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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Apparate zur Vorbeugung gegen Vorhof- und/oder Kammerrhythmusstörungen vor
deren Auftreten und zur Behandlung derartiger Rhythmusstörungen im
Falle ihres Auftretens.
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Hintergrund der Erfindung
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Vorhofflimmern
ist eine der häufigsten
Herzrhythmusstörungen.
Gesundheitliche Folgen in Verbindung mit Vorhofflimmern sind unter.
anderem ein verringertes Herzzeitvolumen, ein weniger gleichmäßiger Kammerrhythmus,
die Bildung von Blutgerinnseln in den Vorhofanhängen und eine erhöhte Häufigkeit
von Schlaganfällen.
Während
einige Arzneimittel zur Behandlung von Vorhofflimmern erhältlich sind,
so haben sie doch eine Anzahl Nebenwirkungen, welche ihren therapeutischen
Nutzen reduzieren.
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Im
Gegensatz zu Patienten, die unter Kammerflimmern leiden, sind Patienten,
die unter Vorhofflimmern leiden, bei Bewußtsein. Die Schmerzen in Verbindung
mit der Verabreichung des Defibrillationsschocks können stark
sein, und es besteht ein Bedarf an Mitteln zur Durchführung der
Vorhofdefibrillation auf eine Weise, welche weniger schmerzhaft
für den
behandelten Patienten ist.
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Zahlreiche
Patienten leiden sowohl an Vorhof- als auch an Kammerrhythmusstörungen.
Für solche Patienten
wäre es
wünschenswert,
eine einzige Vorrichtung zu schaffen, welche sowohl die Vorhof-
als auch die Kammerdefibrillation mit einer minimalen Schockstärke und
mit einem minimalen chirurgischen Eingriff ausführen kann.
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Das
US-Patent Nr. 5,549,641 von Ayers et al., erteilt am 27. August
1996, beschreibt einen Vorhof-Kardioverter und ein Verfahren, bei
dem eine Vorhofrhythmusstörung
zuerst ermittelt wird. Wird keine Rhythmusstörung ermittelt, werden keine
Maßnahmen
ergriffen. Wenn eine Rhythmusstörung
ermittelt wird, fährt
das System fort, indem es ermittelt, ob die Rhythmusstörung ein
Vorhofflattern ist oder eine schwerere Rhythmusstörung, und
ein therapeutischer Impuls wird gegeben, welcher von Schrittpulsen
oder Niedrigenergie-Kardioversion bis zu Mittel- und Hochenergie-Kardioversion reicht.
Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, daß es nicht fähig ist,
eine Herzrhythmusstörung
vor ihrem Auftreten zu verhindern. Weitere Systeme, welche verschiedene
Niveaus therapeutischer Impulse liefern, jedoch erst nach dem Einsetzen
einer Herzrhythmusstörung,
sind in US-Patent 4,375,817 von Engle et al., US-Patent Nr. 4,869,252
von Gilli und US-Patent
Nr. 5,350,401 von Levine beschrieben.
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Ein
Problem bei den vorerwähnten
Vorrichtungen ist, daß die
Therapie erst nach dem Einsetzen einer Herzrhythmusstörung beginnt.
Es wäre
vorzuziehen, über
eine Vorrichtung zu verfügen,
welche prognostische Merkmale beinhaltet und eine Präventivtherapie,
um zu verhindern, daß eine
Rhythmusstörung
beginnt und, sollte sie beginnen, die Rhythmusstörung sogleich zu behandeln.
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US-Patent
Nr. 4,754,753 von King offenbart ein Verfahren und einen Apparat
zur Erfassung des wahrscheinlichen Einsetzens von Kammerflimmern
oder anderer schädlicher
Tachyarrhythmien und zur Abgabe elektrischer kardiovertierender
Stimulationsimpulse als Reaktion hierauf, wobei die Erfassung des
Einsetzens schädlicher
Tachyarrhythmien durch die Verwendung zweier verschiedener Arten
von Sensoren erreicht wird. Jedoch wird, im Gegensatz zu dem System
der vorliegenden Erfindung, in diesem Patent nicht die Verwendung
eines Unterscheidungsschaltkreises erwähnt, welcher konfiguriert ist,
um vorzeitige Schläge
in dem Herzen zu ermitteln.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein implantierbares System zur Auswahl einer das
Herz betreffenden Therapie geschaffen, die dem Herzen eines Patienten
zur Prävention
oder Behandlung von Herzrhythmusstörungen zugeführt wird,
wobei das System umfaßt:
einen
Detektor zur Detektion elektrischer Aktivität von dem Herzen des Patienten;
einen
Unterscheidungsschaltkreis zur Vorhersage des zukünftigen
Einsetzens von Herzrhythmusstörungen bei
dem Patienten anhand der detektierten elektrischen Aktivität;
einen
Therapieschaltkreis, der ausgebildet ist, dem Herzen des Patienten
einen ersten therapeutischen elektrischen Impuls vor dem Einsetzen
von Herzrhythmusstörungen
zu liefern;
wobei der Unterscheidungsschaltkreis des weiteren
ausgebildet ist, um die Effektivität des ersten therapeutischen
elektrischen Impulses bei der Prävention
von Herzrhythmusstörungen
aufgrund der detektierten elektrischen Aktivität zu überwachen;
wobei der Therapieschaltkreis
des weiteren ausgebildet ist, um dem Herzen des Patienten einen
zweiten therapeutischen elektrischen Impuls bei Einsetzen von Herzrhythmusstörungen zu
liefern, wenn der erste therapeutische elektrische Impuls nicht
effektiv ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Unterscheidungsschaltkreis
ausgebildet ist, um vorzeitige Schläge in dem Herzen zu detektieren.
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Systeme
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind unten im Detail beschrieben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das System der Erfindung eine erste Erfassungselektrode, die zur
Positionierung durch das Ostium der Sammelvene und innerhalb einer
Vene auf der linken Oberfläche
der linken Kammer des Herzens zum Erfassen elektrischer Aktivität von dem
Herzen ausgebildet ist, und einen Detektor, der wirkend der ersten
Erfassungselektrode zur Ermittlung (z.B. Diagnose oder Prognose)
einer Herzrhythmusstörung
mit der erfaßten
elektrischen Aktivität
zugeordnet ist. Typischerweise umfaßt das System ferner eine zweite
Erfassungselektrode, welche zur Positionierung in der rechten Kammer
ausgebildet ist, wo der Detektor wirkend sowohl der ersten Erfassungselektrode
als auch der zweiten Erfassungselektrode zugeordnet ist. Die zweite
Erfassungselektrode kann auch an anderen Stellen angeordnet sein,
so auch innerhalb einer Vene auf der linken Oberfläche der
linken Herzkammer (jedoch von der ersten Erfassungselektrode beabstandet),
im rechten Vorhof, in der oberen Hohlvene, etc. Schließlich kann
auch eine dritte Erfassungselektrode enthalten sein, wobei die dritte
Erfassungselektrode an einer beliebigen der vorangehenden Stellen
(wiederum von der ersten und der zweiten Elektrode beabstandet)
angeordnet ist, wobei der Detektor wirkend sowohl der ersten als
auch der zweiten als auch der dritten Elektrode zugeordnet ist.
Die Ermittlung eines Leidens kann durch Detektion vorzeitiger Schläge in dem
Herzen erfolgen. Dieses Verfahren ist besonders nützlich zur
Identifikation der Kammer, aus der die vorzeitigen Schläge stammen
(z.B. linke Kammer, rechte Kammer, linker Vorhof oder rechter Vorhof).
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Der
Detektor kann zur Detektion des Vorhandenseins eines Sinusrhythmus
mit syntaktischen Beziehungen zwischen Elektrogramm-Merkmalen ausgebildet
sein. Der Detektor kann zur Vorhersage von Herzrhythmusstörungen beim
Patienten vor dem Einsetzen von Herzrhythmusstörungen oder das vorhandene
Auftreten von Herzrhythmusstörungen
beim Patienten ausgebildet sein. Der Detektor kann zur Unterscheidung der
Stelle, von der vorzeitige Herzschläge stammen, ausgebildet sein
(z.B. zur Unterscheidung einer Ursprungsstelle im Vorhof von einer
Ursprungsstelle vorzeitiger Herzschläge in einer Kammer, mit oder
ohne die Fähigkeit
zur Unterscheidung von Ursprungsstellen in der linken Kammer von
denen in der rechten Kammer und mit oder ohne die Fähigkeit
zur Unterscheidung von Ursprungsstellen im linken Vorhof von solchen
im rechten Vorhof).
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Das
System gemäß der vorliegenden
Erfindung findet besondere Verwendung bei einem Verfahren zur Auswahl
einer Herztherapie, welche dem Herzen eines Patienten zur Prävention
oder Behandlung von Herzrhythmusstörungen durch ein implantierbares
System zuzuführen
ist. Das Verfahren umfaßt
die Detektion elektrischer Aktivität von dem Herzen des Patienten,
die Vorhersage des zukünftigen
Einsetzens von Herzrhythmusstörungen
bei dem Patienten anhand der detektierten elektrischen Aktivität (d.h.
bevor die Rhythmusstörung
tatsächlich
auftritt) und dann die Abgabe eines ersten therapeutischen elektrischen
Impulses an das Herz des Patienten vor dem Einsetzen von Herzrhythmusstörungen.
Die überwachte
Rhythmusstörung
kann eine Vorhofrhythmusstörung,
eine Ventrikelrhythmusstörung
oder beides sein. Nachdem der erste therapeutische elektrische Impuls
abgegeben ist, wird die Wirksamkeit dieses Impulses bei der Prävention
von Herzrhythmusstörungen
dann anhand der detektierten elektrischen Aktivität überwacht.
Ein zweiter therapeutischer elektrischer Impuls wird dann beim Einsetzen
der Herzrhythmusstörungen
an das Herz des Patienten abgegeben, wenn der erste therapeutische
elektrische Impuls nicht wirksam ist. Vorzugsweise folgen dem Schritt
der Abgabe eines zweiten therapeutischen elektrischen Impulses die
folgenden Schritte: Überwachung
der Wirksamkeit des zweiten therapeutischen elektrischen Impulses
bei der Behandlung der Herzrhythmusstörungen und dann Abgabe eines
dritten therapeutischen elektrischen Impulses an das Herz des Patienten,
wenn der zweite therapeutische elektrische Impuls nicht wirksam
bei der Handlung der Rhythmusstörungen
ist. Der dritte therapeutische elektrische Impuls ist ein Impuls
von höherer
Energie als der zweite therapeutische elektrische Impuls.
