WO2020254193A1 - Implementierbares verfahren zum betreiben eines herzschrittmachers - Google Patents

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WO2020254193A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method for generating a pacemaker sequence made up of electrical pacemaker pulses for initiation into the right atrium of a heart muscle.
  • the present invention also relates to a method for operating an atrial pacemaker designed to generate an electrical pacemaker pulse and initiate the pacemaker pulse into the right atrium, with electrical sinus pulses generated in the sinus node being detected.
  • Atrial pacemaker device for mounting in the right atrium of a heart muscle, preferably near the sinus node, with a
  • Stimulation arrangement for generating an electrical
  • Pacemaker pulse and its introduction into the right atrium of the heart muscle and with a control arrangement for controlling the stimulation arrangement.
  • Atrial antitachycardia pacing in Anglo-Saxon and is known by the acronym aATP.
  • aATP adenosine triphosphate
  • Atrial pacemakers and methods of the type mentioned are capable of a low-grade atrial tachyarrhythmia in the sense of a
  • Atrial pacemaker therapy On the other hand, this form beats therapy often only to a lesser extent in the case of high-grade atrial tachycardia or it fails completely in the case of manifest atrial fibrillation.
  • the present invention is based on the object of providing a method for generating the type mentioned at the beginning, a method for operating the type mentioned at the beginning, and a
  • Atrial pacemaker device which make it possible to reliably and completely prevent atrial fibrillation even in the case of high-grade atrial tachycardia or in the case of manifest atrial fibrillation
  • Pacemaker sequence solved in that the pacemaker sequence is generated in such a way that between two successive
  • pacemaker pulses from the sinus node of the myocardium can only produce an electrical sinus pulse.
  • the method thus provides that successive pacemaker pulses are clocked in such a way that either no sinus pulse at all is generated by the sinus node between two pacemaker pulses.
  • the activity of the sinus node is completely suppressed and the heart muscle is clocked exclusively by the electrical pacemaker pulses of the pacemaker sequence.
  • Atrial fibrillation can be reliably prevented.
  • the time interval between two successive pacemaker pulses can also be selected so that one
  • Sinus node activity to produce a sinus electrical pulse takes place.
  • the invention shows that a reliable prevention of the development of atrial fibrillation can be achieved is.
  • Sinus node of the heart muscle is not completely suppressed. With a suitable process management, this enables the physiological control mechanisms to adapt the heart rate to variable ones
  • sinusoidal pulses are detected, preferably by means of a magnetic field measurement, the pacemaker sequence being generated as a function of time on the induction of the sinusoidal pulses. Because sine pulses are detected in accordance with this embodiment of the invention, the time at which the next pacemaker pulse is generated can advantageously be selected in such a way that it triggers another
  • Sine pulse by the sine node can thereby advantageously be adapted to the variability of the heart rate controlled by the body.
  • the first pacemaker pulse following a detection of a sinusoidal pulse is within a time interval after the time of generation of the last of the detection
  • Sinus pulse temporally preceding pacemaker pulse is generated, the time interval being smaller than an automatic time of
  • Cardiomyocytes of the heart muscle is chosen.
  • the automatic time refers to the time a cardiomyocyte needs to depolarize itself. Because it is well known that all cardiomyocytes have the Ability to spontaneously arouse oneself if there is no external depolarization. As is well known, this process is called automation. According to this embodiment of the method according to the invention, on the one hand one of the body via the
  • Generating the first pacemaker pulse following a detection of a sinus pulse a depolarization of individual cardiomyocytes, which may not have been depolarized by the sinus pulse, is ensured, namely before they spontaneously excite themselves.
  • an automatism is achieved by generating a
  • the heart muscle is prior to generating the
  • Pacemaker sequence preferably electrical, cardioverted. This enables the method according to the invention to be used on a heart muscle in which atrial fibrillation is already occurring.
  • cardioversion first establishes a normal sinus rhythm of the heart muscle.
  • the cardioversion can be carried out using any method known per se to the person skilled in the art. In order to achieve that with advantage
  • the activity of the heart muscle cells is synchronized by delivering a current surge. This will become uncontrolled
  • Sinus node or atrial pacemaker is made possible.
  • the shock is delivered with a lower initial dose than with defibrillation.
  • the electric shock is triggered by an ECG.
  • the heart activity is registered in the EKG, i.e. at the time of the contraction of the heart muscle cells that are still working synchronously, and the shock is delivered at the same time.
  • the advantage of an electrical cardioversion lies in the
  • the normal heart rhythm can be established instantaneously.
  • the pacemaker pulses are introduced, preferably in the vicinity of the sinus node, on an inner skin of the cardiomyocytes of the heart muscle. Since the sinus impulse, on the other hand, causes excitation on the outer skin, the atrial excitation from an atrial pacemaker on an inner skin of the cardiomyocytes has the advantage, according to the invention, that a retrograde atrial excitation occurs, in which the magnetic
  • Membrane ie on the inner skin of the cardiomyocytes, in particular also a depolarization of myocardial cells of the pulmonary cuff is achieved. Since the excitation triggered there then moves away from the initial excitation wave in the direction of the free edge of the cuff, the cuff is completely depolarized. This advantageously prevents myocardial cell isolations from occurring.
  • the time interval between successive pacemaker pulses is compared to the time interval between successive pacemaker pulses shortened before detection of this sinus pulse. According to the invention, this measure advantageously ensures that no further sine pulse can be generated before the pacemaker pulse is generated, since the
  • the pacemaker pulses are then successively increased until the time interval reaches an upper limit period and / or until a further sinus pulse is detected.
  • the pacemaker sequence is indirectly sinusoidally controlled with advantage. This is extremely important for the physiological function of the heart and thus for the patient's quality of life. Nevertheless, the method according to the invention can reliably prevent more than one sine pulse from passing through in a row. Atrial fibrillation can be prevented permanently in this way according to the invention.
  • Limit period for example, a physiological value corresponding to 60 beats per minute can be selected. If when increasing the time interval between successive
  • Pacemaker pulses a further sinus pulse is detected before the limit period is reached, the successive increase in the time interval between pacemaker pulses ends.
  • the object on which the present invention is based is related to the method for operating an atrial pacemaker designed to generate an electrical pacemaker pulse and initiate the pacemaker pulse into the right atrium
  • Sinus node generated electrical impulses are detected, solved in that a pacemaker sequence by means of the atrial pacemaker is generated from electrical pacemaker pulses in such a way that between two successive pacemaker pulses from
  • sinus nodes of the heart muscle can only produce an electrical sinus impulse. It has been shown within the scope of the invention that with this operating mode of an atrial pacemaker a reliable prevention of atrial fibrillation is advantageously possible even in the case of high-grade atrial tachycardia or in the case of manifest atrial fibrillation.
  • the object on which the invention is based is achieved in that the control arrangement is designed for carrying out a method according to one of claims 1 to 9.
  • the control arrangement is designed for carrying out a method according to one of claims 1 to 9.
  • one of the methods disclosed is in
  • Atrial pacemaker device is a sensor assembly for
  • Stimulation arrangement is designed as a function of sinusoidal pulses detected by the sensor arrangement. According to this embodiment of the invention, it is possible with advantage that
  • Atrial pacemaker device to indirectly control the sinus for the benefit of the patient's quality of life.
  • the senor arrangement is designed to measure a magnetic field.
  • the probe is designed in particular to be inductively magnetically sensitive. This enables a reliable Detection of sine pulses as an input variable for the
  • Stimulation arrangement be designed to be integrated. In this way, the measurement is possible in a compact arrangement. Because a
  • Sine pulse can only outside the time interval of a
  • Pacemaker impulses arise during pacemaker excitation and their subsequent refractory period.
