DE69804927T2

DE69804927T2 - Vorrichtung zur Behandlung von Tachykardien auf der Basis von ventrikulären Stabilität

Info

Publication number: DE69804927T2
Application number: DE69804927T
Authority: DE
Inventors: Tony Murphy
Original assignee: Pacesetter Inc
Current assignee: Pacesetter Inc
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2018-08-14
Also published as: US5951592A; DE69804927D1; EP0919256A1; EP0919256B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

A. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf implantierbare Kardioversions-Einrichtungen oder ICD-Einrichtungen und insbesondere auf eine ICD-Einrichtung mit einer Einrichtung, um eine Therapie für eine schnelle Herztätigkeit (Antitachykardie-Therapie) sowohl auf Grundlage einer Ventrikel- (Herzkammer)-Rate als auch einer -Stabilität anzuwenden. Der Ausdruck "ICD" wird hier generisch verwendet, um implantierbare Einrichtungen abzudecken, die eine Antitachykardie-Therapie bereitstellen können, und zwar sowohl eine Kardioversionstherapie als auch eine Defibrillierungstherapie. Diese Einrichtungen können Einrichtungen umfassen, um genauso eine Therapie gegen eine langsame Herztätigkeit (Bradykardie-Therapie) bereitzustellen.

B. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Implantierbare Kardioversions-Einrichtungen der voranstehend beschriebenen Art werden verwendet, um eine Therapie für einen Patienten bereitzustellen, der einen schnelleren als normalen, und oft unregelmäßigen Herzrhythmus aufweist. Eine derartige Einrichtung dieses Typs ist zum Beispiel in dem U.S.-Patent Nr. 5,191,884 beschrieben, welches hier durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist.
Typischerweise wird in derartigen Einrichtungen die eigentliche Herzaktivität in dem Ventrikel (der Herzkammer) überwacht, um eine abnormale Ventrikel-Herzrate zu erfassen. Gewöhnlicherweise wird diese Herzrate in drei Bereiche klassifiziert: normal, schnell und sehr schnell. Natürlich wird für eine Kardioaktivität in dem normalen Bereich keine Therapie benötigt. Für eine schnelle Ventrikel-Rate kann eine Antitachykardie-(ATP)-Schrittsteuerung angewendet werden. Diese kann zum Beispiel darin bestehen, dass Schrittimpulse an das Herz bei einer geringfügig schnelleren Rate als der erfassten VT-Rate angelegt werden (orthorhythmische Schrittsteuerung).
Ein Problem bei gegenwärtigen Einrichtungen besteht darin, dass sie sich auf die eigentliche bzw. eigentümliche Ventrikelrate stützen, um zu bestimmen, welche Art von Therapie anzuwenden ist. Jedoch kann ein Herz, welches anscheinend eine Ventrikel-Rate in der Nähe zwischen der schnellen und sehr schnellen Rate aufzuweisen scheint, nicht notwendigerweise günstig auf eine ATP reagieren und kann eine Defibrillierungstherapie (ST) erfordern. Wenn in der Tat eine ST benötigt wird, kann eine ATP in einigen Fällen bewirken, dass die Ventrikel-Rate noch höher ansteigt und deshalb noch mehr Zeit benötigt werden würde, um das Herz zu stabilisieren. Es gibt eine Anzahl von Situationen, in denen es nicht erwünscht ist, eine ATP anzuwenden. Eine von diesen ist die Situation, bei der Erfassungsfehler eine unzuverlässige Ratenabschätzung erzeugen, was eine ungeeignete orthorhythmische Schrittsteuerungsrate verursacht. Andere Situationen sind eine polymorphische Ventrikel-Tachykardie und ein Herzkammerflimmern.
Eine Lösung für einige von diesen Problemen wird in dem U.S.-Patent Nr. 5,462,060 angestrengt. Dieses Patent offenbart ein Dualkammernsystem, bei dem Intervall- und Stabilitätskriterien in beiden Herzkammern verwendet werden, sowie das PR-Intervall, um eine VT von einer Arrhythmie einer Vorkammer-Ursache, wie beispielsweise einer Sinus-Tachykardie, einer Vorkammer-Tachykardie, einem Vorkammer-Flattern, einem Vorkammer-Flimmern, etc. zu unterscheiden. Diese Kriterien werden in einem komplexen Algorithmus verwendet, um eine Arrhythmie zu klassifizieren, während die vorliegende Erfindung auf die Auswahl der richtigen Therapie selbst gerichtet ist.

AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf die obigen Nachteile des Standes der Technik ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einzelne Kammer des Herzens zu überwachen, vorzugsweise des Ventrikels, und daraus die geeignete anzuwendende Therapie zu bestimmen.
Ein weiteres Ziel besteht darin, eine ICD-Einrichtung bereitzustellen, die bei einer Behandlung einer VT erfolgreicher als frühere ICD-Einrichtungen ist.
Ein anderes Ziel besteht darin, das Auftreten einer Beschleunigung, verursacht durch die Anwendung einer orthorhythmischen ATP mit einer unrichtigen Tachykardie-Zykluslängen-(TCL)- Abschätzung, zu verringern.
Es ist ein weiteres Ziel, eine ATP bei Zykluslängen so kurz wie 200 ms sicher zu ermöglichen, ohne eine ungeeignete Therapie für ein Kammerflimmern zu riskieren.
Noch ein weiteres Ziel besteht darin, eine Verzögerung bei einer Schocktherapie, verursacht durch die Anwendung einer ATP auf eine polymorphische VT oder VF, zu verringern.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Einrichtung in Übereinstimmung mit dem Anspruch 1 bereit.
Kurz zusammengefasst umfasst eine ICD-Einrichtung, die in Übereinstimmung mit Ausführungsformen dieser Erfindung konstruiert ist, einen Kammersensor zum Erfassen einer eigentümlichen Kammerrate. Diese Rate wird, auf Grundlage eines gegenwärtigen Werts und einer vergangenen Geschichte, in einen normalen, schnellen, mittleren und sehr schnellen Bereich klassifiziert. Die normalen, schnellen und sehr schnellen Bereiche werden in der gewöhnlichen Weise behandelt, wie voranstehend diskutiert. Für den mittleren Bereich bestimmt ein Ventrikel-(Herzkammer)-Monitor, ob die Herzkammer relativ stabil ist. Für eine stabile Herzkammer wird eine ATP-Steuerung genauso wie für den schnellen Bereich angelegt. Für eine instabile Herzkammer wird eine ST genauso wie für die sehr schnelle Rate angewendet.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm für eine implantierbare Herzeinrichtung, die in Übereinstimmung mit dieser Erfindung konstruiert ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm für den Betrieb der Einrichtung aus Fig. 1; und
Fig. 3 eine Kurve, die die verschiedenen Betriebsmoden für die Einrichtung in bezug auf die eigentümliche Herzkammer-Schrittsteuerungsrate darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bezugnehmend auf Fig. 1 umfasst eine Einrichtung 10, die Übereinstimmung mit dieser Erfindung konstruiert ist, eine Erfassungsschaltung 12, einen Schrittimpulsgenerator 14 und einen Defibrillierungsimpulsgenerator 16. Die Erfassungsschaltung 12 und der Schrittimpulsgenerator 14 teilen gemeinsam ein Zuleitungssystem 18 von zwei oder mehreren Elektroden (nicht gezeigt), die sich in die Herzkammer (das Ventrikel) und optional in die Vorkammer (Atrium) eines Herzens 20 hinein erstrecken. Die Erfassungsschaltung erfasst die eigentümliche Herzaktivität in der Herzkammer oder den Herzkammern (in Abhängigkeit davon, ob die Einrichtung 10 eine Einzel- oder Dualkammern-Einrichtung ist). Der Schrittimpulsgenerator 14 erzeugt Schrittimpulse für die Herzkammer in Übereinstimmung mit einer spezifischen anzuwendenden Herztherapie, wie nachstehend noch mit näheren Einzelheiten erläutert wird.
Der Defibrillierungsimpulsgenerator 16 wird verwendet, um Defibrillierungsimpulse zu erzeugen. Da diese Defibrillierungsimpulse einen sehr viel höheren Energiepegel als Schrittimpulse bzw. Schrittsteuerungsimpulse aufweisen, werden sie normalerweise extern von Defibrillierungselektroden (nicht gezeigt) angelegt. Demzufolge wird ein getrenntes Zuführungssystem 20 verwendet, um diese letzteren Impulse an das Herz zu liefern.