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Bei
einer besonderen Anwendung umfaßt
ein Verfahren zur Auswahl einer Herztherapie, welche dem Herzen
eines Patienten durch ein erfindungsgemäßes implantierbares System
zuzuführen
ist, das Detektieren einer ersten Menge elektrischer Aktivität von dem
Herzen von einer ersten Erfassungselektrode, welche innerhalb einer
Vene an der Oberfläche
der linken Herzkammer angeordnet ist; Detektion einer zweiten Menge
elektrischer Aktivität
von dem Herzen von einer zweiten Erfassungselektrode, welche in
der rechten Herzkammer angeordnet ist; dann Auswahl einer elektrischen
Therapie, welche auf der Basis der ersten und zweiten Menge detektierter
elektrischer Aktivität
durch, das implantierbare System zuzuführen ist; und dann Zuführen der
ausgewählten
elektrischen Therapie.
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Der
erste, zweite und dritte therapeutische elektrische Impuls kann
durch ein beliebiges geeignetes Mittel verabreicht werden. Bei einer
Ausführungsform
beinhaltet das System einen ersten Katheter, welcher zur Anordnung
in der rechten Herzkammer ausgebildet ist; einen zweiten Katheter,
welcher zur Anordnung durch das Ostium der Sammelvene und in der
Sammelvene des Herzens ausgebildet ist, wobei der erste und zweite
Katheter zusammen mindestens drei Defibrillationselektroden tragen.
Eine Energiezufuhr ist enthalten, ein Steuerschaltkreis ist der
Energiezufuhr und den Elektroden wirksam zugeordnet. Der Steuerschaltkreis
ist zur Abgabe therapeutischer Vorhof-Impulse durch mindestens zwei
der Elektroden und/oder therapeutischer Kammer-Impulse durch mindestens
zwei der Elektroden ausgebildet.
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Das
System kann ein erstes und ein zweites Paar wirkend dem Steuerschaltkreis
und der Energiezufuhr zugeordneter therapeutischer Vorhof-Elektroden beinhalten,
wobei das erste Paar therapeutischer Vorhof-Elektroden zur Abgabe eines therapeutischen
Vorhof-Impulssegments entlang eines ersten Stromweges ausgebildet
ist und das zweite Paar therapeutischer Vorhof-Elektroden zur Abgabe
eines zweiten therapeutischen Vorhof-Impulssegments entlang eines
zweiten Stromweges ausgebildet ist, welcher von dem ersten Stromweg
unterschiedlich ist, und wobei der Steuerschaltkreis zur Abgabe
eines therapeutischen Vorhof-Impulses ausgebildet ist, welcher der
Reihe nach den ersten und den zweiten therapeutischen Vorhof-Impuls
umfaßt.
Der erste, zweite und/oder dritte therapeutische Impuls können als
zwei Segmente entlang unterschiedlichen Stromwegen abgegeben werden.
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Zusätzlich oder
als Alternative zu den therapeutischen Vorhof-Elektroden kann das
System ebenfalls ein erstes und ein zweites Paar dem Steuerschaltkreis
und der Energiezufuhr wirkend zugeordneter therapeutischer Kammer-Elektroden beinhalten,
wobei das erste Paar therapeutischer Kammer-Elektroden zur Abgabe eines ersten therapeutischen
Kammer-Impulssegments
entlang eines ersten Stromweges ausgebildet ist und das zweite Paar
therapeutischer Kammer-Elektroden zur Abgabe eines zweiten therapeutischen
Kammer-Impulssegments entlang eines zweiten Stromweges ausgebildet
ist, welcher von dem ersten Stromweg unterschiedlich ist, und wobei
der Steuerschaltkreis zur Abgabe eines therapeutischen Kammer-Impulses ausgebildet
ist, welcher der Reihe nach das erste und das zweite therapeutische
Kammer-Impulssegment umfaßt.
Wiederum können
der erste, zweite und/oder dritte therapeutische Impuls als zwei
Segmente entlang unterschiedlichen Stromwegen abgegeben werden.
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Die
vorangehenden und weitere Gegenstände und Aspekte der vorliegenden
Erfindung sind detailliert in den beigefügten Zeichnungen und in der
unten aufgeführten
Beschreibung erklärt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
schematisch ein Verfahren dar, welches das System der Erfindung
einsetzt;
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2 stellt
einen Apparat der vorliegenden Erfindung dar, wie er im linken Brustbereich
eines menschlichen Subjektes mit in dem Herzen des Subjektes angeordneten
Elektroden implantiert ist;
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3A stellt
einen dem der 2 ähnlichen Apparat dar;
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3B stellt
die Elektrodenverbindung und die Verschaltung eines Apparates der 3A dar,
welcher zur Detektion verschiedener Arten von Herzzuständen ausgebildet
ist;
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4A stellt
einen dem der 2 ähnlichen Apparat dar; und
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4B stellt
die Elektrodenverbindung und die Verschaltung eines Apparates der 4A dar,
welcher zur Detektion vorzeitiger Herzschläge und dadurch zum Vorhersagen
verschiedener Arten von Herzzuständen ausgebildet
ist.
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5 stellt
schematisch eine Elektrodenanordnung zur Verabreichung therapeutischer
elektrischer Behandlungen der Vorhöfe oder Kammern gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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6 stellt
schematisch einen Schaltkreis für
die Ausführung
eines Verfahrens dar, welches das System der vorliegenden Erfindung
verwendet.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Ein
implantierbarer Kardioverter/Defibrillator (ICD) der vorliegenden
Erfindung umfaßt
ein implantierbares Gehäuse,
welches einen hermetisch verschlossenen elektronischen Schaltkreis
enthält.
Das Gehäuse umfaßt optional,
aber bevorzugt, eine Elektrode, welche einen aktiven äußeren Abschnitt
des Gehäuses
umfaßt,
wobei das Gehäuse
im linken oder rechten, vorzugsweise linken, Brustkorbbereich des
Patienten (z.B. subkutan im linken oder rechten, vorzugsweise linken,
Brustbereich) gemäß bekannten
Verfahren wie in US-Patent Nr. 5,292,338 von Bardy beschrieben,
implantiert ist.
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In
der hier verwendeten Bedeutung können "Mittel" so wie Detektormittel
als verschiedene Formen von Hardware, einschließlich Schaltkreisen und integrierten
Schaltkreisen, als Software und als Kombinationen von Hardware und
Software ausgeführt
sein.
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Zur
Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendete Elektroden werden typischerweise
von Kathetern oder Leitungen gehalten, welche elektrisch und mechanisch
mit dem Gehäuse
durch eine Verteilereinheit (Header Unit) verbunden sind und welche
in das Herz (typischerweise durch die obere oder untere Hohlvene) ohne
die Notwendigkeit eines chirurgischen Ein schnitts in das Herz gemäß bekannten
Verfahren einsetzbar sind. In der hier verwendeten Bedeutung schließt der Begriff "Katheter" "Stilett" ein und wird auch austauschbar mit
dem Begriff "Leitung" verwendet.
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Eine "durch das Ostium
der Sammelvene des Herzens und innerhalb einer Vene auf der Oberfläche der
linken Herzkammer" positionierte
Elektrode kann sich gemäß der hier
verwendeten Bedeutung dieses Ausdrucks an einer beliebigen einer
Vielzahl von Stellen befinden. Sie kann angeordnet sein:
- (1) in der Sammelvene selbst;
- (2) in dem Abschnitt der großen Herzvene, welcher entlang
der Grundfläche
des Herzens verläuft;
- (3) in dem Abschnitt der großen Herzvene, welcher um das
Herz herum verläuft
bis zu dem Punkt, an dem sich die große Vene nach unten zur Herzspitze
wendet;
- (4) in dem Abschnitt der großen Herzvene, welcher zwischen
der Grundfläche
und der Spitze des Herzens verläuft
(entweder mit oder ohne Abschnitte(n) von (3) oben);
- (5) in einer Nebenvene der großen Herzvene wie der vorderen
interventrikulären
Vene, der hinteren Herzvene oder der mittleren Herzvene.
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Die
therapeutischen Impulse können
gemäß bekannten
Verfahren verabreicht werden, wie beschrieben in US-Patent Nr. 5,282,837
von Adams; US-Patent Nr. 5,433,729 von Adams et al.; US-Patent Nr. 5,014,696
von Mehra; US-Patent
Nr. 5,099,838 von Bardy; US-Patent Nr. 5,431,683 von Bowald et al.;
US-Patent Nr. 5,423,865 von Bowald; US-Patent Nr. 5,690,686 von
Min et al.
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Außerdem kann
die Elektrode so ausgebildet sein, daß sie vollständig innerhalb
eines der vorgenannten Orte positioniert ist (siehe z.B. US-Patent
Nr. 5,423,865 von Bowald et al.); oder sie kann so ausgebildet sein,
daß sie
in zwei oder mehr aneinander angrenzenden Orten positioniert ist
(siehe z.B. US-Patente Nr. 5,014,696 von Mehra et al.; 5,099,838
von Bardy; 5,193,535 von Bardy; 5,690,686 von Min et al.). Beispielsweise
kann die Elektrode positioniert sein: (i) in der Sammelvene und
dem Abschnitt der großen
Herzvene, welcher entlang der Grundfläche des Herzens verläuft; (ii)
in dem Abschnitt der großen
Herzvene, welcher entlang der Grundfläche des Herzens verläuft, und
dem Abschnitt der großen
Herzvene, welcher um das Herz herum verläuft bis zu dem Punkt, an dem
sich die große
Vene nach unten zur Herzspitze wendet; (iii) in dem Abschnitt der
großen
Herzvene, welcher um das Herz herum verläuft bis zu dem Punkt, an dem
sich die große Vene
nach unten zur Herzspitze wendet, und dem Abschnitt der großen Herzvene,
welcher zwischen der Grundfläche
und der Spitze des Herzens verläuft;
etc. Wenn die Elektrode eine Abtastelektrode ist, sind Anordnungen,
welche die gesamte Elektrode, oder einen Abschnitt hiervon, in der
Sammelvene positionieren, weniger bevorzugt, und Anordnungen, welche
die Elektrode an einer oder mehreren der obigen Stellen 3-5 positionieren,
sind stärker
bevorzugt.
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Zur
Ausführung
eines Verfahrens wie zuvor hierin beschrieben verwendete Elektroden,
sowohl Stimulationselektroden als auch Erfassungselektroden, können eine
beliebige geeignete Konstruktion aufweisen. Beispielsweise können die
Elektroden steife, hohle zylindrische Elektroden sein, Elektroden,
welche durch Radialausdehnung an einer Blutgefäßwand befestigt werden und
durch welche Blut fließen
kann, oder die Elektroden können
feste Elektroden sein (d.h. fest in bezug auf den Blutfluß), welche
von einer flexiblen Leitung) gehalten werden, wobei diese Leitung
ausreichend steif ist, um die gewünschte Position der Elektrode
in einem Blutgefäß beizubehalten.