  • the refractory period in humans is usually 200 milliseconds.
  • a probe that generates a pacemaker pulse can also be used as a sensor probe, since both functions are never required at the same time.
  • the invention is described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, with further advantageous
  • FIG. 1 a schematic representation of a preferred embodiment of an atrial pacemaker device according to the invention with a measuring and pacemaker probe for measuring a magnetic field in the cardiac muscle;
  • FIG. 2 Detailed representation of a preferred embodiment of a
  • Atrial pacemaker device which can also be used as an active pacemaker electrode;
  • Figure 3 Schematic representation of a progression diagram of a
  • Pacemaker sequence as well as measured sinus impulses in temporal course with illustration of the signs in the EKG signal in a procedure according to the prior art
  • FIG. 4 a schematic progression diagram in a representation
  • FIG. 3 in relation to an embodiment of the method according to the invention for generating a pacemaker sequence.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of a
  • Atrial pacemaker device for measuring inductive-magnetic fields of the cell membranes of a nerve muscle 1.
  • the atrial pacemaker device has
  • the centerpiece is a measuring and pacemaker probe 2. As can be seen in detail 3, the measuring and pacemaker probe 2 is inserted in the muscle tissue 4 of the cardiac muscle 1. A proximal
  • the measuring section 5 of the measuring and pacemaker probe 2 protrudes into the muscle tissue 4 of the cardiac muscle 1. More precisely, the measuring section 5 of the measuring and pacemaker probe 2 is attached in the right atrium 41 to the inner skin of the cardiomyocytes of the cardiac muscle 4 in the vicinity of the sinus node 42. The measurement signal received in the measurement section 5 of the measurement and pacemaker probe 2 is sent via a discharge wire 6 to a
  • Control unit 7 derived.
  • the general architecture essentially corresponds to that of a unipolar electrode, as it is used to measure electrical currents from the skin, brain and peripheral nerves
  • the control unit 7 is provided with a display unit 8 in order to display the information from the measuring and pacemaker probe 2 im
  • FIG. 2 schematically illustrates in detail the measuring section 5 of a measuring and pacemaker probe 2 according to the invention.
  • Figure 2 shows only the proximal measuring section 5 of the measuring and
  • Measuring section 5 of the measuring and pacemaker probe 2 has an electrical conductor 9 inside.
  • the electrical conductor 9 can be designed as a metal wire.
  • the metal wire 9 is cast into electrical insulation 10.
  • the electrical insulation 10 has glass and / or acrylic as the insulating material.
  • the electrical insulation 10 completely isolates the metal wire 9 inside the measuring section 5 of the measuring and pacemaker probe 2 from the organ to be measured, in the example of FIG. 1 that is completely from the muscle tissue 4 of the heart muscle 1.
  • the electrical insulation 10 is formed with a blade 12 which is beveled in the axial direction.
  • the measuring section 5 is provided with a rigidity that enables the piercing with the aid of the blade 12 into the organ to be measured, for example into the
  • Muscle tissue 4 of the heart muscle 1 allows.
  • the electrical connection of the discharge wire 6 to the is not shown in FIG.
  • the measuring section 5 is at a distal end 13 with a
  • the shielding 14 can be designed in any desired manner known per se to the person skilled in the art, in order to keep electrical and / or magnetic fields occurring at higher frequencies away from the discharge wire 6.
  • Pacemaker probe 2 has a metallic anchoring system 17 at its distal end 13.
  • the metallic anchoring system 17 is mounted on the attachment of the shield 14 and is electrically connected to it
  • the metallic anchoring system 17 exercises a manner known per se to the person skilled in the art
  • Anchoring system 17 is electrically connected so that it can initiate pacemaker pulses for atrial depolarization in the right atrium of the heart muscle in a known manner.
  • the proximal measuring section 5 is preferably about 5 mm long from the proximal end 11 to the distal end 13. None of the illustrations are to scale.
  • the measuring and pacemaker probe 2 In order to measure inductive-magnetic fields of excited cell membranes of the muscle tissue 4 of the heart muscle 1 with the measuring and pacemaker probe 2 according to the invention, the measuring and pacemaker probe 2, as can be seen in FIG Muscle tissue 4 introduced. For anchoring the measuring section 5 of the measuring and pacemaker probe 2 in the
  • Muscle tissue 4 is used by the metallic anchoring system 17.
  • the proximal measuring section 5 of the measuring and pacemaker probe 2 introduced into the muscle tissue 4 is due to the electrical
  • Insulation 10 is electrically insulated from the surrounding muscle tissue 4 of the heart muscle 1. Electric currents can therefore not from
  • the metal wire 9 embedded in the electrical insulation 10 in the proximal measuring section 5 is capable of
  • Measuring section 5 inductive-magnetic fields of the cell membranes to be detected in muscle tissue 4. This takes place by means of the induction of a voltage in the metal wire 9. The induced voltage leads to an electrical current in the metal wire 9. This is passed on to the control unit 7 via the discharge wire 6. It is visualized in the control unit 7 via a display unit 8.
  • the lead-off wire 6 is continuous and in particular in the transition area between the proximal measuring section 5 of the measuring and
  • Pacemaker probe 2 is provided with electromagnetic shielding 14.
  • the embodiment according to FIG. 2 enables an alternating operation as a measuring probe on the one hand and as an active pacemaker electrode on the other hand via a suitable control within the control unit 7.
  • a suitable control within the control unit 7.
  • an impulse for stimulating the muscle tissue 4 of the cardiac muscle 1 is emitted via the metallic anchoring system 17 and the electrical shielding 14. During this time there is no measurement.
  • an electrolyte solution can also be used as an electrical conductor.
  • the electrical insulation 10 is expediently designed as a glass sleeve closed at the proximal end 11.
  • the measurement and pacemaker probe 2 disclosed can advantageously be used to measure inductive-magnetic fields as electrophysiological fields
  • Characteristic variable of an organ can be made, which is less prone to errors compared to a measurement of electrical currents as an electrophysiological variable.
  • the signals obtained using the disclosed measuring and pacemaker probe 2 are suitable as Input variable for a method according to the invention for controlling an atrial pacemaker.
  • Figure 3 shows a schematic profile diagram along a
  • Time axis 18 of simplified and idealized illustrated pulses that are decisive for the method according to the invention.
  • electrical pacemaker pulses 19, 20, 21, 22 are applied upwards, which together form a pacemaker sequence 23.
  • sinus pulses 24, 25 caused by the sinus node 42 of the cardiac muscle 1 are plotted downwards. This illustrates that the atrial excitation passes through the sinus
  • Atrial pacemakers produce a negative P.
  • the two magnetic fields are thus polarized in opposite directions. Furthermore, in FIG. 3, on the time axis 18, the
  • Time of self-excitation of an ectopy 26 illustrates.
  • an arrow symbolically illustrates the corresponding automatic time 27.
  • the pacemaker sequence 23 shown in FIG. 3 corresponds to a method management according to the prior art. As can be seen in FIG. 3, in the initial state there is a time interval between the pacemaker pulse 19 and the
  • Pacemaker pulse 20 was chosen with a relative time value of 3.0. As can also be seen in FIG. 3, no sinus pulses are produced between the pacemaker pulse 19 and the pacemaker pulse 20. FIG. 3 also shows by way of example that after the pacemaker pulse 20 has been generated in the myocardial cells after that triggered by the pacemaker pulse 20
  • Atrial depolarization the automatic time 27 begins to run.
