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1. Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Herzstimulator, enthaltend
eine Stimulationsenergieausgabevorrichtung, die zum Ausgeben von Stimulationsenergie über wenigstens
eine implantierte Leitung zum Herzen eines Patienten vorgesehen ist,
und eine atriale Arrhythmiedetektionsvorrichtung.
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2. Stand der
Technik
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2.1 Ätiologie der atrialen Arrhythmie
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Es
gibt bei Menschen um das Alter von 70 Jahren eine 2–4 % Verbreitung
der atrialen Fibrillation. Im Falle einer chronischen atrialen Fibrillation,
einer paroxysmalen (krampfartigen) atrialen Fibrillation und anderen
atrialen Arrhythmien besteht ein hohes Risiko medizinischer Komplikationen
in Folge möglicher
Thrombenbildungen, wie einer Embolie von der linken Seite des Herzens
zu zerebralen Arterien oder zu anderen Arterien des oberen und unteren
Teils des menschlichen Körpers.
Im Falle der Thrombenbildung im rechten Atrium oder Ventrikel besteht
auch das Risiko für
begleitende Embolien in den Lungengefäßen, mit dem Risiko einer resultierenden
Lungenembolie.
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2.2 Gegenwärtige thromboprophylaktische
Therapie
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Patienten
die an einer atrialen Arrhythmie, wie einer atrialen Fibrillation
leiden, werden oft einer Medikation mit Antithrombosearzneimitteln
wie Dicumarol oder Warfarin unterzogen, mit den damit verbundenen
hohen Risiken medizinischer Probleme. Eine Überdosis ist mit Risiken des
Blutens, Blutergüssen
und mentalen Problemen wegen des erhöhten Risikos des Blutens etc.
verbunden und eine zu niedrige Medikation mit einer zu geringen
Plasmakonzentration von Dicumarol und Warfarin, mit dem erneuten
offensichtlichen Risiko einer Thrombenbildung.
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Ferner
besteht bei diesen, oft alten Patienten, eine geringe Kooperationsbereitschaft
zur Selbstmedikation. Die Medikation erfordert außerdem häufige medizinische Überprüfungen,
beispielsweise der Prothrombin-Werte um in der Lage zu sein das
Maß der
Medikation auf die Bedürfnisse
des Arzneimittelstoffwechsels bei dem einzelnen Patienten anzupassen.
Dies bedeutet eine massive Zunahme der Ausgaben für die medizinische
Betreuung. Außerdem
bestehen in einer großen
Anzahl von klinischen Fällen
Kontraindikationen für
den Einsatz von Arzneimitteln, wie den oben erwähnten.
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Trotz
häufiger
Vornahme der oben beschriebenen medizinischen Behandlung besteht
hinsichtlich der Wirksamkeit der Behandlung kein klarer Nachweis.
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Es
ist traditionell weithin anerkannt, dass sich Thromben erst nach
zwei bis drei Tagen einer atrialen Fibrillation bilden und dass
sich atriale Thromben in einem fibrillierenden Atrium nach dem Einsetzen
der Arrhythmie bilden. Deshalb wird angenommen, dass beispielsweise
eine Kardioversion einer atrialen Fibrillation von weniger als drei
Tagen Dauer ohne Antikoagulationsprophylaxe sicher ist und wird allgemein
durchgeführt,
siehe M.F.Stoddard, „Risk
of Thormboembolism in New Onset or Transient Atrial Fibrillation", Progress in Cardiovascular
Diseases, Band XXXIX, Nr. 1, Juli/August 1996, Seiten 69–80.
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2.3 Biomedizinische Vorrichtung
für eine
atriale Konversion
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Das
Dokument US-A-5 433 729 beschreibt einen atrialen Defibrillator.
Ein implantierbarer atrialer Defibrillator, der speziell dazu ausgebildet
ist den Energieverbrauch auf einem verhältnismäßig niedrigen Pegel zu halten,
ist in der US-A-5,433,729 beschrieben und die US-A-5,464,429 beschreibt
eine Vorrichtung zur Defibrillation eines Herzens, bei der Sequenzen
von Stimulationsimpulsen und Defibrillationsschocks zum Herzen geliefert
werden. Die Stimulationsimpulse werden mit einer Amplitude und/oder
Impulsdauer eingesetzt, die bei weitem die Amplitude und/oder Impulsdauer üblicher
Schrittmacherimpulse übersteigt,
die Hochenergiestimulationsimpulse enthalten jedoch weniger Energie
als übliche
Defibrillationsschocks, wodurch der Gesamtenergieverbrauch verringert
wird.
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In
der EP-A1 0 727 241 ist eine Vorrichtung für eine elektrische Herzstimulation
beschrieben, die eine milde Therapie liefert um einen elektrischen
Einfluss auf das Herz zu erzielen, der zur Korrektur oder Wiederherstellung
eines zusammengebrochenen Leitungssystems auf behutsame Weise das
Auftreten von Fehlfunktionen in den Muskeln des Herzens reduziert.
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Im
Folgenden wird als TPS eine elektrische, eine Thrombose verhindernde
Stimulation bzw. eine Thromboembolieprophylaxe-Stimulation bezeichnet und
mit Thromboembolieprophylaxe-Stimulations-Capture
bzw. TPS-Capture ist eine ausreichende Stimulation bzw. ein ausreichender
Energiepegel zum Erzielen eines unterstützenden, hämodynamischen Bluttransports
aus dem Atrium gemeint.