Die Einrichtung 10 umfasst ferner einen Mikroprozessor 24, der zum Überwachen von Herzsignalen von dem Herz 20 und zum Erzeugen von Befehlen an den Schrittimpulsgenerator 14 und dem Defibrillierungsimpulsgenerator 16 vorgesehen ist. Für diesen Zweck umfasst der Mikroprozessor 24 einen Ventrikel- oder Herzkammern-Ratenklassifizierer 28, der ein Signal VS 26 von der Erfassungsschaltung 12 empfängt und eine eigentümliche Herzkammernaktivität anzeigt, und einen Therapiewähler 30. Der Herzkammern-Ratenklassifizierer 26 klassifiziert die Herzkammer auf Grundlage des Herzkammern- Ratensignals in eine von mehreren Kategorien, wie nachstehend noch näher beschrieben wird.
Das Herzkammern-Erfassungssignal VS 26 (und/oder andere Signale wie ein Vorkammern- Erfassungssignal, welches eine Vorkammern-Herzaktivität anzeigt), wird ebenfalls an einer Herzkammern- Zustandsbestimmungseinheit 32 bereitgestellt, die vorgesehen ist, um selektiv zu bestimmen, ob die Herzkammer-Kontraktionen relativ stabil oder chaotisch sind. Für diesen Zweck erzeugt die Bestimmungseinheit 32 einen Ausgang, der den Zustand der Herzkammer anzeigt. Dieses Signal wird an einen Vergleicher geführt. Der Vergleicher 34 vergleicht dieses Signal mit einem Schwellenpegel TH. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden ebenfalls an den Therapiewähler 30 geführt.
Auf Grundlage dieser Information wählt der Therapiewähler 30 dann eine geeignete Therapie. Drei Schaltungen 36, 38 und 40 sind vorgesehen, um geeignete Befehle für die Schrittsteuerung oder den Defibrillierungsimpulsgenerator 14 bzw. 16 zu erzeugen. Insbesondere aktiviert der Wähler 30 eine Schaltung 36 zum Erzeugen einer Antibradykardie-Schrittsteuerungs-(ABP)-Therapie, eine Schaltung 38 kann zum Bereitstellen einer Antitachykardie-Schrittsteuerungs-(ATP)-Therapie verwendet werden und eine Schaltung 40 wird zum Erzeugen einer Defibrillierungs- (d. h. Schock)-Therapie (ST) verwendet. Diese Schaltungen empfangen andere Signale wie das Herzkammern-Erfassungssignal 26, das Vorkammern- Erfassungssignal (nicht gezeigt) und andere. Typischerweise können diese Schaltungen Zustandsmaschinen sein, die in Reaktion darauf Befehle an den Impulsgeneratoren 14, 16 zu geeigneten Zeiten erzeugen. Derartige Schaltungen sind in dem technischen Gebiet altbekannt und müssen hier nicht näher beschrieben werden.
Die Komponenten, die innerhalb des Mikroprozessors 24 gezeigt sind, sind als diskrete Komponenten zum Zweck einer Übersichtlichkeit gezeigt. Jedoch sei darauf hingewiesen, dass sie vorzugsweise mit Software implementiert sind.
Der Betrieb der Einrichtung 10 wird nun mit näheren Einzelheiten im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschrieben. Beginnend mit der Fig. 2 wird im Schritt 100 ein Herzkammern-Ereignis von der Erfassungsschaltung 12 erfasst und eine Herzkammern-Rate (oder geeigneter ein V-V-Intervall) wird aus dem vorangehenden derartigen Ereignis berechnet und an den Ratenklassifizierer 28 gesendet. Der Klassifizierer 28 bestimmt dann, ob diese Herzkammern-Rate (Ventrikel-Rate) niedrig (Schritt 102), normal (Schritt 104), schnell (Schritt 106) oder im Mittel (Schritt 108) ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, können diese Bereiche wie folgt definiert werden:

