DE202022100743U1 - Implantable cardioverter defibrillator with an optical detection device, in particular with a photoplethysmography sensor, for detecting haemodynamic data - Google Patents

Abstract

Implantierbarer Kardioverter-Defibrillator (1), insbesondere subkutan implantierbarer Kardioverter-Defibrillator, aufweisend:
eine Schockerzeugungseinrichtung (7) zum Erzeugen eines elektrischen Schocks in einem Herz eines Patienten (2),
eine elektrische Detektionseinrichtung (9) zum Detektieren von Elektrokardiogrammdaten basierend auf einer Messung elektrischer Potentiale in dem Herz des Patienten, und
eine optische Detektionseinrichtung (21) zum Detektieren hämodynamischer Daten in durchblutetem Gewebe des Patienten durch Messung optischer Eigenschaften innerhalb des Körpers des Patienten in einer Umgebung des implantierten Kardioverter-Defibrillators,
eine Steuerungseinrichtung (11) zum Steuern der Schockerzeugungseinrichtung unter Berücksichtigung sowohl von mittels der elektrischen Detektionseinrichtung detektierten Elektrokardiogrammdaten als auch von mittels der optischen Detektionseinrichtung detektierten hämodynamischer Daten.

Implantable cardioverter defibrillator (1), in particular subcutaneously implantable cardioverter defibrillator, having:
a shock generating device (7) for generating an electric shock in a heart of a patient (2),
electrical detection means (9) for detecting electrocardiogram data based on measurement of electrical potentials in the patient's heart, and
an optical detection device (21) for detecting hemodynamic data in the patient's blood-perfused tissue by measuring optical properties inside the patient's body in the vicinity of the implanted cardioverter-defibrillator,
a control device (11) for controlling the shock generating device, taking into account both electrocardiogram data detected by the electrical detection device and haemodynamic data detected by the optical detection device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein implantierbares medizinisches Gerät in Form eines implantierbaren Kardioverter-Defibrillators (ICD).The present invention relates to an implantable medical device in the form of an implantable cardioverter defibrillator (ICD).

Ein ICD kann Herzrhythmusstörungen detektieren und diesen durch Anlegen einer elektrischen Spannung bzw. Erzeugen eines elektrischen Feldes in einer Umgebung des Herzens eines Patienten entgegenwirken.An ICD can detect cardiac arrhythmias and counteract them by applying an electrical voltage or generating an electrical field in the vicinity of a patient's heart.

Herkömmlich verfügt ein ICD typischerweise über eine Detektionseinrichtung, mithilfe derer eine Information über eine aktuelle Herztätigkeit ermittelt werden kann. Hierzu misst die Detektionseinrichtung im Allgemeinen elektrische Spannungen, die in der Umgebung des Herzens vorherrschen. Die Detektionseinrichtung kann hierzu Sensorelektroden aufweisen, die an oder in der Nähe des Herzens implantiert sein können. Aus den Messungen abgeleitete Elektrokardiogrammdaten können dann genutzt werden, um temporäre Abnormalitäten der Herztätigkeit erkennen zu können. Wenn solche Abnormalitäten ein vorgegebenes Maß überschreiten, kann dann eine Schockerzeugungseinrichtung dazu angesteuert werden, eine schockartig wirkende elektrische Spannung zur Defibrillation an eine oder mehrere Schockelektroden anzulegen, die sich an oder in der Nähe des Herzens befinden.Conventionally, an ICD typically has a detection device that can be used to determine information about current cardiac activity. To this end, the detection device generally measures electrical voltages that prevail in the area surrounding the heart. For this purpose, the detection device can have sensor electrodes, which can be implanted on or in the vicinity of the heart. Electrocardiogram data derived from the measurements can then be used to detect temporary cardiac abnormalities. If such abnormalities exceed a predetermined level, a shock generating device can then be controlled to apply a shocking electrical voltage to one or more shocking electrodes located on or near the heart for defibrillation.