Wenn eine feste Elektrode eingesetzt wird, kann Blut um die Elektrode
herum fließen oder
nicht, wie unten erörtert.
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Das
Verfahren, welches das System der Erfindung verwendet, ist in einem
schematischen Überblick in 1 gezeigt.
Das Verfahren umfaßt
zunächst
das Detektieren elektrischer Aktivität von dem Herzen des Patienten,
das Vorhersagen des zukünftigen
Einsetzens einer Herzrhythmusstörung
bei dem Patienten anhand der detektierten elektrischen Aktivität (d.h.
bevor die Rhythmusstörung
tatsächlich
auftritt), schematisch als Block 1a dargestellt. Wenn eine
Vorhersage erfolgt, wird ein erster therapeutischer elektrischer
Impuls an das Herz des Patienten vor dem Einsetzen der Herzrhythmusstörung 2a abgegeben.
Die Rhythmusstörung, deren
Auftreten überwacht
wird, kann eine Vorhof-Rhythmusstörung, eine Kammer-Rhythmusstörung oder beides
sein. Nachdem der erste therapeutische elektrische Impuls abgegeben
wurde, wird die Wirksamkeit dieses Impulses bei der Prävention
einer Herzrhythmusstörung
dann anhand der detektierten elektrischen Aktivität 3a überwacht.
Ein zweiter therapeutischer elektrischer Impuls 4a wird
dann beim Einsetzen der Herzrhythmusstörung an das Herz des Patienten
abgegeben, wenn der erste therapeutische elektrische Impuls nicht
wirksam ist. Der zweite therapeutische elektrische Impuls kann ein
Impuls von höherer
Energie als der erste therapeutische elektrische Impuls sein, kann
eine unterschiedliche Wellenform aufweisen und/oder kann über einen
unterschiedlichen Stromweg gehen. Vorteilhafterweise kann der bei
der Ausführung
des Verfahrens eingesetzte Therapieschaltkreis (siehe 6)
einen Speicherkondensator zum Liefern der elektrischen Energie für den zweiten
therapeutischen Impuls umfassen, und das Laden des Speicherkondensators
kann begonnen werden, nachdem die Rhythmusstörung vorhergesagt wurde, aber
vor dem ersten therapeutischen Impuls, nach dem ersten therapeutischen
Impuls, während
der darauf folgenden Überwachung
der Wirksamkeit des ersten therapeutischen Impulses oder in Kombinationen
hiervon. Auf diese Weise kann der zweite therapeutische Impuls prompt,
während
der ersten zwei, drei oder vier Herzschläge nach dem Einsetzen der Rhythmusstörung oder
innerhalb der ersten zwei, drei oder vier Sekunden nach dem Einsetzen
der Rhythmusstörung,
abgegeben werden, wenn die Wirksamkeit des therapeutischen Impulses
größer ist.
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Vorzugsweise
folgen auf den Schritt der Abgabe eines zweiten therapeutischen
elektrischen Impulses folgende Schritte: Überwachung der Wirksamkeit
des zweiten therapeutischen elektrischen Impulses bei der Behandlung
der Herzrhythmusstörung 5a und
dann Abgabe eines dritten therapeutischen elektrischen Impulses 6a an
das Herz des Patienten, wenn der zweite therapeutische elektrische
Impuls nicht wirksam bei der Behandlung der Rhythmusstörung ist.
Der dritte therapeutische elektrische Impuls kann ein Impuls von
höherer
Energie als der zweite therapeutische elektrische Impuls sein, kann
eine unterschiedliche Wellenform aufweisen und/oder kann über einen
unterschiedlichen Stromweg gehen. Wiederum kann der dritte therapeutische
Impuls von einem Speicherkondensator abgegeben werden, welcher derselbe
oder ein anderer als der zur Abgabe des zweiten therapeutischen
Impulses eingesetzte Speicherkondensator sein kann. Das Laden des Speicherkondensators,
unabhängig
davon, ob es sich um denselben oder einen anderen handelt, kann begonnen
werden, wenn die Rhythmusstörung
zum ersten Mal vorhergesagt wird und vor dem ersten therapeutischen
Impuls, zwischen dem ersten und dem zweiten therapeutischen Impuls,
zwischen dem zweiten und dem dritten therapeutischen Impuls oder
in Kombinationen hiervon. Auf diese Weise kann der dritte therapeutische
Impuls ebenso prompt, innerhalb drei oder fünf Sekunden nach dem zweiten
therapeutischen Impuls, abgegeben werden. Herztherapiesysteme, welche
zur Ausführung
des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet sind, werden unten
detailliert beschrieben.
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Vorzugsweise
ist die Elektrode für
die linke Kammer innerhalb einer Vene positioniert, welche die seitliche
freie Wand der linken Kammer durchdringt, in der Mitte zwischen
der Grundfläche
und der Spitze des Herzens (die Grundfläche des Herzens ist durch die
Linie 30-30' in 2 bezeichnet;
und die Spitze des Herzens ist durch die Nummer 32 in 2 bezeichnet).
Im allgemeinen, je nach der besonderen Anatomie des Herzens, ist
die Vene somit entweder die hintere Herzvene oder eine Nebenvene
zu der unteren Herzvene. Die Elektrode kann eine feste Elektrode
sein, da bei derartigen Venen mit kleinem Durchmesser ein Verstopfen des
Gefäßes durch
die Elektrode für
den Patienten nicht schädlich
ist, da eine alternative Strecke des Blutrückflusses um die Blockierung
herum verfügbar
ist.
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Das
Verfahren zum Erfassen elektrischer Aktivierungen im Myocardium
der linken Kammer (LV) anhand einer in einer Koronarvene positionierten
Elektrode unter Verwendung einer implantierten Vorrichtung, wie
sie hier beschrieben ist, bietet eine Gelegenheit zum Sammeln und
Verwenden zusätzlicher,
zuvor nicht bekannter Informationen. Derartige anhand des Erfassens
der elektrischen Aktivität
der LV gewonnene Informationen ermöglichen eine verbesserte Klassifizierung
des Rhythmus und des weiteren die Identifizierung und nachfolgende
Klassifizierung des Ursprungs vorzeitiger Herzschläge, welche
häufig
bei Patienten mit implantierbarem Kardioverter-Defibrillator (ICD)
auftreten.
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Die
Wirksamkeit der ICD-Therapie beruht auf der akkuraten und präzisen Klassifizierung
des Herzrhythmus. Der ICD überwacht
ständig
den spezifi schen Herzrhythmus eines Patienten. Wenn der Rhythmus als
abnorm klassifiziert wird, kann sich die Vorrichtung anders verhalten
im Vergleich zu Zeiten, wenn der Rhythmus normal ist. Wenn beispielsweise
die in der Kammer erfaßten
spezifischen Aktivierungsintervalle einen gewissen vorgegebenen
Grenzwert überschreiten,
wird ein Stimulationsimpuls ausgegeben. Ferner können, wenn Aktivierungsereignisse,
welche Erfassungskriterien erfüllen,
in rascher Aufeinanderfolge erfaßt werden, von der Vorrichtung
Stimulations- oder Hochspannungsschocks gegen Tachykardien abgegeben
werden, um die Rhythmusstörung
zu behandeln. Jedoch gibt es einige Herzrhythmen, welche, auch wenn
sie abnorm schnell sind, möglicherweise
nicht bösartig
sind. Beispiele für
nichtbösartige
Tachyarrhythmien sind unter anderem durch körperliche Bewegung verursachte
Sinustachykardie und supraventrikuläre Tachykardie so wie Vorhofflattern
und Vorhofflimmern.
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Das
hier zuvor offenbarte Verfahren kann durch Verwendung der zeitlichen
Abfolge von Aktivierungszeiten ausgeführt werden, welche von räumlich ungleichen
Stellen an dem Herzen erhalten wurden. Die relative Zeitmessung
zwischen Aktivierungsereignissen ermöglicht es spezifischen, in
dem ICD enthaltenen Erfassungsalgorithmen, zwischen Rhythmen, welche
eine sofortige Therapie erfordern, und solchen Rhythmen, für welche
eine Therapie gefahrlos unterbunden werden kann, zu unterscheiden.
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Verfahren
zur Verbesserung der Sensitivität
und Spezifität
der Rhythmus-Klassifizierung. 2 zeigt ein
innerhalb des Brustkorbs 4 befindliches menschliches Herz 2.
Ein ICD-Impulsgenerator 6 ist unter der Haut im Bereich
unterhalb des Schlüsselbeins
implantiert. Drei separate Leitungen gehen von dem ICD-Verteiler 8 ab.
Die Leitung 10 wird zum Erfassen elektrischer Aktivität im Herzmuskel
und zur Abgabe elektrischer Therapie an das Herz verwendet. Die
Elektrode 12 (rechte Kammer 1; RV1) an der distalen Spitze
der Leitung 10 wird zur Stimulation und zur Erfassung verwendet
und ist normalerweise aus einem Platinmaterial hergestellt. Die
Elektrodenspule 14 (rechte Kammer 2; RV2), welche an der
Leitung 10 angebracht ist, befindet sich nach der Implantierung
in der rechten Kammer 15 und bietet eine elektrische Entladungsoberfläche zur
Abgabe von Hochspannungsschocks und zum Erfassen elektrischer Aktivität im Herzmuskel.
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Die
Elektrode 16 (obere Hohlvene; SVC), auch ein Teil der Leitung 10,
dient als elektrische Entladungsoberfläche zur Abgabe von Hochspannungsschocks
und zum Erfassen elektrischer Aktivität im Herzmuskel. Die Leitung 17 ist
eine Vorhofleitung zum Erfassen und zur Stimulation im rechten Vorhof 20.
Die Elektrode 18 (rechter Vorhof 2; RA2) ist eine Ringelektrode,
und die Elektrode 19 (rechter Vorhof 1; RA1) ist eine den
Fachleuten bekannte Stimulations-Spitzen-Elektrode einer Standard-Vorhofleitung. Die
Leitung 22 ist wirkend mit dem ICD durch den Verteiler 8 verbunden
und tritt in die Sammelvene ein, in die Herzvene und läuft weiter
entlang einer Nebenvene, einer peripheren Koronarvene wie der vorderen
interventrikulären
Vene, der hinteren Herzvene oder der mittleren Herzvene. Eine Elektrode 24 (linke
Kammer 2; LV2) kann zur Stimulation des Herzens und zum Erfassen
elektrischer Aktivität
verwendet werden, während
die Elektrode 26 (linke Kammer 1; LV1) eine elektrische
Entladungsoberfläche
für Hochspannungsschocks
( > 10 V) bildet.