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3. Offenbarung
der Erfindung
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Herzstimulator zum Verhindern
oder Reduzieren des Auftretens einer Thrombose oder Embolie im Falle
einer atrialen Fibrillation mittels einer elektrischen Therapie
zu schaffen, wobei die genannte Therapie nicht zur Behandlung der
atrialen Fibrillation selbst vorgesehen ist.
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Dieses
Ziel wird durch einen Herzstimulator der in Anspruch 1 definierten
Art erreicht.
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So
wird durch den erfindungsgemäßen Herzstimulator
eine prophylaktische elektrische Therapie mittels einer elektrischen
Stimulation des Herzgewebes vorgesehen, derart, dass wenigstens
eine teilweise Kontraktion des Atriums, mit der Folge eines verbesserten
hämodynamischen
Bluttransports aus dem Atrium, erreicht wird, in dem die Thrombenbildung
eingeleitet werden kann. Damit wird die atriale Kontraktion nicht
zwingend in einer optimalen physiologischen Weise ausgeführt, aber
wirksam genug, um den Patienten gegen Thrombenbildung und mögliche links-
oder rechtsseitige embolische Ereignisse zu schützen. Der erfindungsgemäße Herzstimulator bietet
eine verhältnismäßig billige
und einfach durchzuführende
Therapie der oben diskutierten, allgemein verbreiteten Krankheit
an. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Herzstimulators ist, dass
er durch Modifizieren vorhandener Schrittmacher und Defibrillatorgeräte einfach
realisiert werden kann.
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Der
erfindungsgemäße Herzstimulator
kann in geeigneter Weise zum Bereitstellen einer elektrischen Thromboprophylaxe-Stimulation
des Atriums eingesetzt werden, wenn die übliche Defibrillationstherapie
nicht innerhalb zwei bis drei Tage nach dem Einsetzen der atrialen
Arrhythmie erfolgreich gewesen ist, wie oben diskutiert. Der erfindungsgemäße Herzstimulator
kann auch zum Liefern der thromboprophylaktischen Therapie an Patienten
mit chronischer oder paroxysmaler, nicht heilbarer atrialer Fibrillation
eingesetzt werden. Die durch den erfin dungsgemäßen Herzstimulator gelieferte
Therapie kann auch eine Ergänzung
zu einer thromboprophylaktischen Medikation sein.
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Die
Antithrombusstimulationsenergieimpulse, die durch den erfindungsgemäßen Stimulator
geliefert werden, weisen eine geringere Energie auf, als ein Defibrillationsschock,
aber gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung, eine Energie ausreichender Größe um eine Kontraktion in wenigstens
einem Teil des atrialen Muskelgewebes hervorzurufen. Damit ist die
durch den erfindungsgemäßen Herzstimulator
gelieferte thromboprophylaktische Therapie im Energieverbrauch beträchtlich
niedriger als eine reguläre
Defibrillationstherapie.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Herzstimulators
enthält
der genannte Stimulator eine Steuervorrichtung, die wiederum eine
Synchronisiervorrichtung umfasst, welche ausgelegt ist, die Energieausgabevorrichtung zum
Liefern der Antithrombusstimulationsenergie in einer Phase zum Herzzyklus
zu steuern, die ausreichend von der vulnerablen Phase des Zyklus
getrennt ist. Auf diese wird der Patient gegen das Auslösen gefährlicher
Herzereignisse geschützt.
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Der
erfindungsgemäße Herzstimulator
kann einen Schrittmacher oder einen Defibrillator enthalten, der
verschiedene Betriebsmoden aufweist, von denen eine dieser Moden
ein thrombopropyhlaktischer Stimulationsmodus für die Ausgabe von Antithrombusstimulationsenergie
ist.
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4. Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Um
die Erfindung mehr im Detail zu erläutern werden nun als Beispiele
ausgewählte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Herzstimulators
anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben, von denen
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1 schematisch
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators
in Form eines DDD-Schrittmachers zeigt, der modifiziert ist um einen
speziellen Antithrombusstimulationsbetriebsmodus einzuschließen,
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2 ein
normales DDD-Therapie-ECG ist,
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3–5 entsprechende
Diagramme für verschiedene
Beispiele der thromboprophylaktischen Stimulation durch den Stimulator
nach 1 zeigen,
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6 schematisch
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators in
Form eines VDD-Schrittmachers zeigt, der mit einem Antithrombusstimulationsbetriebsmodus
ausgestattet ist,
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7 ein
typisches Beispiel eines ECG zeigt, das die Arbeitsweise der in 6 gezeigten Ausführungsform
darstellt,
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8 schematisch
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators
in Form einer VVI-Schrittmachers zeigt, der mit einem Antithrombusstimulationsbetriebsmodus
ausgestattet ist,
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9 ein
ECG für
den Herzstimulator gemäß 8 zeigt,
während
er in einem normalen Stimulationsmodus arbeitet,
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10 ein
ECG für
den Herzstimulator von 8 zeigt, während er im Antithrombusstimulationsbetriebsmodus
arbeitet,
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11 ein
ECG für
einen Antithrombusstimulationsbetriebsmodus ist, der in eine gewöhnliche Schrittmacherstimulation
eingebunden ist,
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12 ein
ECG im Falle einer Antithrombusstimulation in Form von Bursts bzw.