  • the automatic arrow drawn in FIG. 3 therefore begins with the last pacer depolarization, that is to say with the last pacemaker pulse. Theoretically, one could place the arrows after each depolarization shown, i.e. after each
  • Sine pulse 24 triggered. However, due to its polarity, some exposed cells at the peripheral edge of the atrium are not sufficient to depolarize them due to dilation
  • Sinus node 42 generates a further sinus pulse 25.
  • the time interval between the sine pulse 24 and the sine pulse 25 is 2.2 relative time units. It thus corresponds to the time interval between the last generated pacemaker pulse 20 and the following sine pulse 24.
  • the relative time 2.2 therefore corresponds to the natural heart rate of the sinus node 42.
  • the sinus pulse 24 alone creates the ectopia, which then occurs with "star” 26 can depolarize this ectopia because the further sinus pulse 25 was unable to do so either to depolarize. Actually, a large number of extrasystoles should be recorded at the point in time “Stern” 26. It could be spontaneous
  • Atrial fibrillation occurs in "Stern" 26. This scenario is not taken into account in the only schematic FIG.
  • the atrial pacemaker just keeps beating here, according to the pacemaker impulse 21. Perhaps it would depolarize individual ectopias again and force them to go below its rhythm. Maybe his signal would be 21 in the
  • the atrial pacemaker would be switched off according to the prior art procedure shown in FIG.
  • Pacemaker pulse 21 leads to a complete depolarization of peripheral myocardial cells in exposed positions.
  • Pacemaker pulse 22 which is generated at a relative time interval of 3.0, corresponds to that at the beginning of the curve diagram with pacemaker pulses 19, 20.
  • an undesirable ectopy 26 has disadvantageously arisen.
  • FIG. 4 illustrates the method according to the invention, the representation of the hypothetical progression diagram corresponding to that according to FIG.
  • an inventive method according to the invention, the representation of the hypothetical progression diagram corresponding to that according to FIG.
  • Pacemaker sequence 28 made up of pacemaker pulses 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36. As illustrated on the left edge of FIG. 4, the
  • Pacemaker pulses 29, 30 of the pacemaker sequence 28 according to the invention operated with a limit period, which in relative
  • Time units corresponds to 3.0. After the pacemaker pulse 30 has been generated, a sinus pulse 37 generated by the sinus node 42 occurs after 2.2 relative time units.
  • the first pacemaker pulse 31 following the sine pulse 37 is generated in good time, namely 1, 8 relative time units after the sine pulse 37 in the example according to FIG.
  • Myocardial cells are depolarized before reaching the automatic time 27. Therefore, extrasystoles, tachyarrhythmias or spontaneous occur
  • Atrial fibrillation does not occur in the pacemaker sequence 28 according to the invention. This is shown in Figure 4 by the interruption 37 of the pacemaker sequence 28 according to the invention.
  • the following pacemaker pulse 31 is generated in good time such that the time interval 39 between the last pacemaker pulse 30 before the sinus pulse 37 and the first pacemaker pulse 31 after the sinus pulse 37 is shorter than the automatic time 27.
  • the second pacemaker pulse 32 following the sinus pulse 37 has the same time interval from the first pacemaker pulse 31 following the sinus pulse 37 as the time interval between the pacemaker pulse 31 and the sine pulse 37. This corresponds to an increase in the frequency of the pacemaker pulses after a sine pulse 37 has been detected.
  • Pacemaker pulse 34 after 2.0 relative time units a further sinus pulse 40 is caused by the sinus node 42, in the example according to FIG. 4 after 2.0 relative time units.
  • a further sinus pulse 40 is caused by the sinus node 42, in the example according to FIG. 4 after 2.0 relative time units.
  • Pacemaker pulse 36 is generated in good time that the time interval 41 between the last
  • Automatic time is 27. Accordingly, the automatic time 27 experiences an interruption 38 so that with the pacemaker sequence 28 a
  • the second pacemaker pulse 36 following the sine pulse 40 occurs with a smaller period than the period between the
  • Pacemaker pulses 33, 34 before the sinus pulse 40 is called.
  • depolarizations of the ectopias 26 can thus advantageously be reliably prevented. Because between the two pacemaker pulses 30, 31 or between the two If exactly one sinus pulse 37 or sinus pulse 40 is allowed to pass through pacemaker pulses 34, 35, a coupling to the natural sinus activity is advantageously ensured in order to maintain the physiological control of changes in load on the heart muscle 1.

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Abstract

Um ein Verfahren zum Erzeugen einer aus elektrischen Schrittmacherimpulsen zum Einleiten in den rechten Vorhof (41) eines Herzmuskels aufgebauten Schrittmachersequenz, anzugeben sowie eine Vorhofschrittmachervorrichtung zum Anbringen im rechten Vorhof (41) eines Herzmuskels (1), vorzugsweise nahe dem Sinusknoten (42), mit einer Stimulationsanordnung zum Erzeugen eines elektrischen Schrittmacherimpulses (29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) und dessen Einleiten in den rechten Vorhof (41) des Herzmuskels (1) sowie mit einer Steuerungsanordnung zum Steuern der Stimulationsanordnung, anzugeben, welche es ermöglichen, ein Vorhofflimmern verlässlich und vollständig auch bei hochgradiger atrialer Tachykardie bzw. bei manifestem Vorhofflimmern zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass die Schrittmachersequenz (28) derart erzeugt wird, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen (30, 31, 34, 35, 36) vom Sinusknoten (42) des Herzmuskels (1) physiologisch höchstens ein elektrischer Sinusimpuls hervorgerufen werden kann.

Description

Implementierbares Verfahren zum Betreiben eines
Herzschrittmachers
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer aus elektrischen Schrittmacherimpulsen zum Einleiten in den rechten Vorhof eines Herzmuskels aufgebauten Schrittmachersequenz.
Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines zum Erzeugen eines elektrischen Schrittmacherimpulses und Einleiten des Schrittmacherimpulses in den rechten Vorhof ausgebildeten Vorhofschrittmachers, wobei im Sinusknoten erzeugte elektrische Sinusimpulse detektiert werden.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine
Vorhofschrittmachervorrichtung zum Anbringen im rechten Vorhof eines Herzmuskels, vorzugsweise nahe dem Sinusknoten, mit einer
Stimulationsanordnung zum Erzeugen eines elektrischen
Schrittmacherimpulses und dessen Einleiten in den rechten Vorhof des Herzmuskels sowie mit einer Steuerungsanordnung zum Steuern der Stimulationsanordnung.
Seit vielen Jahren kommen Vorhofschrittmacher zur Behandlung eines Vorhofflimmerns zum Einsatz, da die Vorstufe des Flimmerns immer eine Tachyarrythmie wachsender Frequenz ist, richtet sich im Stand der Technik die Schrittmacheraktivität zunächst gegen diese. Die
entsprechende Behandlung wird im Angelsächsischen als atrial antitachycardia pacing bezeichnet und ist unter dem Akronym aATP bekannt. Bis heute sind die klinischen Ergebnisse dieser
Behandlungsform jedoch enttäuschend. Zwar vermögen vorbekannte Vorhofschrittmacher und Verfahren der eingangs genannten Art eine geringgradige atriale Tachyarrythmie im Sinne einer
Vorhofschrittmachertherapie abzuschalten. Hingegen schlägt diese Form der Therapie häufig bei einer hochgradigen atrialen Tachykardie nur noch in geringerem Maße an bzw. sie versagt vollständig bei manifestem Vorhofflimmern.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen der eingangs genannten Art, ein Verfahren zum Betreiben der eingangs genannten Art sowie eine
Vorhofschrittmachervorrichtung anzugeben, welche es ermöglichen, ein Vorhofflimmern verlässlich und vollständig auch bei hochgradiger atrialer Tachykardie bzw. bei manifestem Vorhofflimmern zu unterbinden Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Erzeugen einer aus elektrischen Schrittmacherimpulsen zum
Einleiten in den rechten Vorhof eines Herzmuskels aufgebauten
Schrittmachersequenz dadurch gelöst, dass die Schrittmachersequenz derart erzeugt wird, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Schrittmacherimpulsen vom Sinusknoten des Herzmuskels physiologisch höchstens ein elektrischer Sinusimpuls hervorgerufen werden kann.
