WO2024052141A1 - Controller for an extracorporeal circulatory support in cardiac stimulation - Google Patents

Controller for an extracorporeal circulatory support in cardiac stimulation Download PDF

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WO2024052141A1
WO2024052141A1 PCT/EP2023/073429 EP2023073429W WO2024052141A1 WO 2024052141 A1 WO2024052141 A1 WO 2024052141A1 EP 2023073429 W EP2023073429 W EP 2023073429W WO 2024052141 A1 WO2024052141 A1 WO 2024052141A1
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signal
stimulation
ecg
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stimulation signal
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PCT/EP2023/073429
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Matthias Heinke
Johannes Hörth
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Xenios Ag
Hochschule für Technik, Wirtschaft und Medien Offenburg
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    • A61N1/3629Heart stimulators in combination with non-electric therapy

Definitions

  • the present invention relates to methods for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for a patient who is at least temporarily stimulated by the heart, as well as corresponding devices and systems.
  • cardiogenic shock can occur. Due to a reduction in cardiac output or cardiac output, reduced perfusion or blood flow to the end organs, such as the brain, kidneys, and the vascular system in general, can occur. There is an acute lack of blood supply in the tissue and organs and thus a lack of oxygen, also known as hypoxia, which can lead to end organ damage.
  • circulatory support systems In order to stabilize the patient's condition, circulatory support systems have been developed which provide mechanical support and can be quickly connected to the circulatory system. They can improve blood flow and perfusion of organs, including the coronary arteries, and avoid a hypoxic state.
  • a blood pump can be connected to a venous access using a venous cannula and an arterial access using an arterial cannula for sucking or pumping the blood in order to allow blood flow from one side with a low pressure, for example via an oxygenator, to one side to provide with a higher pressure. In this way, the patient's circulation is supported.
  • the complexity and dynamics of the patient's own heart action require precise timing and coordination of the extracorporeal support. This is how it is done for example, the blood flow in the heart's coronary arteries, which normally supply the heart muscle with sufficient oxygen, generally in diastole of the cardiac cycle. If the filling pressure at the end of systole or at the beginning of diastole in the left ventricle is as low as possible, the coronary arteries can expand their lumen as much as possible in order to increase the blood flow rate and oxygen supply. Appropriate emptying of the left ventricle is therefore necessary. Accordingly, the extracorporeal circulatory support for perfusion of the coronary arteries should be controlled in such a way that perfusion preferably occurs at the beginning of diastole, while perfusion should be avoided during systole.
  • measurement signals from an electrocardiogram can be recorded and used.
  • Corresponding characteristic amplitudes can be determined in this way for different cardiac cycle phases.
  • an R wave or R wave that is characteristic of the systolic phase of the cardiac cycle can usually be easily distinguished from other phases of the cardiac cycle, for example in a QRS complex.
  • the R wave can be used, with a predetermined latency, to control a blood pump in a successive diastolic phase.
  • one or more stimulation pulses can also be provided using a cardiac pacemaker.
  • signal interference can occur in the ECG signal provided, which makes it difficult to determine the corresponding amplitudes from the ECG signal.
  • signal levels can be detected which mask the patient's own ECG signal and/or cause a corresponding change in amplitude. In both cases, synchronization cannot occur with sufficient security for the patient.
  • the task is to improve the accuracy of the detection of a characteristic amplitude change and to enable control of extracorporeal support, especially when the patient's heart is being stimulated.
  • stimulation signals from a pacemaker are often provided shortly before or within a QRS complex of the patient's own heart action in order to support or even enable the excitation required for the heart action.
  • a control of the extracorporeal circulatory support uses a characteristic amplitude within this interval as a trigger signal, such an approach can result in either the failure to determine a patient's own amplitude relevant to the control or inadvertently one Amplitude change is recorded and taken into account in the control, which does not correspond to the characteristic amplitude change. Accordingly, the extracorporeal circulatory support may be activated at the wrong time, ie not in the intended cardiac cycle phase, or not at all.
  • stimulation signals in the ECG signal cannot be clearly detected and/or conclusions about the presence of a stimulation signal in the ECG signal cannot be drawn in a timely manner or in a reliable manner for the control.
  • the at least one stimulation signal is advantageously detected with a sampling frequency of at least 1 kHz.
  • ECG signals are provided with a sampling frequency between approximately 200 Hz and 400 Hz, with the temporal resolution being too low for the detection of stimulation pulses, in general, but especially in a reliable manner.
  • stimulation pulses with a short stimulation duration can also be recorded. For example, if the stimulation duration is approximately 1 ms or more, all stimulation pulses can be recorded clearly and reliably become.
  • the identification of the stimulation pulse and the corresponding point in time in the respective cardiac cycle is no longer dependent on any manual identification of an anomaly or distortion in the ECG signal, but can be done clearly and with greater accuracy.
  • the identification can be carried out, for example, based on a corresponding signal level and, if necessary, duration of the stimulation pulse.
  • the voltage provided for a respective stimulation pulse usually differs clearly from the patient's own signal levels of the respective cardiac action.
  • a provided stimulation pulse may not be recorded for every cardiac cycle, but, for example, for every second cardiac cycle.
  • a time for a non-detected stimulation pulse can also be determined with a certain degree of accuracy, for example by means of interpolation.
  • the stimulation pulse By detecting the stimulation pulse or its time in a respective cardiac cycle, the stimulation pulse can simultaneously be taken into account in the ECG signal for determining the amplitude change.
  • a characteristic amplitude change which is used as a corresponding trigger signal for the control/regulation of the extracorporeal circulatory support, can be determined more precisely. This is because the signal heights in the ECG signal at the time of the stimulation signal and immediately afterwards can be taken into account to determine the amplitude change. Any distortions in the ECG signal, which would otherwise be recognized as a characteristic change in amplitude but are actually attributable to the stimulation signal, can be recognized as such.
  • the amplitude change is identified based on the at least one stimulation signal.
  • a predetermined signal height can be provided for a predetermined immediately subsequent time period or time or the corresponding signal height of the ECG signal can be overwritten.
  • the predetermined signal height preferably corresponds to a normal value, which can be determined, for example, based on stored empirical values for a respective phase of the cardiac cycle.
  • the determination of the characteristic amplitude change can be determined with improved temporal accuracy by taking into account a potential distortion of the ECG signal on the one hand and a normalization of the signal heights on the other hand, so that stability of a control can be guaranteed.
  • the ECG signal comprises a signal height from at least two ECG leads for each point in time, the corresponding signal heights being averaged or added for the predetermined immediately following period of time to provide a correction for any distortion that occurs - based on the patient's own signal levels.
  • the ECG signal can comprise at least a first measurement signal from a first ECG lead and a second measurement signal from a second ECG lead.
  • the first and second ECG leads are preferably spatially separated from one another and are selectively selected.
  • the spatial or anatomical spacing can already ensure that the distance to the stimulation pulse is improved and that corresponding interference signals can thus be largely avoided.
  • At least two data points are also available for each point in time of the specified immediately following period of time. Averaging or adding as part of a (spatial) signal averaging technique consequently makes it possible to correct the distortion of the ECG signal caused by the stimulation signal.
  • the signal heights for the specified immediately following period of time are hidden or not taken into account when determining the amplitude change.
  • the existing number of data points for determining the respective amplitude change can be reduced if necessary. It is ensured that the amplitude change is largely free of interference signals and the corresponding point in time in the respective cardiac cycle can be determined more precisely.
  • the “predetermined immediately subsequent period of time” is preferably between 2 ms and 40 ms, particularly preferably between 6 ms and 10 ms.
  • the “predetermined subsequent period of time” preferably corresponds to a period of time which hides an amplitude or a distorted signal height due to the stimulation signal. In this way, the ECG signal to be provided does not contain any significant interference signals because these can be filtered out accordingly. A "blanking" can be provided.
  • the predetermined immediately following time period is selected such that the characteristic amplitude change of an ECG signal or a specific cardiac cycle phase is still reflected in the ECG signal and is therefore not overwritten with the predetermined signal height.
  • the stimulation pulse can be a unipolar stimulation pulse or a bipolar stimulation pulse. Combipolar stimulations or multi-phase stimulation pulses can also be provided, for example in cardiac contractility modulation.
  • the type of stimulation pulse can be taken into account when detecting or identifying the stimulation signal and/or the predetermined, immediately following time period.
  • the control signal for the extracorporeal circulatory support can thus be output or provided with increased temporal accuracy.
  • the sampling frequency for the stimulation signal is preferably in the range between 2 kHz and 100 kHz.
  • the sampling frequency can be at least 5 kHz.
  • stimulation signals or stimulation pulses with a very short duration for example 0.2 ms or 0.4 ms, can be sufficiently detected.
  • the temporal resolution enables a morphology or a course of the respective stimulation signal to be recorded in order to support this distinction and also the effect of the stimulation signal on the ECG signal.
  • the relatively high sampling frequency can reduce distortions in the useful signal, for example in the native QRS complex.
  • the at least one stimulation signal is preferably detected by evaluating the received ECG signal.
  • the ECG signal is provided with a corresponding sampling frequency.
  • the sampling frequency for the stimulation signal advantageously corresponds to the sampling frequency of the ECG signal, so that the ECG signal has a sampling frequency of at least
  • the ECG signal with a sampling frequency of at least is preferred
  • the sampling frequency can even be significantly above 100 kHz and, for example, in the range between 1 MHz and 3 MHz.
  • This high-resolution capture can then be processed.
  • the sampling rate can be reduced and/or low-pass filtering can be applied.
  • the resulting signal can, for example, be embedded in the ECG signal or displayed overlaying it.
  • the sampling frequency in the range between 1 kHz and 20 kHz will typically be sufficient, with the sampling frequency of the ECG signal can also be in this range for practical reasons. This can simplify both the processing of the signal and the complexity of an ECG card and reduce energy consumption.
  • the sampling frequency can preferably be in the range between 5 kHz and 10 kHz for pacemaker pulses with pulse widths between approximately 0.4 ms and 2 ms, for example in the case of cardiac resynchronization therapy.
  • the pulse width of the right atrium can be, for example, about 0.4 ms, the right ventricle about 0.5 ms and the left ventricle about 2.0 ms.
  • a higher sampling frequency in the range from 10 kHz to 20 kHz can advantageously be selected for pacemaker pulses and "spinal cord stimulation" (SCS) with pulse widths less than or equal to 0.3 ms, for example if a pacemaker with automatic stimulation threshold adjustment for the right atrium and right Ventricle is used.
  • SCS spinal cord stimulation
  • Such a sampling frequency can also be selected for the detection of stimulation pulses from other stimulating implants with a small pulse width or pulse duration similar to an SCS stimulation pulse.
  • a sampling frequency in the range between 1 kHz and 5 kHz provides improved detection accuracy in the case of stimulation pulses with longer pulse widths, for example between about 2 ms and 20 ms, for example in the case of left atrial stimulation of about 10 ms and/or left ventricular stimulation of about 20 ms, especially in the case of transesophageal stimulation.
  • the ECG signal is received from several ECG leads and the at least one stimulation signal is detected - based on an evaluation for at least two ECG leads.
  • possible interference signals can be largely avoided, for example by averaging or summing the ECG measurement signals.
  • the identification of the time of stimulation can be supported.
  • a certain redundancy can also be provided for the detection of the at least one stimulation signal if, for example, the stimulation signal cannot be derived from every ECG measurement signal, for example due to the selected sampling frequency and/or the spatial distance of the respective ECG lead.
  • the at least one stimulation signal can be identified, for example, based on a detected or determined duration and/or slope of the signal, preferably the duration and the slope.
  • Corresponding threshold values can be provided which, when exceeded, indicate the presence of a stimulation signal.
  • the slope can be determined more precisely at a higher sampling frequency, in particular in that Correspondingly more potential data points or signal heights can be taken into account when recording or evaluating.
  • the at least one stimulation signal can be identified - based on ECG signals and/or stimulation signals evaluated offline.
  • One or more data sets with evaluated and verified data can be provided if the times of the respective stimulation pulses have been clearly determined. Based on this data, for example, certain signal heights or signal curves or slopes that characterize the stimulation signal can be taken into account during identification and thus make it easier. This enables a clear assignment of the stimulation pulse to one or more specific times in the ECG signal.
  • the drop in the stimulation pulse can change depending on the state of charge of the pacemaker battery and if the resistance of the electrodes and the tissue changes. For example, the drop in the stimulation pulse can increase with reduced battery voltage and increased internal resistance of the battery.
  • the evaluated signals are preferably based on clinical data and/or simulated data.
  • the data can, for example, be provided with and without cardiac stimulation, whereby the cardiac stimulation can be permanent or temporary.
  • the data can be provided not only from circulatory support systems, but also from other cardiovascular systems.
  • the evaluated signals can include clinical data. This allows signal heights and signal curves to be taken into account, which cannot be achieved using simulations or emulations, so that the evaluated data more closely corresponds to the real stimulation signals and/or ECG signals.
  • the at least one stimulation signal can be identified - based on an evaluation in the time domain and spectral domain and/or a statistical evaluation.
  • An evaluation in the time and spectral range can be carried out, for example, based on a frequency distribution, whereby the occurrence of a stimulation pulse can be identified by recording it in several higher frequency ranges at a given time.
  • a probability of a potentially present and detected stimulation pulse can also be determined, for example based on the signal progression within a respective cardiac cycle or between successive cardiac cycles, the point in time in the respective cardiac cycle, and/or by interpolation of detected stimulation signals or stimulation pulses. In this way, the accuracy of identifying the time at which a stimulation pulse is delivered can be further increased.
  • the duration, height and frequency of the stimulation pulses are generally set specifically for the patient. They are typically at least partially dictated by the configuration of a pacemaker. For some patients, stimulation pulses lasting up to 2 ms can be delivered, while for other patients, stimulation pulses with a duration of only 0.4 ms can be delivered.
  • the height of the stimulation pulse can be between 0.5 V and 7 V, for example.
  • the type and frequency of the stimulation pulse can vary individually for patients. For example, unipolar stimulation or bipolar stimulation can take place and/or a stimulation pulse can be delivered for every cardiac cycle or every second cardiac cycle.
  • an initial sampling frequency for the detection of the stimulation signal is set based on information received from a cardiac pacemaker of the supported patient. This makes it possible, for example, to set a required minimum time resolution for detecting the stimulation signal. In this way, compatibility with the respective pacemaker can be guaranteed and the recording settings can be adapted to the pacemaker. This is particularly advantageous if the method is designed for different pacemakers and can therefore or should be optimized based on the information received.
  • the information therefore preferably includes a configuration of the pacemaker, a set operating mode of the pacemaker and/or a type, signal level and/or duration of one or more stimulation pulses to be delivered.
  • the duration of the stimulation pulses can be particularly advantageous for the initial sampling frequency. This is because it can be ensured that a sufficient sampling frequency is provided for the respective stimulation pulses and that all stimulation pulses can be reliably recorded.
