DE2417800A1 - Schwellwert-abtastanlage fuer die stimulation eines physiologischen systems - Google Patents
Schwellwert-abtastanlage fuer die stimulation eines physiologischen systemsInfo
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Description
Verschiedene Arten von Schrittmachern stehen zur Zeit zur Verfügung
und sind dazu vorgesehen, die normale Tätigkeit eines menschlichen physiologischen Systems auszuführen oder zu ergänzen. Im
allgemeinen ist ein solcher Schrittmacher oder Stimulator, wie er zur Zeit bekannt ist, eine elektronische Vorrichtung mit Elektroden,
die entweder chirurgisch in das Herz einer die Stimulation erfordernden Person implantiert bzw. eingesetzt oder in die
Nähe des Herzens eingegeben werden. Zu den heutzutage erhältlichen Schrittmachern gehören jene mit einer festen Geschwindigkeit,
die Bedarfsschrittmacher und die mit Vorkammerauslösung (atrial-
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triggered), Wie durch seinen Namen gekennzeichnet, ist der ora- bzw. Randsynchronisierschrittmacher mit der festen Geschwindigkeit
so angeordnet, daß er kontinuierliche Impulse einer vorbestimmten Geschwindigkeit oder Rate emittiert und deshalb kontinuierlich
das Herzsystem mit einer festen Rate ohne Veränderung im Rhythmus oder dem Steuereinfluß von dem physiologischen Sy-
durch
stem TSchrittmachen führt. Ein Bedarfsschrittmacher oder ein solcher
mit Ventrikelhemmung vermag Impulse nur dann zu emittieren, wenn die physiologische Rate des Herzsystems unter einen vorbestimmten
Wert fällt, wodurch der Schrittmacher betätigt wird, um die notwendigen, vorher eingestellten Stimulierimpulse abzugeben.
Ein Schrittmacher mit Vorkammerauslösung soll einen Impuls synchron
zu den Kontraktionen des Atriums oder Auriculums eines Herzens erzeugen, um zu versuchen, das normale Herzleitersystem
zwischen dem Atrium und .den Ventrikeln zu simulieren, und durch seine Komplexität ist seine Verwendung in beachtlicher Weise beschränkt.
Zur Zeit gibt es eine Anzahl unterschiedlicher Verfahren, die zum Testen der Schwellwertstiumlation verwendet werden, von denen
die meisten gewöhnlich einen Versuch aufweisen, der entweder während der ursprünglichen Implantation oder während des nachfolgenden
Generatoraustauschs durchgeführt wird, wobei die Herzleiter freigelegt werden mit dem sich ergebenden Anschluss solcher
Leiter an einen extern angebrachten Teststimulator. In jedem Falle
ist das Versuchsverfahren zur Messung von Stimulationsschwellwerten identisch gewesen und weist eine Einstellung von Hand der
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Stimulusintensität auf ein Niveau auf, bei welchem das Herz aufhört,
eine feste oder starre Depolarisationsanwort hervorzurufen. Infolge der Handversuche, wie sie kurz beschrieben wurden, entstand
die Praxis, einen Stimulationsschwellwert als die Minimalintensität zu bilden, die zur Erzeugung einer festen Herzantwort
notwendig ist.
Es gibt zur Zeit auch einige Schrittmachersysteme, die eine Handeinrichtung
für die Stimulationsschwellwertversuche und Einstellungen nach der Implantation vorsehen -von jenen Anordnungen,
die ähnlich eine entfernt angeordnete Einrichtung aufweisen, welche direkt durch eine Nadel nach der Implantation angeschlossen
sind, um eine Einstellung zu bewirken, oder mittelbar mit einer magnetischen Einstelleinrichtung verbunden sind. In allen Fällen
wurden jedoch sowohl der Schwellwertversuch als auch die Einstellungen von Hand durchgeführt, und sie gaben nicht genau das Schwellwertniveau
wieder.
Erfindungsgemä^ ist ein vollständig neuer Schrittmacher vorge- ■
sehen mit einem Abtast- bzw. Gleichlaufsystem für das Stimulationsschwellwertniveau,
welches geeignet ist, abgestufte, sich wiederhol-ende
Versuche mit Zeitabständen durchzuführen, um das niedrigste Schwellwertniveau festzustellen, welches geeignet ist, sukzessive
im Abstand befindliche Herzstimuli oder -antworten her-_ vorzurufen, um die Kontinuierlichkeit der Herzschläge sicherzustellen.
Einrichtungen sind vorgesehen, um den ausgewählten erzeugten Impuls in einer solchen Weise wieder einzustellen, daß
eine fortlaufende physiologische Stimulation des Herzens bei nie-
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drigstmöglichem Schwellwertniveau sichergestellt ist, und zwar
ohne eine verlängerte Herzantwort oder einen im wesentlichen sich ändernden Stimulus oder eine Rate, und es sind keine äußere
oder ausgeführte HerzStimulationen über dem erzeugten Normimpuls
, der dann ausgewählt ist, erforderlich. Um dies zu erreichen, wird,abgesehen von der dann als für den Systembetrieb
geeignet ausgewählten erzeugten Impulsrate, ein zugeordneter Unterstützungsimpuls bestimmter, bezüglich dem ausgewählten,
erzeugten Impuls erhöhter Kraft bzw. Energie für die Hilfsanwendung erhältlich gemacht. Für den Fall, daß das physiologische
System tatsächlich keinen Impuls innerhalb des bestehenden ausgewählten erzeugten Impulsniveaus hat, ist eine Einrichtung
in ähnlicher Weise vorgesehen, um unmittelbar einen zugeordneten Unterstützungsimpuls anzuschliessen und einen Ergänzungsstimulus erhöhten Schwellwertniveaus vorzusehen und eine kontinuierliche
und wirksame Herzantwort sicherzustellen.
So knapp wie möglich gesagt kann das physiologische Schwellwertniveau
kurz beschrieben werden als die Übergangsstelle oder dasjenige Niveau, bei welchem ein Organ, z,B. das menschliche Herz,
auf einen aufgebrachten Stimulus anspricht oder nicht anspricht. Nachdem einmal eine solche Bestimmung genau durchgeführt worden
ist, wie z,B, erfindungsgemäß bei einer natürlichen Person, werden
die nächsten erzeugten Impulse voreingestellt, um beim niedrigstraöglichen
Schwellwertniveau zu erfolgen, in Übereinstimmung mit der fortgesetzten Empfänglichkeit des physiologischen
Systems auf zur Verfügung stehende Stimuli in dem ausgewählten Niveau. Gleichzeitig damit werden jedoch Unterstützungsimpulse
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schrittweise erhöhten Intensitätsniveaus über das ausgewählte
Schwellwertniveau dann erhältlich gemacht wie erläutert, um eine wirksame Depolarisationsantwort in dem physiologischen System beginnen zu lassen.
Schwellwertniveau dann erhältlich gemacht wie erläutert, um eine wirksame Depolarisationsantwort in dem physiologischen System beginnen zu lassen.
Um eine maximale Flexibilität im Betrieb zu bewirken, ist die
vorliegende Schwellwertabtastanlage betrieblich voreinstellbar, um wirklich sich wiederholende Prüfmustersysteme in einem einer
vorliegende Schwellwertabtastanlage betrieblich voreinstellbar, um wirklich sich wiederholende Prüfmustersysteme in einem einer
auszulösen
Vielzahl unterschiedlicher, einzelner Abtastverfahren/,sowie unterschiedlicher
Kombinationen jener Systeme beginnen zu lassen. Zum Beispiel kann das Schwellwertabtastsystem gemäß der Erfindung
für die kontinuierliche Abtastung des Schwellwertniveaus
voreingestellt werden. Ebenso kann das System für die Abtastung des Schwellwertniveaus bei vorbestimmtem Zeitintervall seit dem letzten Versuch programmiert werden. Ferner kann ein Versuch begonnen werden, um nach dem Aufbringen einer vorbestimmten Anzahl von Stimulusimpulsen auf ein Körperorgan zu erfolgen. Außerdem
können diese Abtastsysteme selbstverständlich in den vorteilhaftesten Gruppierungen kombiniert werden, insbesondere,um für die bestehenden Betriebsbedingungen geeignet zu sein.
voreingestellt werden. Ebenso kann das System für die Abtastung des Schwellwertniveaus bei vorbestimmtem Zeitintervall seit dem letzten Versuch programmiert werden. Ferner kann ein Versuch begonnen werden, um nach dem Aufbringen einer vorbestimmten Anzahl von Stimulusimpulsen auf ein Körperorgan zu erfolgen. Außerdem
können diese Abtastsysteme selbstverständlich in den vorteilhaftesten Gruppierungen kombiniert werden, insbesondere,um für die bestehenden Betriebsbedingungen geeignet zu sein.