Erfindungsgemäß sieht das Verfahren somit vor, dass eine Taktung aufeinanderfolgender Schrittmacherimpulse so gewählt ist, dass zwischen zwei Schrittmacherimpulsen entweder überhaupt kein Sinusimpuls vom Sinusknoten erzeugt wird. In diesem Falle ist die Aktivität des Sinusknoten vollständig unterdrückt und der Herzmuskel wird ausschließlich durch die elektrischen Schrittmacherimpulse der Schrittmachersequenz getaktet. Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass in diesem Falle ein
Vorhofflimmern verlässlich unterbunden werden kann. Im Rahmen der Erfindung kann die zeitliche Beabstandung zweier aufeinanderfolgender Schrittmacherimpulse jedoch auch so gewählt werden, dass eine
Sinusknotenaktivität zur Hervorrufung eines elektrischen Sinusimpulses stattfindet. Auch in diesem Falle zeigt sich erfindungsgemäß, dass ein verlässliches Unterbinden der Entstehung von Vorhofflimmern erreichbar ist. In diesem Fall ist es günstig, dass die natürliche Aktivität des
Sinusknoten des Herzmuskels nicht vollständig unterdrückt wird. Dies ermöglicht es bei geeigneter Verfahrensführung, die physiologischen Steuermechanismen zur Anpassung der Herzrate an variable
Belastungszustände des Körpers zu nutzen, was bei vollständiger
Unterdrückung der Sinusaktivität nicht möglich ist. In beiden Fällen, das heißt bei keinen Sinusimpulsen zwischen Schrittmacherimpulsen einerseits und bei Durchlässen eines Sinusimpulses zwischen zwei Schrittmacherimpulsen andererseits, kann erfindungsgemäß eine zuverlässige Unterbindung von Vorhofflimmern erreicht werden. in vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Sinusimpulse, vorzugsweise mittels einer Magnetfeldmessung, detektiert, wobei die Schrittmachersequenz in zeitlicher Abhängigkeit von der Hervorrufung der Sinusimpulse erzeugt wird. Dadurch, dass gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung Sinusimpulse detektiert werden, kann mit Vorteil der Zeitpunkt der Erzeugung des nächsten Schrittmacherimpulses so gewählt werden, dass dieser der Hervorrufung eines weiteren
Sinusimpulses durch den Sinusknoten zuvorkommt. Das Verfahren kann dadurch mit Vorteil an vom Körper gesteuerte Variabilität der Herzrate angepasst werden.
Besonders günstig ist es in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn der erste auf eine Detektion eines Sinusimpulses folgende Schrittmacherimpuls innerhalb eines Zeitintervalls nach dem Zeitpunkt der Erzeugung des letzten der Detektion des
Sinusimpulses zeitlich vorausgehenden Schrittmacherimpulses erzeugt wird, wobei das Zeitintervall kleiner als eine Automatiezeit von
Kardiomyozyten des Herzmuskels gewählt wird. Dabei bezeichnet die Automatiezeit die Zeit, die ein Kardiomyozyt braucht, um sich selbst zu depolarisieren. Denn bekanntlich besitzen alle Kardiomyozyten die Fähigkeit, sich spontan selbst zu erregen, wenn eine von außen kommende Depolarisation ausbleibt. Bekanntlich wird dieser Vorgang Automatie genannt. Gemäß dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit Vorteil zum einen eine vom Körper über die
Sinusaktivität gesteuerte Variabilität der Herzrate zugelassen, wobei gleichzeitig erfindungsgemäß durch die Wahl des Zeitpunkts der
Erzeugung des ersten auf eine Detektion eines Sinusimpulses folgenden Schrittmacherimpulses eine Depolarisierung einzelner Kardiomyozyten, welche möglicherweise vom Sinusimpuls nicht depolarisiert wurden, sichergestellt wird, und zwar bevor diese sich spontan selbst erregen.
Erfindungsgemäß wird nach Detektion eines Sinusimpulses rechtzeitig vor Auftreten einer möglichen Automatie in einzelnen nicht depolarisierten Kardiomyozyten einer Automatie durch Erzeugen eines
Schrittmacherimpulses vorgegriffen. In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen wird der Herzmuskel vor dem Erzeugen der
Schrittmachersequenz, vorzugsweise elektrisch, kardiovertiert. Dies ermöglicht den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Herzmuskel, bei welchem bereits Vorhofflimmern auftritt. Die
Kardioversion stellt in diesem Falle erfindungsgemäß zunächst einen normalen Sinusrhythmus des Herzmuskels her. Die Kardioversion kann mit jeder dem Fachmann für sich genommen bekannten Methode durchgeführt werden. Um mit Vorteil zu erreichen, dass das
erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer Schrittmachersequenz in einem Zustand des Herzmuskels mit normalem Herzrhythmus einsetzt, sollte die Kardioversion im Rahmen der Erfindung elektrisch,
beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Defibrillators, durchgeführt werden. Dabei wird durch die Abgabe eines Stromstoßes die Aktivität der Herzmuskelzellen synchronisiert. Dadurch werden unkontrollierte
Erregungsbildungen außerhalb des eigentlichen Reizbildungssystems verhindert und eine geordnete elektrische Aktivität, ausgehend vom
Sinusknoten beziehungsweise vom Vorhofschrittmacher, wird ermöglicht. Bei der elektrischen Kardioversion wird der Schock im Vergleich zur Defibrillation mit einer geringeren Initialdosis abgegeben. Zudem wird der Stromstoß EKG-getriggert ausgelöst. Dabei wird die Herzaktivität im EKG, also in dem Zeitpunkt der Kontraktion der noch synchron arbeitenden Herzmuskelzellen, registriert und der Schock wird dazu gleichzeitig abgegeben. Der Vorteil einer elektrischen Kardioversion liegt im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren darin, dass der normale Herzrhythmus instantan hergestellt werden kann.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass die Schrittmacherimpulse, vorzugsweise in einer Nähe des Sinusknotens, an einer Innenhaut der Kardiomyozyten des Herzmuskels eingeleitet werden. Da der Sinusimpuls demgegenüber eine Erregung an der Außenhaut bewirkt, hat die Vorhoferregung aus einem Vorhofschrittmacher an einer Innenhaut der Kardiomyozyten erfindungsgemäß den Vorteil, dass eine retrograde Vorhoferregung erfolgt, bei dem das magnetische
Summationsfeld gegensätzlich zu jenem bei der Vorhoferregung durch den sinuserzeugten Summationsfeld ist. Es hat sich experimentell erwiesen, dass bei Entstehung des Magnetfelds in der lumenseitigen
Membran, also an der Innenhaut der Kardiomyozyten, insbesondere auch eine Depolarisation von Myokardzellen der pulmonalen Manschette erwirkt wird. Da sich die dort ausgelöste Erregung anschließend von der initialen Erregungswelle fort in Richtung freier Rand der Manschette bewegt, wird die Manschette vollständig depolarisiert. Dadurch können mit Vorteil Myokardzellisolationen nicht entstehen.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Detektion eines Sinusimpulses der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen gegenüber dem zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen vor Detektion dieses Sinusimpulses verkürzt. Durch diese Maßnahme wird erfindungsgemäß mit Vorteil sichergestellt, dass vor Erzeugung des Schrittmacherimpulses kein weiterer Sinusimpuls hervorgerufen werden kann, da der
Schrittmacherimpuls einem weiteren Sinusimpuls zuvorkommt.