  • the sampling frequency for acquiring the stimulation signal can be set iteratively for successively acquired stimulation signals. For example, if it is determined for the respective cardiac cycle that no stimulation pulse was detected, although this would have been expected based on the course, the sampling frequency can be increased in order to detect subsequent stimulation pulses with increased probability. A set temporal resolution may also not be necessary if this is indicated, for example, by the duration of the stimulation pulses and the acquisition rate. Around the To reduce computing capacity and/or energy consumption, the sampling frequency can be reduced in such cases.
  • the sampling frequency can be increased or reduced, for example, as a percentage of the set sampling frequency, for example in steps between one percent and five percent.
  • an absolute frequency value can be provided, for example between 100 Hz and 500 Hz, whereby the absolute frequency value can be dynamically adjusted at very high initial sampling frequencies in order to accelerate a potential effect of the adjustment.
  • the sampling frequency for detecting the stimulation signal can preferably be set depending on a determined stability of the trigger signal and/or identification of the amplitude change.
  • the control/regulation of the extracorporeal circulatory support can also be optimized, for example, under changing conditions and during operation of the extracorporeal circulatory support. For example, if a distortion is detected in the EKC signal but no stimulation signal is detected, the sampling frequency for detecting the stimulation signal can be increased accordingly, if necessary even briefly. This can ensure that a stimulation signal can be detected in the next cardiac cycle if a stimulation signal could not previously be detected or could not be detected sufficiently due to a sampling frequency that was too low.
  • a trigger time interval can also change due to an unrecognized stimulation signal and/or a distortion in the ECG signal can be inadvertently recognized as a characteristic amplitude change, which changes the trigger stability.
  • the sudden absence of a stimulation signal in an expected time interval could also have been caused by a change in the operating mode or the patient condition or therapy.
  • Such changes can be taken into account by monitoring the determined stability of the trigger signal and/or change in amplitude and adjusting the sampling frequency accordingly.
  • the sampling frequency for detecting the stimulation signal can also be set depending on a slope, signal level and/or duration determined for the at least one stimulation signal.
  • the sampling frequency for detecting the stimulation signal is preferably set depending on a morphology and/or a course of the stimulation signal, which is determined, for example, based on the slope, signal height and/or duration of the at least one evaluated stimulation signal.
  • the sampling frequency can then be increased be carried out in order to completely capture a successive stimulation pulse and to enable a corresponding correction of the ECG signal.
  • the sampling frequency can also be reduced if it has been determined that the duration of the detected stimulation signal exceeds a predetermined threshold and a set temporal resolution for the detection can be reduced with regard to the duration of the stimulation signal and the determination of the amplitude change.
  • An adjustment can also be made if, for example, an initial sampling frequency has been set based on information from the pacemaker, but should now be corrected based on the selected operating mode. Such an adjustment can preferably take place automatically, in particular iteratively, as described above.
  • the method and in particular the (automatic) setting of the sampling frequency can also be used to test ECG signal-controlled extracorporeal circulatory support devices. For example, time intervals between characteristic amplitude changes recorded from the ECG signal, e.g. B. R-R trigger intervals can be compared with the corresponding results when using the high-resolution sampling frequency according to the invention for the stimulation signals in order to determine whether an adjustment of the sampling frequency might be necessary.
  • a pacemaker configuration of a pacemaker to be used can also be taken into account. Should an adjustment of the sampling frequency be made, either for the ECG signal or for a separate acquisition of the stimulation signal, this can be optimized and adjusted accordingly in order to ensure compatibility of the extracorporeal circulatory support device with the pacemaker to be used or used.
  • ECG signals are provided with a sampling rate between 200 Hz and 400 Hz, meaning that stimulation signals with a duration of less than 5 ms or 2.5 ms cannot be reliably recorded. If stimulation pulses with a duration of more than 2.5 ms are delivered, they can in principle be recorded for the ECG signal without adjusting the sampling frequency. However, for a duration of, for example, 1 ms or 0.4 ms, an increase in the sampling frequency to at least 1 kHz or 2.5 kHz may be advantageous. However, the sampling frequency is preferably set even higher in order to take into account fluctuations in the pulse duration or the potential occurrence of interference signals and/or to provide a certain safety redundancy during the detection. The sampling frequency can therefore be increased to 5 kHz, for example.
  • cardiac stimulation or the stimulation pulse can be carried out individually for a patient using a variety of cardiological support functions. Not only external pacemakers or implanted pacemakers, but also an implanted cardioverter, an implanted defibrillator, or cardiac resynchronization therapy can be provided for simulation or as a pulse generator.
  • a method and a device for testing and/or adjusting a device for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for use in at least temporarily heart-stimulated patients are also proposed.
  • a device for controlling/regulating extracorporeal circulatory support of a patient who is at least temporarily stimulated by the heart comprising an interface for receiving an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time and an evaluation unit which is set up for this purpose, at least one to identify the amplitude change in the received ECG signal that is characteristic of a cardiac cycle phase.
  • the device is set up to detect one or more stimulation signals from the supported patient and to provide a trigger signal for extracorporeal circulatory support based on the identified at least one amplitude change.
  • the interface is set up to retrieve the at least one stimulation signal with a sampling frequency of advantageously at least 1 kHz.
  • the device preferably comprises a control and regulation unit, which can be communicatively coupled to an ECG device of the supported patient to adjust the sampling frequency and which is set up to provide the trigger signal, preferably by means of the interface.
  • the device can be set up to carry out the method according to the invention described above.
  • the device can, for example, be communicatively coupled directly to at least one ECG lead or also to an ECG device by means of the interface in order to receive recorded ECG signals.
  • the device is preferably designed as (part of a) control and regulation unit and includes an ECG device or is designed as part of an ECG device.
  • the device can preferably be accommodated together with an ECG device or a sensor box in a single housing of a system for extracorporeal circulatory support.
  • the at least one stimulation signal can be detected via a communicatively coupled but separate device, for example by means of an oscillator. More preferably, however, the stimulation signal is determined or identified in the received ECG signal. This allows the system to be more compact and designed as an independent unit.
  • the device can be coupled to the extracorporeal circulation support or a corresponding system, for example via the same interface.
  • the ECG measurement signals have a recorded signal height and accordingly form data points which can be processed or evaluated using the evaluation unit.
  • the evaluation unit can, for example, be designed as an integrated computing module and include logic in order to evaluate the received signals and determine a characteristic change in amplitude and an emitted stimulation pulse.
  • the signals can be recorded by the evaluation unit at least for a specific time period or for the entire predetermined period of time or longer, for example by means of a coupled or integrated storage medium or in a volatile main memory.
  • a circulatory support device which includes the device described above for controlling/regulating extracorporeal circulatory support.
  • the circulatory support device can be designed as part of a system for extracorporeal circulatory support of a patient, the system comprising the device for extracorporeal circulatory support.
  • the device typically includes a blood pump fluidly connectable to a venous patient access and an arterial patient access and designed to provide blood flow from the venous patient access to the arterial patient access, and an ECG device.
  • the control/regulation device is communicatively coupled to the circulatory support device and is set up to output a control and regulation signal for adjusting the blood pump at a predetermined time after the at least one amplitude change.
  • the control device operates, actuates, controls, regulates and monitors the blood pump and enables the blood pump to be synchronized with the cardiac cycle of the respective patient.
  • Issuing the control signal or control signal for the extracorporeal circulatory support can result in an immediate setting of a corresponding parameter or operating parameter of a coupled extracorporeal circulatory support device.
  • Circulation support existing pump drives or pump heads for blood pumps, for example non-occlusive blood pumps, are controlled or regulated.
  • a desired blood flow rate for a corresponding cardiac cycle phase can thus be provided based on the ECG signal if the ECG signal has been processed and spectrally corrected based on the detected stimulation signal.
  • the blood pump may be connectable to a venous access via a venous cannula and to an arterial access via an arterial cannula for suction or delivery of blood to provide blood flow from a side with a low pressure to a side with a higher pressure.
  • the blood can be passed through a membrane oxygenator to prepare the blood accordingly.
  • the blood pump is preferably designed as a disposable or disposable item and is preferably fluidly separated from the respective pump drive and can be easily coupled, for example via a magnetic coupling.
  • the control device actuates the motor of the pump drive by outputting the corresponding signal and can thus cause a change in the speed of the blood pump.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a process sequence according to the invention
  • Figure 2A shows a unipolar right ventricular stimulation signal with effective ventricular stimulation in ECG lead V5;
  • Figure 2B shows a unipolar right ventricular stimulation signal with effective ventricular stimulation in ECG lead V2;
  • Figure 3A shows a high-resolution cardiac pacemaker stimulation pulse
  • Figure 3B shows the stimulation pulse according to Figure 3A in the time and spectral domain
  • Figures 4A and 4B show different representations of a recorded ECG signal and a corresponding stimulation signal during bipolar cardiac stimulation.
  • Figure 5 shows an electrocardiographic course of two spatially separated ECG leads with a high-resolution temporal recording of the ECG signal.
  • step 10 an ECG signal or an ECG measurement signal from one or more ECG leads is received, for example for a predetermined time or continuously for successive cardiac cycles.
  • the ECG signal contains signal heights for each data point, so that a corresponding measurement value is provided for each successive point in time in the ECG signal.
  • the signal levels together form an electrocardiogram, which makes it possible to graphically depict and, if necessary, monitor the different cardiac cycle phases for each heart action of the patient.
  • step 12 at least one stimulation signal from the supported patient is detected.
  • stimulation signals are preferably present for each cardiac cycle.
  • temporary stimulation for example, every second or third heart action can be supported or even made possible in the first place by means of a stimulation pulse, preferably by means of a cardiac pacemaker.
  • the detection in step 12A and - as shown with the dashed lines - can take place separately from the ECG signal provided, for example by means of an oscillator. In the present case, however, the at least one stimulation signal is detected from the received ECG signal.
  • Such parallel detection or identification from the ECG signal is made possible in the present case by providing and retrieving or receiving the ECG signal with a sampling frequency of at least 1 kHz.
  • the sampling frequency can be at least 5 kHz, so that very short stimulation pulses with a duration of at least 0.2 ms can be reliably recorded.
  • the stimulation pulse can preferably be identified based on the comparatively high voltage or amplitude change and/or the short duration or even a course of the corresponding signal heights in the ECG signal.
  • the ECG signal can be processed in step 14, for example by hiding the immediately following data points or overwriting them with a predetermined value or signal curve.
  • the now processed ECG signal which no longer represents the stimulation signal recorded in step 12 or does not represent it significantly as an interference signal, is then converted into one for a specific one in step 16 Cardiac cycle phase characteristic amplitude change identified.
  • This is preferably the so-called R wave in the QRS complex of the cardiac cycle, which fundamentally enables a clear and temporally stable assignment of the corresponding point in time to the systolic phase.
  • the identified, characteristic amplitude change, in particular the R wave, serves as the basis for providing a trigger signal for the extracorporeal circulatory support in step 18.
  • the trigger signal can, for example, be a control and/or regulation signal for an extracorporeal circulatory support device with temporal stability provide.
  • control and/or regulation signal can be output with a predetermined latency, for example to activate a blood pump in a specific cardiac cycle phase and to promote extracorporeal blood flow.
  • improved blood flow to the coronary arteries can be provided within a diastolic phase.
  • one or more amplitude changes can be determined which are characteristic of an R wave in the respective cardiac cycle.
  • the control and regulation signal can be output as an R trigger signal. Hiding or “blanking” the stimulation signals or interference signals makes it possible for control to be provided even when signal levels are present, which would otherwise, for example, cause a reset and prevent detection of an amplitude change.
  • FIGS 2A and 2B show electrocardiographic curves of two spatially separated ECG leads during unipolar cardiac stimulation.
  • unipolar right ventricular cardiac stimulation takes place in cases of atrial fibrillation.
  • the ECG signal has become severely distorted due to the stimulation pulse, both for the chest lead V5 ( Figure 2A) and the chest lead V2 ( Figure 2B).
  • the patient's subsequent amplitude change in the ECG signal is accordingly not recognized as a characteristic amplitude change 22, although an R wave would have been expected as a trigger signal at this point in time.
  • the amplitude change 20 caused by the stimulation signal 20 cannot be sufficiently distinguished from the native ECG signal, especially since the temporal resolution of the detection is not sufficient for this.
  • the ECG signal was provided with a typical sampling frequency between 200 Hz and 400 Hz, in the present case at a frequency of 360 Hz.
  • the corresponding signal level cannot be clearly and reliably detected.
  • FIGS. 3A and 3B A high-resolution temporal recording of a stimulation signal according to the invention is shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the stimulation signal was provided using a separate oscillator with a sampling frequency of 2.5 MHz.
  • the stimulation pulse shown was provided by a cardiac pacemaker in VVI mode and has a stimulation amplitude of 1 V with a stimulation pulse duration of 0.4 ms, as was clearly recorded according to FIG. 3A.
  • the stimulation pulse is further shown in the time and spectral domain. It can be seen that the amplitude changes corresponding to the stimulation pulse and shown in Figure 3A concentrate on the times -0.4 ms and 0 ms.
  • the high temporal resolution also enables the morphology of the stimulation pulse to be preserved and the corresponding course to be recorded and determined. This enables even more precise processing of the ECG signal and determination of the characteristic amplitude change.
  • FIG. 4A Corresponding representations of a recorded ECG signal and a corresponding stimulation signal are shown in Figures 4A and 4B, the signals (ECG lead I) being recorded during bipolar right ventricular cardiac stimulation of a pacemaker in VVI mode.
  • the sampling frequency as provided according to the invention, is (at least) 1000 Hz or 1 kHz. It can be seen from Figure 4A how a corresponding spike for the stimulation signal could be detected in the ECG signal.
  • the evaluation in the time and spectral range shown in FIG. 4B can also serve as a further basis for identifying the time of the stimulation pulse.
  • the frequency distribution in particular suggests corresponding strong amplitude changes.
  • FIG. 5 shows an electrocardiographic course of two spatially separated ECG leads I and II with a high-resolution temporal recording of the ECG signal, in the present case at 5000 Hz, and with VVI cardiac stimulation.
  • stimulation pulses with an amplitude of 1 V and a duration of 0.4 ms are also delivered.
  • the stimulation signals 20 have now been clearly recorded and can be clearly identified.
  • potential distortion in the ECG signal can be significantly reduced due to the high temporal resolution, so that the characteristic amplitude change 22, in this case the R wave, can be determined with increased reliability and stability.
  • ECG leads I and II are shown in the present case, additional or alternative ECG leads may be selected for receiving the ECG signal, for example transthoracic ECG leads III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4 , V5, and V6 or bipolar transesophageal ECG leads Oeso 12 and Oeso 34.
  • derivations are not to be viewed as limiting, so that in principle any selection of ECG derivations can be made to determine the amplitude change and to detect the at least one stimulation pulse.
  • a spatially separate acquisition of measurement signals can thus take place, both within an anatomical area and for different anatomical areas, in order to reduce interference due to the stimulation pulses 20 in the ECG signal provided.