Bei subkutan zu implantierenden Kardioverter-Defibrillatoren (manchmal auch als nichtvaskulär zu implantierende ICD bezeichnet) sind insbesondere die Sensorelektroden nicht direkt am bzw. im Herzen zu implantieren, sondern werden unter der Haut bzw. in oberflächennaher Muskulatur implantiert. Dementsprechend können elektrische Signale, wie sie aufgrund von zeitlich variierenden Spannungen innerhalb des Herzens erzeugt werden, in manchen Fällen schwierig und/oder mit Unsicherheiten behaftet detektiert werden. Beispielsweise können Muskelaktivitäten oder Bewegungsartefakte zu Fehldetektionen führen. Ungewöhnliche Herzrhythmen, wie zum Beispiel eine hohe T-Welle, sollten bei der Ermittlung der aktuellen Herztätigkeit berücksichtigt werden und beispielsweise bei einer Algorithmenentwicklung einbezogen werden. Auch Probleme bei den Elektroden, insbesondere bei den Sensorelektroden, können zu Fehldetektionen führen.In the case of cardioverter defibrillators to be implanted subcutaneously (sometimes also referred to as ICDs to be implanted non-vascularly), the sensor electrodes in particular are not to be implanted directly on or in the heart, but rather are implanted under the skin or in muscles close to the surface. Accordingly, electrical signals such as those generated within the heart due to time-varying voltages can in some cases be difficult and/or subject to uncertainties to be detected. For example, muscle activity or movement artifacts can lead to false detections. Unusual heart rhythms, such as a high T-wave, should be taken into account when determining the current heart activity and included in algorithm development, for example. Problems with the electrodes, in particular with the sensor electrodes, can also lead to false detections.

Eine Erzeugung eines Defibrillator-Schocks kann jedoch für einen Patienten sehr unangenehm sein, insbesondere wenn ein solcher Schock erzeugt wird, ohne dass der Patient tatsächlich aktuell unter einer Störung des Herzens leidet und somit eventuell bei vollem Bewusstsein ist.However, delivery of a defibrillator shock can be very uncomfortable for a patient, particularly if such a shock is delivered when the patient is not actually currently suffering from a cardiac disorder and thus may not be fully conscious.

Es wird daher angestrebt, ein Risiko, dass ein Defibrillator-Schock aufgrund einer falsch bzw. zu Unrecht detektierten Störung der Herzaktivität verabreicht wird, zu minimieren.Efforts are therefore made to minimize the risk of a defibrillator shock being administered due to an incorrectly or wrongly detected disturbance in cardiac activity.

Dementsprechend kann ein Bedarf bestehen, einen ICD bereitzustellen, bei dem ein Risiko einer unnötigen Verabreichung eines Defibrillator-Schocks gering ist.Accordingly, there may be a need to provide an ICD with a low risk of unnecessary delivery of a defibrillator shock.

Einem solchen Bedarf kann mit einem ICD gemäß dem Anspruch entsprochen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung angegeben und in den Figuren dargestellt.Such a need can be met with an ICD according to the claim. Advantageous configurations are specified in the following description and shown in the figures.

Anspruchsgemäß wird ein implantierbarer Kardioverter-Defibrillator, insbesondere subkutan implantierbarer Kardioverter-Defibrillator, beschrieben, der eine Schockerzeugungseinrichtung, eine elektrische Detektionseinrichtung, eine optische Detektionseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung aufweist. Die Schockerzeugungseinrichtung ist zum Erzeugen eines elektrischen Schocks in einem Herz eines Patienten konfiguriert. Die elektrische Detektionseinrichtung ist zum Detektieren von Elektrokardiogrammdaten (EKG-Daten) basierend auf einer Messung elektrischer Potentiale in dem Herz des Patienten konfiguriert. Die optische Detektionseinrichtung ist zum Detektieren hämodynamischer Daten in durchblutetem Gewebe des Patienten durch Messung optischer Eigenschaften innerhalb des Körpers des Patienten in einer Umgebung des implantierten Kardioverter-Defibrillators konfiguriert. Die Steuerungseinrichtung ist zum Steuern der Schockerzeugungseinrichtung unter Berücksichtigung sowohl von mittels der elektrischen Detektionseinrichtung detektierten Elektrokardiogrammdaten als auch von mittels der optischen Detektionseinrichtung detektierten hämodynamischen Daten konfiguriert.According to the claims, an implantable cardioverter defibrillator, in particular a subcutaneously implantable cardioverter defibrillator, is described which has a shock generating device, an electrical detection device, an optical detection device and a control device. The shock generating device is configured to generate an electrical shock in a patient's heart. The electrical detection device is configured to detect electrocardiogram (ECG) data based on a measurement of electrical potentials in the patient's heart. The optical detection device is configured to detect hemodynamic data in perfused tissue of the patient by measuring optical properties within the patient's body in an environment of the implanted cardioverter-defibrillator. The control device is configured to control the shock generating device, taking into account both electrocardiogram data detected by the electrical detection device and hemodynamic data detected by the optical detection device.