Um in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil zu erreichen, dass sich sehr bald wieder ein Sinusimpuls durchsetzen kann, wird in Ausgestaltung der Erfindung der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden
Schrittmacherimpulsen anschließend sukzessive vergrößert, bis der zeitliche Abstand eine obere Grenzperiode erreicht und/oder bis ein weiterer Sinusimpuls detektiert wird. Auf diese Weise ist mit Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schrittmachersequenz mittelbar sinusgesteuert. Dies ist für die physiologische Funktion des Herzens und damit für die Lebensqualität des Patienten äußerst wichtig. Dennoch kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sicher verhindert werden, dass mehr als ein Sinusimpuls in Folge durchläuft. Ein Vorhofflimmern lässt sich auf diese Weise gemäß der Erfindung dauerhaft verhindern. Als
Grenzperiode kann beispielsweise ein physiologischer Wert entsprechend 60 Schlägen pro Minute gewählt werden. Sofern beim Vergrößern des zeitlichen Abstands zwischen aufeinanderfolgenden
Schrittmacherimpulsen vor Erreichen der Grenzperiode ein weiterer Sinusimpuls detektiert wird, endet die sukzessive Vergrößerung des zeitlichen Abstands zwischen Schrittmacherimpulsen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zum Betreiben eines zum Erzeugen eines elektrischen Schrittmacherimpulses und Einleiten des Schrittmacherimpulses in den rechten Vorhof ausgebildeten Vorhofschrittmachers, wobei im
Sinusknoten erzeugte elektrische Impulse detektiert werden, dadurch gelöst, dass mittels des Vorhofschrittmachers eine Schrittmachersequenz aus elektrischen Schrittmacherimpulsen derart erzeugt wird, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen vom
Sinusknoten des Herzmuskels physiologisch höchstens ein elektrischer Sinusimpuls hervorgerufen werden kann. Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass mit dieser Betriebsart eines Vorhofschrittmachers mit Vorteil eine verlässliche Unterbindung von Vorhofflimmern auch bei hochgradiger atrialer Tachykardie beziehungsweise bei manifestem Vorhofflimmern möglich ist.
Hinsichtlich einer Vorhofschrittmachervorrichtung der eingangs genannten Art wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steuerungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist. In diesem Falle ist erfindungsgemäß eines der offenbarten Verfahren in der
Steuerungsanordnung implementiert. In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorhofschrittmachervorrichtung ist eine Sensoranordnung zum
Detektieren eines im Sinusknoten erzeugten elektrischen Sinusimpulses vorgesehen, wobei die Steuerungsanordnung zum Steuern der
Stimulationsanordnung in Abhängigkeit von durch die Sensoranordnung detektierten Sinusimpulsen ausgestaltet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es mit Vorteil möglich, die
Vorhofschrittmachervorrichtung zum Vorteil der Lebensqualität des Patienten mittelbar Sinus zu steuern.
Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang im Rahmen der Erfindung, wenn die Sensoranordnung zum Messen eines Magnetfeldes ausgestaltet ist. Die Sonde ist erfindungsgemäß insbesondere induktiv magnetisch empfindlich ausgestaltet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Detektion von Sinusimpulsen als Eingangsgröße für die
Steuerungsanordnung.
Insbesondere kann in bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorhofschrittmachervorrichtung die Sensoranordnung mit der
Stimulationsanordnung integriert ausgestaltet sein. Die Messung ist auf diese Weise in einer kompakten Anordnung möglich. Denn ein
Sinusimpuls kann nur außerhalb des Zeitintervalls eines
Schrittmacherimpulses bei der Schrittmachererregung und ihrer folgenden Refraktärzeit entstehen. In der Regel beträgt die Refraktärzeit beim Menschen 200 Millisekunden. Somit kann eine Sonde, welche einen Schrittmacherimpuls erzeugt, auch als Sensorsonde genutzt werden, da beide Funktionalitäten nie gleichzeitig benötigt werden. Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte
Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorhofschrittmachervorrichtung mit einer Mess- und Schrittmachersonde zum Messen eines Magnetfeldes im Flerzmuskel;
Figur 2: Detaildarstellung einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer
Vorhofschrittmachervorrichtung nach der Erfindung, welche auch als aktive Schrittmacherelektrode nutzbar ist;
Figur 3: Schematische Darstellung eines Verlaufsdiagramms einer
Schrittmachersequenz sowie gemessener Sinusimpulse im zeitlichen Verlauf unter Veranschaulichung der Vorzeichen im EKG-Signal bei einer Verfahrensführung gemäß dem Stand der Technik;
Figur 4: schematisches Verlaufsdiagramm in einer Darstellung
entsprechend Figur 3 in Bezug auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen einer Schrittmachersequenz.
Die Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltungsform einer
erfindungsgemäßen Vorhofschrittmachervorrichtung zur Messung induktiv- magnetischer Felder der Zellmembranen eines Flerzmuskels 1.
Die erfindungsgemäße Vorhofschrittmachervorrichtung weist als
Kernstück eine Mess- und Schrittmachersonde 2 auf. Die Mess- und Schrittmachersonde 2 ist, wie in dem Detailausschnitt 3 zu erkennen, im Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 eingebracht. Ein proximaler
Messabschnitt 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 ragt dabei in das Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 hinein. Der Messabschnitt 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 ist genauer gesagt im rechten Vorhof 41 an der Innenhaut der Kardiomyozyten des Flerzmuskels 4 in einer Nähe des Sinusknoten 42 befestigt. Das in dem Messabschnitt 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 empfangene Messsignal wird über einen Ableitdraht 6 an eine
Steuerungseinheit 7 abgeleitet. Die generelle Architektur entspricht dabei im Wesentlichen jener einer unipolaren Elektrode, wie sie zur Messung von elektrischen Strömen von Flerz, FHirn und peripheren Nerven
eingesetzt wird. Die Steuerungseinheit 7 ist mit einer Anzeigeeinheit 8 versehen, um die von der Mess- und Schrittmachersonde 2 im
Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 über den Ableitdraht 6 an den Monitor 7 geleiteten Messesignale zu visualisieren. Die Figur 2 veranschaulicht schematisch im Detail den Messabschnitt 5 einer Mess- und Schrittmachersonde 2 nach der Erfindung. Dabei zeigt Figur 2 lediglich den proximalen Messabschnitt 5 der Mess- und
Schrittmachersonde 2. Wie in Figur 2 zu erkennen, weist der
Messabschnitt 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 im Innern einen elektrischen Leiter 9 auf. Der elektrische Leiter 9 kann als Metalldraht ausgestaltet sein.