Abstract

The invention relates to a method for the open-loop/closed-loop control of an extracorporeal circulatory support of a patient receiving at least periodic cardiac stimulation, and corresponding devices and systems. A corresponding method is also provided for the open-loop/closed-loop control of an extracorporeal circulatory support of a patient receiving at least periodic cardiac stimulation, comprising the following steps: receiving (10) an ECG signal of a supported patient over a predefined time period; detecting 12) one or more stimulation signals (20) of the supported patient; and evaluating the ECG signal to identify (16) at least one change (22) in amplitude characterising a cardiac cycle phase and provide (18) a trigger signal for the extracorporeal circulatory support based on the identified at least one amplitude change (22). According to the invention, the detection (12) of the at least one stimulation signal (20) occurs with a scanning frequency of at least 1 kHz.

Description

Steuerung für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung bei Herzstimulation Control for extracorporeal circulatory support during cardiac stimulation
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten sowie entsprechende Vorrichtungen und Systeme. The present invention relates to methods for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for a patient who is at least temporarily stimulated by the heart, as well as corresponding devices and systems.
Stand der Technik State of the art
Wenn die Pumpenleistung oder Pumpfunktion des Herzens versagt, kann ein kardiogener Schock auftreten. Aufgrund einer Verringerung der Herzleistung bzw. des Herzausfwurfs kann es zu einer Minderperfusion oder Durchblutung der Endorgane, wie des Gehirns, der Nieren, und des Gefäßsystems im Allgemeinen kommen. Im Gewebe und in den Organen stellt sich eine akute Blutunterversorgung und somit eine Sauerstoffunterversorgung, auch Hypoxie genannt ein, wodurch Endorganschaden auftreten können. If the heart's pumping performance or pumping function fails, cardiogenic shock can occur. Due to a reduction in cardiac output or cardiac output, reduced perfusion or blood flow to the end organs, such as the brain, kidneys, and the vascular system in general, can occur. There is an acute lack of blood supply in the tissue and organs and thus a lack of oxygen, also known as hypoxia, which can lead to end organ damage.
Um den Zustand des Patienten zu stabilisieren, sind Kreislaufunterstützungssysteme entwickelt worden, welche eine mechanische Unterstützung bereitstellen und rasch mit dem Kreislauf verbunden werden können. Sie können den Blutfluss und die Perfusion der Organe, inklusive der herzeigenen Kranzgefäße, verbessern und einen hypoxischen Zustand vermeiden. So kann beispielsweise eine Blutpumpe mit einem venösen Zugang mittels einer venösen Kanüle und einem arteriellen Zugang mittels einer arteriellen Kanüle zum Ansaugen bzw. Fördern des Bluts verbunden sein, um einen Blutfluss von einer Seite mit einem niedrigen Druck, beispielsweise über einen Oxygenator, zu einer Seite mit einem höheren Druck bereitzustellen. Auf diese Weise wird der Kreislauf des Patienten unterstützt. In order to stabilize the patient's condition, circulatory support systems have been developed which provide mechanical support and can be quickly connected to the circulatory system. They can improve blood flow and perfusion of organs, including the coronary arteries, and avoid a hypoxic state. For example, a blood pump can be connected to a venous access using a venous cannula and an arterial access using an arterial cannula for sucking or pumping the blood in order to allow blood flow from one side with a low pressure, for example via an oxygenator, to one side to provide with a higher pressure. In this way, the patient's circulation is supported.
Die Komplexität und die Dynamik der patienteneigenen Herzaktion erfordern jedoch eine genaue zeitliche Steuerung bzw. Abstimmung der extrakorporalen Unterstützung. So erfolgt beispielsweise die Durchblutung der herzeigenen Koronararterien, welche den Herzmuskel im Normalfall mit ausreichend Sauerstoff versorgen, im Allgemeinen in der Diastole des Herzzyklus. Wenn der Füllungsdruck am Ende der Systole bzw. zu Beginn der Diastole im linken Ventrikel so gering wie möglich ist, können die Koronararterien ihr Lumen größtmöglich entfalten, um somit die Blutflussrate und die Sauerstoffversorgung zu steigern. Eine entsprechende Entleerung des linken Ventrikels ist also geboten. Entsprechend sollte die extrakorporale Kreislaufunterstützung zur Perfusion der Koronararterien derart gesteuert werden, dass eine Perfusion bevorzugt am Anfang der Diastole erfolgt, während eine Perfusion während der Systole zu vermeiden ist. However, the complexity and dynamics of the patient's own heart action require precise timing and coordination of the extracorporeal support. This is how it is done for example, the blood flow in the heart's coronary arteries, which normally supply the heart muscle with sufficient oxygen, generally in diastole of the cardiac cycle. If the filling pressure at the end of systole or at the beginning of diastole in the left ventricle is as low as possible, the coronary arteries can expand their lumen as much as possible in order to increase the blood flow rate and oxygen supply. Appropriate emptying of the left ventricle is therefore necessary. Accordingly, the extracorporeal circulatory support for perfusion of the coronary arteries should be controlled in such a way that perfusion preferably occurs at the beginning of diastole, while perfusion should be avoided during systole.
Zur Steuerung der extrakorporalen Unterstützung können Messsignale aus einem Elektrokardiogramm (EKG) erfasst und verwendet werden. Für verschiedene Herzzyklusphasen können derart entsprechende charakteristische Amplituden bestimmt werden. So ist beispielsweise eine für die systolische Phase des Herzzyklus charakteristische R-Zacke bzw. R- Welle in der Regel leicht von anderen Phasen des Herzzyklus, beispielsweise in einem QRS- Komplex, unterscheidbar. Die R-Zacke kann, mit einer vorgegebenen Latenz, zur Steuerung einer Blutpumpe in einer sukzessiven diastolischen Phase dienen. To control extracorporeal support, measurement signals from an electrocardiogram (ECG) can be recorded and used. Corresponding characteristic amplitudes can be determined in this way for different cardiac cycle phases. For example, an R wave or R wave that is characteristic of the systolic phase of the cardiac cycle can usually be easily distinguished from other phases of the cardiac cycle, for example in a QRS complex. The R wave can be used, with a predetermined latency, to control a blood pump in a successive diastolic phase.
Um die Herzaktion des Patienten zu unterstützen, können weiterhin ein oder mehrere Stimulationsimpulse mittels eines Herzschrittmachers bereitgestellt werden. Gleichwohl können im bereitgestellten EKG-Signal jedoch Signalstörungen auftreten, welche das Bestimmen der entsprechenden Amplituden aus dem EKG-Signal erschweren. Beispielsweise können infolge eines Stimulationsimpulses Signalhöhen erfasst werden, welche das patienteneigene EKG-Signal kaschieren und/oder eine entsprechende Amplitudenänderung bewirken. In beiden Fällen kann eine Synchronisierung nicht mit hinreichender Sicherheit für den Patienten erfolgen. In order to support the patient's cardiac action, one or more stimulation pulses can also be provided using a cardiac pacemaker. However, signal interference can occur in the ECG signal provided, which makes it difficult to determine the corresponding amplitudes from the ECG signal. For example, as a result of a stimulation pulse, signal levels can be detected which mask the patient's own ECG signal and/or cause a corresponding change in amplitude. In both cases, synchronization cannot occur with sufficient security for the patient.
Entsprechend stellt sich die Aufgabe, die Genauigkeit der Erfassung einer charakteristischen Amplitudenänderung zu verbessern und eine Steuerung einer extrakorporalen Unterstützung auch und gerade bei Herzstimulation des Patienten zu ermöglichen. Accordingly, the task is to improve the accuracy of the detection of a characteristic amplitude change and to enable control of extracorporeal support, especially when the patient's heart is being stimulated.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Stimulationssignale eines Herzschrittmachers häufig kurz vor oder innerhalb eines QRS-Komplex der patienteneigenen Herzaktion bereitgestellt werden, um eine für die Herzaktion erforderliche Exzitation zu unterstützen oder sogar erst zu ermöglichen. Wenn eine Steuerung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung eine charakteristische Amplitude innerhalb dieses Intervalls als Triggersignal verwendet, kann eine solche Vorgehensweise dazu führen, dass entweder das Bestimmen einer für die Steuerung relevanten, patienteneigenen Amplitude fehlschlägt oder versehentlich eine Amplitudenänderung erfasst und bei der Steuerung berücksichtigt wird, welche nicht der charakteristischen Amplitudenänderung entspricht. Entsprechend wird die extrakorporale Kreislaufunterstützung ggf. zum falschen Zeitpunkt, d.h. nicht in der vorgesehenen Herzzyklusphase, oder gar nicht angesteuert. According to the invention, it was recognized that stimulation signals from a pacemaker are often provided shortly before or within a QRS complex of the patient's own heart action in order to support or even enable the excitation required for the heart action. If a control of the extracorporeal circulatory support uses a characteristic amplitude within this interval as a trigger signal, such an approach can result in either the failure to determine a patient's own amplitude relevant to the control or inadvertently one Amplitude change is recorded and taken into account in the control, which does not correspond to the characteristic amplitude change. Accordingly, the extracorporeal circulatory support may be activated at the wrong time, ie not in the intended cardiac cycle phase, or not at all.
Es wurde ebenfalls erkannt, dass Stimulationssignale im EKG-Signal nicht eindeutig erfasst und/oder Rückschlüsse auf das Vorhandensein eines Stimulationssignals im EKG-Signal für die Steuerung nicht rechtzeitig und auch nicht auf zuverlässige Weise gezogen werden können. It was also recognized that stimulation signals in the ECG signal cannot be clearly detected and/or conclusions about the presence of a stimulation signal in the ECG signal cannot be drawn in a timely manner or in a reliable manner for the control.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Erfassung von patienteneigenen Herzaktionen im EKG-Signal für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung und bei Herzstimulation des Patienten zu ermöglichen. Based on the known prior art, it is therefore an object of the present invention to enable improved detection of the patient's own heart actions in the ECG signal for extracorporeal circulatory support and during cardiac stimulation of the patient.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. The task is solved by the independent claims. Advantageous further developments result from the subclaims, the description and the figures.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten vorgeschlagen, umfassend die Schritte: Accordingly, a method for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for a patient who is at least temporarily cardiac stimulated is proposed, comprising the steps:
Empfangen eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum; receiving an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time;
Erfassen von einem oder mehreren Stimulationssignalen des unterstützten Patienten; und detecting one or more stimulation signals from the supported patient; and
Auswerten des EKG-Signals zum Identifizieren mindestens einer für eine Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung und Bereitstellen eines Triggersignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung basierend auf der identifizierten mindestens einen Amplitudenänderung. Evaluating the ECG signal to identify at least one amplitude change characteristic of a cardiac cycle phase and providing a trigger signal for extracorporeal circulatory support based on the identified at least one amplitude change.
Erfindungsgemäß erfolgt das Erfassen des mindestens einen Stimulationssignals vorteilhafterweise mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1 kHz. According to the invention, the at least one stimulation signal is advantageously detected with a sampling frequency of at least 1 kHz.
Üblicherweise werden EKG-Signale mit einer Abtastfrequenz zwischen etwa 200 Hz und 400 Hz bereitgestellt, wobei die zeitliche Auflösung für die Erfassung von Stimulationsimpulsen, im Allgemeinen, aber insbesondere auf zuverlässige Weise, zu gering ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene hohe Abtastfrequenz können jedoch auch Stimulationsimpulse mit einer geringen Stimulationsdauer erfasst werden. Liegt die Stimulationsdauer beispielsweise bei etwa 1 ms oder mehr, können sämtliche Stimulationsimpulse eindeutig und zuverlässig erfasst werden. Die Identifizierung des Stimulationsimpulses und des entsprechenden Zeitpunkts im jeweiligen Herzzyklus ist hierdurch nicht mehr abhängig von einer eventuellen manuellen Identifizierung einer Anomalie oder Verzerrung im EKG-Signal, sondern kann eindeutig und mit höherer Genauigkeit erfolgen. Die Identifizierung kann beispielsweise anhand einer entsprechenden Signalhöhe und ggf. Dauer des Stimulationsimpulses erfolgen. Die für einen jeweiligen Stimulationsimpuls bereitgestellte Spannung unterscheidet sich nämlich üblicherweise eindeutig von patienteneigenen Signalhöhen der jeweiligen Herzaktion. Typically, ECG signals are provided with a sampling frequency between approximately 200 Hz and 400 Hz, with the temporal resolution being too low for the detection of stimulation pulses, in general, but especially in a reliable manner. However, due to the high sampling frequency proposed according to the invention, stimulation pulses with a short stimulation duration can also be recorded. For example, if the stimulation duration is approximately 1 ms or more, all stimulation pulses can be recorded clearly and reliably become. The identification of the stimulation pulse and the corresponding point in time in the respective cardiac cycle is no longer dependent on any manual identification of an anomaly or distortion in the ECG signal, but can be done clearly and with greater accuracy. The identification can be carried out, for example, based on a corresponding signal level and, if necessary, duration of the stimulation pulse. The voltage provided for a respective stimulation pulse usually differs clearly from the patient's own signal levels of the respective cardiac action.
Liegt die Stimulationsdauer unter 1 ms, so kann ein bereitgestellter Stimulationsimpuls ggf. nicht für jeden Herzzyklus, aber beispielsweise für jeden zweiten Herzzyklus erfasst werden. Durch statistische Auswertung und Überwachung der Zeitintervalle zwischen den erfassten Stimulationsimpulsen kann auch ein Zeitpunkt für einen nicht erfassten Stimulationsimpuls mit gewisser Genauigkeit bestimmt werden, beispielsweise mittels Interpolation. If the stimulation duration is less than 1 ms, a provided stimulation pulse may not be recorded for every cardiac cycle, but, for example, for every second cardiac cycle. By statistically evaluating and monitoring the time intervals between the detected stimulation pulses, a time for a non-detected stimulation pulse can also be determined with a certain degree of accuracy, for example by means of interpolation.
Durch die Erfassung des Stimulationsimpulses bzw. dessen Zeitpunkt in einem jeweiligen Herzzyklus kann der Stimulationsimpuls gleichzeitig im EKG-Signal für das Bestimmen der Amplitudenänderung berücksichtigt werden. Eine charakteristische Amplitudenänderung, welche für die Steuerung/Regelung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung als entsprechendes Triggersignal verwendet wird, kann genauer bestimmt werden. Denn die Signalhöhen im EKG-Signal zum Zeitpunkt des Stimulationssignals und unmittelbar danach können für das Bestimmen der Amplitudenänderung berücksichtigt werden. Eventuelle Verzerrungen im EKG-Signal, welche andernfalls ggf. als charakteristische Amplitudenänderung erkannt würden, jedoch tatsächlich dem Stimulationssignal zuzuordnen sind, können entsprechend als solche erkannt werden. By detecting the stimulation pulse or its time in a respective cardiac cycle, the stimulation pulse can simultaneously be taken into account in the ECG signal for determining the amplitude change. A characteristic amplitude change, which is used as a corresponding trigger signal for the control/regulation of the extracorporeal circulatory support, can be determined more precisely. This is because the signal heights in the ECG signal at the time of the stimulation signal and immediately afterwards can be taken into account to determine the amplitude change. Any distortions in the ECG signal, which would otherwise be recognized as a characteristic change in amplitude but are actually attributable to the stimulation signal, can be recognized as such.