starken Crosstalk-stimuli zeigt,
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13 eine
vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers
in Form eines atrialen Defibrillators zeigt, der mit einem Antithrombusstimulationsbetriebsmodus
ausgestattet ist,
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14 ein
Flussdiagramm ist, das die übliche
Arbeitsweise des in 13 gezeigten Herzstimulators
darstellt,
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15 ein
Flussdiagramm ist, das den Antithrombusstimulationsbetriebsmodus
des Herzstimulators gemäß 13 darstellt,
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16 schematisch
eine fünfte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators in
Form eines Zweikammerdefibrillators zeigt, der mit einer Thromboembolieprophylaxe
Stimulationvorrichtung ausgestattet ist,
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17.
schematisch eine sechste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators zeigt,
einschließlich
einer Vorrichtung für
die Lieferung einer, einer Thromboembolie vorbeugenden Gleichstrominjektion,
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18 ein
ECG zeigt, das während
des Betriebs des Herzstimulators gemäß 17 aufgezeichnet
worden ist,
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19 schematisch
eine siebte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators zeigt,
einschließlich
einer Multisite Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsvorrichtung,
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20 schematisch
eine achte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators zeigt,
der mit einer Multisite und/oder Multikammer Thromboembolieprophylaxe
Stimulationsvorrichtung ausgestattet ist,
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21 ein
Blockdiagramm ist, das die Arbeitsweise eines konventionellen Stimulationssystems
darstellt, das mit einem Modenumschalter versehen ist,
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22 ein
Blockdiagramm ist, das den Betrieb eines erfindungsgemäßen Herzstimulators,
inklusive eines konventionellen Stimulationssystems, mit TPS-Elektronik,
darstellt,
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23 ein
Blockdiagramm ist, das die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Herzstimulators
ohne ein solches Stimulationssystem darstellt und
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24 ein
Flussdiagramm ist, das die Therapieentscheidung veranschaulicht,
die in Verbindung mit einem Herzstimulator des in 23 gezeigten
Typs getroffen wird.
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5. Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Wie
oben erwähnt,
kann der erfindungsgemäße Herzstimulator
leicht durch Modifizieren von gegenwärtig existierenden Herzstimulator-Ausgestaltungen
realisiert und es kann die gegenwärtige Elektrodenpositionierung
implantierbarer Systeme benutzt werden. Ein kontrahierender Stimulus
für eine
Thromboembolieprophylaxe-Therapie kann so direkt im rechten Atrium
appliziert werden, epikardial an der rechten und/oder linken atrialen
Wand, im koronaren Venensystem, in und an der rechten ventrikulären Wand
oder epikardial an der linken ventrikulären Wand. Die Elektrodenplatzierung
könnte
der atriale Appendix, die atriale laterale Wand, das atriale Septum,
der koronare Sinus oder im oberen Teil des rechten Ventrikels, vorzugsweise
im Ausflussgebiet, sein. Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation kann
in Form eines kontrahierenden elektrischen Stimulus einer Energie
vorgesehen werden, die unterhalb des Defibrillationsschwellenwertes
liegt. Eine solche Niedrigenergie-Defibrillation bzw. elektrische Konversion
kann im erfindungsgemäßen Herzstimulator
in einer Crosstalk-Weise (Übersprechweise)
benutzt werden. So kann ein elektrischer ventrikulärer Niedrigenergie-Stimulus
einer Amplitude unterhalb des Defibrillationstherapiepegels eine
atriale Kontraktion ohne bedeutende Störung oder Nebeneffekte auf
den Herzrythmus auslösen.
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Ein
atrialer Schockstimulus mit oder ohne „Defibrillations-Capture" kann durch den erfindungsgemäßen Herzstimulator
für eine
Thromboembolieprophylaxe-Stimulation zugeführt werden. Ein solcher atrialer
Schockstimulus kann dem rechten oder linken Atrium direkt zugeführt werden
oder als ein interatrialer Crosstalk. Thromboembolieprophylaxe-Stimuli
können
auch dem rechten Ventrikel als ventrikulo-atrialer Crosstalk zugeführt werden.
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Der
erfindungsgemäße Herzstimulator
kann auch eine Thromboembolieprophylaxe-Therapie in Form einer elektrischen
Gleichstromstimulation des Herzgewebes der allgemeinen Art liefern,
wie sie, jedoch für
andere Zwecke, in der oben erwähnten EP-A1-0
727 241 beschrieben ist. Wie oben erwähnt, kann der erfindungsgemäße Herzstimulator
einen üblichen
Schrittmacher oder Defibrillator enthalten, der modifiziert ist,
eine Thromboembolieprophylaxe-Stimulation zu liefern. Der erfindungsgemäßen Herzschrittmacher
kann aber ebenso als ein Gerät realisiert werden,
das nur für
das kardiale Management thrombo-embolischer Risiken und deren Behandlung
vorgesehen ist.
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Die
Thromboembolieprophylaxe-Therapie kann in einem automatisch programmierten
Modus angewandt oder durch einen Arzt und/oder durch den Patienten
bzw. die Patientin selbst eingeleitet werden. Die Thromboembolieprophylaxe-Therapie
kann in verschiedenen Ausgestaltungen, abhängig vom Zustand des Herzleitungssystems
des einzelnen Patienten eingesetzt werden.