Weiter ist in der schematischen Darstellung gemäß Figur 2 zu erkennen, dass der Metalldraht 9 in eine elektrische Isolierung 10 eingegossen ist. Die elektrische Isolierung 10 weist Glas und/oder Acryl als Isoliermaterial auf. Die elektrische Isolierung 10 isoliert den Metalldraht 9 im Innern des Messabschnitts 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 vollständig gegenüber dem zu vermessenden Organ, am Beispiel der Figur 1 also vollständig gegenüber dem Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1. Am proximalen Ende 11 des Messabschnitts 5 der Mess- und
Schrittmachersonde 2 ist die elektrische Isolierung 10 mit einer in axialer Richtung abgeschrägten Klinge 12 ausgeformt. Der Messabschnitt 5 ist mit einer Steifigkeit ausgestattet, welche das Einstechen mithilfe der Klinge 12 in das zu messende Organ, beispielsweise in das
Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1 , ermöglicht. In der Figur 2 nicht dargestellt ist die elektrische Anbindung des Ableitdrahts 6 an den
Metalldraht 9.
Der Messabschnitt 5 ist an einem distalen Ende 13 mit einer
elektromagnetischen Schirmung 14 versehen, welche den sich an den elektrischen Leiter 9 anschließenden Ableitdraht 6 elektromagnetisch abschirmt. Die Schirmung 14 kann in jeder beliebigen, dem Fachmann für sich genommen bekannten Art ausgestaltet sein, um insbesondere bei höheren Frequenzen auftretende elektrische und/oder magnetische Felder von dem Ableitdraht 6 fernzuhalten. Der Messabschnitt 5 der erfindungsgemäßen Mess- und
Schrittmachersonde 2 weist ein metallisches Verankerungssystem 17 an seinem distalen Ende 13 auf. Das metallische Verankerungssystem 17 ist am Ansatz der Schirmung 14 montiert und mit dieser elektrisch
kurzgeschlossen. Das metallische Verankerungssystem 17 übt in dem Fachmann für sich genommen bekannter Weise eine
Schrittmacherfunktion aus. Dazu ist das metallische
Verankerungssystem 17 elektrisch so angeschlossen, dass es in bekannter Weise Schrittmacherimpulse zur Vorhofdepolarisation in den rechten Vorhof des Herzmuskels einleiten kann.
Der proximale Messabschnitt 5 ist vom proximalen Ende 11 bis zum distalen Ende 13 vorzugsweise etwa 5 mm lang. Keine der Darstellungen ist maßstabsgerecht.
Um mit der erfindungsgemäßen Mess- und Schrittmachersonde 2 induktiv- magnetische Felder erregter Zellmembranen des Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1 zu messen, wird die Mess- und Schrittmachersonde 2, wie in Figur 1 in dem Detailausschnitt 3 zu erkennen, mit dem proximalen Messabschnitt 5 in das Muskelgewebe 4 eingebracht. Zum Verankern des Messabschnitts 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 im
Muskelgewebe 4 dient das metallische Verankerungssystem 17.
Der in das Muskelgewebe 4 eingebrachte proximale Messabschnitt 5 der Mess- und Schrittmachersonde 2 ist aufgrund der elektrischen
Isolierung 10 von dem umgebenden Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1 elektrisch isoliert. Elektrische Ströme können somit nicht vom
Muskelgewebe 4 in den elektrischen Leiter, also den Metalldraht 9, übertragen werden. Über den im proximalen Messabschnitt 5 in die elektrische Isolierung 10 eingebetteten Metalldraht 9 vermag der
Messabschnitt 5 jedoch induktiv-magnetische Felder der Zellmembranen im Muskelgewebe 4 zu detektieren. Dies geschieht mittels Induktion einer Spannung im Metalldraht 9. Die induzierte Spannung führt zu einem elektrischen Strom im Metalldraht 9. Dieser wird über den Ableitdraht 6 an die Steuerungseinheit 7 weitergeleitet. In der Steuerungseinheit 7 wird er über eine Anzeigeeinheit 8 visualisiert.
Um zu verhindern, dass das Messsignal im Ableitdraht 6 gestört wird, ist der Ableitdraht 6 durchgehend und insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem proximalen Messabschnitt 5 der Mess- und
Schrittmachersonde 2 mit einer elektromagnetischen Schirmung 14 versehen.
Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 2 ermöglicht über eine geeignete Steuerung innerhalb der Steuerungseinheit 7 einen alternierenden Betrieb als Messsonde einerseits und als aktive Schrittmacher-Elektrode andererseits. Für den Schrittmacherbetrieb wird über das metallische Verankerungssystem 17 und die elektrische Abschirmung 14 ein Impuls zur Stimulation des Muskelgewebes 4 des Flerzmuskels 1 abgegeben. Während dessen erfolgt keine Messung.
Im Rahmen der Erfindung kann anstelle des Metalldrahts 9 auch eine Elektrolytlösung als elektrischer Leiter verwendet werden. In diesem Fall ist die elektrische Isolierung 10 zweckmäßig als am proximalen Ende 11 verschlossene Glashülse ausgestaltet.
Mit der offenbarten Mess- und Schrittmachersonde 2 kann mit Vorteil eine Messung induktiv-magnetischer Felder als elektrophysiologische
Kenngröße eines Organs vorgenommen werden, welche im Vergleich zu einer Messung elektrischer Ströme als elektrophysiologische Größe weniger fehleranfällig ist. Insbesondere eignen sich die anhand der offenbarten Mess- und Schrittmachersonde 2 gewonnen Signale als Eingangsgröße für erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Vorhofschrittmachers.
Figur 3 zeigt ein schematisches Verlaufsdiagramm entlang einer
Zeitachse 18 von vereinfacht und idealisiert dargestellten, für das erfindungsgemäße Verfahren maßgeblichen Impulsen. Dabei sind nach oben elektrische Schrittmacherimpulse 19, 20, 21 , 22 aufgetragen, welche gemeinsam eine Schrittmachersequenz 23 bilden. Außerdem sind in dem Verlaufsdiagramm gemäß Figur 3 vom Sinusknoten 42 des Flerzmuskels 1 hervorgerufene Sinusimpulse 24, 25 nach unten aufgetragen. Dies veranschaulicht, dass die Vorhoferregung durch den Sinus ein
magnetisches Simulationsfeld erzeugt, das im EKG ein positives P erzeugt, wohingegen retrograde Vorhoferregungen aus dem
Vorhofschrittmacher ein negatives P hervorrufen. Die beiden Magnetfelder sind somit gegensätzlich gepolt. Ferner ist in Figur 3 auf der Zeitachse 18 durch ein Sternsymbol der
Zeitpunkt der Selbsterregung einer Ektopie 26 veranschaulicht. In diesem Zusammenhang veranschaulicht ein Pfeil symbolisch die entsprechende Automatiezeit 27. Die in Figur 3 gezeigte Schrittmachersequenz 23 entspricht dabei einer Verfahrensführung gemäß dem Stand der Technik. Wie in Figur 3 zu erkennen, wird im Ausgangszustand ein zeitlicher Abstand zwischen dem Schrittmacherimpuls 19 und dem
Schrittmacherimpuls 20 mit einem relativen Zeitwert von 3,0 gewählt. Zwischen dem Schrittmacherimpuls 19 und dem Schrittmacherimpuls 20 werden, wie ebenfalls in Figur 3 zu erkennen, keine Sinusimpulse hervorgerufen. Weiter ist in Figur 3 beispielhaft veranschaulicht, dass nach Erzeugung des Schrittmacherimpulses 20 in den Myokardzellen nach der durch den Schrittmacherimpuls 20 ausgelösten
Vorhofdepolarisation die Automatiezeit 27 zu laufen beginnt. Die Automatiezeit beginnt im Übrigen für jede Zelle immer mit ihrer
Depolarisation von neuem. Daher beginnt der in Figur 3 eingezeichnete Automatie-Pfeil jeweils mit der letzten Pacer-Depolarisation, das heißt mit dem jeweils letzten Schrittmacherimpuls. Theoretisch könnte man die Pfeile nach jeder dargestellten Depolarisation, also nach jedem
Schrittmacherimpuls einzeichnen. Im Interesse der Übersichtlichkeit der Darstellung wurde davon jedoch in den Figuren Abstand genommen.