Bevorzugt wird die Amplitudenänderung basierend auf dem mindestens einen Stimulationssignal identifiziert. Auf Grundlage des Zeitpunkts des Stimulationssignals kann beispielsweise für eine(n) vorgegebene(n) unmittelbar nachfolgende(n) Zeitdauer bzw. Zeitpunkt eine vorgegebene Signalhöhe bereitgestellt bzw. die entsprechende Signalhöhe des EKG-Signals überschrieben werden. Preferably, the amplitude change is identified based on the at least one stimulation signal. Based on the time of the stimulation signal, for example, a predetermined signal height can be provided for a predetermined immediately subsequent time period or time or the corresponding signal height of the ECG signal can be overwritten.
Auf diese Weise wird ein modifiziertes bzw. korrigiertes EKG-Signal bereitgestellt. Die vorgegebene Signalhöhe entspricht bevorzugt einem Normalwert, welcher beispielsweise anhand von gespeicherten Erfahrungswerten für eine jeweilige Phase des Herzzyklus festgestellt werden kann. Hierdurch kann das Bestimmen der charakteristischen Amplitudenänderung durch die Berücksichtigung einer potenziellen Verzerrung des EKG-Signals einerseits und eine Normalisierung der Signalhöhen andererseits mit verbesserter zeitlichen Genauigkeit bestimmt werden, sodass eine Stabilität einer Steuerung gewährleistet werden kann. Alternativ oder zusätzlich zum Überschreiben der Signalhöhen mit einer vorgegebenen Signalhöhe kann auch vorgesehen sein, dass das EKG-Signal für jeden Zeitpunkt eine Signalhöhe aus mindestens zwei EKG-Ableitungen umfasst, wobei die entsprechenden Signalhöhen für die vorgegebene unmittelbar nachfolgende Zeitdauer gemittelt oder addiert werden, um eine Korrektur einer auftretenden Verzerrung - beruhend auf patienteneigenen Signalhöhen - bereitzustellen. In this way, a modified or corrected ECG signal is provided. The predetermined signal height preferably corresponds to a normal value, which can be determined, for example, based on stored empirical values for a respective phase of the cardiac cycle. As a result, the determination of the characteristic amplitude change can be determined with improved temporal accuracy by taking into account a potential distortion of the ECG signal on the one hand and a normalization of the signal heights on the other hand, so that stability of a control can be guaranteed. Alternatively or in addition to overwriting the signal heights with a predetermined signal height, it can also be provided that the ECG signal comprises a signal height from at least two ECG leads for each point in time, the corresponding signal heights being averaged or added for the predetermined immediately following period of time to provide a correction for any distortion that occurs - based on the patient's own signal levels.
Entsprechend kann das EKG-Signal mindestens ein erstes Messsignal aus einer ersten EKG- Ableitung und ein zweites Messsignal aus einer zweiten EKG-Ableitung umfassen. Die erste und zweite EKG-Ableitungen sind bevorzugt räumlich voneinander getrennt und werden selektiv ausgewählt. Durch die räumliche bzw. anatomische Beabstandung kann bereits sichergestellt werden, dass der Abstand zum Stimulationsimpuls verbessert wird und dass entsprechende Störsignale somit weitestgehend vermieden werden können. Für jeden Zeitpunkt der vorgegebenen unmittelbar nachfolgenden Zeitdauer sind zudem mindestens zwei Datenpunkte vorhanden. Durch das Mitteln bzw. Addieren als Teil einer (räumlichen) Signal-Averaging- Technik wird folglich eine Korrektur der durch das Stimulationssignal verursachten Verzerrung des EKG-Signals ermöglicht. Accordingly, the ECG signal can comprise at least a first measurement signal from a first ECG lead and a second measurement signal from a second ECG lead. The first and second ECG leads are preferably spatially separated from one another and are selectively selected. The spatial or anatomical spacing can already ensure that the distance to the stimulation pulse is improved and that corresponding interference signals can thus be largely avoided. At least two data points are also available for each point in time of the specified immediately following period of time. Averaging or adding as part of a (spatial) signal averaging technique consequently makes it possible to correct the distortion of the ECG signal caused by the stimulation signal.
Es kann weiterhin auch vorgesehen sein, dass die Signalhöhen für die vorgegebene unmittelbar nachfolgende Zeitdauer bei der Bestimmung der Amplitudenänderung ausgeblendet bzw. nicht berücksichtigt werden. Dadurch kann die vorhandene Anzahl der Datenpunkte zum Bestimmen der jeweiligen Amplitudenänderung ggf. reduziert sein. Es wird sichergestellt, dass die Amplitudenänderung weitestgehend frei von Störsignalen ist und der entsprechende Zeitpunkt im jeweiligen Herzzyklus genauer bestimmt werden kann. It can also be provided that the signal heights for the specified immediately following period of time are hidden or not taken into account when determining the amplitude change. As a result, the existing number of data points for determining the respective amplitude change can be reduced if necessary. It is ensured that the amplitude change is largely free of interference signals and the corresponding point in time in the respective cardiac cycle can be determined more precisely.
Die „vorgegebene unmittelbar nachfolgende Zeitdauer" liegt bevorzugt zwischen 2 ms und 40 ms, besonders bevorzugt zwischen 6 ms und 10 ms. Die „vorgegebene nachfolgende Zeitdauer" entspricht bevorzugt einer Zeitdauer, welche eine Amplitude bzw. eine verzerrte Signalhöhe aufgrund des Stimulationssignals ausblendet. Auf diese Weise umfasst das bereitzustellende EKG- Signal keine wesentlichen Störsignale, denn diese können entsprechend herausgefiltert werden. Ein „blanking" kann bereitgestellt werden. Weiterhin wird die vorgegebene unmittelbar nachfolgende Zeitdauer derart gewählt, dass die charakteristische Amplitudenänderung eines EKG-Signals bzw. einer bestimmten Herzzyklusphase weiterhin im EKG-Signal abgebildet ist und also nicht mit der vorgegebenen Signalhöhe überschrieben wird. Beispielsweise kann so sichergestellt werden, dass ein QRS-Komplex eines EKG-Signals und insbesondere eine R-Zacke oder R-Welle, welche als Triggersignal für eine Steuerung der extrakorporalen Kreislaufunterstützung verwendet werden kann, im bereitgestellten EKG-Signal vorliegt. Der Stimulationsimpuls kann ein unipolarer Stimulationsimpuls oder auch ein bipolarer Stimulationsimpuls sein. Ebenfalls können kombipolare Stimulationen oder auch mehrphasige Stimulationsimpulse vorgesehen sein, beispielsweise bei kardialer Kontraktilitätsmodulation. Die Art des Stimulationsimpulses kann bei der Erfassung bzw. Identifizierung des Stimulationssignals und/oder der vorgegebenen, unmittelbar nachfolgenden Zeitdauer berücksichtigt werden. The “predetermined immediately subsequent period of time” is preferably between 2 ms and 40 ms, particularly preferably between 6 ms and 10 ms. The “predetermined subsequent period of time” preferably corresponds to a period of time which hides an amplitude or a distorted signal height due to the stimulation signal. In this way, the ECG signal to be provided does not contain any significant interference signals because these can be filtered out accordingly. A "blanking" can be provided. Furthermore, the predetermined immediately following time period is selected such that the characteristic amplitude change of an ECG signal or a specific cardiac cycle phase is still reflected in the ECG signal and is therefore not overwritten with the predetermined signal height. For example, This ensures that a QRS complex of an ECG signal and in particular an R wave or R wave, which can be used as a trigger signal for controlling the extracorporeal circulatory support, is present in the ECG signal provided. The stimulation pulse can be a unipolar stimulation pulse or a bipolar stimulation pulse. Combipolar stimulations or multi-phase stimulation pulses can also be provided, for example in cardiac contractility modulation. The type of stimulation pulse can be taken into account when detecting or identifying the stimulation signal and/or the predetermined, immediately following time period.
Durch die Berücksichtigung des Stimulationssignals beim Identifizieren der Amplitudenänderung kann das Steuersignal bzw. Regelsignal für die extrakorporale Kreislaufunterstützung somit mit einer erhöhten zeitlichen Genauigkeit ausgegeben bzw. bereitgestellt werden. By taking the stimulation signal into account when identifying the amplitude change, the control signal for the extracorporeal circulatory support can thus be output or provided with increased temporal accuracy.
Für eine verbesserte Erfassung des Stimulationssignals liegt die Abtastfrequenz für das Stimulationssignal bevorzugt im Bereich zwischen 2 kHz und 100 kHz. Insbesondere kann die Abtastfrequenz bei mindestens 5 kHz liegen. Auf diese Weise können Stimulationssignale bzw. Stimulationsimpulse mit einer sehr geringen Dauer, beispielsweise von 0,2 ms oder 0,4 ms, hinreichend erfasst werden. Durch die hochaufgelöste zeitliche Erfassung können Stimulationssignale besser identifiziert bzw. verarbeitet werden, sodass kardiale Nutzsignale besser von den Stimulationssignalen unterschieden werden können. Die zeitliche Auflösung ermöglicht, dass eine Morphologie bzw. ein Verlauf des jeweiligen Stimulationssignals erfasst werden kann, um diese Unterscheidung und auch die Wirkung des Stimulationssignals auf das EKG-Signal zu unterstützen. Durch die verhältnismäßige hohe Abtastfrequenz können Verzerrungen im Nutzsignal, beispielsweise im nativen QRS-Komplex, reduziert sein. For improved detection of the stimulation signal, the sampling frequency for the stimulation signal is preferably in the range between 2 kHz and 100 kHz. In particular, the sampling frequency can be at least 5 kHz. In this way, stimulation signals or stimulation pulses with a very short duration, for example 0.2 ms or 0.4 ms, can be sufficiently detected. Thanks to the high-resolution temporal recording, stimulation signals can be better identified and processed, so that cardiac useful signals can be better distinguished from the stimulation signals. The temporal resolution enables a morphology or a course of the respective stimulation signal to be recorded in order to support this distinction and also the effect of the stimulation signal on the ECG signal. The relatively high sampling frequency can reduce distortions in the useful signal, for example in the native QRS complex.
Obwohl die Erfassung des Stimulationssignals auch unabhängig vom empfangenen EKG-Signal erfolgen kann, wird das mindestens eine Stimulationssignal bevorzugt durch Auswertung des empfangenen EKG-Signals erfasst. Das EKG-Signal wird mit einer entsprechenden Abtastfrequenz bereitgestellt. Die Abtastfrequenz für das Stimulationssignal entspricht vorteilhafterweise der Abtastfrequenz des EKG-Signals, sodass das EKG-Signal mit einer Abtastfrequenz von mindestensAlthough the detection of the stimulation signal can also take place independently of the received ECG signal, the at least one stimulation signal is preferably detected by evaluating the received ECG signal. The ECG signal is provided with a corresponding sampling frequency. The sampling frequency for the stimulation signal advantageously corresponds to the sampling frequency of the ECG signal, so that the ECG signal has a sampling frequency of at least
1 kHz empfangen wird. Bevorzugt wird das EKG-Signal mit einer Abtastfrequenz von mindestens1 kHz is received. The ECG signal with a sampling frequency of at least is preferred
2 kHz oder mindestens 5 kHz bereitgestellt bzw. empfangen. 2 kHz or at least 5 kHz provided or received.
Bei einer separaten Erfassung des Stimulationssignals, beispielsweise mittels eines am Patienten angeschlossenen Oszillators, kann die Abtastfrequenz sogar erheblich über 100 kHz und beispielsweise im Bereich zwischen 1 MHz und 3 MHz liegen. Diese hochaufgelöste Erfassung kann anschließend verarbeitet werden. Beispielsweise kann die Samplingrate reduziert und/oder eine Tiefpassfilterung angewendet werden. Das daraus resultierende Signal kann beispielsweise im EKG-Signal eingebettet bzw. damit überlagernd dargestellt werden. If the stimulation signal is recorded separately, for example by means of an oscillator connected to the patient, the sampling frequency can even be significantly above 100 kHz and, for example, in the range between 1 MHz and 3 MHz. This high-resolution capture can then be processed. For example, the sampling rate can be reduced and/or low-pass filtering can be applied. The resulting signal can, for example, be embedded in the ECG signal or displayed overlaying it.
Für eine übliche Dauer eines Stimulationsimpulses wird die Abtastfrequenz im Bereich zwischen 1 kHz und 20 kHz typischerweise ausreichend sein, wobei die Abtastfrequenz des EKG-Signals aus Praktikabilitätsgründen ebenfalls in diesem Bereich liegen kann. Hierdurch können sowohl die Verarbeitung des Signals als auch die Komplexität einer EKG-Karte vereinfacht und der Energieaufwand reduziert werden. For a usual duration of a stimulation pulse, the sampling frequency in the range between 1 kHz and 20 kHz will typically be sufficient, with the sampling frequency of the ECG signal can also be in this range for practical reasons. This can simplify both the processing of the signal and the complexity of an ECG card and reduce energy consumption.
Die Abtastfrequenz kann für Herzschrittmacherimpulse mit Impulsbreiten zwischen etwa 0,4 ms und 2 ms bevorzugt im Bereich zwischen 5 kHz und 10 kHz liegen, beispielsweise im Falle einer kardialen Resynchronisationstherapie. Die Impulsbreite des rechten Vorhofs kann beispielsweise etwa 0,4 ms, des rechten Ventrikels etwa 0,5 ms und des linken Ventrikels etwa 2,0 ms betragen. The sampling frequency can preferably be in the range between 5 kHz and 10 kHz for pacemaker pulses with pulse widths between approximately 0.4 ms and 2 ms, for example in the case of cardiac resynchronization therapy. The pulse width of the right atrium can be, for example, about 0.4 ms, the right ventricle about 0.5 ms and the left ventricle about 2.0 ms.
Eine höhere Abtastfrequenz im Bereich von 10 kHz bis 20 kHz kann vorteilhafterweise für Herzschrittmacherimpulse und einer „Spinal Cord Stimulation" (SCS) mit Impulsbreiten kleiner oder gleich 0,3 ms gewählt sein, beispielsweise wenn ein Herzschrittmacher mit automatischer Reizschwelleneinstellung für den rechten Vorhof und rechten Ventrikel verwendet wird. Eine solche Abtastfrequenz kann weiterhin auch für die Erkennung von Stimulationsimpulsen anderer stimulierender Implantate mit einer geringen Impulsbreite bzw. Impulsdauer ähnlich eines SCS Stimulationsimpulses gewählt sein. A higher sampling frequency in the range from 10 kHz to 20 kHz can advantageously be selected for pacemaker pulses and "spinal cord stimulation" (SCS) with pulse widths less than or equal to 0.3 ms, for example if a pacemaker with automatic stimulation threshold adjustment for the right atrium and right Ventricle is used. Such a sampling frequency can also be selected for the detection of stimulation pulses from other stimulating implants with a small pulse width or pulse duration similar to an SCS stimulation pulse.