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Die
Thromboembolieprophylaxe-Stimulation kann auch aus einer kombinierten
Gleichstrom- und gepulsten
Herzgewebestimulation bestehen. 1 zeigt
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators,
enthaltend einen DDD-Schrittmacher 2 der über Leitungen 4, 6 mit dem
rechten Atrium 8 bzw. dem rechten Ventrikel 10 des
Herzens 12 eines Patienten verbunden ist. Der Stimulator 2 ist
für die
Ausgabe von Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpulsen in das Atrium und
in den Ventrikel ausgebildet. Im Ventrikel wird für die Thromboembolieprophylaxe-Therapie
eine Crosstalk-Stimulation benutzt. Die atriale Elektrodenspitze 14 kann
im atrialen Appendix, in der lateralen kardialen Wand oder im kardialen
Septum positioniert sein, wie in der Figur dargestellt.
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Der
Herzstimulator 2 liefert im Thromboembolieprophylaxe-Modus
Bursts von Impulsen oder Stimulationsimpulse hoher Spannung in das
Atrium, vergleiche 3 und 4. Außerdem wird
dort eine Stimulation im VVI-Modus oder im atrialen Stimulationsinhibierungsmodus
durchgeführt
mit Thromboembolieprophylaxe Crosstalk Stimuli im Ventrikel.
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2 zeigt
das ECG für
eine normale DDD-Stimulationstherapie, die einen atrialen Schrittmacherstimulationsimpuls
A, die P-Welle, einen ventrikulären
Schrittmacherstimulationsimpuls V, den QRS-Komplex und die T-Welle
veranschaulicht.
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3 zeigt
das ECG in einem Betriebsmodus, bei dem der Herzstimulator von 1 einen Burst
von Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpulsen TPS liefert, auf
den ein ventrikulärer
Stimulationsimpuls V folgt. Wie aus diesem Diagramm ersichtlich,
führt ein
atrialer Stimulationsimpuls A nicht zu einem atrialen Capture, d.h.
es wird bei 15 keine P-Welle beobachtet sondern der Zustand
der atrialen Fibrillation AF hält
an.
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4 zeigt
das ECG für
einen Betriebsmodus, bei dem ein starker Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpuls
TPS hoher Spannung geliefert wird, auf den ein ventrikulärer Stimulationsschrittmacherimpuls
V folgt. Der Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpuls TPS ist
ein starker Stimulus und hat den Charakter eines „gedehnten" Schrittmacherimpulses
oder atrialen Gleichstromimpulses.
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Die
in den 3 und 4 dargestellten Therapien können auch
kombiniert werden, sogar bei dem selben Patienten.
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5 zeigt
ein ECG für
einen Betriebsmodus, bei dem die Applikation von Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsbursts
TPS durch eine Mehrzahl von RR-Intervallen getrennt ist, möglicherweise
eine spontane Herzaktivität
mit inhibierter Schrittmacher- und Thromboembolieprophylaxe-Behandlung
einschließend,
wie links in der Figur angezeigt,. Bursts von Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpulsen
TPS können
normalerweise mehrere Male pro 24 Stunden ausgegeben werden.
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Das
Ergebnis der Thromboembolieprophylaxe-Therapie kann auch ein Arrhythmie-Management bzw. eine
Arrhytmie-Verbesserung sein, dies ist jedoch nicht der Hauptzweck,
wie oben diskutiert.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Herzstimulators,
enthaltend einen VDD-Schrittmacher, der für eine atriale Aktivitätsdetektion
und eine Thromboembolieprophylaxe-Crosstalk-Stimulation im Ventrikel
ausgebildet ist.
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So
ist ein Sensor 18 im Atrium 8 angeordnet und wenn
durch diesen Sensor 18 bei 20 in 7 ohne
das Auftreten P-Welle eine Arrhythmie abgefühlt wird, wird eine Thromboembolieprophylaxe-Crosstalk-Stimulation
TPS zum Ventrikel in Form eines Impulses hoher Spannung oder von
Bursts von Impulsen, während
der Refraktärperiode
des Ventrikels REF in 7, geliefert.
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Für diese
Ausführungsform
könnten
spezielle Elektrodenpositionen, bei 21 in 6,
erforderlich sein, wie am rechtsventrikulären Ausflusstrakt oder nahe
des Klappenbereiches.
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In 8 ist
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Herzstimulators 22 gezeigt,
der einen VVI-Schrittmacher und eine Vorrichtung zur Erfassung einer
atrialen Fibrillation enthält.
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Die
Detektion der atrialen Fibrillation kann beispielsweise aus R-R-Intervallveränderungen
während
der Detektionsperiode abgeleitet werden. Eine solche atriale Fibrillation
kann angezeigt werden, falls beispielsweise der Mittelwert des RR-Intervalls RRmean viel kleiner als ein RRcrit ist,
der einen kritischen Wert für
eine atriale Fibrillation bezeichnet.
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Für den Fall,
dass keine atriale Arrhythmie detektiert wird, besteht keine Notwendigkeit
für eine Thromboembolieprophylaxe-Therapie
und das Stimulieren wird im VVI-Modus gemäß dem in 9 gezeigten
ECG durchgeführt.
Im Falle einer Detektion einer atrialen Fibrillation, t1 ≠ t2 ≠ T, Perioden
der atrialen Fibrillation sind in 10 durch
AF bezeichnet sind, wird eine Thromboembolieprophylaxe-Therapie in
Form von Bursts von Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpulsen
in der nicht vulnerablen Phase des Herzzyklus, wie bei 24 im
ECG von 10 dargestellt, geliefert. In
diesem Fall wird der Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsmodus gemäß separater
Variabilitätskriterien
angewandt. Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation kann auch die
Ausgabe von Stimulationsimpulsen hoher Spannung beinhalten. Diese
Impulse oder Bursts von Impulsen werden, wie oben erwähnt, während der
Refraktärperiode
geliefert.