Diese speziellen, unabhängigen, erfinderischen und neuen Merkmale v/eisen folgendes auf:
Ein auf ein Körperorgan aufgebrachter Ausgangsstimulus wird programmiert,
um bei einem beliebigen ausgewählten Niveau über dem Schwellwert ßchwellwertniveauveränderungen abzutasten.
Die Schwel.lv/ertabtastfolge geschieht, entweder »if exi -r ifontinuier-
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lichen Rückführbasis, einer programmierten Folge, die von einem
bestimmten Zeitintervall eingestellt ist,oder nachdem eine bestimmte,
ausgewählte Anzahl von Stimulusimpulsen erfolgt ist.
Eine durch Stimulus hervorgerufene Antwort wird sehr schnell (innerhalb
2O bis 30 Ms) nach der Aufbringung des Stimulus abgetastet. Wenn die hervorgerufene Antwort nicht innerhalb dieser
Zeit erfolgt, wird ein zweiter oder Hilfsstimulus innerhalb 40 bis 5O Ms seit dem letzten aufgebrachten Stimulus begonnen.
Der zweite oder Hilfsstimulus kann sowohl bei dem erhöhten Ausgang
als auch bei erhöhter Impulsbreite aufgebracht werden, um eine wirksame hervorgerufene Antwort sicherzustellen.
Nureine gegebene Anzahl zweiter oder Unterstützungsstimuli wird
in einer gegebenen Ratenzeit aufgebracht, um eine überschüssige Anzahl von Stimulusimpulsen zu verhindern, die zu einem Stimulus
führen könnten, der während eines unerwünschtenZeitintervalls in dem physiologischen Antwortzyklus aufgebracht würde.
Ein Hochraten- bzw. Hochtakt- oder Ratenfortlaufschtzschaltkreis
ist in dem System eingeschlossen, um das physiologische System davor zu schützen, daß ein schneller Stimulustakt (bzw, Rate)
über eine physiologische Taktgrenze zurückläuft, was durch einen Fehler in dem Impulsregeneratorabschnitt hervorgerufen werden kann.
Ferner ist eine Einrichtung zur schnellen Stabilisierung des Stiiüilatorausgangsschaltkreises
sowie der Elektrodengrenzfläche vor-
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gesehen, wodurch das System darauf vorbereitet wird, einen schnellen
Unterstützungsstimulus für den Fall zu liefern, daß dieser erforderlich ist.
Eine logische Folge für das System wird durch einen zweiten logischen
Zeitgeber gesteuert und ist so angeordnet, daß sie vollständig vom Taktgenerator-Hauptzeitgeber unabhängig ist. Diese
zweite logische Schaltung soll die logischen Signale für die Stimulusaustastung,
die Ausgangsstabilisation, die Polarisationskompensation und den zweiten oder ünterstützungsstimulierimpuls
zuführen.
Die dem Vestärker folgende Niveaudetektorstufe und der Filter
sind geeignet, entweder positive oder negative Eingangssignale bei einem bestimmten Abtastamplitudenniveau und einer Zeitbasisbeziehung
abzutasten.
Die Impulsbreite des Niveaudetektorausgangs ist eine Funktion des Eingangssignalniveaus und kann für die überwachung relativer Signalniveaus
verwendet werden, die von dem physiologischen System empfangen werden. Diese überwachungseinrichtung ist nützlich
bei der Feststellung, ob das erfaßte Signal ein Randwert in der Signal- bzw. Lautstärke ist und als Folge möglicherweise eine
fehlerhafte Abtastung hervorrufen kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die abtast- und stimuliersic! «sre Schaltung, welche ein neues Merkmal des Zurückweisens
von Interferenzsignalen während eines ausgewählten
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Teils des refraktären Intervalles, insbesondere Wiederholungsraten oder -takte vorsieht, wie ζ. B. die Leistungswerkzeugen
zugeordnete Störung, Selbstzündung usw., und auch die Kraftleitungs-Frequenzstörung
zurückweist.
Bei Gegenwart der Störung vermag das Stimulussystem zu einem festen
Stimulustakt zurückzukommen, so daß der Stimulusausgang eine erhöhte Intensität hat, um beliebige schwache Veränderungen des
Schwellwertniveaus zu kompensieren, welche während der Störzeit auftieten können. Auch im Fall der kontinuierlichen Störung sind
alle Schwellwertversuche begrenzt, wodurch jeder Abfall im Stimulusausgang
verhindert wird, der eine intermittierende Stimulation hervorrufen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen;
Fig.IA ein Blockdiagramm unter Darstellung der Einrichtung zum
Abtasten und Erfassen der Gegenwart von HerzSignalen und eines einstellbaren Taktgenerators und einer logischen Folgeschaltung,
die voreinstellbar ist, um ausgewählte Generatorimpulse und zugeordnete Unterstützungsimpulse vorzusehen, welche betrieblich
wahlweise jene Impulse dadurch ausführen, daß direkt erfindungsgemäß Herzimpulse vorgesehen werden,
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2A17800
Fig. l B ein Blockdiagramm unter Darstellung des gesteuerten ■
Teils der Erfindung, welches auf die Generator- und ünterstützungsimpulse
anspricht, unter Darstellung der unterschiedlchen Wiederholungs-Versuchsmuster,
die für das zyklische Testen des Schwellwertniveaus zur Verfügung stehen, um das minimale Schwellwertniveau
zu bestimmen, welches dann erforderlich ist, um das physiologische System unter Ansprechen auf die bestehenden, voreinstellten
Normimpulse zu erregen, welche einen Sicherheitsgrenzwert für die normale Herzstimulation gewährleisten;
Fig. 2 eine Detektorschaltung für das positive und negative Signalniveau;
Fig. 3A und 3B eine Detektorwellenformfolge mit positivem und negativem
Signalniveau;
Fig« 4A eine Wellenform unter normaler Herζstimulation oder QRS-Erfassung;
Fig. 4B ein Flußdiagramm unter Darstellung der Signalwe-llenformen
während der Störung;
Fig. 5 den Impulsgeneratorabschnitt für die Gewährleistung der Raten- bzw. Takt- und Impulsbreite für den während jedes Zyklus
zur Verfügung stehenden Generatorimpulses;
Fig. 6 das Schaltdiagramm für die Steuerung des Ausgangskreises unter Darstellung der logischen Stimulusschalter, der logischen
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Ausgangssteuerung und einer Nachstimulus-Stabilisationsschaltung; Fig. 7 ein Digital-zu-Analog-Umwandlungscode;
Fig. 8 eine Serie Flußkarten;
Fig. 9A bis 9F sechs physiologische Diagramme;
Fig. 9A bis 9F sechs physiologische Diagramme;
Fig. 1OA eine Reihe von Flußkarten unter Darstellung des Zeitverhältnisses
zwischen den verschiedenen verbundenen Teilen der Gesamtschaltung, Immer dann, wenn das System sich im Betrieb
ÜBER DEM STIMULATIONSSCHWELLWERT befindet;
Fig. 10 eine Reihe von Flußkarten unter Darstellung des zeitlichen
Verhältnisses zwischen verschiedenen verbundenen Teilen der Schaltung, wenn das System dynamisch im Betrieb UNTER DEM
STIMULATIONSSCHWELLWERT arbeitet;
Fig. HA und HB die Schwellwertprüfung mit dem kontinuierlichen
Modus bzw. dem zeitweiligen oder programmierten Modus und
Fig. 12A bzw, 12B andere Flußdiagramme.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
beschrieben. Die Fig, IA und IB zeigen zwei Blockdiagramme, um
als Einführung einen Ausblick auf die vielen neuen, untereinander zusammenhängenden Merkmale dieser Erfindung darzulegen. Um diese
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Figuren lesen zu können, sind nur sieben Leitungen dazwischen verbunden gezeigt. Obwohl jedes dieser Blockdiagramme mit einer
anderen Anzahl neuer Merkmale versehen ist, die beide vollständig unabhängig sind, und noch koordiniert je nach dem bestehenden
Betriebsmodus untereinander zusammenhängen, weist jeder von ihnen ähnlich einzelne Hauptmerkmale auf.
Während der normalen fortlaufenden Stimulation des Herzens, d.h. während des Betriebes des obigen Stimulationsschwellwertes, verdeutlichen
die Flußkarten in Fig. 1OA grafisch und dynamisch die Zeitbeziehung und den Abstandsunterschied zwischen den Impulsen.
Um das Lesen der unterschiedlichen Impulse mit dem jeweiligen Signal zu ermöglichen, ist ein alphabetischer Buchstabencode vorgesehen,
der gegen ein später noch zu beschreibendes, darstellendes Glossar bzw. Spezialwörterbruch gelesen werden kann.