Eine Abtastfrequenz im Bereich zwischen 1 kHz und 5 kHz bietet eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit im Falle von Stimulationsimpulsen mit längeren Impulsbreiten, beispielsweise zwischen etwa 2 ms und 20 ms, beispielsweise im Falle einer linksatrialen Stimulation von etwa 10 ms und/oder einer linksventrikulären Stimulation von etwa 20 ms, insbesondere im Falle einer transösophagealen Stimulation. A sampling frequency in the range between 1 kHz and 5 kHz provides improved detection accuracy in the case of stimulation pulses with longer pulse widths, for example between about 2 ms and 20 ms, for example in the case of left atrial stimulation of about 10 ms and/or left ventricular stimulation of about 20 ms, especially in the case of transesophageal stimulation.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das EKG-Signal aus mehreren EKG-Ableitungen empfangen und das mindestens eine Stimulationssignal - basierend auf einer Auswertung für mindestens zwei EKG-Ableitungen - erfasst wird. Auf diese Weise können eventuelle Störsignale beispielsweise durch Mittelung oder Summation der EKG-Messsignale weitestgehend vermieden werden. Auf diese Weise kann die Identifizierung des Stimulationszeitpunkts unterstützt werden. Schließlich kann auch eine gewisse Redundanz für die Erfassung des mindestens einen Stimulationssignals bereitgestellt werden, sollte sich das Stimulationssignal beispielsweise nicht aus jedem EKG-Messsignal herleiten lassen, beispielsweise aufgrund der gewählten Abtastfrequenz und/oder des räumlichen Abstands der jeweiligen EKG-Ableitung. Furthermore, it can be provided that the ECG signal is received from several ECG leads and the at least one stimulation signal is detected - based on an evaluation for at least two ECG leads. In this way, possible interference signals can be largely avoided, for example by averaging or summing the ECG measurement signals. In this way, the identification of the time of stimulation can be supported. Finally, a certain redundancy can also be provided for the detection of the at least one stimulation signal if, for example, the stimulation signal cannot be derived from every ECG measurement signal, for example due to the selected sampling frequency and/or the spatial distance of the respective ECG lead.
Das mindestens eine Stimulationssignal kann beispielsweise anhand einer erfassten bzw. ermittelten Dauer und/oder Steigung des Signals identifiziert werden, bevorzugt der Dauer und der Steigung. Es können entsprechende Schwellenwerte vorgesehen sein, welche beim Überschreiten auf das Vorliegen eines Stimulationssignals schließen lassen. Die Steigung kann bei einer höheren Abtastfrequenz genauer bestimmt werden, insbesondere dadurch, dass entsprechend mehr potenzielle Datenpunkte bzw. Signalhöhen bei der Erfassung bzw. Auswertung berücksichtigt werden können. The at least one stimulation signal can be identified, for example, based on a detected or determined duration and/or slope of the signal, preferably the duration and the slope. Corresponding threshold values can be provided which, when exceeded, indicate the presence of a stimulation signal. The slope can be determined more precisely at a higher sampling frequency, in particular in that Correspondingly more potential data points or signal heights can be taken into account when recording or evaluating.
Um das Identifizieren des mindestens einen Stimulationssignals zu unterstützen, kann das mindestens eine Stimulationssignal - basierend auf offline ausgewerteten EKG-Signalen und/oder Stimulationssignalen - identifiziert werden. So können ein oder mehrere Datensätze mit ausgewerteten und verifizierten Daten bereitgestellt sein, wenn die Zeitpunkte der jeweiligen Stimulationsimpulse eindeutig bestimmt wurden. Basierend auf diesen Daten können beispielsweise bestimmte, für das Stimulationssignal kennzeichnende Signalhöhen oder Signalverläufe bzw. Steigungen bei der Identifizierung berücksichtigt und diese somit erleichtern. Eine eindeutige Zuordnung des Stimulationsimpulses zu einem oder mehreren spezifischen Zeitpunkten im EKG-Signal hierdurch ermöglicht wird. In order to support the identification of the at least one stimulation signal, the at least one stimulation signal can be identified - based on ECG signals and/or stimulation signals evaluated offline. One or more data sets with evaluated and verified data can be provided if the times of the respective stimulation pulses have been clearly determined. Based on this data, for example, certain signal heights or signal curves or slopes that characterize the stimulation signal can be taken into account during identification and thus make it easier. This enables a clear assignment of the stimulation pulse to one or more specific times in the ECG signal.
Es kann anhand der Erfahrungswerte ebenfalls berücksichtigt werden, dass sich der Dachabfall des Stimulationsimpulses in Abhängigkeit des Ladezustandes der Schrittmacherbatterie und bei Änderung der Widerstände der Elektroden und des Gewebes verändern kann. So kann sich der Dachabfall des Stimulationsimpulses beispielsweise bei verringerter Batteriespannung und erhöhtem Innenwiderstand der Batterie erhöhen. Based on empirical values, it can also be taken into account that the drop in the stimulation pulse can change depending on the state of charge of the pacemaker battery and if the resistance of the electrodes and the tissue changes. For example, the drop in the stimulation pulse can increase with reduced battery voltage and increased internal resistance of the battery.
Bevorzugt beruhen die ausgewerteten Signale auf klinischen Daten und/oder simulierten Daten. Die Daten können beispielsweise mit und ohne Herzstimulation bereitgestellt sein, wobei die Herzstimulation permanent oder auch temporär sein kann. Weiterhin können die Daten nicht nur aus Kreislaufunterstützungssystemen, sondern auch aus anderen kardiovaskulären Systemen bereitgestellt sein. Insbesondere können die ausgewerteten Signale klinische Daten umfassen. Dadurch können Signalhöhen und Signalverläufe berücksichtigt werden, welche mittels Simulationen oder Emulationen nicht erzielt werden können, sodass die ausgewerteten Daten den realen Stimulationssignalen und/oder EKG-Signalen besser entsprechen. The evaluated signals are preferably based on clinical data and/or simulated data. The data can, for example, be provided with and without cardiac stimulation, whereby the cardiac stimulation can be permanent or temporary. Furthermore, the data can be provided not only from circulatory support systems, but also from other cardiovascular systems. In particular, the evaluated signals can include clinical data. This allows signal heights and signal curves to be taken into account, which cannot be achieved using simulations or emulations, so that the evaluated data more closely corresponds to the real stimulation signals and/or ECG signals.
Um das Identifizieren des Stimulationssignals bzw. des Zeitpunkts des Stimulationsimpulses zu erleichtern, kann das mindestens eine Stimulationssignal - beruhend auf einer Auswertung im Zeitbereich und Spektralbereich und/oder einer statistischen Auswertung - identifiziert werden. Eine Auswertung im Zeit- und Spektralbereich kann beispielsweise anhand einer Frequenzverteilung erfolgen, wobei das Auftreten eines Stimulationsimpulses sich durch eine Erfassung in mehreren höheren Frequenzbereichen zu einem jeweiligen Zeitpunkt identifizieren lässt. Es kann auch eine Wahrscheinlichkeit eines potenziell vorhandenen und erfassten Stimulationsimpulses ermittelt werden, beispielsweise anhand des Signalverlaufs innerhalb eines jeweiligen Herzzyklus oder zwischen sukzessiven Herzzyklen, dem Zeitpunkt im jeweiligen Herzzyklus, und/oder durch Interpolation von erfassten Stimulationssignalen bzw. Stimulationsimpulsen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Identifizierung des Zeitpunkts, in dem ein Stimulationsimpuls abgegeben wird, weiter erhöht werden. In order to make it easier to identify the stimulation signal or the time of the stimulation pulse, the at least one stimulation signal can be identified - based on an evaluation in the time domain and spectral domain and/or a statistical evaluation. An evaluation in the time and spectral range can be carried out, for example, based on a frequency distribution, whereby the occurrence of a stimulation pulse can be identified by recording it in several higher frequency ranges at a given time. A probability of a potentially present and detected stimulation pulse can also be determined, for example based on the signal progression within a respective cardiac cycle or between successive cardiac cycles, the point in time in the respective cardiac cycle, and/or by interpolation of detected stimulation signals or stimulation pulses. In this way, the accuracy of identifying the time at which a stimulation pulse is delivered can be further increased.
Die Dauer, Höhe und Frequenz der Stimulationsimpulse werden grundsätzlich patientenspezifisch eingestellt. Sie sind typischerweise von der Konfiguration eines Herzschrittmachers zumindest teilweise vorgegeben. So können für einige Patienten Stimulationsimpulse von bis zu 2 ms Dauer, hingegen für andere Patienten Stimulationsimpulse mit einer Dauer von nur 0,4 ms abgegeben werden. Die Höhe des Stimulationsimpulses kann beispielsweise zwischen 0,5 V und 7 V liegen. Schließlich kann die Art und die Frequenz des Stimulationsimpulses für Patienten individuell unterschiedlich sein. So kann beispielsweise ein unipolare Stimulation oder bipolare Stimulation erfolgen und/oder für jeden Herzzyklus oder jeden zweiten Herzzyklus ein Stimulationsimpuls abgegeben werden. The duration, height and frequency of the stimulation pulses are generally set specifically for the patient. They are typically at least partially dictated by the configuration of a pacemaker. For some patients, stimulation pulses lasting up to 2 ms can be delivered, while for other patients, stimulation pulses with a duration of only 0.4 ms can be delivered. The height of the stimulation pulse can be between 0.5 V and 7 V, for example. Finally, the type and frequency of the stimulation pulse can vary individually for patients. For example, unipolar stimulation or bipolar stimulation can take place and/or a stimulation pulse can be delivered for every cardiac cycle or every second cardiac cycle.
Um die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals an den klinischen Gegebenheiten anzupassen, kann vorgesehen sein, dass eine initiale Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals anhand einer empfangenen Information eines Herzschrittmachers des unterstützten Patienten eingestellt wird. Dadurch kann beispielsweise eine erforderliche minimale zeitliche Auflösung für die Erfassung des Stimulationssignals eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Kompatibilität mit dem jeweiligen Herzschrittmacher gewährleistet werden und es können die Einstellungen für die Erfassung an den Herzschrittmacher angepasst werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Verfahren für verschiedene Herzschrittmacher ausgestaltet ist und somit anhand der empfangenen Information optimiert werden kann oder soll. In order to adapt the sampling frequency for the detection of the stimulation signal to the clinical circumstances, it can be provided that an initial sampling frequency for the detection of the stimulation signal is set based on information received from a cardiac pacemaker of the supported patient. This makes it possible, for example, to set a required minimum time resolution for detecting the stimulation signal. In this way, compatibility with the respective pacemaker can be guaranteed and the recording settings can be adapted to the pacemaker. This is particularly advantageous if the method is designed for different pacemakers and can therefore or should be optimized based on the information received.
Bevorzugt umfasst die Information somit eine Konfiguration des Herzschrittmachers, einen eingestellten Betriebsmodus des Herzschrittmachers und/oder eine Art, Signalhöhe und/oder Dauer eines oder mehrerer abzugebender Stimulationsimpulse. Insbesondere kann die Dauer der Stimulationsimpulse für die initiale Abtastfrequenz besonders vorteilhaft sein. Denn es kann sichergestellt werden, dass eine hinreichende Abtastfrequenz für die jeweiligen Stimulationsimpulse bereitgestellt wird und eine sichere Erfassung sämtlicher Stimulationsimpulse ermöglicht wird. The information therefore preferably includes a configuration of the pacemaker, a set operating mode of the pacemaker and/or a type, signal level and/or duration of one or more stimulation pulses to be delivered. In particular, the duration of the stimulation pulses can be particularly advantageous for the initial sampling frequency. This is because it can be ensured that a sufficient sampling frequency is provided for the respective stimulation pulses and that all stimulation pulses can be reliably recorded.
Die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals kann iterativ für sukzessiv erfasste Stimulationssignale eingestellt werden. Wird zum Beispiel für den jeweiligen Herzzyklus festgestellt, dass kein Stimulationsimpuls erfasst wurde, obwohl dies anhand des Verlaufs zu erwarten gewesen wäre, kann die Abtastfrequenz erhöht werden, um nachfolgende Stimulationsimpulse mit erhöhter Wahrscheinlichkeit zu erfassen. Ebenfalls kann eine eingestellte zeitliche Auflösung nicht erforderlich sein, wenn dies beispielsweise durch die Dauer der Stimulationsimpulse und auch die erfolgten Erfassungsrate angezeigt ist. Um die Rechenkapazität und/oder den Energieaufwand zu reduzieren, kann die Abtastfrequenz in solchen Fällen reduziert werden. The sampling frequency for acquiring the stimulation signal can be set iteratively for successively acquired stimulation signals. For example, if it is determined for the respective cardiac cycle that no stimulation pulse was detected, although this would have been expected based on the course, the sampling frequency can be increased in order to detect subsequent stimulation pulses with increased probability. A set temporal resolution may also not be necessary if this is indicated, for example, by the duration of the stimulation pulses and the acquisition rate. Around the To reduce computing capacity and/or energy consumption, the sampling frequency can be reduced in such cases.
Die Erhöhung oder Reduzierung der Abtastfrequenz kann beispielsweise prozentual zur eingestellten Abtastfrequenz erfolgen, beispielsweise in Schritten zwischen einem Prozent und fünf Prozent. Alternativ kann ein absoluter Frequenzwert vorgesehen sein, beispielsweise zwischen 100 Hz und 500 Hz, wobei der absolute Frequenzwert bei sehr hohen initialen Abtastfrequenzen dynamisch angepasst werden kann, um eine potenzielle Wirkung der Anpassung zu beschleunigen. The sampling frequency can be increased or reduced, for example, as a percentage of the set sampling frequency, for example in steps between one percent and five percent. Alternatively, an absolute frequency value can be provided, for example between 100 Hz and 500 Hz, whereby the absolute frequency value can be dynamically adjusted at very high initial sampling frequencies in order to accelerate a potential effect of the adjustment.