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11 zeigt
ein ECG, das eine Situation darstellt, in welcher die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation in Form
eines einzelnen Impulses 28 hoher Spannung in die Schrittmacherstimulation
integriert ist, die mit einem Herzstimulator gemäß 6 oder 8 zum
Ventrikel geliefert wird. Der Impuls kann so eine erweiterte Supraschwellenstimulation
bilden. Ein normaler Stimulationsimpuls ist bei 26 dargestellt.
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12 zeigt
das ECG in einer Situation mit Bursts von Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsimpulsen,
bei 30, wobei die Amplitude der Burstimpulse niedriger
als die Amplitude eines üblichen Stimulationsimpulses 26 ist,
bzw. mit starken Thromboembolieprophylaxe-Crosstalk-Stimuli 32, vergleiche, 11.
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13 zeigt
eine vierte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Herzstimulators,
mit einem atrialen Defibrillator. Dieser Defibrillator ist so angeordnet,
dass falls eine atriale Fibrillation oder eine atriale Tachykardie
detektiert wird, periodisch ein Schock einer niedrigeren Energie,
als der des gewöhnlichen
Defibrillationsschocks, periodisch als Thromboembolieprophylaxe-Stimulation zur Verbesserung
der Blutzirkulation und des Durchsatzes geliefert wird. Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsfunktion
wird inhibiert, wenn der atriale Rhythmus normalisiert ist, beispielsweise
wenn ein Sinusrhythmus detektiert wird und die Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsfunktion
wird im Falle einer nicht erfolgreichen atrialen Defibrillationstherapie aktiviert.
Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulationstherapie wird so gesteuert,
dass sie zeitlich getrennt von der ventrikulären vulnerablen Phase des Herzzyklus
angewandt wird, wie oben erwähnt.
Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsfunktion wird mit dem Herzzyklus
so synchronisiert, dass ein optimierter linksatrialer und rechtsatrialer
Blutabfluss erreicht wird.
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Der
atriale Defibrillator 34 enthält so eine Defibrillatoreinheit
DEF und einen Schrittmacher P für eine
Stimulation im Ventrikel. Eine Steuereinheit 36 ist mit
dem Schrittmacher P zum Steuern der Ausgabe der Thromboembolieprophylaxe-Stimulation,
in Reaktion auf den abgefühlten
Zustand des Herzens, verbunden. Der Defibrillator enthält auch
eine Elektronik 37 beispielsweise mit Speichern, Programmen für eine Thromboembolieprophylaxe-Stimulation
etc. Der Defibrillator DEF ist über
Leitungen 38, 40 mit atrialen Defibrillationselektroden 44, 46 verbunden
und der Schrittmacher P ist über
Leitungen 42, 43, 47 mit Elektroden 49,
bzw. 48, 50 im Atrium bzw. im Ventrikel verbunden.
Der Defibrillator kommuniziert mit einem externen Programmiergerät in üblicher
Weise über
Telemetrie.
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14 zeigt
ein Blockdiagramm, das eine normale Defibrillation darstellt. So
wird, wenn eine atriale Fibrillation detektiert wird, was „keine
P-Welle bei Block 52" bedeutet,
bei Block 54" eine
Defibrillationstherapie angesetzt. Als Folge dieser Therapie nimmt
das Herz bei Block 56 seinen normalen atrialen Rhythmus
wieder auf und es erscheinen P-Wellen.
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Falls
eine atriale Defibrillation detektiert wird, Block 52 in 15,
wird bei Block 54 eine Defibrillationstherapie geliefert.
Falls als Ergebnis der Therapie eine P-Welle detektiert wird, wird
gemäß traditioneller
Therapien durch den Ausgabeblock 55 ein atrialer oder ventrikulärer Astim
bzw. Vstim geliefert. Falls als Ergebnis der Defibrillation keine
P-Welle detektiert wird, Block 54, wird diese Information
zum Zähler 57 gesandt
und falls „keine
P-Welle" eine vorbestimmte
Anzahl n von Malen erscheint, wird eine Zeitverzögerung, Block 59 gestartet
und eine Warnung, Block 61, ausgegeben. Falls innerhalb
einer vorbestimmten Zeitverzögerung
keine P-Welle erscheint, so dass „keine P-Welle" n + 1 Mal erscheint, wird
der Ausgabeblock 55 durch einen TPS-Steuerblock 63 so
gesteuert, dass er eine Thromboembolieprophylaxe-Therapie liefert. Die Thromboembolieprophylaxe-Therapie
kann über
eine Programmstruktur, in Block 55, wählbar sein oder ein Arzt kann in
der Lage sein, eine in Realzeit gesteuerte „offene" Schleife zu benutzen, um beispielsweise
die Anzahl und das Muster der Thromboembolieprophylaxe-Stimuli und
die Zeit zwischen jedem Stimulationsereignis auszuwählen. Diese
neue Therapie kann mit traditionellen Therapien kombiniert werden.
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Falls
während
der erwähnten,
vorbestimmten Zeitverzögerung
eine P-Welle erscheint, wird der Ausgangsblock 55 so gesteuert,
dass er traditionelle Therapien liefert.