Mit anderen Worten wird in dem ICD zusätzlich zu einer elektrischen Detektionseinrichtung zur Ermittlung von EKG-Daten auch eine optische Detektionseinrichtung vorgesehen. Diese optische Detektionseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, hämodynamische Daten zu erzeugen, welche eine Information über eine aktuelle Durchblutung von umgebendem Gewebe wiedergeben. Hierzu kann die optische Detektionseinrichtung elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, emittieren und detektieren, wie stark diese emittierte Strahlung in dem umgebenden Gewebe absorbiert wird bzw. von dort reflektiert wird. Hierzu kann die optische Detektionseinrichtung eine oder mehrere Strahlungsquellen, insbesondere Lichtquelle(n), insbesondere LED(s), aufweisen. Ferner kann die optische Detektionseinrichtung wenigstens einen Strahlungsdetektor, insbesondere wenigstens einen Lichtdetektor, insbesondere wenigstens eine Fotodiode, aufweisen.In other words, an optical detection device is also provided in the ICD in addition to an electrical detection device for determining EKG data. This optical detection device can be designed to generate haemodynamic data which reflect information about a current blood flow through surrounding tissue. For this purpose, the optical detection device can emit electromagnetic radiation, in particular light, and detect how strongly this emitted radiation is absorbed in the surrounding tissue or is reflected from there. For this purpose, the optical detection device can have one or more radiation sources, in particular light source(s), in particular LED(s). Furthermore, the optical detection device can have at least one radiation detector, in particular at least one light detector, in particular at least one photodiode.

Strahlungsquelle(n) und Strahlungsdetektor(en) können dabei derart konfiguriert und angeordnet sein, dass von einer Strahlungsquelle emittierte Strahlung durch Gewebe transmittiert wird, bevor sie von einem Strahlungsdetektor detektiert wird oder an Gewebe reflektiert wird, bevor sie von einem Strahlungsdetektor detektiert wird. Aus der Art und/oder Intensität von detektierter Strahlung kann auf eine aktuelle Durchblutung des betroffenen Gewebes rückgeschlossen werden, da die Transmission bzw. Reflexion von Strahlung typischerweise von einem in dem betroffenen Gewebe vorhandenen Volumen an Blut und/oder von einer aktuellen Sättigung dieses Blutes mit Sauerstoff abhängt.Radiation source(s) and radiation detector(s) can be configured and arranged such that radiation emitted by a radiation source is transmitted through tissue before it is detected by a radiation detector or is reflected on tissue before it is detected by a radiation detector. The type and/or intensity of detected radiation can be used to draw conclusions about the current perfusion of the affected tissue, since the transmission or reflection of radiation typically depends on the volume of blood present in the affected tissue and/or on the current saturation of this blood oxygen dependent.

Eine Analyse der hämodynamischen Daten lässt einen Rückschluss auf eine aktuelle Herzaktivität zu. Die durch die optische Detektionseinrichtung vermittelte Möglichkeit, aktuell die hämodynamischen Daten zu bestimmen, ermöglicht daher eine weitere Option, Informationen über die aktuelle Herztätigkeit zu erlangen. Die Ermittlung dieser ergänzenden Informationen erfolgt dabei über einen physikalisch anderen Effekt als die Ermittlung der durch die elektrische Detektionseinrichtung detektierten EKG-Daten.An analysis of the hemodynamic data allows conclusions to be drawn about current heart activity. The possibility provided by the optical detection device of currently determining the haemodynamic data therefore enables a further option of obtaining information about the current cardiac activity. This supplementary information is ascertained via a physically different effect than the ascertainment of the ECG data detected by the electrical detection device.