Die gestrichelte Linie TH in Fig. 1OA verdeutlicht grafisch den Betrieb über dem Stimulationsschwellwertpunkt. Mit anderen Worten
ist der eingestellte Stromimpuls CP grafisch als über dem Stiaulationsschwellwert
arbeitend gezeigt, und weder ein in Fig. 1OA mit 58 bezeichneter Vor-UnterStützungsimpuls noch ein dort mit
56 bezeichneter Unterstützungsimpuls sind zu jener Zeit erforder-Bch
oder vorgesehen, um dann den Normimpuls CP auszuführen bzw. zu erfüllen, dessen Intensität durch das bestehende automatische
Einsetzen des Taktimpulsgenerators 30bestimmt wird, und das sich ergebende Einsetzen des UP/DN ZÄHLERS 125, Fig. IBf schafft sofort
den synchron erhältlichen Unterstützungsimpuls BU erhöhter Intensität, wie in Fig. 1OB qezeiqt ist, unter Darstellung des Betrie-
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bes unter Stimulationsschwellwert. Vorwiegend zur Verbindung bzw.
dem Anschluss des ersten erhältlichen Unterstützungsimpulses BU zur tatsächlichen Erregung der Schrittmacherleitung 141 und der
Erregung der Elektrode T in dem Herz 1 mit einem Ergänzungsstimulus wird ein zugeordneter Vor-Unterstutzungsimpuls PB, der
auch in Fig. 1OB gezeigt ist, zur Bestimmung des Systems vorgesehen.
Beide zugeordnete Ergänzungsimpulse PB und BU in den Leitungen 11, 12 und 14 sind angeschlossen, um einen vergrößerten Ergänzungsstimulus zur Herzelektrode T bei Nr. 3 im Herz 1 vorzusehen, sobald
der bestehende Normstromimpuls CP für unzureichend erachtet wird, um die Herzelektrode T im Herz zu stimulieren... d. h.,
ein Fehlen einer hervorgerufenen Antwort, das sofort einen Unterstützungs(BU)-Impuls,
wie beschrieben, auslöst. In dem Fall, venn mehr als ein Unterstützungsimpuls BU erforderlich ist, wird
eine Schrittschaltersteuerung 60 in Fig. IA vorgesehen, um eine
allmähliche oder schrittweise Erhöhung der Gesamtzahl dieser zugeführten Impulse zu bewirken, bis eine hervorgerufene Antwort erscheint.
Im Gegensatz zu Fig. 1OA zeigt die gestrichelte Linie TH in Fig. 1OB den Betrieb unter dem Stimulationsschwellwert. Somit
ist der Normalstromimpuls CP ungeeignet, einen ausreichenden Strom zum Herz vorzusehen. Folglich hört das nächste normalerweise
hervorgerufene Signal oder der nächste Impuls von der Elektrode S des Herzens 1 auf, die endokardiale Elektrode 2 zu erregen
und Leitung 6 abzutasten, sondern stattdessen erregt der Un-
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-13-terstützungsimpuls BU den Schrittmacherleiter 141 nach etwa 50 MS,
Deshalb wird der Betrieb des gesamten Systems entweder über oder unter dem Stimulationsschwellwert durchgeführt, wobei das überwechseln
automatisch und nur auf Bedarf stattfindet.
Wie schon erwähnt, sind sowohl die separaten Paare codierter Buchstaben als auch die einzelnen Bezugszahlen vorgesehen, um
beide unterschiedliche,separate. Einzelteile zu identifizieren,
welche das gesamte System aufweisen sowie unterschiedliche Funktionen, die tatsächlich in zeitlicher Beziehung in dem System
während des normalen Betriebes auftreten.
Um Merkmale und Vorteile gemäß der Erfindung anschaulicher darzustellen,
sei bemerkt, daß die in den Fig. J.A und IB gezeigten
integrierten Blockdiagramme, welche das vorliegende Schwellwertabtastsystem
aufweisen, mit dem physiologischen oder Herzsystem des Herzens 1 verbunden sind, welches abgebrochen in Fig. 1 gezeigt
ist.
Für diese Verbindung erstreckt sich ein bipolarer, endokardialer Katheter oder eine Elektrode 2, die vorzugsweise rohrförmig ist,
wie in Fig. IB gezeigt ist, in das Herz 1 hinein und ist eo angeordnet,
um die Stimulusstromimpulse zwischen Elektroden T und Bezugsplattenelektrode RE zu übertragen, die in einem gewissen
Abstand vom Herz angeordnet ist. Die endokardiale Elektrode 2 mit ihrer distalan oder Endelektrode T, die auch als Element 3
bezeichnet ist, ist am Scheitel des rechten Ventrikulums im Herz
5 0 9 8 0 9/ oVm
angeordnet. Ebenso ist die Abtastelektrode S im Herz 1 im Abstand nach vorn entlang der rohrförmigen Leitungselektrode 2
an einer mit 4 bezeichneten Stelle angeordnet, um klar diese Stellungen zu unterscheiden.
Rückleitungen von den Elektroden T und S im Herz 1 können durch den Kath-eter 2 geschlossen werden, der an seinem äußeren Ende
in getrennt verzweigte, beabstandete Leiter geteilt ist, die jeweils als eine Stimulusschrittmacherleitung 141 und eine Abtastleitung
6 bezeichnet sind, welche für die Informationsübertragung an ihrem äußeren Ende in Fig. 1 zu einem Stimulusaustastungsblock
9 angeschlossen ist.
Das vordere äußere Ende dieser, von dem Herz kommenden Leitung 6, ist an einen Eingangsanschluss des Stimulusaustastblockes 9
gemäß Fig. IA angeschlossen, der einen weiteren im Abstand angeordneten
Eingangsanschluss aufweist, welcher mit einem in Fig. IA gezeigten Leiter 8 und mit Leitern 143 und 144 gemäß Fig. IB
an der Bezugsplattenelektrode RE angeschlosseijdst.
Deshalb ist tatsächlich eine Herzeingangs-Abtaststeuerschaltung vom Herz 1 durch die rohrförmige oder endokardiale Elektrode 2
zur Stimulusaustaststeuerung 9 und dann über die anderen Leiter 8, 143 und 144 zu der Bezugselektrode RE bei gewissem Abstand von
dem Herzen geschlossen.
Kurz gesagt an dieser Stelle sei angenommen, daß die Anlage jetzt dynamisch mit einem gewissen Sicherheitsfaktor über dem Stimula-
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tionsschwellwertniveau arbeitet, d.h. das bestehende zugehörige
Stromstimulusniveau zu diesem besonderen Herz ist mehr als geeignet, um eine Herzantwort hervorzurufen und damit das notwendige
Signal entlang der Abtastleitung 6 zum Block 9 vorzusehen. Zusätzlich zu dem hervorgerufenen Herzantworteignal, welches einem
aufgebrachten Simulus folgt, werden andere Signale entlang der Abtastleitung 6 tibertragen. Immer wenn das Herz 1 normal
und mit einem schnelleren Takt schlägt als der Stimulustakt des Impulsgenerators 30, wird die Schlagantwort vom Herz 1 entlang
der Abtastleitung 6 zum Austastblock 9 übertragen. Auch unerwünschte äußere Signale werden entlang der Leitung 6 übertragen,
wie z.B. künstliche Stimulusstromerzeugnisse, sowie Störsignale, die von Zeit zu Zeit außerhalb des Herzens 1 entstehen.
Der Stimulusaustastblock 9 soll verhindern, daß die künstlich er-
in zeugten Stimulusstromsignale durchlaufen, und eine der im Abstand
angeordneten vorn liegenden ersten und zweiten Verstärkerfilterstuf
en 13 oder 18 eintreten. Der Stimulusaustastblock 9 soll wahlweise diese künstlich erzeugten Stimulussignale am Eintritt
in die Verstärkerfilterstufen hindern bzw. sie zurückweisen.
Vom Block 9 wird das Signal von den Leitern 11 und 12 zum ersten Verstärker und Filter 13 übertragen. Das Signal läuft dann weiter
vom ersten Verstärker 13 durch einen Leiter 15 zu einem zweiten Stimulusaustastblock 16, der verwendet wird, um die künstlich erzeugten
Stimulussignale zurückzuwerfen, die von dem Stimulusaustastblock 9 verpaßt worden sind, und läuft von dort über Leitung
17 zur zweiten Verstärker- und Filterstufe 18.
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Nach dem Durchgang durch den zweiten Verstärker 18 läuft das
Signal über einen Verstärkerausgangsleiter AO und tritt in einen
ein positiven und negativen Signalniveaudetektor 22/ Dieser führt
zwei wichtige Funktionen relativ zum Gesamtsystem aus einschließlieh
dem Abtasten eines Signals auf Polarität der von dem Herz herrührenden Signale, und auf das Schaffen einer Anzeige bezüglich
der Impulsbreite des Signals, welches dann dort hindurch übermittelt
wird. Das Signal wird in geeigneter Weise erfaßt und nach seiner Ankunft im Detektor 22 identifiziert, selbst wenn es ein
umgekehrtes Signal im Herz ist. Wenn somit ein 3gnal im Herz 1 umgekehrt worden ist, kann es in geeigneter Weise sowohl in einem
Polaritätsniveau als auch einer anderen Polarität nach darauffolgender Ankunft im Detektor 22 in Fig. IA erfaßt werden.