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16 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Herzstimulators
mit einem Zweikammerdefibrillator. So enthält dieser Herzstimulator 62 eine
Defibrillatoreinheit DEF, eine Stimulationseinheit PACE und eine
Thromboembolieprophylaxe-Stimulationseinheit TPS. Die Stimulationseinheit
PACE ist über
Leitungen 64, 66, 68 mit Elektroden 70 für eine atriale
Stimulation im koronaren Sinus und ventrikulären Elektrodenpolen 72, 74 verbunden.
Die Defibrillatoreinheit DEF ist über Leitungen 76, 78, 80 mit
Elektroden im koronaren Sinus 52, in der Vena Cava Superior 84 bzw.
im rechten Ventrikel 86 verbunden.
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m
bezeichnet eine Speicher und Telemetrievorrichtung zum Kommunizieren
mit einer externen Programmiereinheit.
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Die
Thromboembolieprophylaxe-Therapie kann beim Atrium ähnlich der
Anti-Tachykardie-Therapie
unter Verwendung von Impulsen mit Spannungen angewandt werden, die
oberhalb des Schrittmacherstimulationsimpulspegels liegen. Diese
Thromboembolieprophylaxe-Therapie kann gleichzeitig mit einer AV-Defibrillation
oder zusammen mit einer Stimulationstherapie des Patienten durch
Modenumschaltung zwischen den verschiedenen Betriebsarten des Herzstimulators 62 angewandt
werden.
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In 17 ist
eine sechste Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Herzstimulators
gezeigt. Der Stimulator 88 enthält eine Defibrillatoreinheit DEF,
eine Schrittmachereinheit PACE, eine Gleichspannungsquelle 90,
die mit der Einheit 92 zur Lieferung einer Thromboembolieprophylaxe-Therapie
verbunden ist. Der Stimulator 88 ist über eine Leitung 94 mit
dem Atrium 8 des Herzens 12 zum Liefern einer Thromboembolieprophylaxe-Gleichstrominjektionstherapie,
zum rechten Atrium 8, verbunden.
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Das
Elektrodensystem kann ähnlich
dem Elektrodensystem einer Schrittmachervorrichtung oder eines atrialen
Defibrillatorsystems ausgebildet sein.
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Die
Behandlung des Herzgewebes mit Gleichstrom als Thromboembolieprophylaxe-Therapie
kann mit verschiedenen Charakteristiken durchgeführt werden. 8 zeigt
ein ECG mit einem Beispiel der Gleichstromenergielieferung während einer verhältnismäßig langen
Zeit, bei 96 und während
einer kürzeren
Zeit, bei 98.
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Mit
Gleichstromenergie oder Gleichstromtherapie ist die Art der sanften
Therapie gemeint, die in der vorher erwähnten EP-A1 0 727 241 definiert
ist.
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Der
Stimulator gemäß 17 kann
auch einen atrioventrikulären
Aufbau mit Elektroden für
die Thromboembolieprophylaxe-Therapie ähnlich den Elektroden eines
Zweikammerdefibrillatorsystems aufweisen und die Schrittmachereinheit
PACE kann für
eine Stimulation sowohl im Atrium als auch im Ventrikel ausgelegt
sein. Das ECG in 18 zeigt die Ausgabe sowohl
atrialer Schrittmacherimpulse A als auch ventrikulärer Schrittmacherimpulse
V.
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Die
Gleichstromenergie und andere Arten der TPS-Therapie können zwischen
zwei wählbaren Elektroden
ausgegeben werden, die implantierbare transvaskuläre oder
extravaskuläre
Elektroden, einschließlich
epikardialer Elektroden, sein können.
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Die 19 und 20 zeigen
zwei weitere Modifikationen des in 17 gezeigten
Stimulators für
Multisite- und/oder Mehrkammer-Thromboembolieprophylaxe-Stimulation.
Diese Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Herzstimulators
enthalten, wie die in 17 gezeigte Ausführungsform,
eine Defibrillatoreinheit 100, eine Schrittmachereinheit 102,
eine Gleichspannungseinheit 104 und eine Thromboembolieprophylaxe-Stimulationseinheit 106.
Der Sti mulator enthält
ferner eine Multisite-Einheit 110 zum Verbinden des Stimulators 108 mit
einer Vielzahl von Elektrodenleitungen 112, 114, 116, 118. Bei
der in 19 gezeigten Ausführungsform
ist der Stimulator 108 mit dem Herzen 12 über vier
Elektrodenleitungen 112, 114, 116, 118 mit
epikardialen Elektroden 120, 122, 124 bzw. 126 verbunden.
So kann mit dieser Ausführungsform
eine Multisite-Thromboembolieprophylaxe-Stimulation vorgesehen werden.
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20 zeigt
eine alternative Ausführungsform
zum Vorsehen einer Multisite-Einkammer-Thromboembolieprophylaxe-Stimulation.
So kann die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation des Atriums 8 über die
Leitungen 128, 130, 132 appliziert werden.
Zusätzlich
hierzu ist der Stimulator 108 mit dem Ventrikel 10 über eine
Leitung 134 für eine
ventrikuläre
Stimulation (und möglicherweise zum
Abfühlen)
verbunden.
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Die
gezeigte atriale Multisite-Elektrodengruppe kann als eine multipolare
atriale Elektrode verwirklicht werden.
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Bei
diesen Ausführungsformen
können
verschiedene Therapiearten (Stimulation, Defibrillation, Thromboembolieprophylaxe-Therapie)
gleichzeitig oder sequentiell durchgeführt werden.