Rate (ms) Klassifizierung

> 1200 Langsam
450-1200 Normal
300-450 Schnell
210-300 Im Mittel
< 210 Sehr schnell
Die geeignete Klassifizierung wird an dem Therapiewähler 30 bereitgestellt, der in Reaktion darauf eine geeignete Therapie (wenn überhaupt irgendeine) wählt. Somit kann in den Fig. 2 und 3 für eine niedrige Rate eine Antibradykardie-Schrittsteuerung (ABP) gewählt (Schritt 112) (Schaltung 36) werden.
Für eine normale Rate wird keine Therapie gewählt (Schritt 114). Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden verstehen, dass diese stark übertriebene Vereinfachungen von denjenigen Merkmalen sind, die nicht einen wichtigen Teil für die vorliegende Erfindung spielen, und dass sie hier nur zum Zweck einer Vollständigkeit eingebaut sind. In der Tat kann der erste Schritt (ABP Therapie) optional sein. In dem technischen Gebiet ist es altbekannt, dass diese Bestimmungen normalerweise unter Verwendung von sehr viel ausgefeilteren Kriterien, die nicht einen Teil dieser Erfindung bilden, durchgeführt werden.
Zusätzlich sei darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht auf die Schritte 104, 106 oder 108 strikt auf einen einfachen Vergleich zum Klassifizieren der Herzaktivität beschränkt ist, sondern andere Kriterien genauso verwendet werden können. Wenn zum Beispiel im Schritt 104 festgestellt wird, dass von den beispielsweise letzten 10 Herzschlägen eine große Anzahl (beispielsweise fünf) in der Nähe oder auf der normalen Rate sind, während die anderen Raten unter 400 ms waren, kann eine Bestimmung durchgeführt werden, dass die Herzrate normal ist. In ähnlicher Weise müssen bei den Schritten 106 und 108 eine vorgewählte Anzahl von Ereignissen von der Gesamtanzahl (vorzugsweise über 50%), beispielsweise 6 bis 10 Ereignisse, die vorgegebenen Grenzen überschreiten, bevor eine Entscheidung dahingehend getroffen wird, dass das Herz bei einer höheren Rate als einer normalen Rate schlägt.
Wenn bei irgendeinem Ereignis im Schritt 106 der Klassifizierer 28 bestimmt, dass das Herz so klassifiziert werden sollte, dass es eine schnelle Herzrate aufweist, dann wird im Schritt 112 die ATP- Schaltung aktiviert und eine ATP-Therapie wird auf das Herz angewendet. Siehe Fig. 1 (Schaltung 38).
Wenn im Schritt 106 der Klassifizierer 28 die Herzkammer als bei einer mittleren Rate schlagend klassifiziert, dann führt im Schritt 114 der Klassifizierer 28, und das ist wichtig, einen Test aus, um zu bestimmen, ob die Herzkammer stabil ist. Diese Bestimmung kann in einer Anzahl von verschiedenen Vorgehensweisen ausgeführt werden, beispielsweise einer Bestimmung der Herzkammernraten-Variabilität durch die Differenz zwischen den zwei Einträgen in einer geordneten Liste der letzten N Herzkammernereignisse (zum Beispiel kann die Differenz oder das Verhältnis zwischen jeden dritten und siebten Intervallen in einer geordneten Liste der letzten 10 Intervalle verglichen werden). Alternativ kann eine mittlere absolute Differenz zwischen den letzten N Herzkammernintervallen berechnet werden. Ein dritter Ansatz besteht darin, die Standardabweichung der letzten N Herzkammernereignisse zu bestimmen. Um irgendwelche von diesen Funktionen auszuführen, werden die jüngsten Herzkammernereignisse in einen Herzkammernzustands-Detektor 32 eingegeben, der die erforderliche Stabilitätsbestimmung, wie diskutiert, die Variabilität von VS, ausführt.
Der sich ergebende Wert ist eine quantitative Anzeige über die Stabilität der Herzkammer. Dieser Variabilitätswert wird dann in einen Vergleicher 34 eingegeben und mit einem vorgewählten Schwellenpegel verglichen. Der Ausgang des Vergleichers 34 wird an den Therapiewähler 30 geführt. Bei einer mittleren Herzkammernrate überwacht der Therapiewähler deshalb den Herzkammernzustands- Detektor 32 und die Vergleicherschaltung 34. Wenn die Herzkammer stabil ist, dann sind keine Schocks erforderlich und der Patient empfängt anstelle davon eine ATP Therapie.
Wenn jedoch im Schritt 114 festgestellt wird, dass die Herzkammer nicht stabil ist, d. h. der Vergleicher 34 feststellt, das die Herzkammern-Stabilität niedriger als der Schwellwert TH ist, dann wird anstelle davon eine Fibrillierungs-Therapie (DT) angewendet, d. h. Defibrillierungs-Schocks werden erzeugt und an das Herz über eine Elektrode 22 von der Schaltung 40 angelegt (Schritt 116). Dieser Betrieb ist graphisch in Fig. 3 gezeigt.
Schließlich wird bei einer sehr schnellen Rate, wie von dem Klassifizierer 32 im Schritt 108 bestimmt, dann in einem Schritt eine Defibrillierungs-Therapie DT von der Schaltung 40 angewendet.
In dieser Weise klassifiziert die in den Figuren gezeigte Vorrichtung den Zustand der Herzkammer und stelle eine geeignete Therapie in einer relativ schnellen Weise bereit.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsformen lediglich als Illustration für die Anwendung der Prinzipien der Erfindung dienen. Demzufolge sollten die besonders beschriebenen Ausführungsformen im Hinblick auf die folgenden Ansprüche als Beispiele und nicht als Beschränkung angesehen werden.