Dementsprechend können bei dem hierin vorgestellten ICD Informationen über eine aktuelle Herztätigkeit sowohl mithilfe der elektrischen Detektionseinrichtung als auch mithilfe der optischen Detektionseinrichtung ermittelt werden. Indem Signale von den beiden unterschiedlich arbeitenden Detektionseinrichtungen in der Steuerungseinrichtung verarbeitet werden, kann erreicht werden, dass diese die Schockerzeugungseinrichtung nur dann zur Erzeugung eines elektrischen Schocks ansteuert, wenn beide Detektionseinrichtungen Signale liefern, die eine aktuelle Störung der Herzaktivität nahelegen.Accordingly, with the ICD presented here, information about a current cardiac activity can be ascertained both with the aid of the electrical detection device and with the aid of the optical detection device. By processing signals from the two differently operating detection devices in the control device, it can be achieved that the shock generating device is only activated to generate an electric shock if both detection devices deliver signals that suggest a current disturbance in cardiac activity.

Dementsprechen kann ein Risiko fälschlich verabreichter elektrischer Schocks erheblich reduziert werden.Accordingly, a risk of incorrectly administered electric shocks can be significantly reduced.

Die optische Detektionseinrichtung kann insbesondere einen Photoplethysmographie-Sensor (PPG-Sensor) umfassen. Ein solcher PPG-Sensor kann eine aktuelle Sauerstoffsättigung in Blut messen.The optical detection device can in particular include a photoplethysmography sensor (PPG sensor). Such a PPG sensor can measure a current oxygen saturation in blood.

Die optische Detektionseinrichtung kann vorteilhafterweise in einen Header des ICD integriert sein. Ein solcher Header ist typischerweise an einem Gehäuse des ICD angebracht und dient herkömmlicherweise dazu, beispielsweise eine oder mehrere Elektroden bzw. Elektrodenkabel aus dem Gehäuse heraus zu führen. Der Header ist häufig aus einem transparenten Material wie zum Beispiel einem ausgehärteten Polymer oder Harz ausgebildet. Dementsprechend können eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsdetektor der optischen Detektionseinrichtung in dem Header aufgenommen werden, um Strahlung zu emittieren und nach Transmission bzw. Reflexion an umgebendem Gewebe wieder zu detektieren.The optical detection device can advantageously be integrated into a header of the ICD. Such a header is typically attached to a housing of the ICD and is conventionally used, for example, to lead one or more electrodes or electrode cables out of the housing. The header is often formed from a transparent material such as a cured polymer or resin. Accordingly, a radiation source and a radiation detector of the optical detection device can be accommodated in the header in order to emit radiation and to detect it again after transmission or reflection on the surrounding tissue.

In einer Ausgestaltung kann im Dauerbetrieb lediglich die elektrische Detektionseinrichtung aktiv sein und permanent bzw. in kurzen Zeitabständen EKG-Daten ermitteln. Lediglich für den Fall, dass diese EKG-Daten eine aktuelle Störung der Herzaktivität andeuten, kann dann die optische Detektionseinrichtung aktiviert werden, um ergänzend hämodynamische Daten zu ermitteln, welche genutzt werden können, um das Vorliegen der gestörten Herzaktivität zu verifizieren. Indem die optische Detektionseinrichtung lediglich bei Bedarf, das heißt, wenn die EKG-Daten eine Herzstörung indizieren, aktiviert wird, kann insgesamt ein Energiebedarf des ICD reduziert werden.In one embodiment, only the electrical detection device can be active in continuous operation and determine ECG data permanently or at short time intervals. The optical detection device can then only be activated in the event that these ECG data indicate a current disturbance in heart activity in order to determine additional hemodynamic data which can be used to verify the presence of the disturbed heart activity. Because the optical detection device is only activated when required, that is to say when the ECG data indicate a cardiac disorder, the energy requirement of the ICD can be reduced overall.