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Die
beschriebenen Ausführungsformen
des Herzstimulators gemäß dieser
Erfindung können Thromboembolieprophylaxe-Therapien
verschiedener Arten liefern. So kann die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation
gewöhnliche „Standard"-Schrittmacherimpulse
mit Amplituden und/oder Energien unterhalb der Stimulationsschwellenwerte,
gleich dem Stimulationsschwellenwert oder über diesem Schwellenwert enthalten.
Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation
kann aus einer Burst-Therapie ähnlich
der Therapie bestehen, die durch bekannte Antitachykardie-Schrittmachersysteme
geliefert wird. Die Thromboembolieprophylaxe-Stimulation kann eine Stimulation mit
Gleichspannung und/oder eine „Defibrillatortherapie" enthalten. Die Defibrillatorenergie
wird dann mit Energiepegeln unterhalb jener der gewöhnlichen
Defibrillation ausgeführt
aber meistens oberhalb der Schrittmacherstimulationsenergiepegel
im Atrium und Ventrikel. Das Thromboembolieprophylaxe-Stimulations-Capture
wird dann erhalten, wenn die Stimulation oder der Energiepegel ausreichend
ist, um einen hämodynamischen
Bluttransport aus dem Atrium heraus zu erzielen oder zu unterstützen. Ein
relevantes TPS-Capture wird während
der Implantation oder in Nachfolgeuntersuchungen durch den Arzt
verifiziert. Die gegenwärtigen Techniken
für eine
solche Abschätzung
sind beispielsweise Flu oroskopie, Echokardiographie, Ultraschalldopplermessungen
und ECG-Muster-Änderungen,
die sich auf das Atrium beziehen.
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21 zeigt
ein Blockdiagramm eines konventionellen Schrittmachersystems mit
Modenumschaltung, enthaltend eine Schrittmacherelektronik 138 und
eine Abfühleinheit 140.
Durch atriale und ventrikuläre
Detektoren 142 bzw. 144 werden jeweils der Zustand
des Atriums, – atriale
Arrhythmie 146, atriale Stimulation 148 und abgefühlte P-Wellen 150 – und des
Ventrikels, -QRS-Komplex 152 bzw. ventrikuläre Stimulation 154 – detektiert.
Im Falle einer P-Wellen-Detektion,
Block 150 und einer QRS-Komplex-Detektion, Block 152,
wird dem Herzen keine Stimulation zugeführt, Block 156. Im
Falle der atrialen und ventrikulären
Stimulation arbeitet das Schrittmachersystem im DDD-Modus, Block 158,
und dessen Ablauf wird über
den Block Schrittmachertherapie 160 zur Abfühleinheit 140 zurückgeführt.
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Mit
der Abfühleinheit 140 ist
auch ein Ereignisspeicher 162, zum Speichern abgefühlter kardialer
Ereignisse, verbunden.
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Im
Falle der Detektion einer atrialen Arrhythmie wird die Betriebsart
auf einen VVI-Modus, Block 164, 166, umgeschaltet.
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22 zeigt
einen erfindungsgemäßen Herzstimulator
mit einem Schrittmachersystem der in 21 gezeigten
Art, der mit einer Vorrichtung zur Thromboembolieprophylaxe-Therapie
versehen ist. So repräsentiert
der Block 168 das Schrittmachersystem von 21.
Atriale Arrhythmien werden durch einen Atrialdetektor 170 detektiert.
Atriale Arrhythmien können
jedoch auch gemeinsam im Ventrikel aus R-R-Intervallveränderungen,
Blöcke 172, 174,
detektiert werden. t1 bezeichnet eine Zeitkonstante
zur Therapieintervallprogrammierung, Block 176. Diese Zeitkonstante
t1 kann von einmal, bei jedem zweiten R-R-Intervall
bis zweimal täglich
variieren.
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Die
von Block 170 ausgegebenen Informationen über mögliche detektierte
atriale Arrhythmien werden zusammen mit Informationen, aus Block 174, über detektierte
R-R-Schwankungen und Synchronisationsinformationen, aus Block 178,
sowie der Zeitkonstanten t1, Block 176,
der Summiereinheit 180 zugeführt, die in Reaktion auf diese
Informationen die Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsvorrichtung 182 steuert.
Die resultierende Operation der Throm boembolieprophylaxe-Stimulationsvorrichtung 182 wird
in einem Speicher 184 gespeichert und diese Information
wird zum Schrittmachersystem 168 zurückgeführt. Der Speicher 184 ist
auch mit dem Herzereignisspeicher 186 verbunden, der wiederum mit
dem Schrittmachersystem 168 verbunden ist.
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t2, Block 188, bezeichnet eine Zeitkonstante zum
Umschalten von einem aktiven Thromboembolieprophylaxe-Therapiemodus
in einen Überwachungsmodus
für den
Fall einer detektierten atrialen Arrhythmie-Inhibition, Block 190.
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Ein
externes Programmiergerät 192 kommuniziert
mittels einer Telemetrievorrichtung 194 in bekannter Weise
mit dem Schrittmachersystem 168. Programmierbare Parameter
sind die Größen der Zeitkonstanten
t1 und t2, die Impulsmorphologie,
die Impulsform (Flankensteilheit, Abfallzeit), die Impulsbreite,
die Impulsamplitude, die Impulsfolge, Impulsburst oder kein Impulsburst,
die Impulsburstmorphologie und verschiedene therapeutische Intervalle.