Der Ausgang vom Detektor 22 wird durch Leiter DO in einen RÜCKSETZ-VERZÖGERER
23 'und von dort in einen REFRAKTÄR- und STÖRINTERVALLBLOCK 24 durch den unabhängigen Leiter 2 8 geführt. Der REFRAKTOR-BLOCK
24 hat eine unabhängige Steuerungs- oder Behinderungsleistung
über andere logische Blöcke oder Funktionen in dem System. Der Leiter DO ist auch an ein Störgatter 26 gebunden, um den Leiter
25 in einem Störfensterintervall IW zu betätigen. Wenn Störsignale auf der Leitung DO vorhanden sind, wird der Leiter 25 betätigt
und setzt dauernd den Intervallblock 24 zurück, wodurch das Refraktärintervall RI an der Betätigung anderer logischer Elemente
gehindert wi τΊ.
Der Leiter RI überträgt vom Kontrollblock 24 ein Steuersignal nach links und dann nach vorn zum Schwellwerttestbehinderungs-
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tor 109, sofort nach vorn zu dem Impulsgenerator-BEHINDERUNGS-TOR
29; nach rechts zu einer STIMÜLUSIMPÜLSBREITENSTEUEP.UNG 41
und weiter nach rechts zu einem UNTERSTÜTZUNGSIMPULSTOR 61 und
einen VORUtlTERSTÜTZüNGSIMPULSTOR 67. Im Fall der Störung z. B. wird die Impulsbreite veranlaßt, automtisch von 1,0 ms, wie
grafisch bei 51 gezeigt, zu der bei 68 gezeigten breiteren gestrichelten Linienbreite anzusteigen, wie auch rechts vom Leiter
GP in Fig. IA gezeigt. Dieser Impulsbreitenanstieg bei der Gegenwart der Störung wird mit einem niedrigen RI-Signal bewirkt,
welches in den BLOCK 41 eintritt, in Kombination mit einem erhöhten Impulsbreitensignal, welches auf der Leitung 54 von
der logischen Folgeschaltung 52 zum FORMBLOCK 41 diaper block).
erscheint.
Wenn das REFRAKTÄRINTERVALL 24 wegen einer fehlenden hervorgerufenen
Herzantwort hochbleibt, wenn ein besonderer UNTERSTÜTZUNGSIMPULS
durch das TOR 61 gebracht wird, dann geht der Unterstützungsimpuls durch die logische Steuerfolgeschaltung 52 in
Fig. IA und wird durch das Tor 61 und von dort durch das gesamte System geführt. Mit anderen Worten ist das wahlweise Durchläu fen
eines Unterstützungsimpulses, wie beschrieben, eines der Hauptvorteile dieser Anlage. Tatsächlich schafft die selektive Unterstützungsimpulsmaximalsteuerung
60 eine Einrichtung zur Begrenzung der Anzahl der zu dem Herz in einem beliebigen Zyklus züge
führten Unterstützungsimpulse. Der Grund für die Begrenzung der Anzahl der Unterstützungsimpulse ist die Verhinderung eines
aufeinanderfolgenden oder zusammenhängenden Laufes steigender Stromstimulusimpulse, die rhythmische Ilerzantworten erzeugen
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oder in einen unerwünschten Abschnitt des Herzkreislaufs hineinfallen
können, was insbesondere der Fall ist, wenn die hervorgerufenen Herzsignale nicht in geeigneter Weise abgetastet werden.
Um den Impulstakt, der in dem gesamten System zur Verfügung steht,
voreinzustellen, ist ein Impulstaktgenerator 30 vorgesehen, der voreingestellt werden kann, um einen Normimpuls ausgewählter
Impulsbreite vorzusehen, der hergestellt wird, um kontinuierlich Impulse jenes Maßes durch das Gesamtsystem für besondere
Betriebszyklen zuzuführen. Eine solche Taktvoreinstellung kann entweder von Hand oder mit einer Takteinstellsteuerung 32 durchgeführt
werden.
Beim Fehlen anderer Veränderungen im System und unter der Annahme einer normalen Kontinuität der Herzschläge über die Abtastleitung
6 vom Herzen führt Generator 30 weiterhin ein positives Signal über die vertikale Leitung GT zum Tor 70 zu. Das Zählwerk
125 ist mit einem Digital-zu-Analog-ümwandlungscode versehen,
welcher im Betrieb eine binär codierte Zahl durch Einstellen der ausgewählten vier-Bitzahl einstellen soll, um einen äquivalenten
analogen Strom oder einen Intensitätswert vorzusehen. Die Analogcodebeziehung der vier Leiter A, B, C und D wird anhand
der Fig. 6 und 7 mehr im einzelnen erläutert werden.
Wegen der Neuheit der koordinierten Auswahl getrennt zugeordneter Impulsstimuli unterschiedlichen Wertes sei nochmals betont, daß
zwei getrennte Hauptimpulse vom oberen Teil des Schaltkreises, wie in Fig. IA gezeigt, zum Vorschein gekommen bzw. aufgetre.-*
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ten sind. Zunächst befindet sich da ein normaler Impuls mit einer Dauer von 1,0 MS, mit 51 bezeichnet, der das Leiterelement GP
herunterkommend gezeigt ist. Ferner ist da der mit 69 bezeichnete Unterstützungsimpuls mit einem Intervall von 2,0 MS, der das
Leiterelement BU herunterkommt. Nach dem Eintreten beider Impulse GP und BU in das System treten beide in ein OR-Schaltelement
70 ein, dessen resultierender Ausgang am Leiter 71 nun zur Erregung der Ausgangsschaltung 72 angeschlossen ist. Das geeignete
Intensitätsniveau des sich dann ergebenden Ausgangsimpulses wird von dem logischen Impulsblock 72 über die beabstandeten Leiter
141 und 142 zugeführt, um das Herz 1 zu erregen. Nach der Zuführung
der beschriebenen ausgeführten Simulusimpulse GP und BU gibt es eine Ausgangsnachstabilisationsperiode, während der die
an der Elektrode erscheinende Restspannung stabilisiert werden könnte. Dies geschieht an der Erregungs- oder Spitzenelektrode
T des Elementes 3 in dem Herz 1 und erfolgt normalerweise in etwa 19 MS. Am Ende jener Zeit wäre das Herz 1 fertig, einen Unterstützungsimpuls
oder einen anderen Unterstützungsimpuls im System
aufzunehmen, wenn das System nach solchen Unterstützungsimpulsen ruft. Vor dem nächsten Impuls verstreicht ein Zeitintervall, welches
seinerseits durch den Takt- oder Impulsgeneiator abschnitt 30 gemäß Fig. IA und 5 bestimmt wird.
Der Stimulationsschwellwert wird als der Minimalstrom oder die Minimalintensität definiert, die zum Hervorrufen einer Herzantwort
erforderlich ist. Mit anderen Worten, ist dies der riinimalstrom,
der erforderlich ist, um eine Muskeldepolarisation in dem Herzen hervorzurufen. In dem Fall jedoch, wenn tatsächlich ein
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Zustand über dem Stimulations- oder Erregungsschwellwert besteht,
besteht derzeit kein bekannter Weg zur Bestimmung des tatsächlichen Ausmaßes oder des Grades, wieweit sich die Erregung über
dem Schwellwert befindet. Wenn eine solche Bestimmung derzeit mit erhältlichen bekannten Verfahren feststellbar wäre, dann wäre
weder das vorliegende, neue Schwellwertabtast- bzw. Gleichtiufsystem
noch die neue und zugeordnete automatische Veränderung bei der Steuerung der dynamisch hervorgerufenen Ventrikularantwort
erforderlich.
Es sei wiederholt, daß wenn man mit einem angemessenen oder adäquaten
Strom mit bekannten Systemen stimuliert, das Impulsniveau nicht bestimmt werden kann. Es ist also mit anderen Worten nicht
möglich,das Niveau des Sicherheitsfaktors über dem Erregungsschwellwert
zu messen. Deshalb kann das System 5%, 101, 25% oder
sogar 100% über den Erfordernissen bei den bestehenden bekannten Systemen ohne derzeit bekannten Weg sein, eine solche Bestimmung
vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Wiederholungstestsystem kann jedoch eine Bestimmung vorgenommen werden hinsichtlich des genauen
Ausmaßes über dem Erregungsschwellwert, wobei eine Stimulation durchgeführt werden kann, die ohne Übertreibung geeignet ist.
Mit anderen Worten wird eine Erregung ohne überbeanspruchung oder Stimulieren des Herzsystems zugeführt. Auch die Elektrode und
die Herzgrenzfläche ist nicht überbeansprucht, und jegliche S^jten-
bzw. Nebeneffekte von Überhetzen dieser Grenzfläche sind reduziert.