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3 zeigt in Figur A einen strukturell ausgebildeten,
im wesentlichen wie in 2 beschrieben ICD 40.
In Figur B sind die Erfassungsanordnungen gezeigt. Hardware und
erfaßte
Informationen sind schematisch, in Reihen, für jeden der Kanäle 1 bis
4 gezeigt. Elektrogramme für
verschiedene Elektrodenanordnungen sind in Spalten angeordnet, wobei
Spalte 1 normalen Sinusrhythmus darstellt, Spalte 2 Sinustachykardie
darstellt, Spalte 3 Vorhofflimmern darstellt und Spalte 4 ventrikuläre Tachykardie
darstellt.
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Elektroden,
welche in den in 3A dargestellten Positionen
gezeigt sind, sind, wie in 3B gezeigt, wirkend
mit Differentialverstärkern 42, 42a, 42b, 42c verbunden,
welche ihrerseits mit Bandpaßfiltern 44, 44a, 44b, 44c und
in dem ICD 40 enthaltenen Detektionsschaltkreisen 46, 46a, 46b, 46c zur
Detektion erfaßter
Ereignisse verbunden sind. Auf Verstärkung und Bandpaßfiltern
folgt die Detektion des erfaßten
Ereignisses. Das von dem Detektor 46–46c erfaßte Ereignis
ist vorzugsweise die lokale Myokard-Aktivierungszeit. Das bevorzugte Verfahren
zur Bestimmung der lokalen Aktivierungszeit erfordert eine Berechnung
der ersten zeitlichen Ableitung des extrazellulären Elektrogramms (dV/dt).
Die bei diesem Verfahren verwendete lokale Aktivierungszeit entspricht
dem negativsten Wert (Mini mum) von dV/dt. Jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht auf lediglich durch dV/dt-Kriterien bestimmte lokale
Aktivierungszeiten eingeschränkt.
Weniger rechenintensive Verfahren können bei implantierten Vorrichtungen
verwendet werden. Die Aktivierungszeit-Merkmale können eine
lokale Spitze im Elektrogramm umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sein.
In bezug auf die bevorzugte Ausführungsform
tritt das erfaßte
Ereignis auf, wenn eine Aktivierungswelle nahe der Erfassungselektrode
verläuft.
Die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden wird von dem Schaltkreis
detektiert, welcher einen Aktivierungszeit-Markierer 48, 48a, 48c, 48c (nur
in der NSR-Spalte kenntlich gemacht) ausgibt.
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Weiterhin
in bezug auf 3 zeigt der rechte Abschnitt
des rechten Felds von Figur B die zeitliche Beziehung zwischen Aktivierungszeit-Markierern
für verschiedene
Rhythmen, einschließlich
des normalen Sinusrhythmus (NSR), Sinustachykardie (ST), Vorhofflimmern
(AF) und ventrikulärer
Tachykardie (VT). Die relative Zeitmessung zwischen den Aktivierungszeit-Markierern liefert
eine syntaktische Signatur des Herzschlags. Während des normalen Sinusrhythmus
existiert eine Beziehung zwischen den Aktivierungszeit-Markierern. Abweichungen
von dieser normalen syntaktischen Signatur können von dem ICD detektiert
und zur Unterscheidung zwischen Herzrhythmen verwendet werden.
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Bei
normalem Sinusrhythmus (NSR) erscheint ein Aktivierungszeit-Markierer zuerst
an dem Vorhofelektrodenpaar (RA1 und RA2). Wenn die Welle elektrischer
Aktivität
durch den Sinusknoten läuft
und die RV-Spitze aktiviert, wird ein Aktivierungszeit-Markierer
für den
RV1, RV2-Aufnahmekanal
registriert. Der Zeitunterschied zwischen den Kanälen 1 und
2 ist ΔtAV und setzt sich zusammen aus der intraatrialen Übertragungszeit,
der AV-Knotenverzögerung
und der intraventrikulären Übertragungszeit.
Der Zeitunterschied zwischen Aktivierungs-Markierern an den Kanälen 2 und
4 ist die interventrikuläre Übertragungszeit
(ΔtRL), wobei RL rechts nach links bedeutet.
Unter normalen Bedingungen bleibt die relative Zeitmessung zwischen
diesen erfaßten
Ereignissen relativ unverändert.
Bei Vorhandensein abnormer Rhythmen wird diese zeitliche Abfolge von
Ereignissen im Vergleich zu NSR verändert.
-
Sinustachykardie
(ST) ist ein häufig
mit körperlicher
Anstrengung in Verbindung gebrachter Herzrhythmus. In Abwesenheit
von AV-Knoten-Übertragungsabnormitäten sind
die Vorhofaktivierungsintervalle gleich den Kammeraktivierungsintervallen,
obwohl das absolute Intervall im Fall von ST nur 50 % der während NSR beobachteten
Intervalle sein kann. Die vorliegende Erfindung geht davon aus,
daß die
zeitlichen Beziehungen zwischen erfaßten Ereignissen sehr ähnlich denen
sind, welche während
NSR existieren. Dagegen ist die zeitliche Abfolge von Ereignissen,
welche während
AF und VT vorhanden sind, deutlich unterschiedlich von der während NSR
Gegebenen.
-
Repräsentative
Beispiele für
die zeitliche Abfolge erfaßter
Ereignisse für
vier verschiedene Herzrhythmen sind in 3B gezeigt.
Wie man sieht, können
diese Ereignisse leicht durch einen wirkend mit dem Detektor zur
Erfassung von Ereignissen verbundenen Unterscheidungsschaltkreis 47 unterschieden
werden. Eine geeignete Therapie kann dann durch einen Therapieschaltkreis 50 gemäß bekannten
Verfahren ausgelöst
werden, wie detaillierter unten erörtert.
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Bei
einem alternativen Verfahren wird die zeitliche Abfolge erfaßter Ereignisse
mit Informationen in bezug auf die Form (Morphologie) bestimmter
Elektrogramme kombiniert.
-
Verfahren
zur Vorhersage eines spontanen Einsetzens von Rhythmusstörungen.
Potentiell letale Kammerrhythmusstörungen treten auf, wenn Wellen
elektrischer Aktivität
die Kammern mit einer charakteristischen Frequenz durchlaufen, welche
höher als
normal ist. Die abnorm häufigen
Aktivierungszyklen verhindern, daß das Herz ausreichend sauerstoffangereichertes
Blut liefert, um die Lebensfähigkeit
lebenswichtiger Organsysteme (Gehirn, Leber, Nieren und das Herz
selbst) zu erhalten. Die zugrunde liegenden Ursachen dieser abnormen
elektrischen Aktivität
des Herzens sind unterschiedlich. Die Ausbreitung normaler elektrischer
Wellen von Aktivität
kann vorübergehend
durch plötzliche
Veränderungen
des elektrophysiologischen Verhaltens von Herzzellen in bestimmten
Regionen des Herzens gestört
sein. Es ist bekannt, daß derartige
Störungen
bei Vorhandensein einer blockierten Blutversorgung oder der abnormen
Aktivierung von Nerven, welche in den Herzmuskel führen, auftreten.
Ferner tritt das Einsetzen ventrikulärer Tachyarrhythmien häufig bei
Vorhandensein elektrischer Impulse auf, welche abnorm an Stellen
erscheinen, die nicht dem normalen Rhythmus entsprechen. Derartige
Impulse werden als ektopische Impulse (nicht aus dem SA-Knoten stammend)
bezeichnet. Wenn diese ektopischen Impulse sich ausgehend von ihrem
Ursprungsort vor dem Einsetzen des nächsten normalen Herzschlags
auszubreiten beginnen, werden sie als "vorzeitig" bezeichnet. Derartige ektopischen Herzschläge, welche
früher
als erwartet auftreten, werden "vorzeitige
ventrikuläre
Aktivierungen" genannt.
Ektopische Herzschläge,
welcher später
als erwartet auftreten, werden verzögerte ventrikuläre Aktivierungen
genannt. Wenn die ektopischen ventrikulären Aktivierungen zu einer
bedeutenden kontraktilen Reaktion führen, werden sie als ektopische
ventrikuläre
Kontraktionen bezeichnet.
-
Lokalisierung
des Ursprungs ektopischer Herzschläge. Ektopische Herzschläge sind
mit der Initiierung atrialer und ventrikulärer Tachyarrhythmien in Verbindung
gebracht worden. Ektopische Herzschläge treffen auf Regionen refraktären Gewebes,
wodurch die für
das Reentry, einen Tachyarrythmie-Mechanismus, erforderlichen elektrophysiologischen
Bedingungen geschaffen werden. In den Kammern auftretende ektopische Herzschläge können von
geleiteten vorzeitigen Vorhof-Herzschlägen oder von einem oder mehr
in dem Kammermuskel befindlichen ektopischen Herden herrühren. Kenntnisse
bezüglich
des Ursprungs ektopischer Herzschläge erhöhen die Vorhersagegenauigkeit
von Einschätzungen
in bezug auf das Verursachen von Rhythmusstörungen durch vorzeitige Herzschläge.
-
4 gleicht im wesentlichen 3,
außer
daß sie
darstellt, wie eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden kann, so daß die
zeitliche Abfolge erfaßter
Ereignisse die Bestimmung des Ursprungs des vorzeitigen Herzschlags
ermöglicht. 4A zeigt
einen ICD 140, welcher strukturell im wesentlichen wie
in 2 beschrieben ausgebildet ist. In 4B sind
die Erfassunganordnungen gezeigt. Hardware und erfaßte Informationen
sind schematisch, in Reihen, für
jeden der Kanäle
1 bis 4 gezeigt. Elektrogramme für
die verschiedenen Elektrodenanordnungen sind in Spalten angeordnet,
wobei Spalte 1 den normalen Sinusrhythmus dar stellt, Spalte 2 die
ektopische Vorhofkontraktion (PAC) darstellt, Spalte 3 die ektopische
ventrikuläre
Aktivierung der rechten Kammer (EVA-RV) darstellt und Spalte 4 die
ektopische ventrikuläre
Aktivierung der linken Kammer darstellt (EVA-LV).
-
Durch
die Bestimmung der Frequenz der ektopischen ventrikulären Aktivierung
und die Identifikation der Ursprungskammer der ektopischen ventrikulären Aktivierung
werden mehrere, nicht leicht ersichtliche Vorteile geschaffen. Zunächst läßt der Ursprung
der vorzeitigen ventrikulären
Aktivierung auf die elektrophysiologische Stabilität der Kammern
schließen.
Veränderungen
im Ursprung und der Frequenz ventrikulärer ektopischer Aktivierungen
zeigen somit das Einsetzen spontaner ventrikulärer Tachyarrhythmie an.