Die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals kann bevorzugt in Abhängigkeit von einer ermittelten Stabilität des Triggersignals und/oder Identifizierung der Amplitudenänderung eingestellt werden. Derart kann das Steuern/Regeln der extrakorporalen Kreislaufunterstützung beispielsweise auch bei sich ändernden Bedingungen und während des Betriebs der extrakorporalen Kreislaufunterstützung optimiert werden. Wird beispielsweise im EKC-Signal eine Verzerrung erkannt, jedoch kein Stimulationssignal erfasst, so kann die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals entsprechend erhöht werden, ggf. auch kurzzeitig. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Stimulationssignal im nächsten Herzzyklus erfasst werden kann, wenn aufgrund einer zu niedrigen Abtastfrequenz ein Stimulationssignal zuvor nicht bzw. nicht hinreichend erfasst werden konnte. The sampling frequency for detecting the stimulation signal can preferably be set depending on a determined stability of the trigger signal and/or identification of the amplitude change. In this way, the control/regulation of the extracorporeal circulatory support can also be optimized, for example, under changing conditions and during operation of the extracorporeal circulatory support. For example, if a distortion is detected in the EKC signal but no stimulation signal is detected, the sampling frequency for detecting the stimulation signal can be increased accordingly, if necessary even briefly. This can ensure that a stimulation signal can be detected in the next cardiac cycle if a stimulation signal could not previously be detected or could not be detected sufficiently due to a sampling frequency that was too low.
Auch kann sich aufgrund eines nicht erfassten Stimulationssignals ein Triggerzeitintervall ändern und/oder es kann eine Verzerrung im EKG-Signal versehentlich als charakteristische Amplitudenänderung erkannt werden, wodurch sich die Triggerstabilität ändert. Das unvermittelte Fehlen eines Stimulationssignals in einem zu erwartenden Zeitintervall könnte jedoch auch von einer Änderung des Betriebsmodus oder des Patientenzustands bzw. der Therapie verursacht worden sein. Solche Änderungen können durch eine Überwachung der ermittelten Stabilität des Triggersignals und/oder Amplitudenänderung und eine entsprechende Anpassung der Abtastfrequenz berücksichtigt werden. A trigger time interval can also change due to an unrecognized stimulation signal and/or a distortion in the ECG signal can be inadvertently recognized as a characteristic amplitude change, which changes the trigger stability. However, the sudden absence of a stimulation signal in an expected time interval could also have been caused by a change in the operating mode or the patient condition or therapy. Such changes can be taken into account by monitoring the determined stability of the trigger signal and/or change in amplitude and adjusting the sampling frequency accordingly.
Die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals kann weiterhin in Abhängigkeit von einer für das mindestens eine Stimulationssignal ermittelten Steigung, Signalhöhe und/oder Dauer eingestellt werden. Bevorzugt wird die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals in Abhängigkeit von einer Morphologie und/oder eines Verlaufs des Stimulationssignals, welche(s) bspw. anhand der Steigung, Signalhöhe und/oder Dauer des mindestens einen ausgewerteten Stimulationssignals bestimmt wird, eingestellt. The sampling frequency for detecting the stimulation signal can also be set depending on a slope, signal level and/or duration determined for the at least one stimulation signal. The sampling frequency for detecting the stimulation signal is preferably set depending on a morphology and/or a course of the stimulation signal, which is determined, for example, based on the slope, signal height and/or duration of the at least one evaluated stimulation signal.
Beispielsweise kann für einen erfassten Stimulationsimpuls erkannt werden, dass kein Ende des Stimulationsimpulses erfasst wurde. Es kann dann eine Erhöhung der Abtastfrequenz vorgenommen werden, um einen sukzessiven Stimulationsimpuls vollständig zu erfassen und eine entsprechende Korrektur des EKG-Signals zu ermöglichen. For example, for a detected stimulation pulse, it can be recognized that no end of the stimulation pulse was detected. The sampling frequency can then be increased be carried out in order to completely capture a successive stimulation pulse and to enable a corresponding correction of the ECG signal.
Umgekehrt kann die Abtastfrequenz auch reduziert werden, wenn festgestellt worden ist, dass die Dauer des erfassten Stimulationssignals eine vorgegebene Schwelle übersteigt und eine eingestellte zeitliche Auflösung für die Erfassung im Hinblick auf die Dauer des Stimulationssignals und das Bestimmen der Amplitudenänderung verringert werden kann. Conversely, the sampling frequency can also be reduced if it has been determined that the duration of the detected stimulation signal exceeds a predetermined threshold and a set temporal resolution for the detection can be reduced with regard to the duration of the stimulation signal and the determination of the amplitude change.
Eine Anpassung kann auch dann erfolgen, wenn beispielsweise eine initiale Abtastfrequenz aufgrund einer Information des Herzschrittmachers eingestellt worden ist, nun aber ggf. aufgrund des gewählten Betriebsmodus korrigiert werden sollte. Eine solche Anpassung kann bevorzugt automatisch erfolgen, insbesondere iterativ, wie vorstehend beschrieben. An adjustment can also be made if, for example, an initial sampling frequency has been set based on information from the pacemaker, but should now be corrected based on the selected operating mode. Such an adjustment can preferably take place automatically, in particular iteratively, as described above.
Das Verfahren und insbesondere auch das (automatische) Einstellen der Abtastfrequenz kann weiterhin auch zum Testen von EKG-Signal-gesteuerten extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtungen verwendet werden. So können beispielsweise Zeitintervalle zwischen aus dem EKG-Signal erfassten charakteristischen Amplitudenänderungen, z. B. R-R-Triggerintervalle, mit den entsprechenden Ergebnissen bei Anwendung der erfindungsgemäßen, hochaufgelösten Abtastfrequenz für die Stimulationssignale verglichen werden, um zu bestimmen, ob eine Anpassung der Abtastfrequenz erforderlich sein könnte. The method and in particular the (automatic) setting of the sampling frequency can also be used to test ECG signal-controlled extracorporeal circulatory support devices. For example, time intervals between characteristic amplitude changes recorded from the ECG signal, e.g. B. R-R trigger intervals can be compared with the corresponding results when using the high-resolution sampling frequency according to the invention for the stimulation signals in order to determine whether an adjustment of the sampling frequency might be necessary.
Auch kann eine Schrittmacher-Konfiguration eines zu verwendenden Herzschrittmachers berücksichtigt werden. Sollte eine Anpassung der Abtastfrequenz, entweder für das EKG-Signal oder für eine separate Erfassung des Stimulationssignals, angepasst werden, so kann diese entsprechend optimiert und eingestellt werden, um eine Kompatibilität der extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtung mit dem zu verwendenden bzw. verwendeten Herzschrittmacher zu gewährleisten. A pacemaker configuration of a pacemaker to be used can also be taken into account. Should an adjustment of the sampling frequency be made, either for the ECG signal or for a separate acquisition of the stimulation signal, this can be optimized and adjusted accordingly in order to ensure compatibility of the extracorporeal circulatory support device with the pacemaker to be used or used.
Üblicherweise werden EKG-Signale mit einer Abtastrate zwischen 200 Hz und 400 Hz bereitgestellt, sodass Stimulationssignale mit einer Dauer von weniger als 5 ms bzw. 2,5 ms nicht zuverlässig erfasst werden können. Werden Stimulationsimpulse mit einer Dauer von mehr als 2,5 ms abgegeben, so können diese grundsätzlich auch ohne Anpassung der Abtastfrequenz für das EKG-Signal erfasst werden. Bei einer Dauer von beispielsweise 1 ms oder 0,4 ms kann jedoch eine Erhöhung der Abtastfrequenz auf mindestens 1 kHz bzw. 2,5 kHz vorteilhaft sein. Allerdings wird die Abtastfrequenz bevorzugt noch höher eingestellt, um Schwankungen der Impulsdauer oder das potenzielle Auftreten von Störsignalen zu berücksichtigen und/oder eine gewisse Sicherheitsredundanz bei der Erfassung bereitzustellen. Die Abtastfrequenz kann somit beispielsweise auf 5 kHz erhöht werden. Es ist erkennbar, dass die Herzstimulation bzw. der Stimulationsimpuls für einen Patienten individuell durch eine Vielzahl kardiologischer Unterstützungsfunktionen erfolgen kann. So können nicht nur externe Herzschrittmacher oder implantierte Herzschrittmacher, sondern auch ein implantierter Kardioverter, ein implantierter Defibrillator, oder eine kardiale Resynchronisationstherapie zur Simulation oder als Impulsgeber vorgesehen sein. Typically, ECG signals are provided with a sampling rate between 200 Hz and 400 Hz, meaning that stimulation signals with a duration of less than 5 ms or 2.5 ms cannot be reliably recorded. If stimulation pulses with a duration of more than 2.5 ms are delivered, they can in principle be recorded for the ECG signal without adjusting the sampling frequency. However, for a duration of, for example, 1 ms or 0.4 ms, an increase in the sampling frequency to at least 1 kHz or 2.5 kHz may be advantageous. However, the sampling frequency is preferably set even higher in order to take into account fluctuations in the pulse duration or the potential occurrence of interference signals and/or to provide a certain safety redundancy during the detection. The sampling frequency can therefore be increased to 5 kHz, for example. It can be seen that cardiac stimulation or the stimulation pulse can be carried out individually for a patient using a variety of cardiological support functions. Not only external pacemakers or implanted pacemakers, but also an implanted cardioverter, an implanted defibrillator, or cardiac resynchronization therapy can be provided for simulation or as a pulse generator.
Zusätzlich zu einem Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung wird auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen und/oder Einstellen einer Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung für die Verwendung bei zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten vorgeschlagen. In addition to a method for controlling/regulating extracorporeal circulatory support, a method and a device for testing and/or adjusting a device for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for use in at least temporarily heart-stimulated patients are also proposed.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten vorgeschlagen, umfassend eine Schnittstelle zum Empfangen eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum und eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens eine für eine Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung im empfangenen EKG-Signal zu identifizieren. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Stimulationssignale des unterstützten Patienten zu erfassen und ein Triggersignal für die extrakorporale Kreislaufunterstützung basierend auf der identifizierten mindestens einen Amplitudenänderung bereitzustellen. Erfindungsgemäß ist die Schnittstelle dazu eingerichtet, das mindestens eine Stimulationssignal mit einer Abtastfrequenz von vorteilhafterweise mindestens 1 kHz abzurufen. According to a further aspect of the invention, a device for controlling/regulating extracorporeal circulatory support of a patient who is at least temporarily stimulated by the heart is proposed, comprising an interface for receiving an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time and an evaluation unit which is set up for this purpose, at least one to identify the amplitude change in the received ECG signal that is characteristic of a cardiac cycle phase. The device is set up to detect one or more stimulation signals from the supported patient and to provide a trigger signal for extracorporeal circulatory support based on the identified at least one amplitude change. According to the invention, the interface is set up to retrieve the at least one stimulation signal with a sampling frequency of advantageously at least 1 kHz.
Die Vorrichtung umfasst bevorzugt eine Steuer- und Regeleinheit, welches mit einem EKG-Gerät des unterstützten Patienten zum Einstellen der Abtastfrequenz kommunikativ koppelbar und welches zum Bereitstellen des Triggersignals eingerichtet ist, bevorzugt mittels der Schnittstelle. The device preferably comprises a control and regulation unit, which can be communicatively coupled to an ECG device of the supported patient to adjust the sampling frequency and which is set up to provide the trigger signal, preferably by means of the interface.
Insbesondere kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. In particular, the device can be set up to carry out the method according to the invention described above.
Die Vorrichtung kann beispielsweise mittels der Schnittstelle direkt mit mindestens einer EKG- Ableitung oder auch mit einem EKG-Gerät kommunikativ gekoppelt sein, um erfasste EKG- Signale zu empfangen. Bevorzugt ist die Vorrichtung als (Teil einer) Steuer- und Regeleinheit ausgebildet und umfasst ein EKG-Gerät oder ist als Teil eines EKG-Geräts ausgebildet. Die Vorrichtung kann bevorzugt zusammen mit einem EKG-Gerät bzw. einer Sensorbox in einem einzelnen Gehäuse eines Systems für die extrakorporale Kreislaufunterstützung untergebracht sein. Das mindestens eine Stimulationssignal kann über eine kommunikativ gekoppelte, aber separate Vorrichtung erfasst werden, beispielsweise mittels eines Oszillators. Stärker bevorzugt wird das Stimulationssignal jedoch im empfangenen EKG-Signal bestimmt bzw. identifiziert. Dadurch kann das System kompakter und als eigenständige Einheit ausgebildet werden. Die Vorrichtung kann mit der extrakorporalen Kreislauf Unterstützung bzw. einem entsprechenden System gekoppelt sein, beispielsweise über dieselbe Schnittstelle. The device can, for example, be communicatively coupled directly to at least one ECG lead or also to an ECG device by means of the interface in order to receive recorded ECG signals. The device is preferably designed as (part of a) control and regulation unit and includes an ECG device or is designed as part of an ECG device. The device can preferably be accommodated together with an ECG device or a sensor box in a single housing of a system for extracorporeal circulatory support. The at least one stimulation signal can be detected via a communicatively coupled but separate device, for example by means of an oscillator. More preferably, however, the stimulation signal is determined or identified in the received ECG signal. This allows the system to be more compact and designed as an independent unit. The device can be coupled to the extracorporeal circulation support or a corresponding system, for example via the same interface.
Die EKG-Messsignale weisen eine erfasste Signalhöhe auf und bilden entsprechend Datenpunkte, welche mittels der Auswerteeinheit verarbeitet bzw. ausgewertet werden können. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als integriertes Rechenmodul ausgebildet sein und eine Logik umfassen, um die empfangenen Signale auszuwerten und eine charakteristische Amplitudenänderung und einen abgegebenen Stimulationsimpuls zu bestimmen. Die Signale können von der Auswerteeinheit zumindest für einen bestimmten zeitlichen Abschnitt oder auch den vollständigen vorgegebenen Zeitraum oder länger aufgezeichnet werden, beispielsweise mittels eines gekoppelten oder integrierten Speichermediums oder in einem flüchtigen Arbeitsspeicher. The ECG measurement signals have a recorded signal height and accordingly form data points which can be processed or evaluated using the evaluation unit. The evaluation unit can, for example, be designed as an integrated computing module and include logic in order to evaluate the received signals and determine a characteristic change in amplitude and an emitted stimulation pulse. The signals can be recorded by the evaluation unit at least for a specific time period or for the entire predetermined period of time or longer, for example by means of a coupled or integrated storage medium or in a volatile main memory.
Weiterhin wird eine Kreislaufunterstützungsvorrichtung vorgeschlagen, welche die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung umfasst. Furthermore, a circulatory support device is proposed, which includes the device described above for controlling/regulating extracorporeal circulatory support.
Die Kreislaufunterstützungsvorrichtung kann als Teil eines Systems zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines Patienten ausgebildet sein, wobei das System die Vorrichtung zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung umfasst. Die Vorrichtung umfasst typischerweise eine Blutpumpe, welche fluidisch mit einem venösen Patientenzugang und einem arteriellen Patientenzugang verbindbar und zum Bereitstellen eines Blutflusses vom venösen Patientenzugang zum arteriellen Patientenzugang ausgelegt ist, und ein EKG-Gerät. The circulatory support device can be designed as part of a system for extracorporeal circulatory support of a patient, the system comprising the device for extracorporeal circulatory support. The device typically includes a blood pump fluidly connectable to a venous patient access and an arterial patient access and designed to provide blood flow from the venous patient access to the arterial patient access, and an ECG device.
Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln ist mit der Kreislaufunterstützungsvorrichtung kommunikativ gekoppelt und dazu eingerichtet, ein Steuer- und Regelsignal zum Einstellen der Blutpumpe an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung auszugeben. Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln betreibt, betätigt, steuert, regelt und überwacht die Blutpumpe und ermöglicht eine Synchronisierung der Blutpumpe mit dem Herzzyklus des jeweiligen Patienten. The control/regulation device is communicatively coupled to the circulatory support device and is set up to output a control and regulation signal for adjusting the blood pump at a predetermined time after the at least one amplitude change. The control device operates, actuates, controls, regulates and monitors the blood pump and enables the blood pump to be synchronized with the cardiac cycle of the respective patient.
Das Ausgeben des Steuersignals bzw. Regelsignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung kann ein unmittelbares Einstellen eines entsprechenden Parameters bzw. Betriebsparameters einer gekoppelten extrakorporalen Kreislaufunterstützungsvorrichtung bewirken. Beispielsweise können auf diese Weise eine oder mehrere in einem System zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung vorhandene Pumpenantriebe oder Pumpenköpfe für Blutpumpen, beispielsweise nicht-okklusive Blutpumpen, gesteuert bzw. geregelt werden. Somit kann anhand des EKG-Signals eine gewünschte Blutflussrate zu einer entsprechenden Herzzyklusphase bereitgestellt werden, wenn das EKG-Signal anhand des erfassten Stimulationssignals aufbereitet und spektral korrigiert worden ist. Issuing the control signal or control signal for the extracorporeal circulatory support can result in an immediate setting of a corresponding parameter or operating parameter of a coupled extracorporeal circulatory support device. For example, in this way one or more can be used in an extracorporeal system Circulation support existing pump drives or pump heads for blood pumps, for example non-occlusive blood pumps, are controlled or regulated. A desired blood flow rate for a corresponding cardiac cycle phase can thus be provided based on the ECG signal if the ECG signal has been processed and spectrally corrected based on the detected stimulation signal.
Die Blutpumpe kann mit einem venösen Zugang mittels einer venösen Kanüle und mit einem arteriellen Zugang mittels einer arteriellen Kanüle zum Ansaugen bzw. Fördern des Bluts verbindbar sein, um einen Blutfluss von einer Seite mit einem niedrigen Druck zu einer Seite mit einem höheren Druck bereitzustellen. Das Blut kann über einen Membranoxygenator geführt werden, um das Blut entsprechend aufzubereiten. Bevorzugt ist die Blutpumpe als Disposable oder Einmalartikel ausgebildet und bevorzugt fluidisch von dem jeweiligen Pumpenantrieb getrennt und leicht koppelbar, beispielsweise über eine magnetische Kopplung. Die Vorrichtung zum Steuern/Regeln betätigt durch die Ausgabe des entsprechenden Signals den Motor des Pumpenantriebs und kann somit eine Änderung der Drehzahl der Blutpumpe bewirken. The blood pump may be connectable to a venous access via a venous cannula and to an arterial access via an arterial cannula for suction or delivery of blood to provide blood flow from a side with a low pressure to a side with a higher pressure. The blood can be passed through a membrane oxygenator to prepare the blood accordingly. The blood pump is preferably designed as a disposable or disposable item and is preferably fluidly separated from the respective pump drive and can be easily coupled, for example via a magnetic coupling. The control device actuates the motor of the pump drive by outputting the corresponding signal and can thus cause a change in the speed of the blood pump.
Kurze Beschreibung der Figuren Short description of the characters
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs gemäß der Erfindung; Figure 1 shows a schematic representation of a process sequence according to the invention;
Figur 2A zeigt ein unipolares rechtsventrikuläres Stimulationssignal mit effektiver ventrikulärer Stimulation in EKG Ableitung V5; Figure 2A shows a unipolar right ventricular stimulation signal with effective ventricular stimulation in ECG lead V5;
Figur 2B zeigt ein unipolares rechtsventrikuläres Stimulationssignal mit effektiver ventrikulärer Stimulation in EKG Ableitung V2; Figure 2B shows a unipolar right ventricular stimulation signal with effective ventricular stimulation in ECG lead V2;
Figur 3A zeigt einen hochaufgelösten Herzschrittmacherstimulationsimpuls; Figure 3A shows a high-resolution cardiac pacemaker stimulation pulse;
Figur 3B zeigt den Stimulationsimpuls gemäß Figur 3A im Zeit- und Spektralbereich; Figure 3B shows the stimulation pulse according to Figure 3A in the time and spectral domain;
Figuren 4A und 4B zeigen verschiedene Darstellungen eines erfassten EKG-Signals und eines entsprechenden Stimulationssignals bei einer bipolaren Herzstimulation; und Figures 4A and 4B show different representations of a recorded ECG signal and a corresponding stimulation signal during bipolar cardiac stimulation; and
Figur 5 zeigt einen elektrokardiographischen Verlauf von zwei räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen bei einer hochaufgelösten zeitlichen Erfassung des EKG-Signals. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeisoiele Figure 5 shows an electrocardiographic course of two spatially separated ECG leads with a high-resolution temporal recording of the ECG signal. Detailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente werden in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Auf eine abermalige Bezugnahme auf diese Elemente wird teilweise verzichtet, um Mehrfachzuschreibungen zu vermeiden. Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Identical, similar or identical elements are provided with identical reference numbers in the different figures. Reference to these elements is sometimes omitted in order to avoid multiple attributions.
In Figur 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten dargestellt. Entsprechend wird im Schritt 10 ein EKG-Signal bzw. ein EKG-Messsignal aus einem oder mehreren EKG-Ableitungen empfangen, beispielsweise für eine vorgegebene Zeit oder kontinuierlich für sukzessive Herzzyklen. Das EKG-Signal enthält Signalhöhen für jeden Datenpunkt, sodass für jeden sukzessiven Zeitpunkt im EKG-Signal ein entsprechender Messwert bereitgestellt ist. Die Signalhöhen bilden zusammen ein Elektrokardiogramm, welches es ermöglicht, die verschiedenen Herzzyklusphasen für jede Herzaktion des Patienten graphisch abzubilden und ggf. zu überwachen. 1 schematically shows a method sequence according to the invention for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for a patient who is at least temporarily cardiac stimulated. Accordingly, in step 10 an ECG signal or an ECG measurement signal from one or more ECG leads is received, for example for a predetermined time or continuously for successive cardiac cycles. The ECG signal contains signal heights for each data point, so that a corresponding measurement value is provided for each successive point in time in the ECG signal. The signal levels together form an electrocardiogram, which makes it possible to graphically depict and, if necessary, monitor the different cardiac cycle phases for each heart action of the patient.
Weiterhin wird im Schritt 12 mindestens ein Stimulationssignal des unterstützten Patienten erfasst. Bei einer permanenten Herzstimulation liegen Stimulationssignale bevorzugt für jeden Herzzyklus vor. Bei einer temporären Stimulation kann beispielsweise jede zweite oder dritte Herzaktion mittels eines Stimulationsimpulses, bevorzugt mittels eines Herzschrittmachers, unterstützt oder sogar erst ermöglicht werden. Zwar kann die Erfassung im Schritt 12A und - wie mit den gestrichelten Linien dargestellt - separat zum bereitgestellten EKG-Signal erfolgen, beispielsweise mittels eines Oszillators. Das mindestens eine Stimulationssignal wird vorliegend jedoch aus dem empfangenen EKG-Signal erfasst. Furthermore, in step 12 at least one stimulation signal from the supported patient is detected. With permanent cardiac stimulation, stimulation signals are preferably present for each cardiac cycle. With temporary stimulation, for example, every second or third heart action can be supported or even made possible in the first place by means of a stimulation pulse, preferably by means of a cardiac pacemaker. The detection in step 12A and - as shown with the dashed lines - can take place separately from the ECG signal provided, for example by means of an oscillator. In the present case, however, the at least one stimulation signal is detected from the received ECG signal.
Eine solche parallele Erfassung bzw. Identifizierung aus dem EKG-Signal wird vorliegend dadurch ermöglicht, dass das EKG-Signal mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1 kHz bereitgestellt und abgerufen bzw. empfangen wird. Insbesondere kann die Abtastfrequenz bei mindestens 5 kHz liegen, sodass sehr kurze Stimulationsimpulse mit einer Dauer von mindestens 0,2 ms sicher erfasst werden können. Das Identifizieren des Stimulationsimpulses kann bevorzugt anhand der vergleichsweise hohen Spannung bzw. Amplitudenänderung und/oder der kurzen Dauer oder auch eines Verlaufs der entsprechenden Signalhöhen im EKG-Signal erfolgen. Such parallel detection or identification from the ECG signal is made possible in the present case by providing and retrieving or receiving the ECG signal with a sampling frequency of at least 1 kHz. In particular, the sampling frequency can be at least 5 kHz, so that very short stimulation pulses with a duration of at least 0.2 ms can be reliably recorded. The stimulation pulse can preferably be identified based on the comparatively high voltage or amplitude change and/or the short duration or even a course of the corresponding signal heights in the ECG signal.
Ist der jeweilige Stimulationsimpuls identifiziert, kann das EKG-Signal im Schritt 14 aufbereitet werden, beispielsweise indem die unmittelbar nachfolgenden Datenpunkte ausgeblendet oder mit einem vorgegebenen Wert oder Signalverlauf überschrieben werden. Aus dem nun aufbereiteten EKG-Signal, das das im Schritt 12 erfasste Stimulationssignal nicht länger bzw. nicht wesentlich als Störsignal abbildet, wird im Anschluss im Schritt 16 eine für eine bestimmte Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung identifiziert. Bevorzugt handelt es sich um die sogenannte R-Zacke im QRS-Komplex des Herzzyklus, welche grundsätzlich eine eindeutige und zeitlich stabile Zuordnung des entsprechenden Zeitpunkts zur systolischen Phase ermöglicht. Once the respective stimulation pulse has been identified, the ECG signal can be processed in step 14, for example by hiding the immediately following data points or overwriting them with a predetermined value or signal curve. The now processed ECG signal, which no longer represents the stimulation signal recorded in step 12 or does not represent it significantly as an interference signal, is then converted into one for a specific one in step 16 Cardiac cycle phase characteristic amplitude change identified. This is preferably the so-called R wave in the QRS complex of the cardiac cycle, which fundamentally enables a clear and temporally stable assignment of the corresponding point in time to the systolic phase.
Die identifizierte, charakteristische Amplitudenänderung, insbesondere die R-Zacke, dient als Grundlage für die Bereitstellung eines Triggersignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung im Schritt 18. Wie vorstehend erläutert, kann das Triggersignal beispielsweise ein Steuer- und/oder Regelsignal für eine extrakorporale Kreislaufunterstützungsvorrichtung mit zeitlicher Stabilität bereitstellen. The identified, characteristic amplitude change, in particular the R wave, serves as the basis for providing a trigger signal for the extracorporeal circulatory support in step 18. As explained above, the trigger signal can, for example, be a control and/or regulation signal for an extracorporeal circulatory support device with temporal stability provide.
Entsprechend kann das Steuer- und/oder Regelsignal mit einer vorgegebenen Latenz ausgegeben werden, um beispielsweise eine Blutpumpe in einer bestimmten Herzzyklusphase zu betätigen und einen extrakorporalen Blutfluss zu fördern. Derart kann beispielsweise eine verbesserte Durchblutung der Koronararterien innerhalb einer diastolischen Phase bereitgestellt werden. Beispielsweise können eine oder mehrere Amplitudenänderungen bestimmt werden, welche für eine R-Zacke im jeweiligen Herzzyklus kennzeichnend sind. Das Steuer- und Regelsignal kann als R-Triggersignal ausgegeben werden. Ein Ausblenden bzw. „Blanking" der Stimulationssignalen bzw. Störsignalen ermöglicht es, dass eine Steuerung auch beim Vorliegen von Signalhöhen, welche andernfalls beispielsweise ein Zurücksetzen verursachen und eine Erfassung einer Amplitudenänderung verhindern, bereitgestellt werden kann. Accordingly, the control and/or regulation signal can be output with a predetermined latency, for example to activate a blood pump in a specific cardiac cycle phase and to promote extracorporeal blood flow. In this way, for example, improved blood flow to the coronary arteries can be provided within a diastolic phase. For example, one or more amplitude changes can be determined which are characteristic of an R wave in the respective cardiac cycle. The control and regulation signal can be output as an R trigger signal. Hiding or “blanking” the stimulation signals or interference signals makes it possible for control to be provided even when signal levels are present, which would otherwise, for example, cause a reset and prevent detection of an amplitude change.
In den Figuren 2A und 2B sind elektrokardiographische Verläufe von zwei räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen bei einer unipolaren Herzstimulation abgebildet. Im vorliegenden Beispiel findet exemplarisch eine unipolare rechtsventrikuläre Herzstimulation bei Vorhofflimmern statt. Ersichtlich ist, dass das EKG-Signal sich aufgrund des Stimulationsimpulses stark verzerrt hat, sowohl für die Brustwandableitung V5 (Figur 2A) als auch die Brustwandableitung V2 (Figur 2B). Denn die erste starke Amplitudenänderung entspricht nicht der patienteneigenen Herzaktion, sondern wird vielmehr durch das Stimulationssignal 20 verursacht. Die nachfolgende patienteneigene Amplitudenänderung im EKG-Signal wird entsprechend nicht als charakteristische Amplitudenänderung 22 erkannt, obwohl zu diesem Zeitpunkt eine R-Zacke als Triggersignal zu erwarten gewesen wäre. Figures 2A and 2B show electrocardiographic curves of two spatially separated ECG leads during unipolar cardiac stimulation. In the present example, unipolar right ventricular cardiac stimulation takes place in cases of atrial fibrillation. It can be seen that the ECG signal has become severely distorted due to the stimulation pulse, both for the chest lead V5 (Figure 2A) and the chest lead V2 (Figure 2B). This is because the first strong change in amplitude does not correspond to the patient's own heart action, but rather is caused by the stimulation signal 20. The patient's subsequent amplitude change in the ECG signal is accordingly not recognized as a characteristic amplitude change 22, although an R wave would have been expected as a trigger signal at this point in time.