In der in Figur 3 gezeigten Situation wird vom Sinus innerhalb von 2,2 relativen Zeiteinheiten nach dem Schrittmacherimpuls 20 der
Sinusimpuls 24 ausgelöst. Dieser reicht jedoch unter anderem aufgrund seiner Polung einige exponierte Zellen am peripheren Rand des Vorhofs aufgrund einer Dilatation nicht aus, um eine Depolarisation jener
Myokardzellen zu erwirken, für welche die Automatiezeit 22 seit
Erzeugung des Schrittmacherimpulses 20 in Gang gesetzt worden ist. Infolgedessen wird die Automatiezeit 27 nicht zurückgesetzt. Denn gemäß der in Figur 3 veranschaulichten Schrittmachersequenz 23 nach dem Stand der Technik werden bei Flervorrufung von Sinusimpulsen 24, 25 keine Schrittmacherimpulse erzeugt, welche eine vollständige
Depolarisation des Vorhofs erzeugen würden und somit die
Automatiezeit 27 erneut in Gang setzen würden.
Wie in Figur 3 zu erkennen, wird nach dem Sinusimpuls 24 vom
Sinusknoten 42 ein weiterer Sinusimpuls 25 erzeugt. Der zeitliche Abstand zwischen dem Sinusimpuls 24 und dem Sinusimpuls 25 beträgt dabei 2,2 relative Zeiteinheiten. Er entspricht somit dem zeitlichen Abstand zwischen dem zuletzt erzeugten Schrittmacherimpuls 20 und dem darauffolgenden Sinusimpuls 24. Die relative Zeit 2,2 entspricht daher der natürlichen Flerzrate des Sinusknotens 42. Durch den Sinus-Impuls 24 allein entsteht die Ektopie, die dann bei„Stern“ 26 depolarisieren kann, weil auch der weitere Sinusimpuls 25 es nicht vermocht hat, diese Ektopie zu depolarisieren. Eigentlich müssten zum Zeitpunkt„Stern“ 26 eine Vielzahl von Extrasystolen verzeichnet werden. Es könnte spontan
Vorhofflimmern bei„Stern“ 26 auftreten. Dieses Szenario ist in der nur schematischen Figur 3 nicht berücksichtigt. Der Vorhofschrittmacher schlägt hier einfach weiter, entsprechend dem Schrittmacherimpuls 21. Vielleicht würde er einzelne Ektopien wieder depolarisieren und unter seinen Rhythmus zwingen. Vielleicht würde sein Signal 21 in der
Refraktärzeit der Vorhoferregung auch untergehen. Käme es zum
Flimmern, würde der Vorhofschrittmacher gemäß der in Figur 3 gezeigten Verfahrensführung nach dem Stand der Technik abgeschaltet werden.
Infolge der unvollständigen Depolarisation einzelner Myokardzellen im peripheren Bereich des Vorhofs 41 durch die Sinusimpulse 24, 25 kommt es zu der Ektopie 26. Erst in Reaktion auf die bereits aufgetretene
Ektopie 26 wird der Schrittmacherimpuls 21 erzeugt. Der
Schrittmacherimpuls 21 führt zu einer vollständigen Depolarisation auch peripherer Myokardzellen in exponierten Positionen.
Die Situation zwischen dem Schrittmacherimpuls 21 und dem
Schrittmacherimpuls 22, welcher in einem relativen Zeitabstand von 3,0 erzeugt wird, entspricht jener am Anfang des Verlaufsdiagramms mit den Schrittmacherimpulsen 19, 20. Somit ist bei der Schrittmachersequenz 23 gemäß dem Stand der Technik mit Nachteil eine unerwünschte Ektopie 26 entstanden.
Demgegenüber veranschaulicht Figur 4 das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Darstellung des hypothetischen Verlaufsdiagramms jener gemäß Figur 3 entspricht. Wie in Figur 4 zu erkennen, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wiederum eine erfindungsgemäße
Schrittmachersequenz 28 aus Schrittmacherimpulsen 29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36 aufgebaut. Wie am linken Rand der Figur 4 verdeutlicht, werden eingangs die
Schrittmacherimpulse 29, 30 der Schrittmachersequenz 28 nach der Erfindung mit einer Grenzperiode betrieben, welche in relativen
Zeiteinheiten 3,0 entspricht. Nach Erzeugung des Schrittmacherimpulses 30 tritt nach 2,2 relativen Zeiteinheiten ein vom Sinusknoten 42 erzeugter Sinusimpuls 37 auf.
Dieser erreicht einzelne Myokardzellen in exponierten Positionen des Vorhofs nicht und setzt daher, wie bereits im Zusammenhang mit Figur 3 erläutert, die Automatiezeit 27 dieser Zellen nicht zurück. Bei der erfindungsgemäßen Schrittmachersequenz 28 wird nun jedoch der erste auf den Sinusimpuls 37 folgende Schrittmacherimpuls 31 so rechtzeitig erzeugt, in dem Beispiel gemäß Figur 4 nämlich 1 ,8 relative Zeiteinheiten nach dem Sinusimpuls 37, dass die peripheren
Myokardzellen vor Erreichen der Automatiezeit 27 depolarisiert werden. Daher treten Extrasystolen, Tachyarrhythmie oder spontanes
Vorhofflimmern bei der erfindungsgemäßen Schrittmachersequenz 28 nicht auf. Dies ist in Figur 4 durch die Unterbrechung 37 des die
Automatiezeit 27 symbolisierenden Pfeilsymbols veranschaulicht.
Wie in Figur 4 veranschaulicht, wird somit der erste auf den
Sinusimpuls 37 folgende Schrittmacherimpuls 31 so rechtzeitig erzeugt, dass das Zeitintervall 39 zwischen dem letzten Schrittmacherimpuls 30 vor dem Sinusimpuls 37 und dem ersten Schrittmacherimpuls 31 nach dem Sinusimpuls 37 kleiner als die Automatiezeit 27 ist. In dem Beispiel gemäß Figur 4 beträgt das Zeitintervall 2,2 + 1 ,8 = 4 relative Zeiteinheiten. Weiter ist in Figur 4 zu erkennen, dass der zweite auf den Sinusimpuls 37 folgende Schrittmacherimpuls 32 den gleichen zeitlichen Abstand zu dem ersten auf den Sinusimpuls 37 folgenden Schrittmacherimpuls 31 aufweist, wie der zeitliche Abstand zwischen dem Schrittmacherimpuls 31 und dem Sinusimpuls 37. Dies entspricht einer Erhöhung der Frequenz der Schrittmacherimpulse nach Detektion eines Sinusimpulses 37.
Weiter ist in Figur 4 zu erkennen, dass die weiteren
Schrittmacherimpulse 32, 33, 34 mit sukzessive steigender Periode, nämlich von 1 ,8 relativen Zeiteinheiten über 2,0 relativen Zeiteinheiten auf 2,2 relative Zeiteinheiten, erfolgt.