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Patienten,
die vorher nicht mit einem Schrittmachersystem oder einem Defibrillator
ausgestattet waren, erhalten einen Herzstimulator gemäß dieser Erfindung,
der nur eine spezielle Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsvorrichtung,
wie in 23 dargestellt, enthält. Diese
Ausführungsform
ist ähnlich
der in 22 gezeigten Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass kein Schrittmachersystem 168 vorhanden
ist. Zum Steuern des Betriebs dieses Herzstimulators sind eine Abfühlelektronik 196 und eine
Steuerelektronik 198 zum Steuern des Betriebs in Reaktion
auf erhaltene Informationen vorgesehen. Für den Rest sind dieselben Bezugszeichen
benutzt wie in 22.
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24 ist
ein Flussdiagramm, das für
einen Patienten mit atrialer Arrhythmie die Therapieentscheidungsgewinnung
gemäß der Erfindung
zeigt.
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In
diesem Fall wird eine Diagnose 198 hinsichtlich einer atrialen
Arrhythmie, eine Defibrillationstherapie 200 und/oder eine
Blutantikoagulationstherapie 202 appliziert. Falls der
Patient auf die Defibrillationstherapie nicht positiv reagiert,
Block 204, und/oder falls Komplikationen oder unerwünschte Nebeneffekte
aus der Antikoagulationstherapie erkannt werden, wird die durch
den erfindungsgemäßen Herzstimulator
gelieferte Thromboembolieprophylaxe-Stimulationstherapie nach geeigneten
Zeitverzögerungen,
Block 208, appliziert. Das Ergebnis dieser Therapie wird
weiterverfolgt, Block 210 und für eine mögliche Modifizierung der Therapie
zur Thromboembolieprophylaxe-Stimulationsvorrichtung zurückgeführt, Block 208.
Abhängig
von den Ergebnissen der Thromboembolieprophylaxe-Therapie können auch
Alternativen, einschließlich
von Kombinationen verschiedener Therapien in Betracht gezogen werden,
Block 212.
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So
ist es mit einem erfindungsgemäßen Herzstimulator
möglich,
beispielsweise unter Verwendung einer Schrittmacherleitung des konventionellen
uni- oder bipolaren Typs, die im rechten Atrium des Herzens oder
epikardial am linken Atrium positioniert ist, das linke Atrium so
zu stimulieren, dass es sich periodisch zusammenzieht um eine Thrombosebildung
in einem Atrium einer regulären
Größe oder in
einem erweiterten Atrium zu verhindern. Mit dem erfindungsgemäßen Herzstimulator
wird die Notwendigkeit für
eine Antikoagulations- oder entsprechende Antithrombose-Medikation
reduziert. Es wird auch die Notwendigkeit für eine Elektrokonversion mit
seinen Risiken, Kosten und Wirkungslosigkeiten reduziert.
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Die
durch den erfindungsgemäßen Herzstimulator
angewandte Therapie besteht aus einer „energiereicheren Stimulation" als bei einer normalen Schrittmacherstimulation,
um eine intermittierende antithrombische Kontraktions-Therapie zu
erzielen.
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Die
Entscheidung zum Implementieren der Thromboembolieprophylaxe-Therapie
mittels des erfindungsgemäßen Herzstimulators
soll im einzelnen Fall durch den Arzt getroffen werden. Die Therapie kann
ausgeführt
werden durch einen automatischen adaptiven Algorithmus oder durch
ein speziell definiertes Therapieprogramm mit wählbaren halbautomatischen Begrenzungen
(Stimulationsperiode während
des Tages oder während
der Nacht, Anzahl und Morphologie der aufeinander folgenden Impulse während der
Stimulationsperiode, etc.), einen sichernden Auslösemodus
im Falle einer ventrikulären Arrhythmie-Detektion
und durch einen wählbaren Zeitbegrenzungsüberwachungsmodus
bei Detektion eines wiederkehrenden normalen atrialen Sinusrhythmus,
beispielsweise bei einer paroxysmalen atrialen Fibrillation. Üblicherweise
wird die Thromboembolieprophylaxe-Therapie nach einer etwa 24 Stunden
anhaltenden atrialen Arrhythmie, beispielsweise einer atrialen Fibrillation,
appliziert.
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Der
erfindungsgemäße Herzstimulator
enthält
wenigstens eine Thromboembolieprophylaxe-Stimulationselektrode und möglicherweise
wenigstens eine Abfühlelektrode.
Die Abfühlelekt rode ist
nicht notwendigerweise im Herzen implantiert und/oder am Herzen,
sie ist jedoch für
eine bestmögliche
P-Wellen- und QRS-Detektion und Überwachung
zu positionieren, was auch, wie oben beschrieben den Aufbau von
Multisite-Elektroden einschließt.
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Das
Risiko einer Thrombosebildung kann durch Druck, Fluss- und Dopplermessungen
bestimmt werden. Durch Bilden eines Durchschnittswertes des ECG-Signals,
speziell im Verhältnis
zur P-Welle, während
einer Vielzahl von Herzzyklen vor der Thromboembolieprophylaxe-Therapie
und nach dieser Therapie ergibt der Unterschied zwischen diesen
Durchschnittswerten eine Angabe über
die Auswirkung der Therapie. Manchmal scheint die zitternde Bewegung
eines fibrillierenden Atriums eine Thrombosebildung zu fördern.