Wie im folgenden noch beschrieben wird, läßt das Fehlen eines hn-
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vorgerufenen Signals vom Herz 1 einen Unterstützungsimpuls beginnen,
der vom Oder-Tor 70 der Verbindung 71 und dem Ausgangsschaltkreis 72 zugeführt wird, um ein getaktetes Eingangssignal vorzusehen
und direkt die Schrittmacherleitung 141 zu erregen. Der sich ergebende induzierte Unterstützungsimpuls erzeugt in der Tat
eine Schrittsteigerung in der analogen Schaltung, welcher jetzt entlang der Schrittmacherleitung 141 zugeführt wird, bis der Strom
entlang dieser Leitung ausreicht, um tatsächlich eine Herzantwort hervorzurufen.
Vorzugsweise wird das System in einer solchen Weise mit dem Steuerblock
60 voreingestellt, daß drei der beschriebenen Unterstutzungsimpulse
im Analogsteuerstrom entlang der Schrittmacherleitung 141 ausreichen, um das Herz zu erregen oder zu stimulieren. Man erkennt,
daß die neuen Merkmale dieser Anlage ebenso leicht in anderen Arten von physiologischen Systemen eingeschlossen sein können,
wie auch in anderen Größen physiologischer Systeme derselben Art. Beispielsweise dürfte sich das Herzsystem eines 2 m großen
Mannes (7 Fuß groß) von dem eines 90 cm (3 Fuß) großen Kindes unterscheiden. Ebenso kann sich das Herzsystem des einen speziellen
Menschen von dem des anderen erheblich unterscheiden. Ein weiterer
wichtiger Vorteil des Erregens mit dem niedrigsten Niveau bei wirksamer Durchführung ist eine Gesamtenergieersparnis im Stimulatorsystem,
wodurch auch die Betriebslebensdauer des Stimulators verlängerbar ist.
Unter nochmaltiger Bezugnahme auf die Fig. IB sei bemerkt, daß
ein normaler, dem Einstellen des Generators 30 enfeprechender Im-
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puls für die Erregungszählwerkmemoryvorrichtung 125 vorgesehen
ist. Tatsächlich besteht das Erregungsstrommemory 125 aus einem Auf/Ab-Zählwerk, Das beschriebene Zählwerk ist wegen der Einfachheit
seiner Benutzung bevorzugt, obwohl nicht wesentlich. Mit anderen Worten kann die Zählrichtung selektiv geändert werden, d.
h. das nach oban und nach unten Zählen, wie vom Leitereingang UP von einem Auf/Ab-Steuerungs-logischen Block 122 erforderlich
ist. Ein Auf-Zählen entspricht einer Erregungsstromzunahme, während
ein Ab-Zählen einen Erregungsniveauabfall erzeugt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die vier, sich vom Zählwerk
125 nach vorn erstreckenden Ausgangsleiter 131, 132, 133 und 134,
die auch mit A, B, C und D bezeichnet sind, selektiv im Binärcode voreinstellbar, wie in den Fig. IB und 6 gezeigt ist.
Um dies zu erreichen, muß das Erregungsstrommemory 125 Weisungen entweder zum Auf- oder zum Abzählen von einer logischen Auf/Ab-Steuerschaltung
122 empfangen. Im Augenblick sei angenommen, daß der bestehende Betriebszustand dynamisch ist, ohne daß ein Prüfen
auf Schwellwert stattfindet, und es sei auch angenommen, daß das bestehende Impulsniveau zum Herzen entsprechend einem bestehenden,
voeLngestälten Zustand arbeitet, der vollständig mit allen derzeitigen,
voreingestellten Zuständen verträglich ist.
Wie oben erwähnt, bedeutet dies, daß das bestehende Impulsniveau zum Herzen ausreicht, um aufeinanderfolgende Herzantworten hervorzurufen.
Mit anderen Worten ist jeder Erregei?geeignet, wobei
jedoch kein Anzeichen für die tatsächliche Messung jedes Sicherheitsfaktors über einem entsprechenden Sicherheitsniveau besteht.
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Unter diesen Umständen wird die Auf/Ab-logische Steuerung 122 gemäß
Fig". IB automatisch in die untere Position entsprechend den bestehenden voreingestellten Dynamiken oder Kräftespielen des
Systems voreingestellt. Dies wird getan, um sicherzustellen, daß der Beginn eines Schwellwerttestes immer mit einem Abfall des
zur Verfügung stehenden Stromes oder der Intensität zum Herz 1 beginnt, oder bis das Herz einen Impuls nicht bekommt, wodurch
ein Vorunterstützungsimpuls PB mit der Wellenform 19 hervorgerufen wird, der am Schalter der logischen Auf/Ab-Steuerschaltung
122 zur Auf-Stellung unter Erzeugung eines Zustandes angeschlossen ist, wo der nächste Zähleingangsimpuls CI den Strom steigert.
Der beschriebene, infolge der Bewegung zur Auf-Stellung als Antwort auf den Impuls PB erhöhte Wert erzeugt einen erhöhten Stromwert für jeden folgenden Unterstützungsimpuls BU, jedoch bezogen
auf den letzten, nicht antwortenden Generatorimpuls GP. Dieser Stromanstieg bei jedem Unterstützungsimpuls hält an, bis einer
der zwei Zustände erreicht ist. Zunächst tritt eine hervorgerufene
Antwort am Herzen auf, die von Leitung 6 abgetastet und vom Detektor
22 erfaßt wird und das Refraktärintervall 24 zurücksetzt, wodurch weitere Unterstützungsimpulse gehindert v/erden; oder zweitens,
die Maximalzahl der Unterstützungsimpulse, die von der Unterstützungsimpulssteuerung 60 gesetzt worden sind, ist erreicht
wordemund die logische Folgeschaltung 52 wird zurückgesetzt und
beendet einen Unterstützungsimpulszyklus. Das Ausbleiben einer hervorgerufenen Antwort vom Herz 1, sobald die logische Ab-Steuerung
das Ab-Zählwerk 125 betätigt, um langsam verminderten Strom oder verminderte Intensitätsimpulse zum Herzen zuzuführen, zeigt
an, daß der r.rregungsschwellwert in die Richtung nach unten vor-
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beigelaufen ist. Weiterhin sind die Dynamiken und die Neuheit
des vorliegenden Systems so, daß das Aufhören, eine einem Stromstimulus
zum Herzen folgende, hervorgerufene Antwort zu erfassen, während das System sich betrieblich, wie be-schrieben, in der
verminderten Stromrichtung befindet, eine Umkehr des Betriebes bewirkt, der von dem Vorunterεtutzungsimpuls PB auf der logischen
Auf/Ab-Steuerschaltung 122 begonnen wurde, wobei letztere sich sofort ändert von dem Zustand, wo sie einen Stromstimulationsabfall
vorsieht, zu dem Zustand, wo sie tatsächlich einen Stimulusstromanstieg für jeden Unterstützungsimpuls und den erforderlichen
Stromanstieg vorsieht, um einen Erregungsstromsicherheitsfaktor zu schaffen, der von der in Fig. IB gezeigten Stromsicherheitsrandsteuerschaltung
100 gesetzt ist.
Auf andere Weise ausgedrückt zeigt die beschriebene, unterlassene Antwort vom Herzen an, daß das Erregungsstromniveau, welches
dann empfangen wird, unzureichend ist, um f ortlauf ende" Herzantworten
hervorzurufen. Die sich ergebende Umkehr der Steuerung
122 in ihrer Auf/logischen Stellung schafft einen sofortigen Wechsel im Memory 125, welches dann wiederum zur Schaffung eines
Stufenanstiegs im Stromstimulusniveau zum Herzen 1 für jeden erzeugten und Unterstutzungsimpuls arbeitet. Zu dieser Zeit sieht
jedoch die notwendige Anzahl von Unterstützungsimpulsen vom Oder-Tor 70 wieder ein erhöhtes StrOTiiveau vor, um eine hervorgerufene
Antwort zu schaffen. Wenn es erforderlich ist, wird ein Maximum von drei Unterstützungsimpulsen während dieses Unterstützungs-Zyklus
vorgesehen.
Um den alphabetisierten- CocU bebseK verstehen zu können, sind
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die verschiedenen, den Code aufweisenden Buchstaben mit einer Beschreibung oder einer Art Glossar angeordnet, welches zu ihrer
Benutzung wie folgt erläutert ist:
T Erregungsspitzenalektrode
S Abtastelektrode
Sl Abtasteingang
BP Austastimpuls
AO Verstärkerausgang
DO Detektorausgang
RI Refraktärintervall
IW Interferenzfenster, Störfenster
MC Hauptzeitgeber
GP Generatorimpuls
LC logisches Zeitwerk
SP Stabilisationsimpuls
BU Unterstützungsimpuls
PB Voruntarstützungsimpuls
TT Schwällwartprüfung
UD Auf/Ab-Steuerung
CI Zählwerkeingang
CP Stromimpuls
OP Ausgangsimpuls
RE Bezugselektrode
Obwohl die vorliegende Umkehrung während des laufenden Zyklus in digitaler Form erfolgt, ist die Digitalumkehrung betrieblich
angeschlossen, um die parallele Analogsteuerung für eine wieder-
buböuy/UD / ι
holte Zuführung des zunehmenden Stromes direkt zum Herzen umzukehren.