-
Um
das spontane Einsetzen potentiell letaler ventrikulärer Tachyarrhythmien
vorherzusagen, muß der elektrophysiologische
Zustand des Herzmuskels überwacht
werden. Ein Ziel dieser Überwachung
ist die Bestimmung der Frequenz und der Lage ektopischer ventrikulärer Aktivierungen
(ektopischer Herzschläge)
und die Bestimmung des elektrophysiologischen Zustands des Herzens,
um die Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, daß eine der ektopischen ventrikulären Aktivierungen
eine potentiell letale ventrikuläre
Tachyarrhythmie mit sich bringt.
-
Der
elektrophysiologische Zustand des Herzens kann durch eine Analyse
der Merkmale erfaßter
elektrischer Signale beschrieben werden, welche von implantierten
Vorrichtungen empfangen werden, die geeignete Verstärker, Filter
und Berechnungsalgorithmen enthalten. Während des normalen Sinusrhythmus
entsteht ein spezifischer elektrischer Impuls spontan im rechten
Vorhof und wird durch den atrio-ventrikulären Knoten zu den Kammern geleitet.
Von Elektroden aufgezeichnete Elektrogramme liefern Informationen über die
Leitung des Impulses und die Repolarisation des Gewebes. Wenn sich
der den Herzmuskel durchlaufende Impuls nahe der Erfassungselektrode
ausbreitet, verändert
sich die Amplitude des Signals und erreicht typischerweise einen
Höchstwert,
wenn sich der Impuls der Erfassungselektrode am nächsten ausbreitet.
Der Moment, in dem die Veränderungsgeschwindigkeit
bei dem Elektrogrammsignal einen Höchst wert erreicht, wird lokale
Aktivierungszeit genannt. Durch den Vergleich der lokalen Aktivierungszeiten
von mehreren, in verschiedenen Regionen des Herzens angeordneten
Erfassungselektroden wird eine Beziehung zwischen den Aktivierungszeiten
für normale
Herzrhythmen ermittelt. Jeder Erfassungsort ist mit einem separaten
Erfassungskanal verbunden. Die zeitliche Abfolge der unter den verschiedenen
Erfassungskanälen
vorhandenen Aktivierungszeiten bildet eine "syntaktische Signatur" für den normalen
Herzrhythmus. Wenn eine ektopische ventrikuläre Aktivierung detektiert wird, ändert sich
die zeitliche Beziehung zwischen den Aktivierungszeiten. Ein Algorithmus
wird auf die erfaßten
Aktivierungszeiten angewendet, um die Kammer zu bestimmen, aus der
die ektopische ventrikuläre
Aktivierung stammte. Die Frequenz und der Kammerursprung vorzeitiger
ventrikulärer
Aktivierungen werden von der Vorrichtung tabellarisch aufgezeichnet
und dem Arzt während
der Abfrage der Vorrichtung durch den Arzt berichtet.
-
So
können
verschiedene Herzzustände
durch den Unterscheidungsschaltkreis 147 vorhergesagt werden
und diese Informationen entweder von der Vorrichtung heruntergeladen
werden oder verwendet werden, um eine therapeutische Behandlung
ausgehend von ICD 140 durch Aktivierung eines darin enthaltenen
Therapieschaltkreises 150 auszulösen.
-
Therapiesysteme.
Wie oben bemerkt, sorgt die vorliegende Erfindung für die Behandlung
des diagnostizierten oder prognostizierten Herzzustands. Daher enthält das System
ferner einen Therapieschaltkreis 50 oder 150,
wie in den 3 und 4 oben
dargestellt. Ein beliebiger geeigneter Therapieschaltkreis kann
eingesetzt werden, einschließlich
der in den US-Patenten Nr. 5,282,837 von Adams, 5,433,729 von Adams, 5,014,696
von Mehra, 5,099,838 von Bardy, 5,431,683 von Bowald und 5,690,686
von Min beschriebenen, aber nicht auf diese beschränkt. Im
allgemeinen umfaßt
der Therapieschaltkreis eine Vielzahl Primärelektroden (zum Beispiel mehrere
Elektrodenpaare 16, 14, 26 und 6 (wobei
Elektrode 6 sich auf einen aktiven äußeren Abschnitt des Gehäuses bezieht),
welche für
die Abgabe eines therapeutischen Impulses an das Herz ausgebildet
sind; eine Energiezufuhr (innerhalb des ICD enthalten); und einen
wirkend mit der Energiezufuhr, den Primärelektroden und dem Vorhersageschaltkreis
verbundenen Steuerschaltkreis (innerhalb des ICD enthalten), wobei
der Steuerschaltkreis ausgebildet ist, um bei der Vorhersage des
zukünftigen
Einsetzens einer Herzrhythmusstörung
bei dem Patienten einen therapeutischen Impuls durch die Primärelektroden
abzugeben. Der Unterscheidungsschaltkreis 47 oder 147,
wie er in den 3 und 4 dargestellt
ist, dient als Vorhersageschaltkreis. Vorzugsweise ist eine der
Primärelektroden
für den
therapeutischen Impuls zur Positionierung durch das Ostium der Sammelvene
des Herzens und innerhalb einer Vene auf der Oberfläche der
linken Herzkammer ausgebildet (z.B. Elektrode 26 in 2).
-
Ein
bevorzugtes Therapiesystem, das verwendet werden kann, ist in 5 dargestellt.
Die ICD-Vorrichtung 210 in 5 umfaßt ein implantierbares
Gehäuse 213,
welches einen hermetisch verschlossenen elektronischen Schaltkreis 215 enthält. Das
Gehäuse
umfaßt
optional, aber vorzugsweise eine Elektrode, die einen aktiven äußeren Abschnitt 216 des
Gehäuses
umfaßt,
wobei das Gehäuse 213 vorzugsweise
in der linken oder rechten Brustkorbsregion des Patienten (z.B.
subkutan, in der linken Brustregion) gemäß bekannten Verfahren, wie
in G. Bardy, US-Patent Nr. 5,292,338 beschrieben, implantiert ist.
Das System umfaßt
einen ersten Katheter 220 und einen zweiten Katheter 221,
welche beide in das Herz (typischerweise durch die obere oder untere
Hohlvene) ohne die Notwendigkeit eines chirurgischen Einschnitts
in das Herz einsetzbar sind. In der hier verwendeten Bedeutung schließt der Begriff "Katheter" "Stilett" ein und wird auch austauschbar mit dem
Begriff "Leitung" verwendet. Jeder
der Katheter 220, 221 enthält Elektrodenleitungsdrähte 220a, 220b, 220c, 221d, 221e bzw. 221f,
wobei die Kleinbuchstabenbezeichnung der Großbuchstabenbezeichnung für die Defibrillationselektrode
entspricht, mit der jeder Leitungsdraht elektrisch verbunden ist.
-
Wie
in 5 dargestellt, umfaßt der Katheter 20 eine Elektrode
A; 250, welche sich in dem rechten Vorhof befindet (wobei
der Begriff "rechter
Vorhof" in der hier
verwendeten Bedeutung die obere Hohlvene und Vena innominata umfaßt), eine
Elektrode B; 251, welche in der rechten Kammer (vorzugsweise
in der rechten Kammerspitze) positioniert ist, und eine Elektrode
C; 252, welche innerhalb der linken Pulmonalarterie positioniert
ist (der Begriff "linke
Pulmonalarterie" in
seiner hier verwendeten Bedeu tung schließt die Haupt-Pulmonalarterie
und den rechtsventrikulären
Ausflußtrakt
ein).
-
Der
zweite Katheter 221 umfaßt, von proximal nach distal,
eine erste Elektrode D; 253, welche in der proximalen Sammelvene
an das Ostium der Sammelvene oder "Os" 240 angrenzend
positioniert ist; eine zweite Elektrode E; 255, welche
in der distalen Sammelvene (vorzugsweise so distal wie möglich in
der Sammelvene) positioniert ist (der Begriff "distale Sammelvene" in der hier verwendeten Bedeutung schließt die große Herzvene
ein); und eine dritte Elektrode F; 256 an der Spitze des
Katheters oder an diese angrenzend in einer Koronarvene an der Oberfläche (vorzugsweise
der posterolateralen Oberfläche)
der linken Kammer (z.B. in der lateral-apikalen linksventrikulären freien
Wand). Die Position der Elektrode F kann erhalten werden, indem zunächst in
die Sammelvene mit einem Führungskatheter
eingegriffen wird, durch welchen ein herkömmlicher Führungsdraht geleitet wird.
Die Spitze des drehbaren Führungsdrahts
wird mit fluoroskopischer Führung
zu der gewünschten
Stelle vorwärtsbewegt.
Die Leitung 221, an welcher die Elektrode F angebracht
ist, läuft über den
Führungsdraht
zu der richtigen Stelle. Der Führungsdraht
wird entfernt, und die Elektrode F wird in das Defibrillations-Leitungssystem
eingefügt.
-
Die
Elektrode A, 252 kann optional auf der Leitung 221 positioniert
sein und die gleichen, oben beschriebenen Betriebsstellungen behalten,
wie wenn sie auf der Leitung 220 positioniert ist.
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Der
aktive äußere Abschnitt
des Gehäuses 216 dient
als optionale siebte Elektrode G, welche entweder für die Vorhof-
oder für
die Kammerdefibrillation verwendet werden kann.
-
Die
in 5 beschriebenen Elektroden und die obigen Angaben
können
aus praktischen Gründen durch
die am nächsten
gelegene Struktur bezeichnet werden. Diese Strukturen sind: der
rechte Vorhof (RA), die rechte Kammer (RV), die Pulmonalarterie
(PA), das Ostium der Sammelvene (OS), die distale Sammelvene (CS)
und die linke Kammer (LV). Wenn also auf die Elektroden aus 5 angewandt:
bedeutet
RA die Elektrode A, 250;
bedeutet RV die Elektrode
B, 251;
bedeutet PA die Elektrode C, 252;
bedeutet
OS die Elektrode D, 253;
bedeutet CS die Elektrode
E, 254; und
LV bedeutet die Elektrode F, 255.
