahl von aufeinander folgenden ARS-Schritten (d. h. aufeinander
folgenden Vorhofschrittintervallen, die kleiner als das Niedrigratenintervall
sind) und Intervalle und Merker für die 10 Ereignisse vor dem
ersten ARS-Schritt und 10 auf diesen folgende Ereignisse umfassen.
Alternativ könnte ein
in dem RAM definierter Pufferspeicher die Anzahl von ARS-Zählimpulsen
pro Stunde für
eine vorgegebene vorhergehende Zeitspanne angeben oder könnte ein
Vorhofzykluslängen-Histogramm
auf der Grundlage der 5 A-A-Intervalle, bevor der ARS-Zähler inkrementiert
worden ist, in ähn licher
Weise von dem Mikroprozessor abgeleitet und in dem RAM gespeichert
werden.
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Obwohl die offenbarte Ausführungsform
der Erfindung die Arrhythmie-Erfassungsmerkmale verwendet, die in
dem oben zitierten Patent an Gillberg u. a. offenbart sind, wird
die Arrhythmie verhindernde Schrittmacherbetriebsart auch als in
Verbindung mit anderen Arrhythmie-Erfassungsmethoden wie etwa jenen,
die in der oben zitierten Anmeldung WO92/18198 von Adams u. a. und
dem oben zitierten 005-Patent
an Pless u. a., dem 006-Patent an Haluska u. a., dem 402-Patent
an Olson u. a., dem 380-Patent an Vollmann u. a. und dem 508-Patent
an Gunderson offenbart sind, bei denen eine Messung der intrinsischen
Vorhof- oder Kammerrate vorgesehen ist und die gleichfalls zur Deaktivierung
der Arrhythmie verhindernden Schrittmacherbetriebsart angewandt
werden können,
für durchführbar gehalten. Ähnlich kann
dann, wenn die Arrhythmie verhindernde Betriebsart in einem Zweikammer-Schrittmacher enthalten
ist, der keine Therapien gegen Arrhythmie enthält, eine Messung der Vorhof-
oder Kammerrate dennoch sinnvoll verwendet werden, um die Arrhythmie
verhindernde Schrittmacherbetriebsart zu aktivieren und zu deaktivieren.
Ferner wird, obwohl die offenbarte Ausführungsform der Erfindung ein
optimiertes Verfahren zur Reaktion auf refraktär erfasste Vorhofdepolarisationen,
ein optimiertes Verfahren zur Reaktion auf Kammerereignisse, die
außerhalb der
definierten AV-Escape-Intervalle der Vorrichtung auftreten, und
ein bevorzugtes Verfahren der Aktivierung and Deaktivierung der
Arrhythmie-Schrittmacherbetriebsart enthält, wird jedes dieser Merkmale als
sinnvoll und wertvoll eingeschätzt,
wenn es einzeln angewandt wird. Beispielsweise ist, wie oben besprochen
worden ist, die verbesserte Reaktion auf refraktär erfasste Depolarisationen
im Vorhof ihrerseits in einem AAI-Schrittmacher sinnvoll. Ähnlich wird
angenommen, dass eine entsprechende Verwendung dieses Merkmals zur
Regulierung von Escape- bzw. Ersatzsystole-Intervallen in einem VVI-Schrittmacher
in Reaktion auf refraktär
erfasste Depolarisationen in der Kammer ebenfalls wertvoll ist.
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Obwohl es wahrscheinlich scheint,
dass kommerzielle Ausführungsformen
einer Vorrichtung, die die Erfindung enthält, einen Mikroprozessor verwenden,
um die erforderlichen Rechen- und Analyseschritte durchzuführen, liegt
es ferner im Bereich der Möglichkeiten,
manche oder alle oben beschriebenen Funktionen stattdessen durch
eine vollkundenspezifische integrierte Schaltung bereitzustellen,
insbesondere durch eine Schaltung, in der anstelle gespeicherter
Software ein Zustandszähler
verwendet wird, um den sequentiellen Betrieb der digitalen Schaltungsanordnung
nach den Grundzügen
der Schaltungen, die in dem US-Patent Nr. 5.088.488, erteilt an
Markowitz u. a., und dem US-Patent Nr. 5.052.388, erteilt an Sivula
u. a., offenbart sind, zu steuern.