Um das Verständnis des Betriebes der verschiedenen Teile und der zugeordneten, auftretenden Funktionen zu ermöglichen, ist der
alphabetisch gefaßte Code in Kombination mit folgend angeordneten Bazugszahlen versehen. Ferner führt der alphabetisch gefaßte
Code die verschiedenen Teile und in Beziehung stehenden Funktionen im System in der Reihenfolge ihrer Darstellung ein, beginnend
mit dem physiologischen oder Herzsystem, welches in fragmentarischer Form oben in Fig. IB gezeigt ist und welches die Erregungsspitzenelektrode
"T" und die Abtastelektrode "S" im Herz 1 zeigt. Vom Herzsystem erstrecken sich die Hauptleiter 6 und 8 nach oben
aus Fig. IB heraus, um sich mit denselben Leitern am oberen rechten
Ende der Fig. IA zu verbinden, und sie trqten in den Erregungsaustastblock
9 ein.
Vom Block 9 gemäß Fig. IA fährt die Hauptrichtung des Flusses
in einer Abwärts-, Gegen-Uhrzeigerrichtung fort und von dort über
11, 13, 15, 16, 17, 18, AO, 22, DO, 23, 28 und tritt in den Refraktärintervallblock
RI ein, der gemäß Beschreibung eine Hemmoder Zeitgebersteuerung über andere Blocks in dem System hat. Wie
durch die Richtungsleiter angezeigt, laufen die Hauptleitungen
des Flusses weiter nach oben, im allgemeinen im Gegenuhrzeigersinn, in der Richtung in Fig. IA, kehren um über den Impulsgenerator
30 und über die logische Folgeechaltung 52 und das logische Zeitwerk 53, u.m die untergeordnete Steuerschaltung für die Voreinstellung
des Vorunterstützungsimpulses PB und des Unterstüt-
509809/0671
-27-zungsimpulses BU zu begründen.
Um weiterhin eine Gesamteinführung der zwei Blockdiagramme IA
und IE zu fördern, treten die fünf Parallelsignale nach rechts
von Fig. IA aus, um sich mit fünf ähnlich angeordneten Signalleitern
zu verbinden, die entlang der linken Kante der Fig. IB im Abstand angeordnet sind. Man erkennt, daß die Signalbefehle,
welche in die linke Kante der Fig. IB eintreten, wieder weiterlaufen
in Gegenuhrzeigerrichtung, wie durch die Richtungs-leiter angezeigt. Das Steuertor 70 ist so ausgerichtet, daß es die Schaltung
für den Rücklauf des Unterstützungs-Befehlsimpulses BU vervollständigt und einen komplementären Unterstützungs-Impuls direkt
zum Herzen 1 durch die Leiter 141 und 142, wenn erforderlich, vorsieht.
Der Impulsgenerator 30 gemäß Fig. 5 begründet die Wiederholungsrate bzw. den Wiederholungstakt für den künstlich erzeugten Erregungsimpuls.
Der Generator 30 kann durch das Herzsystem zurückgesetzt oder gehemmt werden, d, h. Herζantworteignale,die an der
Rücksetzleitung 31 erscheinen. Zwei Arten von erfaßten Herzsignalen
setzen den Generator zurück: 1) Eine einem künstlich erzeugten Erreger folgende, hervorgerufene Antwort oder 2) ein Herzsignal,
welches in dem eigenen physiologischen System des Herzens entsteht. Der Impulsgenerator kann gehemmt werden, d.h. es werden
irgendwelche erzeugte Impulse CP daran gehindert, am Generatorausgang zu erscheinen, und zwar für längere Zeiten, wenn das vom
physiologischen System begonnene, erfaßte Herzsignal im Wiederholungstakt größer ist als der gesetzte Takt des Impulsgenerators.
509809/067ί
Diese Betriebsbedingung in Begriffen von Impulstakthemmung kann
verglichen werden mit einem ventrikular gehemmten Schrittmacher. Z. B. hemmt ein idioventrikularer (Herz) Takt, der größer ist
als der gesetzte Generatortakt von 75 PPM (parts per million), den Generatorabschnitt. Mit anderen Worten ist das erfaßte Signalintervall,
das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herzsignalen, kürzer als das 800 ms-(75 PPM-Intervallperiode)-Intervall,
welches durch den Impulsgenerator 30 erreicht ist. Die neuen Merkmale des Impulsgenerators 30 sind folgende:
1. Der Impulsgeneratorabschnitt sieht ein einheitliches Digitalzählsystem
vor;
2. die Impulsbreite des erzeugten Impulses GP ist dieselbe Impulsbreite
wie ein Hauptzeitwerkimpuls. Das Merkmal hier besteht darin, daß das Hauptzeitwerk sowohl den Takt als auch die Impulsbreite
für den ausgangs-erzeugten Impuls GP setzt; und
3. Hochtaktschutz ist für den Impulsgeneratorabschnitt für den Zweck vorgesehen, den erzeugten Impuls GP daran zu hindern, eine
vorgesetzte obere Taktgrenze (140 PPM) zu überschreiten. Der Detektor 22 für positives und negatives Sianalniveau erfaßt beim
Herz erzeugte Eignale, wobei diese Signale dirch die vorhergehenden
Stufen verstärkt und gefiltert sind. Wenn ein entweder positives oder negatives Signal am Eingangs ans chluß AO des Detektorr;
erscheint, und,diener eine ausreichend hohe Amplitude hat, un
über das Detektor?chwellwertniveau hinaunzuqehen, erscheint ein
Impuls am Detektorausgang DO. Die Breite des Ausgangsdetektorimpulses
ist eine Funktion der Signalamplii ucle, die am Detektor <-ingang
erscheint, urrl dieses ,Signal ist eint- verstärkt«= und gefil-
509809/0671
terte Ausführung des am Herzen entstehenden Signals. Deshalb geban
die Impulsbreitenverändarungen des Detektorausgangssignals DO direkt die Amplitudenänderungen des abgetasteten Herzantwortsignals
wieder und ermöglichen es, die Signalstärke der hervorgerufenen Herzantwort zu überwachen.
Wie weiterhin in Fig. 2 gezeigt ist, wird der in Fig. IA gezeigte
Detektorblock 22 ausführlich in Fig. 2 beschrieben. Tatsächlich ist der Zweck dieses Signalniveaudetektors 22, ein analoges Signal umzuwandeln,
welches durch vorhergehende Verstärker- und Filterstufen 18 und 13 in rechteckige Impulse verarbeitet worden ist. Fig.
3 zeigt die Eingangs-(AO)- und Ausgangs-(DO)-Wellenformen für den
Signalniveaudetektor unter Darstellung sowohl negativer (Fig. 3A) als auch positiver (Fig. 3B) Eingangssignale.
Der Detektor hat ein Minimumniveau oder einen Abtastschwellwert sowohl für positive als auch negative Eingangssignale. Wenn dieses
Detektorniveau einmal überschritten ist, erscheint ein Impuls am Detektorausgang. Die Breite des Ausgangsimpulses ist eine Funktion
des Eingangssignalniveaus, und die überwachung der Ausgangsimpulsbreite
zeigt die Signalstärke des abgetasteten oder Elngangssignales an. Wenn die Verstärkung der Verstärkerstufen (18 und
13) vorbestimmt ist und konstant bleibt, sind die Detektoraus-gangs-(DO)
ImpulsbreitenVeränderungen eine direkte Funktion der
SignainiViauänderungen, die am Verstärkereingang (SI) abgetastet
sind, und geben Signalniveauveränderungen wieder, welche vom Herz
erfaßt oder festgestellt werden.
509809/0671
Hler wird die Detektortätigkeit bezüglich der schematisch in
Fig. 2 gezeigten Schaltung im einzelnen beschrieben. Das Detektoreingangssignal AO erscheint auf Einseiten-Kondensatoren Cl und
C2. In Abhängigkeit von der Signalamplitude entweder in positiver oder negativer Richtung läßt der eine oder der andere der Kondensatoren
AC (Wechselstrom) das Signal an einen der Transistoren Ql oder Q2 koppeln. Beispielsweise wird ein negatives Signal (AO)
ähnlich dem in Fig. 3A über den Kondensator Cl und den Widerstand R2 gekoppelt, wobei Transistor Ql zum Leiten gebracht
wird. Das Leiten des Transistors Ql tritt nur dann auf, wenn das Eingangssignal hinsichtlich der Amplitude ausreicht,· um die Emitterbasis-Durchlaßgrenzspannung,
gewöhnlich 0,5 Volt, für den Transistor zu überschreiten. Wenn der Transistor Ql leitend gemacht
ist, erscheint ein positiver Impuls 167 am Ql-Kollektor und
über dem Widerstand R5, Der Impuls 167 wird am Ausgangs des Inverters
165 umgekehrt, bevor er im logischen Element 166 geODERt wird, Das logische Element 166 ist ein NAND-Tor mit zwei Eingängen,
wenn es aber in einer negativen Logik betrieben wird, was bedeutet, daß die Eingangsimpulse negativ sind, wird das Nand-Tor
in der positiven Logik ein NOR-Tor in negativer Logik. Deshalb wird ein negativer Impuls am Ausgang des Inverters oder Stromrichters
165 geODERt und durch das logische Element 166 umgekehrt und erscheint am Detektorausgang (DO) als positiver Impuls.