Nachfolgend werden Ausführungsformen des ICD mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei jedoch weder die Figuren noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

• 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ICD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 2 zeigt eine Schnittansicht durch einen ICD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 3a und 3b zeigen eine Frontansicht und eine Seitenansicht auf einen Patienten mit einem implantierten erfindungsgemäßen ICD.

Embodiments of the ICD are described below with reference to the accompanying figures, but neither the figures nor the description should be construed as limiting the invention.

• 1 12 shows a perspective view of an ICD according to an embodiment of the present invention.
• 2 12 shows a sectional view through an ICD according to an embodiment of the present invention.
• 3a and 3b show a front view and a side view of a patient with an implanted ICD according to the invention.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche bzw. gleichwirkende Merkmale.The figures are merely schematic and not true to scale. The same reference symbols denote the same or equivalent features in the various figures.

1 und 2 zeigen einen ICD 1. 3a,b veranschaulichen, wo und wie der ICD 1 in einem Patienten 2 implantiert ist. 1 and 2 show an ICD 1. 3a,b illustrate where and how the ICD 1 is implanted in a patient 2.

Der ICD 1 umfasst ein Gehäuse 3 und einen Header 5. In dem Gehäuse 3 sind mehrere Komponenten verkapselt aufgenommen, wie in 1 schematisch gestrichelt angedeutet. Insbesondere sind in dem Gehäuse 3 eine Schockerzeugungseinrichtung 7, eine elektrische Detektionseinrichtung 9 und eine Steuereinrichtung 11 sowie ein Energiespeicher in Form einer Batterie 13 aufgenommen. Die Schockerzeugungseinrichtung 7 kann eine elektrische Spannung erzeugen, welche an eine Schockelektrode 15 an einem Elektrodenkabel 19 und über diese an Gewebe des Patienten an oder in der Nähe von dessen Herz angelegt werden soll. Die elektrische Detektionseinrichtung 9 ist mit einer oder mehreren Sensorelektroden 17 an dem Elektrodenkabel 19 und/oder an dem Gehäuse 3 des ICDs verbunden und kann über diese elektrische Potenziale an oder in der Nähe des Herzens messen und hieraus EKG-Daten ermitteln.The ICD 1 comprises a housing 3 and a header 5. Several components are encapsulated in the housing 3, as shown in FIG 1 schematically indicated by dashed lines. In particular, a shock generating device 7 , an electrical detection device 9 and a control device 11 as well as an energy store in the form of a battery 13 are accommodated in the housing 3 . The shock generating device 7 can generate an electrical voltage which is intended to be applied to a shock electrode 15 on an electrode cable 19 and via this to tissue of the patient at or in the vicinity of his heart. the Electrical detection device 9 is connected to one or more sensor electrodes 17 on the electrode cable 19 and/or on the housing 3 of the ICD and can use these to measure electrical potentials on or near the heart and determine ECG data from them.

In dem Header 5 ist ergänzend eine optische Detektionseinrichtung 21 vorgesehen. Die optische Detektionseinrichtung 21 verfügt über einen bzw. mehrere PPG-Sensoren 23. Der PPG-Sensor 23 weist einen Strahlungsemitter 25 und einen Strahlungsdetektor 27 auf. Mithilfe des Strahlungsemitters 25 kann Strahlung 29 in umgebendes Gewebe emittiert werden. Ein Strahlungsemitter 25 bzw. mehrere Strahlungsemitter 25 können dabei dazu ausgelegt sein, elektromagnetische Strahlung in verschiedenen Wellenlängenbereichen zu emittieren, beispielsweise als rotes Licht, als grünes Licht und/oder als Infrarotstrahlung. Anschließend kann durch das Gewebe transmittierte bzw. an dem Gewebe reflektierte Strahlung 31 mithilfe des Strahlungsdetektors 27 detektiert werden. Die detektierte Strahlung kann daraufhin analysiert werden. Insbesondere aus zeitlichen Variationen bezüglich einer Intensität und/oder anderer Charakteristika dieser detektierten Strahlung können dann hämodynamische Daten bezüglich des umgebenden Gewebes ermittelt werden.An optical detection device 21 is additionally provided in the header 5 . The optical detection device 21 has one or more PPG sensors 23 . The PPG sensor 23 has a radiation emitter 25 and a radiation detector 27 . Radiation 29 can be emitted into the surrounding tissue with the aid of the radiation emitter 25 . A radiation emitter 25 or a plurality of radiation emitters 25 can be designed to emit electromagnetic radiation in different wavelength ranges, for example as red light, as green light and/or as infrared radiation. Radiation 31 transmitted through the tissue or reflected at the tissue can then be detected with the aid of the radiation detector 27 . The detected radiation can then be analyzed. Haemodynamic data relating to the surrounding tissue can then be determined in particular from variations over time with regard to an intensity and/or other characteristics of this detected radiation.