Für ein Auswertungsmodul ist die durch das Stimulationssignal 20 verursachte Amplitudenänderung 20 jedoch nicht hinreichend vom nativen EKG-Signal zu unterscheiden, zumal dafür die zeitliche Auflösung der Erfassung nicht genügt. Das EKG-Signal wurde nämlich mit einer typischen Abtastfrequenz zwischen 200 Hz und 400 Hz bereitgestellt, vorliegend bei einer Frequenz von 360 Hz. Für eine übliche Stimulationsdauer von beispielsweise 0,4 ms ist die entsprechende Signalhöhe nicht eindeutig und zuverlässig erfassbar. Eine erfindungsgemäße, hochaufgelöste zeitliche Erfassung eines Stimulationssignals ist in den Figuren 3A und 3B dargestellt. Im gezeigten Beispiel wurde das Stimulationssignal mittels eines separaten Oszillators mit einer Abtastfrequenz von 2,5 MHz bereitgestellt. Der gezeigte Stimulationsimpuls wurde mittels eines Herzschrittmachers im VVI-Mode bereitgestellt und weist eine Stimulationsamplitude von 1 V bei einer Stimulationsimpulsdauer von 0,4 ms auf, wie dies gemäß Figur 3A eindeutig erfasst wurde. In Figur 3B ist der Stimulationsimpuls weiterhin im Zeit- und Spektralbereich dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die dem Stimulationsimpuls entsprechenden und in Figur 3A gezeigten Amplitudenänderungen sich auf die Zeitpunkte -0,4 ms und 0 ms konzentrieren. Die hohe zeitliche Auflösung ermöglicht weiterhin, dass die Morphologie des Stimulationsimpulses erhalten und der entsprechende Verlauf erfasst und bestimmt werden können. Hierdurch kann eine noch genauere Aufbereitung des EKG-Signals und Bestimmung der charakteristischen Amplitudenänderung ermöglicht werden. However, for an evaluation module, the amplitude change 20 caused by the stimulation signal 20 cannot be sufficiently distinguished from the native ECG signal, especially since the temporal resolution of the detection is not sufficient for this. The ECG signal was provided with a typical sampling frequency between 200 Hz and 400 Hz, in the present case at a frequency of 360 Hz. For a typical stimulation duration of, for example, 0.4 ms, the corresponding signal level cannot be clearly and reliably detected. A high-resolution temporal recording of a stimulation signal according to the invention is shown in FIGS. 3A and 3B. In the example shown, the stimulation signal was provided using a separate oscillator with a sampling frequency of 2.5 MHz. The stimulation pulse shown was provided by a cardiac pacemaker in VVI mode and has a stimulation amplitude of 1 V with a stimulation pulse duration of 0.4 ms, as was clearly recorded according to FIG. 3A. In Figure 3B, the stimulation pulse is further shown in the time and spectral domain. It can be seen that the amplitude changes corresponding to the stimulation pulse and shown in Figure 3A concentrate on the times -0.4 ms and 0 ms. The high temporal resolution also enables the morphology of the stimulation pulse to be preserved and the corresponding course to be recorded and determined. This enables even more precise processing of the ECG signal and determination of the characteristic amplitude change.
Entsprechende Darstellung eines erfassten EKG-Signals und eines entsprechenden Stimulationssignals sind in den Figuren 4A und 4B gezeigt, wobei die Signale (EKG-Ableitung I) bei einer bipolaren rechtsventrikulären Herzstimulation eines Herzschrittmachers im VVI Mode erfasst wurden. Die Abtastfrequenz liegt, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, bei (mindestens) 1000 Hz bzw. 1 kHz. Es ist aus Figur 4A ersichtlich, wie eine entsprechende Zacke für das Stimulationssignal im EKG-Signal erfasst werden konnte. Corresponding representations of a recorded ECG signal and a corresponding stimulation signal are shown in Figures 4A and 4B, the signals (ECG lead I) being recorded during bipolar right ventricular cardiac stimulation of a pacemaker in VVI mode. The sampling frequency, as provided according to the invention, is (at least) 1000 Hz or 1 kHz. It can be seen from Figure 4A how a corresponding spike for the stimulation signal could be detected in the ECG signal.
Als weitere Grundlage für die Identifizierung des Zeitpunkts des Stimulationsimpulses kann zudem die in Figur 4B dargestellte Auswertung im Zeit- und Spektralbereich dienen. Insbesondere die Frequenzverteilung lässt auf eine entsprechende starke Amplitudenänderungen schließen. The evaluation in the time and spectral range shown in FIG. 4B can also serve as a further basis for identifying the time of the stimulation pulse. The frequency distribution in particular suggests corresponding strong amplitude changes.
Figur 5 zeigt einen elektrokardiographischen Verlauf von zwei räumlich voneinander getrennten EKG-Ableitungen I und II bei einer hochaufgelösten zeitlichen Erfassung des EKG-Signals, vorliegend bei 5000 Hz, und bei VVI-Herzstimulation. Auch in diesem Beispiel werden Stimulationsimpulse mit einer Amplitudenhöhe von 1 V und einer Dauer von 0,4 ms abgegeben. Im Vergleich zu Figur 4A (und auch den Figuren 2A und 2B) wurden die Stimulationssignale 20 nun eindeutig erfasst und sind eindeutig identifizierbar. Weiterhin kann eine potenzielle Verzerrung im EKG-Signal aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung erheblich reduziert werden, sodass die charakteristische Amplitudenänderung 22, vorliegend die R-Zacke, mit erhöhter Sicherheit und Stabilität bestimmt werden kann. Figure 5 shows an electrocardiographic course of two spatially separated ECG leads I and II with a high-resolution temporal recording of the ECG signal, in the present case at 5000 Hz, and with VVI cardiac stimulation. In this example, stimulation pulses with an amplitude of 1 V and a duration of 0.4 ms are also delivered. Compared to FIG. 4A (and also FIGS. 2A and 2B), the stimulation signals 20 have now been clearly recorded and can be clearly identified. Furthermore, potential distortion in the ECG signal can be significantly reduced due to the high temporal resolution, so that the characteristic amplitude change 22, in this case the R wave, can be determined with increased reliability and stability.
Obwohl im vorliegenden Fall die EKG-Ableitungen I und II dargestellt sind, können zusätzliche oder alternative EKG-Ableitungen zum Empfangen des EKG-Signals ausgewählt sein, beispielsweise transthorakale EKG-Ableitungen III, aVR, aVL, aVF, V1 , V2, V3, V4, V5, und V6 oder bipolare transösophageale EKG-Ableitungen Oeso 12 und Oeso 34. Die Anzahl und Art der Ableitungen ist jedoch nicht als einschränkend anzusehen, sodass grundsätzlich eine beliebige Auswahl von EKG-Ableitungen zum Bestimmen der Amplitudenänderung und zum Erfassen des mindestens einen Stimulationsimpulses erfolgen kann. Somit kann eine räumlich getrennte Erfassung von Messsignalen erfolgen, sowohl innerhalb eines anatomischen Bereichs als auch für unterschiedliche anatomische Bereiche, um Störungen aufgrund der Stimulationsimpulse 20 im bereitgestellten EKG-Signal zu reduzieren. Although ECG leads I and II are shown in the present case, additional or alternative ECG leads may be selected for receiving the ECG signal, for example transthoracic ECG leads III, aVR, aVL, aVF, V1, V2, V3, V4 , V5, and V6 or bipolar transesophageal ECG leads Oeso 12 and Oeso 34. The number and type of However, derivations are not to be viewed as limiting, so that in principle any selection of ECG derivations can be made to determine the amplitude change and to detect the at least one stimulation pulse. A spatially separate acquisition of measurement signals can thus take place, both within an anatomical area and for different anatomical areas, in order to reduce interference due to the stimulation pulses 20 in the ECG signal provided.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. To the extent applicable, all individual features shown in the exemplary embodiments can be combined and/or exchanged with one another without departing from the scope of the invention.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
10 Empfangen eines EKG-Signals 10 Receiving an ECG signal
12 Erfassen eines Stimulationssignals 12 Acquiring a stimulation signal
12A Bereitstellen eines Stimulationssignals 14 Aufbereiten des EKG-Signals 12A Providing a stimulation signal 14 Processing the ECG signal
16 Identifizieren einer Amplitudenänderung16 Identifying an amplitude change
18 Bereitstellen eines Triggersignals 18 Providing a trigger signal
20 Stimulationssignal 20 stimulation signal
22 charakteristische Amplitudenänderung 22 characteristic amplitude change

Claims

Ansprüche Verfahren zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten, umfassend die Schritte: Claims Method for controlling/regulating extracorporeal circulatory support for a patient who is at least temporarily cardiac stimulated, comprising the steps:
Empfangen (10) eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum; Receiving (10) an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time;
Erfassen (12) von einem oder mehreren Stimulationssignalen (20) des unterstützten Patienten; und Detecting (12) one or more stimulation signals (20) of the supported patient; and
Auswerten des EKG-Signals zum Identifizieren (16) mindestens einer für eine Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung (22) und Bereitstellen (18) eines Triggersignals für die extrakorporale Kreislaufunterstützung basierend auf der identifizierten mindestens einen Amplitudenänderung (22), wobei das Erfassen (12) des mindestens einen Stimulationssignals (20) mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1 kHz erfolgt. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die Amplitudenänderung (22) basierend auf dem mindestens einen Stimulationssignal (20) identifiziert wird. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Abtastfrequenz für das Stimulationssignal (20) im Bereich von 2 kHz bis 100 kHz liegt. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Abtastfrequenz mindestens 5 kHz beträgt. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Stimulationssignal (20) durch Auswertung des empfangenen EKG-Signals erfasst wird, wobei das EKG-Signal mit einer entsprechenden Abtastfrequenz bereitgestellt wird. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das EKG-Signal aus mehreren EKG-Ableitungen empfangen wird und das mindestens eine Stimulationssignal (20) basierend auf einer Auswertung für mindestens zwei EKG-Ableitungen erfasst wird. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Stimulationssignal (20) basierend auf offline ausgewerteten EKG-Signalen und/oder Stimulationssignalen identifiziert wird. Evaluating the ECG signal to identify (16) at least one amplitude change (22) characteristic of a cardiac cycle phase and providing (18) a trigger signal for extracorporeal circulatory support based on the identified at least one amplitude change (22), wherein detecting (12) the at least a stimulation signal (20) takes place with a sampling frequency of at least 1 kHz. Method according to claim 1, wherein the amplitude change (22) is identified based on the at least one stimulation signal (20). A method according to claim 1 or 2, wherein the sampling frequency for the stimulation signal (20) is in the range of 2 kHz to 100 kHz. A method according to claim 3, wherein the sampling frequency is at least 5 kHz. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one stimulation signal (20) is detected by evaluating the received ECG signal, the ECG signal being provided with a corresponding sampling frequency. Method according to claim 5, wherein the ECG signal is received from several ECG leads and the at least one stimulation signal (20) is detected based on an evaluation for at least two ECG leads. Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one stimulation signal (20) is identified based on ECG signals and/or stimulation signals evaluated offline.
. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die Signale auf klinischen Daten und/oder simulierten Daten basieren. . Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das mindestens eine Stimulationssignal (20) basierend auf einer Auswertung im Zeitbereich und Spektralbereich und/oder einer statistischen Auswertung identifiziert wird. 0. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine initiale Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals (20) anhand einer empfangenen Information eines Herzschrittmachers des unterstützten Patienten eingestellt wird. 1. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Information eine Konfiguration des Herzschrittmachers, einen eingestellten Betriebsmodus des Herzschrittmachers und/oder eine Art, Signalhöhe und/oder Dauer eines oder mehrerer abzugebender Stimulationsimpulse umfasst. 2. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals (20) iterativ für sukzessiv erfasste Stimulationssignale (20) eingestellt wird. 3. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals (20) in Abhängigkeit von einer ermittelten Stabilität des Triggersignals und/oder Identifizierung (16) der Amplitudenänderung eingestellt wird. 4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals (20) in Abhängigkeit von einer für das mindestens eine Stimulationssignal (20) ermittelten Steigung, Signalhöhe und/oder Dauer eingestellt wird. 5. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei anhand der Steigung, Signalhöhe und/oder Dauer des mindestens einen ausgewerteten Stimulationssignals (20) eine Morphologie und/oder ein Verlauf des Stimulationssignals (20) bestimmt und die Abtastfrequenz für die Erfassung des Stimulationssignals (20) in Abhängigkeit von der Morphologie und/oder des Verlaufs eingestellt wird. 6. Vorrichtung zum Steuern/Regeln einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung eines zumindest zeitweise herzstimulierten Patienten, umfassend eine Schnittstelle zum Empfangen eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum, und eine Auswerteeinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens eine für eine Herzzyklusphase charakteristische Amplitudenänderung im empfangenen EKG-Signal zu identifizieren, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Stimulationssignale des unterstützten Patienten zu erfassen und ein Triggersignal für die extrakorporale Kreislaufunterstützung basierend auf der identifizierten mindestens einen Amplitudenänderung bereitzustellen, wobei die Schnittstelle dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Stimulationssignal mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1 kHz abzurufen. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, umfassend eine Steuer- und Regeleinheit, welches mit einem EKG-Gerät des unterstützten Patienten zum Einstellen der Abtastfrequenz kommunikativ koppelbar und welches zum Bereitstellen des Triggersignals eingerichtet ist, bevorzugt mittels der Schnittstelle. Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 1 7, welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 auszuführen. Kreislaufunterstützungsvorrichtung, umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18. . Method according to claim 7, wherein the signals are based on clinical data and/or simulated data. . Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one stimulation signal (20) is identified based on an evaluation in the time domain and spectral domain and/or a statistical evaluation. 0. Method according to one of the preceding claims, wherein an initial sampling frequency for detecting the stimulation signal (20) is set based on received information from a cardiac pacemaker of the supported patient. 1. The method according to claim 10, wherein the information comprises a configuration of the pacemaker, a set operating mode of the pacemaker and / or a type, signal level and / or duration of one or more stimulation pulses to be delivered. 2. Method according to one of the preceding claims, wherein the sampling frequency for detecting the stimulation signal (20) is set iteratively for successively detected stimulation signals (20). 3. Method according to one of the preceding claims, wherein the sampling frequency for detecting the stimulation signal (20) is set depending on a determined stability of the trigger signal and / or identification (16) of the amplitude change. 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the sampling frequency for detecting the stimulation signal (20) is set as a function of a slope, signal level and/or duration determined for the at least one stimulation signal (20). 5. The method according to claim 14, wherein a morphology and / or a course of the stimulation signal (20) is determined based on the slope, signal level and / or duration of the at least one evaluated stimulation signal (20) and the sampling frequency for the detection of the stimulation signal (20) in Depending on the morphology and / or the course is set. 6. Device for controlling extracorporeal circulatory support of a patient who is at least temporarily cardiac stimulated, comprising an interface for receiving an ECG signal from a supported patient over a predetermined period of time, and an evaluation unit which is set up to identify at least one amplitude change in the received ECG signal that is characteristic of a cardiac cycle phase, the device being set up to detect one or more stimulation signals of the supported patient and a trigger signal for the extracorporeal circulatory support based on the identified to provide at least one amplitude change, the interface being set up to retrieve the at least one stimulation signal with a sampling frequency of at least 1 kHz. Device according to claim 16, comprising a control and regulation unit, which can be communicatively coupled to an ECG device of the supported patient to adjust the sampling frequency and which is set up to provide the trigger signal, preferably by means of the interface. Device according to claim 16 or 1 7, which is set up to carry out the method according to one of claims 1 to 15. Circulation support device, comprising a device according to one of claims 16 to 18.
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