-
6 stellt
ein Beispiel für
ein implantierbares Gehäuse 213 dar,
welches einen elektronischen Schaltkreis 215 enthält, der
einen oder mehr Verstärker
(nicht gezeigt) zur Verstärkung
erfaßter
Herzsignale umfaßt. Die
verstärkten
Signale werden von dem Detektor 270 analysiert, welcher
bestimmt, ob eine Rhythmusstörung (oder
eine andere Rhythmusstörung,
je nach der spezifischen Behandlung, für die die Vorrichtung ausgebildet ist)
vorhanden ist oder vorhersagbar ist, daß sie in Zukunft auftreten
wird (vorzugsweise sind die Verstärker und Detektionsschaltkreise
wie in den 3-4 oben
beschrieben, wobei diese Schaltkreise in 6 der Einfachheit
halber in schematischer Form gezeigt sind). Der Detektor 270 kann
einer von mehreren, Fachleuten bekannten Detektoren sein. Wie dargestellt,
kann ein Erfassungssignal von der Elektrode A 250 geliefert
werden, Fachleute werden verstehen, daß die Erfassungselektrode auch
eine Vielzahl Erfassungselektroden mit einer Vielzahl Signale sein
kann, wie zweipolige Anordnungen, und daß es auch Elektroden sein können, die in
alternativen Bereichen des Herzens positioniert sind, wie im Stand
der Technik bekannt ist, wie zum Beispiel der CS. In dieser Situation
kann die Eingangsleitung zum Detektor eine Vielzahl Leitungen sein,
welche, falls sie nur zum Erfassen dienen, dem Detektor eine Eingabe
liefern.
-
Das
Erfassen der Kammern zur Festlegung des Zeitpunkts der Schocks für die Vorhofdefibrillation
wird anhand der RV- und/oder LV-Elektroden ausgeführt.
-
Die
Therapieelektroden können
alternativ ausgebildet sein, um Herzzyklen erfassen, oder sie können kleinere
Erfassungselektroden aufweisen, welche an sie angrenzend plaziert
sind, und dadurch dem Elektronikpaket eine Eingabe liefern sowie
vorbestimmten Herzbereichen eine vorbestimmte Stimulationsschock-Ausgabe
zuführen,
wie von der Steuerung veranlaßt.
-
Der
elektronische Schaltkreis 215 umfaßt auch einen Herzzyklusmonitor
("Synchronisierungsmonitor 272") zum Liefern von
Synchronisierungsinformationen an die Steuerung 274. Wie
unten erörtert,
wird die Synchronisierung typischerweise durch das Erfassen von
Herzaktivität
im RV geliefert, kann aber auch weitere Erfassungselektroden umfassen,
welche mit den Defibrillationselektroden kombiniert oder separat
eingesetzt werden können,
um eine zusätzliche
Sicherheit zu bieten, daß Defibrillationsschockimpulse
nicht während sensitiver
Abschnitte des Herzzyklus abgegeben werden, um die Möglichkeit
zu verringern, daß Kammerflimmern
herbeigeführt
wird.
-
Auf
ein Signal vom Detektor 270 gibt die Steuerung 274 ihrerseits
ein Signal an einen Kondensator-Ladeschaltkreis 276 ab,
welcher dann den Speicherkondensator 278 auf eine vorbestimmte
Spannung lädt,
typischerweise von einer Batteriequelle (nicht gezeigt). Die Initiierung
des Ladens des Kondensators kann zur Vorbereitung eines Therapieimpulses,
der abgegeben werden wird, erfolgen oder kann zur Vorbereitung eines Therapieimpulses
erfolgen, der abgegeben werden kann oder nicht, in Abhängigkeit
von der darauffolgenden Überwachung
des Herzens, nachdem das Laden initiiert wurde, wie oben erörtert. Die
Kapazität
des Speicherkondensators beträgt
typischerweise 20 bis 400 Mikrofarad, und er kann ein einzelner
Kondensator oder ein Kondensatornetzwerk sein (ferner können, wie
unten erörtert,
separate Impulse von demselben oder verschiedenen Kondensatoren
angetrieben werden). Die Entladung des Kondensators wird von der
Steuerung 274 und/oder einem Entladungsschaltkreis 280 gesteuert.
Auf der Basis von Informationen von dem Synchronisierungsmonitor 72 läßt die Steuerung
typischerweise zu oder veranlaßt,
daß der
voreingestellte Schockimpuls entweder zur weiteren Verarbeitung
(d.h. um das Wellenformsignal weiter zu formen, den Zeitpunkt des
Impulses festzulegen, etc.) an den Entladungsschaltkreis oder direkt
an einen Schalter übertragen
wird. Die Steuerung kann auch die richtige Auswahl des/der vorbestimmten
Elektrodenpaare(s) steuern, wenn Mehrfach-Defibrillationselektroden
verwendet werden, um den Schalter zu veranlassen, ein gewünschtes
Elektrodenpaar elektrisch zu aktivieren, um den vorbestimmten elektrischen
Schockimpulsweg auszurichten, durch welchen der Schockimpuls zugeführt wird.
Als Alternative zu einem Detektor können die Defibrillationsimpulse durch von
einem Arzt gesteuertes externes Signal ausgelöst werden, wobei der Arzt den
Patienten in bezug auf die geeignete Zeit der Anwendung überwacht.
-
Zahlreiche
Anordnungen von Kondensator und Steuerschaltkreisen können eingesetzt
werden. Die Energiezufuhr kann einen einzigen Kondensator umfassen,
und der Steuerschaltkreis kann so ausgebildet sein, daß sowohl
der Hilfsimpuls als auch der Defibrillationsimpuls durch die Entladung
eines einzigen Kondensators erzeugt werden. Die Energiezufuhr kann
einen ersten und zweiten Kondensator umfassen, wobei der Steuerschaltkreis
so ausgebildet ist, daß der
Hilfsimpuls durch Entladung des ersten Kondensators erzeugt wird
und der Defibrillationsimpuls durch Entladung des zweiten Kondensators
erzeugt wird. Bei noch einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Energiezufuhr
einen ersten und zweiten Kondensator, und der Steuerschaltkreis
kann so ausgebildet sein, daß der
Hilfsimpuls durch die Entladung (gleichzeitig oder aufeinanderfolgend)
sowohl des ersten als auch des zweiten Kondensators erzeugt wird
und der Defibrillationsimpuls ebenso durch Entladung des ersten
und zweiten Kondensators erzeugt wird.
-
Wie
in Tabelle 1 unten dargestellt, können zahlreiche von den in 5 gezeigten
unterschiedliche Kombinationen von Elektroden eingesetzt werden,
um Vorhof- und Kammerdefibrillation durchzuführen. In Tabelle 1 ist die
Polarität
der Elektrode durch die Richtung der Pfeile dargestellt, jedoch
ist die Polarität
nicht entscheidend und kann umgekehrt werden. Wie aus Tabelle 1
ersichtlich ist, kann ein kombinierter Vorhof- und Kammerdefibrillator
einige oder alle der in 5 dargestellten Elektroden einsetzen
und zahlreiche Kombinationen davon.
-
Tabelle
1. Elektrodenanordnungen.
-
-
Es
ist anzumerken, daß die
Anordnungen 6 und 24, durch einen Stern gekennzeichnet, nur Katheter A
einsetzen.
-
Fachleute
werden verstehen, daß noch
weitere Elektrodenanordnungen sowohl für Vorhof- als auch für Kammerdefibrillation
durch Einsetzen der "Active
Can"-Elektrode G, 216 möglich sind,
wie unten detaillierter erörtert.
Außerdem
können
Mehrfachelektroden elektrisch gekoppelt oder miteinander "verbunden" werden, um einen
einzigen Pol zu bilden. Zum Beispiel kann ein Schock von entweder
dem RV oder dem LV als ein Pol an die als anderen Pol zusammengebundenen
PA und OS abgegeben werden.
-
Eine
beliebige geeignete Wellenform kann verwendet werden, um das zuvor
hierin beschriebene Verfahren durchzuführen, einschließlich sowohl
einphasiger als auch zweiphasiger Wellenformen. Amplitude, Polarität und Dauer
von Wellenformen sind nicht entscheidend und werden für Fachleute
ersichtlich sein, insbesondere im Licht der weiteren Erörterung
unten.
-
Vorzugsweise
werden sowohl Vorhof- als auch Kammerdefibrillationsimpulse entlang
Zweistromwegen zugeführt.
Eine beliebige Kombination von Wegen unter den in Tabelle 1 aufgeführten kann
eingesetzt werden. Besonders bevorzugte Stromwege, welche die Elektrodenanordnungen
in 5 verwenden, sind unten in Tabelle 2 aufgeführt.
-
Tabelle
2. Elektrodenanordnungen mit Zweistromweg.
-
Wie
in Tabelle 1 oben ist die Polarität der Elektroden durch die
Richtung der Pfeile dargestellt, aber die Polarität ist nicht
entscheidend und kann umgekehrt werden. Außerdem kann in Tabelle 2 die
Reihenfolge von Impuls 1 und Impuls 2 getauscht werden, sowohl für Vorhofdefibrillation
als auch für
Kammerdefibrillation.
-
Wenn
Zweistromwege für
den Defibrillationsschock eingesetzt werden, kann die Wellenform
für jeden Stromweg
einphasig oder zweiphasig sein. Die Zeit zwischen der ersten und
zweiten Wellenform wird für
Fachleute ersichtlich sein, beträgt
jedoch vorzugsweise von 0 bis 100 oder 500 Millisekunden und bevorzugter
von 0,1 bis 50 Millisekunden.
-
A. VORHOFTHERAPIE
-
Im Überblick
umfaßt
ein implantierbares System zur Abgabe von Therapieimpulsen an die
Vorhöfe
des Herzens eines Patienten (a) ein erstes Paar Vorhofdefibrillationselektroden,
welche zur Abgabe eines ersten Vorhoftherapieimpulses entlang eines
ersten Stromweges im Herzens ausgebildet sind; (b) einen Impulsgenerator,
welcher wirkend mit dem ersten Paar Vorhoftherapieelektroden zur
Abgabe des ersten Vorhofdefibrillationsimpulses verbunden ist; (c)
ein zweites Paar Vorhoftherapieelektroden, welche zur Abgabe eines
zweiten Vorhoftherapieimpulses entlang eines zweiten Stromweges
im Herzens ausgebildet sind, wobei der zweite Stromweg von dem ersten
Stromweg verschieden ist; und (d) einen Impulsgenerator, welcher
wirkend mit dem zweiten Paar Vorhoftherapieelektroden zur darauffolgenden
Abgabe des zweiten Vorhoftherapieimpulses nach dem ersten Therapieimpuls
verbunden ist. Die Elektrodenpaare können an mehreren unterschiedlichen Stellen
plaziert sein, solange dadurch verschiedene Stromwege für den ersten
und zweiten Impuls erreicht werden. Eine einzige Elektrode kann
Bestandteil von mehr als einem Elektrodenpaar sein, so daß zum Beispiel zwei
Stromwege durch drei Therapieelektroden erreicht werden. Zusätzliche
Elektroden können
zu einem Teil eines Elektrodenpaares zusammengebunden sein, um einen
einzigen Pol zu schaffen, wenn dies gewünscht ist, und zusätzliche
Elektroden können
vorgesehen sein, um auf den ersten und zweiten Schock zusätzliche Schocks
folgen zu lassen.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
das erste Paar Vorhoftherapieelektroden eine im rechten Vorhof oder
der oberen Hohlvene des Herzens positionierte Therapieelektrode
und eine in der distalen Sammelvene oder großen Herzvene positionierte
Therapieelektrode. Die Elektroden selbst können zum Positionieren an der
angezeigten Stelle ausgebildet sein. Zahlreiche Alternativen für das zweite
Paar Vorhoftherapieelektroden, die einen zweiten Weg bilden, sind
möglich.