Die mithilfe der optischen Detektionseinrichtung 21 ermittelten hämodynamischen Daten können dazu genutzt werden, um eine Störung der Herzaktivität, wie sie ausgehend von den EKG-Daten angenommen wird, zu plausibilisieren. Wenn die EKG-Daten beispielsweise pathologische Herzrhythmen andeuten, kann daraufhin die optische Detektionseinrichtung 21 aktiviert werden und überprüft werden, ob die von dieser Detektionseinrichtung 21 gelieferten hämodynamischen Daten ebenfalls auf solche pathologischen Herzrhythmen hindeuten. Gegebenenfalls kann ausschließlich dann, wenn sowohl die EKG-Daten als auch die hämodynamischen Daten auf eine Störung der Herztätigkeit hindeuten, die Erzeugung eines Defibrillationsschocks ausgelöst werden. The haemodynamic data ascertained with the aid of the optical detection device 21 can be used to check for plausibility a disturbance in the heart activity, as is assumed on the basis of the ECG data. If the EKG data indicate pathological heart rhythms, for example, the optical detection device 21 can then be activated and it can be checked whether the hemodynamic data supplied by this detection device 21 also indicate such pathological heart rhythms. If necessary, the generation of a defibrillation shock can only be triggered if both the ECG data and the haemodynamic data indicate a disturbance in cardiac activity.

Der Header 5 kann aus einem transparenten Material bestehen, in das die Strahlungsemitter 25 und die Strahlungsdetektoren 27 einer oder mehrerer optischer Detektionseinrichtungen 21 integriert sind. Beispielsweise können in dem Header 5 mehrere PPG-Sensoren 23 integriert sein, welche an verschiedenen Positionen des Headers 5 angeordnet sind und/oder welche Strahlung in verschiedene Richtungen emittieren. Hierdurch kann unter anderem erreicht werden, dass die von der optischen Detektionseinrichtung 21 ermittelten hämodynamischen Daten weitgehend unabhängig davon sind, wo und/oder in welcher Orientierung der ICD in dem Körper des Patienten implantiert ist, da unabhängig von dieser Positionierung und Orientierung zumindest ein Teil der emittierten Strahlung auf durchblutetes Gewebe treffen wird und somit transmittierte oder reflektierte Anteile eine Information über den hämodynamischen Zustand innerhalb dieses Gewebes liefern können.The header 5 can consist of a transparent material in which the radiation emitters 25 and the radiation detectors 27 of one or more optical detection devices 21 are integrated. For example, several PPG sensors 23 can be integrated in the header 5, which are arranged at different positions of the header 5 and/or which emit radiation in different directions. Among other things, this means that the haemodynamic data determined by the optical detection device 21 is largely independent of where and/or in which orientation the ICD is implanted in the patient's body, since at least part of the emitted radiation will hit tissue through which blood flows and thus transmitted or reflected portions can provide information about the hemodynamic state within this tissue.

Nachfolgend werden Gedanken und Details zu Ausführungsformen der Erfindung nochmals mit einer teilweise modifizierten Wortwahl dargestellt:

• Ausführungsformen der Erfindung betreffen einen Einsatz bei subkutanen ICDs. Es wird eine Steigerung insbesondere der Spezifität bei der Detektion pathologischer Herzrhythmen angestrebt.