Fig. 3A stellt diesen positiven Impuls DO dar, welcher dem negativen Eingangssignal AO zugeordnet ist. Es ist wichtig, den Beginn
und das Ende des Detektorausgangs (DO)-Impulses 174 zu kennen, wie er dem Eingangsimpuls AO zugeordnet ist, wenn er das
Detektorschwellwertniveau 173 oder die Emitter-zu-Basis-Verbin-
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dungsspannung von Ql, gewöhnlich 0,5 Volt, überschreitet. Wenn der Eingangsimpuls AO dieses DetektorSpannungsniveau 173 überschreitet,
erscheint ein positiver Impuls 174 und bleibt am Detektorausgang DO. Für Langdauer-Eingangssignale muß die RC-Zeitkonstante
des Kondensators Cl und des Widerslandes R2 lang genug sein, um die Ausgangsimpulsdauer.174 dem Eingangssignal AO zugeordnet
zu haben.
Dieselbe allgemeine Verarbeitung bzw. Tätigkeit des Eingangssignals
erfolgt für ein in Fig. 3B gezeigtes positives Signal. Ein positives Signal 169, welches am Detektoreingang erscheint, wird
über den Kondensator C2 und den Widerstand R3 gekoppelt, macht den Transistor Ql leitend und erzeugt am Kollektor von Q2 und
auch über dem Widerstand R6 einen negativen Impuls 168. Wieder wird das Eingangssignal, sei es bezüglich der Amplitude positiv
oder negativ, nur am Ausgang (DO) erfaßt, wenn das Signalniveau ein bestimmtes Erfassungsschwellwertniveau überschreitet, und
bei diesem Detektorsystem wird das Detektorniveau durch die Emitterbasis-Durchlaßübergangsspannung
(Emitter-zu-Basis-Vorwärtsverbindungsspannung) für Q2 oder der Basisemitterdurchlaßübergangsspannung
von Q2, gewöhnlich O,5 Volt, erreicht. In diesem
Falle wird bei einem positiven Eingangssignal AO das Transistornetzwerk Ql wegen der über dem Basis- und Eraitterübergang angelegten
Umkehrspannung nicht leitend gemacht. Das Umgekehrte ist der Fall, wenn ein negatives Eingangssignal vorhanden ist, welches
deshalb den Transistor Q2 nichtansprechend macht.
Ein am Kollektor von Q2 erscheinender negativer Impuls 168 wird durch Tor 16G umgekehrt und erscheint als positiver Imnuls, der
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dem Impuls 171 in Flg. 3B gleicht. Das Tor 166 ist ein logisches
NAND-Element mit zwei Eingängen, aber mit negativen Eingangsimpulsen
arbeitet das logische Element als ein NOR-Tor. Die Widerstandselemente
Rl und R4 verbinden die Basen der Transistoren Ql und Q2 zu den Quellenanschlüssen und verhindern die Transistorleitung
wegen des Schaltungsleckstromes und sehen auch einen Pfad vor, um die Ladung auf den Kondensatoren Cl und C2 wieder herzustellen.
Ein neues Merkmal dieses Signalniveaudetektor-Netzwerks 22 ist die Ausgangsimpuls (DO)-breite, die als Funktion des Eingangssignal
(AO)-niveaus moduliert wird. Fig. 3B zeigt, wie das Eingangssignalniveau die Breite des Detektorausgangsimpulses bestimmt.
Das Eingangssignal 169 ist bezüglich der Amplitude größer als das Signal 170 , und entsprechend sind die Ausgangsimpulse mit
der Breite 171 breiter als Impuls 172. Diese Impulsbreitenmodulation wird dadurch gewährleistet, daß man das Eingangssignal
das Detektorniveau 175 überschreiten läßt, und der Betrag des Signalniveaus über dem Schwellwertniveau 175 gibt einenModulations·
grad zum Ausgangsimpuls DO. Impulsbreitenveränderungen als Funktion des Eingangssignals sind äußerst empfindlich, wenn das Signal
etwas über dem Detektorniveau 175 liegt. Dieses Mittel der Impulsbreitenmodulation ist äußerst wirksam, wenn das Eingangssignal
sich dem Detektorniveau nähert, und eine solche Empfindlichkeit kann gut bei einem Herzschrittmachersystem verwendet
werden, wenn es wichtig ist, zu wissen, wie gut das System Herzantworten erfaßt. Ein schwaches Herzsignal, welches eine kleine
Signalamplitude gibt, erzeugt einen schmalen Detektorausgangs-
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impuls DO und zeigt eine mögliche Schwierigkeit beim Abtasten an, wenn es eine weitere Schwäche in der Herzantwort gibt.
Bei einer praktischen Anlage kann beispielsweise ein Detektorausgangsimpuls
(DO) mit einer Impulsbreite von 20 MS ein starkes oder großes Eingangssignal zur Anlage zeigen und könnte dem Arzt
oder der die Schrittmacheranlage prüfenden Person gezeigt werden mit der Anzeige, daß die abgetastete Antwort gut ist und alle
Herzsignale erfassen wird. Eine Impulsbreite von 10 MS bei DO kann verwendet werden, um anzuzeigen, daß das abgetastete Signal
ziemlich stark ist, aber am Rand liegt, wenn sich die Herzantwort infolge widriger oder ungünstiger physiologischer Zustände
ändert. Die Gegenwart einer 5 MS Impulsbreite zeigt wirklich ein potentielles Abtastproblem an, und es sollte sofort etwas getan
werden, um zu verhindern, daß das Schrittmachersystem nicht eine wirksame Herzantwort abtastet.
Die in Fig. IA gezeigte logische Folgeschaltung 52 sieht betrieblich
die notwendige logische Folgetätigkeit (das Einreihen) zu dem System vor, welches mit jedem Generatorimpuls GP aktiviert
ist. Die Folgezeitbasis wird durch das unabhängige logische Zeitwerk 53 geschaffen. Die folgenden logischen Funktionen oder Impulse
werden von den logischen Folgeschaltungen oder Sequenzen vorgesehen. Die Fig. 1OA und 1OB sollen eine Vielzahl von Flußdiagramnen
zeigen, welche das Zeit- und Steuerverhältnis für jede Funktion und entsprechend den Betrieb über und unter dem Erreguntjsschw3llwert
zeigen.
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1. Der Erregungsaustastimpuls wird bei jedem Erregungsimpuls,
sei es GP oder BU, begonnen, und der Impuls BP wird auf die Erregungsaustastblöcke
9 und 16 aufgebracht. Zweck dieses Austastimpulses ist das Austasten und die Verhinderung jedes künstlich
erzeugten Erregungsimpulses, der auf Leitung 6 vorhanden ist,
damit er nicht in den Verstärker und die Filterabschnitte 13 und 18 eintritt und vom Detektorblock 22 erfaßt wird. Auch die
BP-Impulsdauer ist ausreichend lang, um die Elektrodeneffekteund
die Polarisationsstabilisation auszutasten, die jedem Stimulusimpuls zum Herzen folgt.
2. Der Stabilisierungsimpuls SP-am Ende jedes Erregungsimpulses
gibt es eine Stabilisierungsperiode, die erforderlich ist, um die Elektrodengrenzfläche zu stabilisieren- stellt wieder die
Ladung auf der Ausgangsschaltung zur Kupplung des Kondensatorblocks 74 her (s. Ladung auf Spannungsstabilisation auf Ausgangsimpuls
OP in Fig, 8, Bezugszahl 281), und sorgt für eine Polarisations Spannungskompensation beim Stimulusaustastblock 9 und Verstärkerblock
13. Diese Polarisationsspannungskompensation ist wichtig, wenn dieses System auf die in den Fig. 9B und 9C gegebene
Elektrodenkonfiguration angewendet wird.
3. Vor-Unterstützungssignal 58 -in jeder logischen Folge gibt
es ein auf der Leitung 58 vorhandenes Vorunterstutζungssignal.