Wie in Figur 4 weiter veranschaulicht, wird nach dem
Schrittmacherimpuls 34 nach 2,0 relativen Zeiteinheiten ein weiterer Sinusimpuls 40 vom Sinusknoten 42 hervorgerufen, in dem Beispiel gemäß Figur 4 nach 2,0 relativen Zeiteinheiten. Anstatt, wie bei der Schrittmachersequenz 23 gemäß Stand der Technik, die in Figur 3 veranschaulicht ist, aufgrund der Detektion eines Sinusimpulses 40 die Erzeugung von Schrittmacherimpulsen auszusetzen, wird statt dessen erfindungsgemäß 1 ,6 relative Zeiteinheiten nach dem Sinusimpuls 40 der erste auf den Sinusimpuls 40 folgende Schrittmacherimpuls 36 so rechtzeitig erzeugt, dass das Zeitintervall 41 zwischen dem letzten
Schrittmacherimpuls 34 vor dem Sinusimpuls 40 und dem ersten
Schrittmacherimpuls 35 nach dem Sinusimpuls 40 kleiner als die
Automatiezeit 27 ist. Dementsprechend erfährt die Automatiezeit 27 eine Unterbrechung 38, so dass mit der Schrittmachersequenz 28 eine
Depolarisation der Ektopie 26 unterbunden wird.
Der zweite auf den Sinusimpuls 40 folgende Schrittmacherimpuls 36 erfolgt mit einer kleineren Periode als die Periode zwischen den
Schrittmacherimpulsen 33, 34 vor Flervorrufung des Sinusimpulses 40. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Schrittmachersequenz 28 können somit mit Vorteil Depolarisationen der Ektopien 26 verlässlich unterbunden werden. Dadurch, dass zwischen den zwei Schrittmacherimpulsen 30, 31 beziehungsweise zwischen den zwei Schrittmacherimpulsen 34, 35 jeweils genau ein Sinusimpuls 37 beziehungsweise Sinusimpuls 40 durchgelassen wird, ist mit Vorteil eine Ankopplung an die natürliche Sinusaktivität sichergestellt, um die physiologische Steuerung von Belastungswechseln des Herzmuskels 1 beizubehalten.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Herzmuskel
2 Mess- und Schrittmachersonde
3 Detailausschnitt
4 Muskelgewebe
41 Vorhof
42 Sinusknoten
5 proximaler Messabschnitt
6 Ableitdraht
7 Steuerungseinheit
8 Anzeigeeinheit
9 Metalldraht
10 elektrische Isolierung
1 1 proximales Ende
12 Klinge
13 distales Ende
14 Schirmung
15 Widerhaken
16
17 metallisches Verankerungssystem
18 Zeitachse
19 Schrittmacherimpuls
20 Schrittmacherimpuls
21 Schrittmacherimpuls
22 Schrittmacherimpuls
23 Schrittmachersequenz
24 Sinusimpuls
25 Sinusimpuls
26 Ektopie
27 Automatiezeit Schrittmachersequenz
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Schrittmacherimpuls
Sinusimpuls
Unterbrechung
Zeitintervall
Sinusimpuls

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Erzeugen einer aus elektrischen
Schrittmacherimpulsen zum Einleiten in den rechten Vorhof (41 ) eines Herzmuskels aufgebauten Schrittmachersequenz, dad u rch geken nze i ch net, dass die Schrittmachersequenz (28) derart erzeugt wird, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Schrittmacherimpulsen (30, 31 , 34, 35, 36) vom Sinusknoten (42) des Herzmuskels (1 ) physiologisch höchstens ein elektrischer
Sinusimpuls hervorgerufen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dad u rch geken nze ichnet, dass Sinusimpulse (24, 25, 37, 40), vorzugsweise mittels einer
Magnetfeldmessung, detektiert werden, wobei die
Schrittmachersequenz (28) in zeitlicher Abhängigkeit von der
Hervorrufung der Sinusimpuls (24, 25, 37, 40) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch gekennze ich net, dass der erste auf eine Detektion eines Sinusimpuls (37, 40) folgende Schrittmacherimpuls (31 , 35) innerhalb eines
Zeitintervalls (39, 41 ) nach dem Zeitpunkt der Erzeugung des letzten der Detektion des Sinusimpulses (37, 40) zeitlich vorausgehenden Schrittmacherimpulses (30, 34) erzeugt wird, wobei das
Zeitintervall (39, 41 ) kleiner als eine Automatie-Zeit (27) von
Kardiomyozyten des Herzmuskels (1 ) gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nze ich net, dass der Herzmuskel (1 ) vor dem Erzeugen der Schrittmachersequenz (28), vorzugsweise elektrisch,
kardiovertiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nze ich net, dass die Schrittmacherimpulse (30, 31 , 34, 35, 36), vorzugsweise in einer Nähe des Sinusknoten (42), an einer Innenhaut der Kardiomyozyten des Herzmuskels (1 ) eingeleitet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nze ich net, dass nach Detektion eines
Sinusimpulses (24, 25, 37, 40) der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) gegenüber dem zeitlichen Abstand zwischen
aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) vor Detektion dieses Sinusimpulses (30, 31 , 34, 35, 36) verkürzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nze ich net, dass nach Detektion eines
Sinusimpulses (30, 31 , 34, 35, 36) der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) auf den Wert des zeitlichen Abstands zwischen dem
Zeitpunkt der Detektion des Sinusimpulses (30, 31 , 34, 35, 36) und dem Zeitpunkt der Erzeugung des ersten zeitlich auf die Detektion des Sinusimpuls (24, 25, 37, 40) folgenden
Schrittmacherimpulses (31 , 35) gesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dad u rch gekennze ich net, dass der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden
Schrittmacherimpulsen (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) anschließend sukzessive vergrößert wird, bis der zeitliche Abstand eine obere Grenzperiode erreicht und/oder bis ein weiterer Sinusimpuls (24, 25, 37, 40) detektiert wird.
9. Verfahren zum Betreiben eines zum Erzeugen eines elektrischen Schrittmacherimpulses (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) und Einleiten des Schrittmacherimpulses (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) in den rechten Vorhof (41 ) ausgebildeten Vorhofschrittmachers (2), wobei im Sinusknoten (42) erzeugte elektrische Sinusimpuls (24, 25, 37,
40) detektiert werden, dad u rch geken nze ich net, dass mittels des Vorhofschrittmachers (2) eine Schrittmachersequenz (28) aus elektrischen Schrittmacherimpulsen (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) derart erzeugt wird, dass zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schrittmacherimpulsen (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) vom
Sinusknoten (42) des Herzmuskels (1 ) physiologisch höchstens ein elektrischer Sinusimpuls (24, 25, 37, 40) hervorgerufen werden kann.
10. Vorhofschrittmachervorrichtung zum Anbringen im rechten
Vorhof (41 ) eines Herzmuskels (1 ), vorzugsweise nahe dem
Sinusknoten (42), mit einer Stimulationsanordnung zum Erzeugen eines elektrischen Schrittmacherimpulses (29, 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36) und dessen Einleiten in den rechten Vorhof (41 ) des
Herzmuskels (1 ) sowie mit einer Steuerungsanordnung zum Steuern der Stimulationsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.
11. Vorhofschrittmachervorrichtung nach Anspruch 10, dad u rch
geken nze ich net, dass eine Sensoranordnung zum Detektieren eines im Sinusknoten (42) erzeugten elektrischen Sinusimpulses (24, 25, 37, 40) vorgesehen ist, wobei die Steuerungsanordnung zum
Steuern der Stimulationsanordnung in Abhängigkeit von durch die Sensoranordnung (2) detektierten Sinusimpulsen (24, 25, 37, 40) ausgestaltet ist.
12. Vorhofschrittmachervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (2) zum Messen eines Magnetfeldes ausgestaltet ist.
13. Vorhofschrittmachervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (2) mit der Stimulationsanordnung integriert ausgestaltet ist.
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