Beispielsweise kann das zweite Paar Vorhoftherapieelektroden folgendes
umfassen:
- (A) eine in der proximalen Sammelvene
des Herzens positionierte Therapieelektrode und eine vor dem linken
Vorhof des Herzens (z.B. in der linken Pulmonalarterie oder an der äußeren Oberfläche einer
subkutan in der linken Brustkorbregion des Patienten implantierten
Vorrichtung) positionierten Therapieelektrode;
- (B) eine in der linken Pulmonalarterie des Herzens positionerte
Therapieelektrode und eine in der rechten Kammer des Herzens positionierte
Therapieelektrode;
- (C) eine in der distalen Sammelvene oder großen Herzvene des Herzens positionierte
Therapieelektrode und eine in der rechten Kammer des Herzens positionierte
Defibrillationselektrode;
- (D) eine in der linken Pulmonalarterie des Herzens positionierte
Therapieelektrode und eine im rechten Vorhof des Herzens positionierte
Therapieelektrode;
- (E) eine in der linken Pulmonalarterie des Herzens positionierte
Therapieelektrode und eine in der distalen Sammelvene oder großen Herzvene
des Herzens positionierte Therapieelektrode (die in der distalen
Sammelvene oder großen
Herzvene positionierte Elektrode kann optional mit einer im rechten
Vorhof positionierten Elektrode als ein Pol zusammengebunden werden);
- (F) eine in der proximalen Sammelvene des Herzens positionierte
Therapieelektrode und eine im rechten Vorhof des Herzens positionierte
Therapieelektrode; oder
- (G) eine in der proximalen Sammelvene des Herzens positionierte
Therapieelektrode und eine in der distalen Sammelvene oder großen Herzvene
des Herzens positionierte Therapieelektrode (die in der distalen Sammelvene
oder großen
Herzvene positionierte Elektrode kann optional mit einer im rechten
Vorhof positionierten Elektrode als ein Pol zusammengebunden werden).
-
Wiederum
können
die Elektroden zum Positionieren an den angezeigten Stellen ausgebildet
sein, und zahlreiche Variationen des zuvor Gesagten werden Fachleuten
leicht ersichtlich sein. Zum Beispiel könnte der erste Therapieimpuls
durch das zweite oben erwähnte
Elektrodenpaar abgegeben werden, und der zweite Therapieimpuls könnte durch
das erste oben erwähnte
Elektrodenpaar abgegeben werden (in diesem Fall dient das erwähnte zweite
Elektrodenpaar als "erstes
Paar", und das erwähnte erste
Paar dient als "zweites Paar"). Außerdem können Mehrfachelektroden
implantiert werden, um drei, vier oder fünf oder mehr verschiedene alternative
Elektrodenpaare und Stromwege zu schaffen, und die Elektrodenkopplung
an den Impulsgenerator kann nach Implantierung der Elektroden gewechselt
werden, um die Elektrodenanordnung für einen bestimmten Patienten
zu optimieren.
-
Wie
oben angemerkt, liefert die vorliegende Erfindung zwei separate
Schockimpulse an zwei separate Stromwege, welche durch die Elektrodenpaaranordnung
bestimmt werden, ebenfalls wie oben erörtert. Daher werden Fachleute
verstehen, daß der
Kondensator 278 ein einzelner Kondensator sein kann oder
eine Bank paralleler Kondensatoren, welche ausreichend geladen und
ausgelegt sind, um mindestens zwei separate Schockimpulse an vorbestimmte,
im Herzen positionierte Elektroden liefern zu können. Außerdem kann der Kondensator 278 als
zwei oder mehr separat geladene Kondensatoren (oder eine Bank paralleler
Kondensatoren) an separaten Leitungen ausgebildet sein, um zwei
separate und aufeinanderfolgende Schockimpulse zu liefern, wie von
der Steuerung 274 und/oder dem Entladungsschaltkreis 280 gesteuert.
Jedoch wird es vorgezogen, daß der
Kondensator 278 ein relativ großer Kondensator ist, um eine
ausreichende Ladung und Abfallzeit (d.h. eine lange Zeitkonstante
und geringe Neigung) sicherzustellen, um ausreichende Energie für zwei Schockimpulse
zu liefern. Zum Beispiel würde
ein Kondensator mit einer Kapazität im Bereich von 200-1000 μF oder mehr
und mit einer zugehörigen
Zeitkonstante im Bereich von 30 ms typischerweise auf ungefähr 100-200
Volt aufgeladen und ein V(Spitze) in einer typischen ersten Wellenform
von ungefähr
50-100 Volt Anstiegsflanke abgeben. Wenn zusätzliche Schocks über zwei
hinaus verabreicht werden, dann kann ein größerer Kondensator eingesetzt
werden. Bei der Alternative, bei der das Elektronikpaket einen Schaltkreis
einsetzt, um die Wellenform weiter zu formen, kann der Kondensator
auf einen höheren
Spannungsbereich (so wie um 200 V) geladen werden.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
der Impulsgenerator einen einzigen Kondensator 278, und
die Steuerung 274 umfaßt
einen wirkend mit diesem Kondensator verbundenen Schalter (z.B.
einen Koppelpunktschalter).
-
Der
Schalter ist ausgebildet, um einen zweiphasigen Impuls (d.h. eine
erste Phase aus einem Impuls mit einer vorbestimmten Polarität, gefolgt
von einer zweiten Phase aus einem Impuls mit umgekehrter Polarität) als ersten
Vorhofdefibrillationsimpuls und einen zweiphasigen Impuls als zweiten
Vorhofdefibrillationsimpuls zu liefern.
-
Die
Steuerung 274 gibt einen voreingestellten elektrischen
Impuls an vorbestimmte Elektrodenpaare durch einen Schalter 282 ab,
welcher vorzugsweise programmierbar ist. Die Kondensator-Ladevorrichtung 276,
der Kondensator 278, die Steuerung 274, der Entladungsschaltkreis 280 und
der Schalter 282 bilden somit einen elektrischen Impulsgenerator.
Daher wird man verstehen, daß die
Steuerung 274 im Betrieb als Reaktion auf eine Eingabe
von dem Detektor 270 den Impulsgenerator zur Synchronisierung
der Abgabe der zeitlich festgelegten Impulsausgabe an das richtige
Elektrodenpaar gemäß der von
dem Synchronisierungsmonitor 272 empfangenen Herzzyklusinformationen
und der spezifischen, von der Vorrichtung eingesetzten Elektrodenanordnung
steuert. Wenn eine zweiphasige Wellenform eingesetzt wird, werden
Fachleute ferner verstehen, daß der
Impulsgenerator auch einen Koppelpunktschalter umfaßt, um die
Polarität
des Elektrodenpaars zur Abgabe der zweiten (umgekehrten oder negativen)
Wellenform-Phase zu wechseln. Es ist auch vorzuziehen, daß das Elektronikpaket
einen an die interne Steuerung 274 gekoppelten Empfänger/Sender
zur Kommunikation mit einer externen Steuerung umfaßt. So könnte die
Impulsbehandlung durch eine externe Eingabe an die Steuerung zur Änderung
beispielsweise der Wellenform, der Spannung, der Elektrodenkopplung
oder sogar zur Abfrage von Datenüberwachungsdaten
geändert
werden, welche bezüglich
einer Anzahl Vorhoffibrillationsepisoden und der Wirksamkeit des
Schockpegels in einem Speicher empfangen und gespeichert wurden.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Schalter 282 programmierbar (z.B.
durch Fernsteuerung so wie durch ein Funksignal) zur Änderung
der Kopplung des Impulsgenerators an die Vorhofdefibrillationselektroden.
Dieses Merkmal wird vorteilhafterweise eingesetzt, wenn Mehrfachelektroden
implantiert sind, so daß die
Elektrodenpaare, welche die ersten und zweiten Vorhofdefibrillationsimpulse
abgeben, gewechselt werden können,
um das Verfahren für
einen bestimmten Patienten zu optimieren.
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Die
Energie des ersten Vorhofdefibrillationsimpulses ist vorzugsweise
nicht größer als
8 Joule, bevorzugter nicht größer als
6 Joule, noch bevorzugter nicht größer als 4 Joule, und am meisten
ist vorzuziehen, daß sie
nicht größer als
2 Joule ist. Die Energie des zweiten Vorhofdefibrillationsimpulses
ist typischerweise nicht größer als
die Energie des ersten Vorhofdefibrillationsimpulses (obwohl ein
derartiges Ergebnis möglich ist,
wenn eine Doppelkondensatorausführung
eingesetzt wird) und ist vorzugsweise nicht größer als 8 Joule, bevorzugter
nicht größer als
6 Joule, noch bevorzugter nicht größer als 4 Joule, und am meisten
ist vorzuziehen, daß sie
nicht größer als
2 Joule ist. Der zweite Vorhofdefibrillationsimpuls folgt dem ersten
Vorhofdefibrillationsimpuls vorzugsweise nach 0 bis 500 Millisekunden
und folgt dem ersten Vorhofdefibrillationsimpuls bevorzugter nach
0 bis 200 Millisekunden. Bei einer Alternative kann der zweite Vorhofdefibrillationsimpuls
den ersten Vorhofdefibrillationsimpuls überlappen, zum Beispiel um
ein Viertel bis drei Viertel der gesamten Dauer des Schocks (der
Dauer beider Schocks hintereinander). Die Dauer jedes Schocks kann
zum Beispiel drei bis zwanzig Millisekunden betragen, wobei die
gesamte Schockdauer zum Beispiel viereinhalb bis vierzig Millisekunden
beträgt.
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B. KAMMERTHERAPIE
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorgenannten Vorrichtung ist ein implantierbares System für die therapeutische
Behandlung der Kammern des Herzens eines Patienten, der eine derartige
Behandlung benötigt.
Das System umfaßt
eine Vielzahl Primärelektroden,
mindestens eine Hilfselektrode, eine Energiezufuhr und einen Steuerschaltkreis.