In the following, thoughts and details on embodiments of the invention are presented again with a partially modified choice of words:

• Embodiments of the invention relate to use in subcutaneous ICDs. An increase in particular in the specificity in the detection of pathological cardiac rhythms is sought.

In allen gängigen aktiven CRM-Implantaten wird die Herzrate aus der Messung der elektrischen Aktivität des Herzmuskels dessen Erregungsleitung bestimmt.In all common active CRM implants, the heart rate is determined by measuring the electrical activity of the heart muscle and its excitation conduction.

Ein PPG-Sensor wird u.a. in US 2011/0009712 A1 zusammen mit einem ICD erwähnt, allerdings ohne Anwendung als Tachykardie-Detektion bei subkutanen ICD.A PPG sensor is used, among other things, in US 2011/0009712 A1 mentioned together with an ICD, but without application as tachycardia detection in subcutaneous ICDs.

Bei herkömmlichen Ansätzen wurden unter anderem folgende Nachteile erkannt:

• - Muskelaktivitäten und Bewegungsartefakte können zu Fehldetektionen führen, welche, insbesondere bei subkutanen ICDs, auftreten können;
• - Ungewöhnliche Herzrhythmen (z.B. hohe T-Welle) müssen in die AlgorithmenEntwicklung einbezogen werden;
• - Probleme mit der Elektrode können zu Fehldetektionen führen;
• - in ungünstigen Fällen kann die Fehldetektion zur Abgabe unnötiger Therapie-Schocks führen.

Disadvantages identified with traditional approaches include:

• - Muscle activity and movement artifacts can lead to false detections, which can occur, especially with subcutaneous ICDs;
• - Unusual heart rhythms (eg high T-wave) must be included in the algorithm development;
• - Problems with the electrode can lead to false detections;
• - In unfavorable cases, the incorrect detection can lead to the delivery of unnecessary therapy shocks.

Mit Hilfe zusätzlicher Entscheidungskriterien kann die State-of-the-Art Detektion robuster gegenüber Störungen gemacht und damit Sensitivität und Spezifität einer Therapieentscheidung des ICD verbessert werden. Es kann ferner eine Bewertung möglicher Elektrodenbrüche durch algorithmisches Monitoring von Diskrepanzen zwischen elektrisch und optisch gemessener Herzaktivität erfolgen.With the help of additional decision criteria, the state-of-the-art detection can be made more robust against interference and thus the sensitivity and specificity of an ICD therapy decision can be improved. Furthermore, possible electrode fractures can be evaluated by algorithmic monitoring of discrepancies between electrically and optically measured heart activity.

Durch einen PPG-Sensor kann die Sauerstoffsättigung im Blut gemessen werden. Diese Messung kann optisch (reflektiv und/oder transmissiv) auf unterschiedlichen Wellenlängen (bspw. Infrarot und rot) erfolgen. Indirekt lässt sich daraus der qualitative Blutfluss (Pulswelle) in durchblutetem Gewebe und damit die Herzrate bestimmen (bzw. die Abwesenheit ausreichender Hämodynamik).The oxygen saturation in the blood can be measured by a PPG sensor. This measurement can be done optically (reflective and/or transmissive) at different wavelengths (e.g. infrared and red). The qualitative blood flow (pulse wave) in the perfused tissue and thus the heart rate (or the absence of sufficient hemodynamics) can be indirectly determined from this.

Diese optisch bestimmte Herzrate kann als zusätzliches Entscheidungskriterium zum elektrischen Herzsignal für die Tachykardie-Detektion herangezogen werden.This optically determined heart rate can be used as an additional decision criterion for the electrical heart signal for the tachycardia detection.

Werden auf Basis des unauffälligen PPG-Signals innerhalb kurzer Zeit mehrere, durch die elektrische Detektion angewiesene Schockabgaben unterbunden, lässt sich aus diesem Score eine mögliche Elektroden-Problematik ableiten und entsprechend eine Nachsorge beim Kardiologen empfehlen.If, on the basis of the inconspicuous PPG signal, several shocks ordered by the electrical detection are stopped within a short period of time, a possible electrode problem can be derived from this score and follow-up care by a cardiologist is recommended accordingly.