Claims

1. Implantierbare Kardioversions/Defibrillierungs-Einrichtung (10), umfassend:

eine Erfassungsschaltung (12) zum Erfassen einer Herzrate in einer Herzkammer;

einen Ratenklassifizierer (28) zum Definieren wenigstens eines ersten Herzratenbereichs, eines zweiten Herzratenbereichs und eines dritten Herzratenbereichs, wobei sich der zweite Herzratenbereich zwischen dem ersten und dem dritten Bereich befindet;

eine Herzkammern-Zustands-Bestimmungseinheit (32) zum Bestimmen einer Variabilität der Herzkammern-Rate, wobei die Bestimmungseinheit ein Stabilitätssignal erzeugt, wenn die Variabilität unter einer Schwelle ist;

einen ersten Generator (14) zum Erzeugen von ersten therapeutischen Signalen;

einen zweiten Generator (16) zum Erzeugen von zweiten therapeutischen Signalen, wobei die ersten und zweiten therapeutischen Signale gewählt werden, um eine entsprechende Therapie für einen Patienten bereitzustellen;

einen Befehlsgenerator (30, 36, 38, 40) zum Erzeugen eines ersten oder eines zweiten Befehls zum Aktivieren des ersten bzw. zweiten Generators, wobei der erste Befehl im Ansprechen auf eine Herzrate in dem ersten Bereich und auf die Herzrate in dem zweiten Bereich bei Anwesenheit des Stabilitätssignals erzeugt wird, und wobei der zweite Befehl im Ansprechen auf die Herzrate in dem zweiten Bereich bei Abwesenheit des Stabilitätssignals und auf die Herzrate in dem dritten Bereich erzeugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten therapeutischen Signale Antitachykardie- Schrittsignale sind und die zweiten therapeutischen Signale Schocksignale sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Generator (14) ein Impulsgenerator zum Erzeugen von Antitachykardie-Impulsen ist und der zweite Generator (16) ein Schockgenerator zum Erzeugen von Schockimpulsen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei der Ratenklassifizierer (28) ferner einen vierten Bereich unterhalb des ersten Bereichs definiert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der Impulsgenerator (14) Schrittimpulse im Ansprechen auf die Herzrate in dem vierten Bereich erzeugt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei der Impulsgenerator (14) die Schrittimpulse im Ansprechen auf einen Schrittsteuerungsbefehl erzeugt, und wobei der Befehlsgenerator (30, 36, 38, 40) den Schrittsteuerungsbefehl im Ansprechen auf die Herzrate in dem vierten Bereich erzeugt.

7. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Antitachykardie- Schrittsteuerungssignale und die Schocksignale gewählt werden, um eine Antitachy-Arrhythmie-Therapie zu definieren.

8. Einrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die Schrittsteuerungsimpulse gewählt werden, um eine Antibradykardie-Therapie zu definieren.

9. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Herzkammernzustands- Bestimmungseinheit (32) einen Herzkammern-Stabilitätsdetektor umfasst, um auf Grundlage der Variabilität der erfassten Herzkammern-Intervalle zu erfassen, dass die Herzkammer stabil ist.