Die Vielzahl Primärelektroden
sind ausgebildet, um einen Therapieimpuls entlang eines vorbestimmten
Stromweges in einem ersten Abschnitt des Herzens zuzuführen, wobei
der Stromweg einen schwachen Feldbereich in einem zweiten Abschnitt
des Herzens definiert. Mindestens eine Hilfselektrode ist ausgebildet,
um einen Hilfsimpuls an den schwachen Feldbereich abzugeben, wobei
die mindestens eine Hilfselektrode ausgebildet ist, um durch die
Sammelvene und in einer Vene an der Oberfläche der linken Herzkammer positioniert
zu werden. Der Steuerschaltkreis ist wirkend mit den Primärelektroden,
der mindestens einen Hilfselektrode und der Energiezufuhr verbunden,
wobei der Steuerschaltkreis zur Abgabe einer Kardioversionsreihe
ausgebildet ist, welche einen einphasigen Hilfsimpuls durch die
Hilfselektrode umfaßt,
gefolgt von einem zweiphasigen Therapieimpuls durch die Primärelektroden,
wobei der Therapieimpuls innerhalb von 20 Millisekunden nach dem
Hilfsimpuls abgegeben wird und wobei die erste Phase des Therapieimpulses
eine der des Hilfsimpulses entgegengesetzte Polarität aufweist.
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Die
Dauer des Hilfsimpulses kann 0,5 oder 1 bis 5 oder 10 Millisekunden
betragen, wobei ein Impuls von 2 Millisekunden zur Zeit bevorzugt
wird. Das Zeitintervall vom Ende des Hilfsimpulses bis zur Anstiegsflanke
des Primärimpulses
kann 1 oder 2 Millisekunden bis 10, 15 oder 20 Millisekunden betragen,
wobei eine Verzögerung
von etwa 5 Millisekunden zur Zeit bevorzugt wird.
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Das
optimale Intervall zwischen Hilfs- und Primärimpuls kann unterschiedlich
sein, je nach Art des Rhythmus oder des Zustands des Myokardgewebes
zum Zeitpunkt der Anwendung der Therapie. Daher können die
Steuerschaltkreise auch ausgebildet sein, um eine Eigenschaft des
Herzrhythmus zu erfassen (z.B. ein Aktivierungsintervall oder ein
dynamisches Schema aufeinanderfolgender Aktivierungsintervalle)
und dann ein optimales Zeitintervall zwischen Hilfs- und Primärschock
auszuwählen
(z.B. aus einer in einem Mikroprozessorspeicher gespeicherten Tabelle).
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Im
allgemeinen ist der Steuerschaltkreis so ausgebildet, daß der Hilfsimpuls
nicht mehr als 40 % oder 50 % des Spitzenstroms und nicht mehr als
20 oder 30 % der abgegebenen Energie (in Joule) des Therapieimpulses
aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannung
der Abfallsflanke des Hilfsimpulses ungefähr oder etwa gleich der Spannung
der Anstiegsflanke des Therapieimpulses. Bestimmte Spannungs-, Strom-
und Energieabgabewerte werden von Faktoren wie dem Zustand des Gewebes
und den besonderen behandelten Beschwerden abhängen. Im allgemeinen kann der
Hilfsimpuls eine Spitzenspannung von 20 oder 30 Volt bis 200 oder
250 Volt aufweisen, wobei ein Spitzenspannungsbereich von 50 bis
150 Volt bevorzugt wird. Die Energie des Hilfsimpulses kann 0,01
oder 0,05 bis 1 oder 2 Joule betragen. Die Energie des Therapieimpulses
kann 5 oder 10 Joule bis 30, 40 oder 50 Joule betragen.
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C. Kombinierte Vorhof-
und Kammertherapie.
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Während Vorhof-
und Kammertherapiesysteme oben separat beschrieben sind, kombiniert
eine besonders bevorzugte Anordnung die beiden Systeme in einem
einzigen Verfahren und Vorrichtung. Der Detektor 270, den
sie umfaßt,
ist ausgebildet, um zu ermitteln, ob eine Vorhof- oder Kammertherapie
angezeigt ist (z.B. durch Ermitteln der Kammer, aus welcher der
vorzeitige Herzschlag stammt, wie oben beschrieben, oder gemäß bekannten
Verfahren), und die Steuerung 274 und der Schalter 278 sind
ausgebildet, um Vorhof- oder Kammertherapie abzugeben, wie oben
beschrieben.
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Das
zuvor Gesagte veranschaulicht die vorliegende Erfindung und soll
nicht als Beschränkung
derselben aufgefaßt
werden. Zahlreiche zusätzliche
Merkmale können
zu der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann
der elektrophysiologische Zustand des Herzmuskels für jeden
Herzaktivierungszyklus (Schlag) bestimmt werden, oder er kann periodisch
bestimmt werden, wobei die Messungen nur während ausgewählten Zeiten
durchgeführt
werden, welche durch Zeiträume
getrennt sind, in denen keine Messungen durchgeführt werden. Analysen können gleichzeitig
anhand von Merkmalen, die aus Elektrogrammen entnommen sind, welche
sich auf die Leitung eines Impulses beziehen, und Merkmalen, die
sich auf die Wiederherstellung (erneute Polarisierung) von Herzgewebe
beziehen, durchgeführt
werden. Merkmale, die sich auf die Leitung eines Impulses beziehen,
können
die Breite eines lokalen Elektrogramms und absolute Zeitunterschiede
zwischen erfaßten
Ereignissen an räumlich
ungleichen Erfassungsorten überall
im Herzen sein. Merkmale, die sich auf die Leitung beziehen, können Leitungsintervalle
von intrinsischen oder stimulierten Impulsen sein, welche durch
Berechnen der Zeitdifferenz zwischen erfaßten Ereignissen bestimmt werden,
welche anhand von Erfassungselektroden erhalten werden, die im rechten
Vorhof, der rechten Kammer und in einer Vene an der Oberfläche der
linken Kammer positioniert sind. Das dynamische Verhalten der Leitungsintervalle
kann überwacht
werden. Dementsprechend ist die Erfindung durch die folgenden Ansprüche definiert.
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Das
implantierbare System gemäß der vorliegenden
Erfindung kann zur Durchführung
eines Verfahrens zur Auswahl einer Herztherapie verwendet werden,
welche dem Herzen eines Patienten zur Prävention oder Behandlung einer
Herzrhythmusstörung
durch ein implantierbares System zugeführt 5 werden soll, wobei das
Verfahren folgendes umfaßt:
Detektieren
elektrischer Aktivität
vom Herzen des Patienten;
Vorhersagen des zukünftigen
Einsetzens einer Herzrhythmusstörung
bei dem Patienten anhand der detektieren elektrischen Aktivität;
Abgabe
eines ersten elektrischen Therapieimpulses an das Herz des Patienten
vor dem Einsetzen einer Herzrhythmusstörung; dann
Überwachen
der Wirksamkeit des ersten elektrischen Therapieimpulses bei der
Prävention
der Herzrhythmusstörung
anhand der detektierten elektrischen Aktivität;
Abgabe eines zweiten
elektrischen Therapieimpulses an das Herz des Patienten beim Einsetzen
der Herzrhythmusstörung,
wenn der erste elektrische Therapieimpuls nicht wirksam ist.
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Bevorzugte
Merkmale des offenbarten Verfahrens sind unter anderem folgende:
- 1. Der Schritt der Abgabe eines zweiten elektrischen
Therapieimpulses wird gefolgt von folgenden Schritten:
Überwachen
der Wirksamkeit des zweiten elektrischen Therapieimpulses bei der
Behandlung der Herzrhythmusstörung;
und dann Abgabe eines dritten elektrischen Therapieimpulses an das
Herz des Patienten, wenn der zweite elektrische Therapieimpuls nicht
wirksam bei der Behandlung der Herzrhythmusstörung ist, wobei der dritte
elektrische Therapieimpuls ein Impuls mit höherer Energie als der zweite
elektrische Therapieimpuls ist.
- 2. Der Schritt der Abgabe eines zweiten elektrischen Therapieimpulses
wird während
der ersten drei Herzschläge
mit Herzrhythmusstörung
ausgeführt.
- 3. Der Schritt der Abgabe eines zweiten elektrischen Therapieimpulses
wird während
der ersten drei Sekunden der Herzrhythmusstörung ausgeführt.
- 4. Der Schritt des Detektierens elektrischer Aktivität vom Herzen
wird mit mindestens einer ersten Erfassungselektrode ausgeführt, welche
innerhalb einer Vene an der linken Oberfläche der linken Herzkammer positioniert
ist.
- 5. Der Schritt des Detektierens elektrischer Aktivität vom Herzen
wird ferner mit einer zweiten Erfassungselektrode ausgeführt, welche
innerhalb der rechten Herzkammer positioniert ist.
- 6. Der Schritt des Detektierens elektrischer Aktivität vom Herzen
wird ferner mit einer dritten Erfassungselektrode ausgeführt, welche
im rechten Vorhof oder der oberen Hohlvene des Herzens positioniert
ist.
- 7. Der Detektionsschritt wird durch Detektion vorzeitiger Herzschläge in dem
Herzen ausgeführt.
- 8. Der Detektionsschritt umfaßt ferner den Schritt der Identifikation
der Herzkammer, aus der die vorzeitigen Herzschläge in dem Herzen stammen.
- 9. Der Detektionsschritt umfaßt die Detektion des Vorhandenseins
von Sinusrhythmus mit syntaktischen Beziehungen zwischen Elektrogramm-Merkmalen.
- 10. Der Detektionsschritt umfaßt ferner den Schritt des Unterscheidens
der Ursprungsstelle vorzeitiger Herzschläge in dem Herzen.
- 11. Der Schritt des Unterscheidens umfaßt das Unterscheiden einer
Ursprungsstelle in einem Vorhof von einer in einer Kammer befindlichen
Ursprungsstelle vorzeitiger Herzschläge in dem Herzen.
- 12. Das Verfahren umfaßt
ferner den Schritt der Auswahl eines elektrischen Vorhof- oder Kammertherapieimpulses
als ersten elektrischen Therapieimpuls auf der Basis der detektierten
elektrischen Aktivität.
- 13. Die ersten und zweiten Therapieimpulse sind Vorhoftherapieimpulse.
- 14. Die ersten und zweiten Therapieimpulse sind Kammertherapieimpulse.
- 15. Der Schritt der Abgabe eines ersten elektrischen Therapieimpulses
wird mit einer Vielzahl Primärelektroden
ausgeführt;
wobei
eine erste der Primärelektroden
durch das Ostium der Sammelvene und innerhalb einer Vene an der Oberfläche der
linken Herzkammer positioniert ist.
- 16. Die Schritte der Abgabe eines zweiten und eines beliebigen
dritten elektrischen Therapieimpulses werden mit einer Vielzahl
Primärelektroden
ausgeführt;
wobei
eine erste der Primärelektroden
durch das Ostium der Sammelvene und innerhalb einer Vene an der Oberfläche der
linken Herzkammer positioniert ist.