Ein PPG-Sensor kann in den transparenten Header eines subkutanen ICD-Implantates eingebaut sein. Es sind dabei unterschiedliche Orientierungen der Sensor-Normalen denkbar.
Die Sauerstoffsättigung des Blutes im umgebenden Gewebe wird in ein analoges Signal umgesetzt oder digital bereitgestellt. Die Messgrößen für unterschiedliche Wellenlängen können vom Implantat ausgewertet werden.A PPG sensor can be built into the transparent header of a subcutaneous ICD implant. Different orientations of the sensor normals are conceivable.
The oxygen saturation of the blood in the surrounding tissue is converted into an analogue signal or provided digitally. The measured variables for different wavelengths can be evaluated by the implant.

Aus Gründen der Stromersparnis wird der PPG-Sensor nur eingeschaltet, um einen auf konventionelle Art detektierten pathologischen Rhythmus zu verifizieren. Auf diese Weise kann mit vergleichsweise geringem Energieeinsatz eine verbesserte Robustheit der Detektion erreicht werden.To save power, the PPG sensor is only turned on to verify a conventionally detected pathological rhythm. In this way, improved robustness of the detection can be achieved with a comparatively low use of energy.

Die redundante Messung der Herzrate über eine zusätzliche physikalische Größe, wie die Sauerstoffsättigung im Blut, ermöglicht eine verbesserte Spezifität der Detektion. Dies ist insbesondere für subkutane ICD von Vorteil, da hier keine transvenöse elektrische Messung der Herzaktivität erfolgt und daher mit verstärktem negativem Einfluss von Bewegungs- und Muskelartefakten auf die Signalqualität eines herkömmlichen Sensings zu rechnen ist.The redundant measurement of the heart rate using an additional physical variable, such as the oxygen saturation in the blood, enables improved specificity of the detection. This is particularly advantageous for subcutaneous ICDs, since there is no transvenous electrical measurement of the heart activity and therefore movement and muscle artifacts can have an increased negative impact on the signal quality of conventional sensing.

Da der optische Signalpfad unabhängig von der Elektrode ist, können außerdem strukturelle Sensingprobleme bzw. Detektionsprobleme wie z.B. Elektrodenbrüche nicht mehr zu einer inadäquaten Schockabgabe führen.In addition, since the optical signal path is independent of the lead, structural sensing problems or detection problems such as lead fractures can no longer lead to an inadequate shock delivery.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• US 2011/0009712 A1 [0027]US 2011/0009712 A1 [0027]

Claims (1)

Implantierbarer Kardioverter-Defibrillator (1), insbesondere subkutan implantierbarer Kardioverter-Defibrillator, aufweisend: eine Schockerzeugungseinrichtung (7) zum Erzeugen eines elektrischen Schocks in einem Herz eines Patienten (2), eine elektrische Detektionseinrichtung (9) zum Detektieren von Elektrokardiogrammdaten basierend auf einer Messung elektrischer Potentiale in dem Herz des Patienten, und eine optische Detektionseinrichtung (21) zum Detektieren hämodynamischer Daten in durchblutetem Gewebe des Patienten durch Messung optischer Eigenschaften innerhalb des Körpers des Patienten in einer Umgebung des implantierten Kardioverter-Defibrillators, eine Steuerungseinrichtung (11) zum Steuern der Schockerzeugungseinrichtung unter Berücksichtigung sowohl von mittels der elektrischen Detektionseinrichtung detektierten Elektrokardiogrammdaten als auch von mittels der optischen Detektionseinrichtung detektierten hämodynamischer Daten.Implantable cardioverter defibrillator (1), in particular subcutaneously implantable cardioverter defibrillator, having: a shock generating device (7) for generating an electric shock in a heart of a patient (2), electrical detection means (9) for detecting electrocardiogram data based on measurement of electrical potentials in the patient's heart, and an optical detection device (21) for detecting hemodynamic data in the patient's blood-perfused tissue by measuring optical properties inside the patient's body in the vicinity of the implanted cardioverter-defibrillator, a control device (11) for controlling the shock generating device, taking into account both electrocardiogram data detected by the electrical detection device and haemodynamic data detected by the optical detection device.

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