Der Impuls 5 8 geht nicht durch das Tor 67 hindurch, es sei denn, dort ist ein hohes RI-Signal vorhanden, um mit einem Impuls 58
zusammenzufallen. Nachdem ein Impuls 58 am Ausgang des Tores erscheint, wird er zu einem PB-Impuls, der zu anderen Steuer -
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blöcken im System übertragen wird. Die Gegenwart eines Vorunterstützungsimpulses
PB zeigt an, daß der letzte, erzeugte Impuls GP, der beim Herzen angewendet wurde, bezüglich Strom oder Intensität
nicht ausreicht, um eine Herzantwort hervorzurufen.
4. Unterstützungssignal 56 - Ähnlich der Erzeugung eines Vorunterstützungssignals
58 wird das Unterstützungssignal 56 für jede logische Folgeschaltung bzw, Sequenz vorhanden sein, die durch den
erzeugten Impuls GP begonnen wird. Das Tor 61 wird nur das Signal 56 durchlassen und weiterhin dieses Signal durchlassen, bis eine
hervorgerufene Herzantwort auftritt,oder die Grenze der Unterstützungsimpulse
BU die von der Unterstützungsimpulssteuerung 60
gesetzte Zahl erreicht haben,
5. Rücksetzleitung 57 -Die logische Sequenz 52 wird kontinuierlich
entlang Leitung 57 beim Auftreten jedes Unterstützungsimpulses BU zurückgesetzt, bis die Unterstützungsimpulse verschwinden
oder die Maximalzahl der durch die Steuerung 60 gesetzten bzw. eingestellten Unterstützungsimpulse erreicht worden ist.
6. Ausgangsleitung 54 -der einzige erste logische Zeitwerkimpuls,
der auf der Ausgangsleitung LC vom logischen Zeitwerk-Block 53
erscheint, wird zum Erregungsimpulsformer 41 übertragen. Wenn die Signalstörung zugegen ist und von dem Störintervall-Block 24 erfaßt
ist, wobei ein Signal mit niedrigem Niveau RI erzeugt wird, sorgen das niedrig RI-Signal in Kombination mit dem Impulssignal
auf Leitung 54 für eine größere Impulsbreite für den erzeugten Impuls GP, wie durch eine erhöhte GP-Impulsbreite 68 gezeigt.
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Das ErregungsStrommemory 125 setzt das Erregungsstrom- oder Intensitätsniveau
für alle zum Herzen geführten Erregungsimpulse, welche sowohl den erzeugten Impuls GP als auch den Unterstützungsimpuls BU aufweisen. Es sei angenommen, daß das Memory 125 von
dem Vorwählstromniveau-Block 126 nach Betätigung des Schalters (Steuerschalters) voreingestellt wird. Der vorausgewählte Wert
wird durch die Stromeinstellsteuerung 116 bestimmt, welche diesen Stromwert über Leitung 114 zum Block 126 überträgt. Die Tätgkeit
des Einschalters 128 ist nur nach der anfänglichen Anwendung der Energie auf den Schaltkreis erforderlich, der den vorgewählten
Stromwert oder Digitalcode zum Memory begründet, und auch während Zeitintervallen, wenn das Stromeinstellen von Hand
gegen den automatischen Modus der Schwellwertabtastung bzw. des Schwellwertgleichlaufs bevorzugt ist. Eine Anwendung für die
Stromeinstellung von Hand ist während des anfänglichen Einführens der endokardialen Elektrode 2 in das Herz hinein. Wenn die anfängliche
Stromeinstellung als Erregungsstromwert hoch genug ist, gibt es eine hervorgerufene Herzantwort für jeden angewendeten
GP-Erregungsimpuls. Soweit es das Memory betrifft, funktioniert
alles gut, und es ist keine Nowendigkeit vorhanden, den logischen Code oder den Stromwert zu verändern. Es gibt nur zwei Fälle,
welche den Memorycode verändern (neben der Handtätigkeit des Vorwählstromniveaublocks
126); 1) der Herzerregungsschwellwert steigt an, und der GP-Impuls unterbricht seine Tätigkeit, eine Herzantwort
hervorzurufen, deshalb erscheint am Tor 70 und am Tor 114 ein Unterstützungsimpuls. Zwei Dinge erfolgen an dieser Stelle,
der Unterstützungsimpuls BU läuft durch das Tor 114 und bringt auf das Memory einen Eingangszählimpuls auf, der ein wirklicher
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Auf/Ab-Zähler i'st, welcher in der Auf (UP)-Stellung durch einen
vorhergehenden Vorunterstützungsimpuls PB gesetzt ist, wobei eine Strom- oder Intensitätsstufe zum Memorycode hinzugefügt wird.
Zur gleichen Zeit betätigt der durch das Gatter 70 hindurchgehende
BU-Impuls die Impulslogik, um den neuen hochtransformierten
Stromwert zum Herz für die Dauer oder die Impulsbreite des Unterstützungsimpulses anzuwenden. Es wird deshalb das Memory
verwendet, um den Strom- oder Intensitätswert sowohl für die erzeugten Impulse GP als auch für die .Unterstützungsimpulse BU zu
setzen. Wie im logischen Sequenzabschnitt erwähnt, fährt jeder Unterstützungsimpuls BU fort, bis eine hervorgerufene Herzantwort
auftritt; oder die Haximalzahl der BU-Impulse erhöht den
Ausgangsdigitalcode des Memory 125, der bei einer Zählung auf den Leitungen 131 bis 134 erscheint. In Fig. 7 ist eine Digital-Analog-
oder Erregungsstromumwandlungstabelle gegeben. Wenn beispielsweise der erzeugte Impuls GP aufhört, eine Herzantwort
hervorzurufen, und ein Stromniveau von 1,0 MA hätte, welches in der 0,5 HA pro Stufeneinstellung (1/2 T) betrieben wird, wird
der erste Unterstützungsimpuls 1,5 MA, der nächste 2,0 MA und so weiter haben, bis die oben festgestellten Zustände auftreten,
liachdem die Unterstützungsimpulsfolge beendet ist, entweder durch
eine hervorgerufene Antwort oder durch Erreichen der Maximalzahl der BU-Impulse, fährt das Memory oder das Auf/Ab-Zählwerk 125
fort, Zähleingangsimpulse CI zu befördern oder zu empfangen, aber diesesmal sind die Impulse GP-Impulse, welche durch die Tore
109, 111 und 114gehen, und sie bringen das Memory um eine Zählung pro GP-Er.puls weiterhin vor, bis der von dem Block 100 gesetzte
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Sicherheitsrandgrenzwert erreicht worden ist, wodurch dieses Zählen und die Steigerung des Stromzyklus beendet werden. Man
beachte, daß der Vor-ünterstützungsimpuls die Auf/Ab-Steuerung
122 in die Auf-Stellung setzt, den Stromsicherheitsrandblock 100 zurücksetzt und den logischen Testblock 97 bezüglich Ausgang TT
in den hohen Zustand bringt, wodurch Tor 111 betätigt wird. Der zweite Fall, welcher das Memory 125 ändert, tritt auf, wenn
ein Schwellwerttestverfahren begonnen wird. Wenn dies geschieht, wird die Ausgangsleitung TT des Blocks 97 hoch, und jeder erzeugte
Impuls GP geht durch das Tor 11 und das Tor 114 hindurch und erzeugt einen Zähleingangsimpuls CI bei dem Memory 125. Der Auf/-Ab-logische
Steuerblock 122 befindet sich jetzt in der Ab-Stellung
und war in diese Stellung gesetzt worden, nachdem das letzte Stromsicherheitsrandniveau
auf Leitung 106 war, unddie folgenden GP-Impulse vermindern das aufgebrachte Strom- oder Intensitätsniveau
zum Herzen um eine Stufe pro GP, bis das GP-Erregungsstromniveau unter dem Stimulatiansschwellwert ist« Das Fehlen einer einem
GP-lmpuls folgenden hervorgerufenenAntwort beginnt bzw. zündet
einen Unterstützungsimpuls in einem kurzen Zeitintervall, annäherungsweise 40 bis 50 MS, welches dem GP-Impuls folgt. Wie oben
beschrieben, setzt derVorunterunterstützungsimpuls PB die logische
Auf/Ab-Steuerung 122 in die Auf-Steuerung, und jetzt wird
jeder Unterstützungsimpuls BU hinsichtlich Strom oder Intensität durch eine Stromstufe erhöht. Die Fig. HA und HB zeigen diese
Prüfsequenz, insbesondere die Zählbeziehung des Memory oder des
Auf/Ab-Zählwerks und Ausgangserregungsstromimpuls CP-Niveaus,
welches bei dem Herzen angewendet ist.
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Insgesamt setzt das Memory 125 betrieblich das Erregungsstromniveau
sowohl für die GP- als auch für die BU-Impulse. Die Memoryergänzungs-
oder -Veränderungssequenz kann entweder durch das Fehlen einer von dem Herzen hervorgerufenen Antwort oder
das Schwellwertprüfverfahren ausgelöst werden. In jedem Falle schließt die letztliche Memory-Einstellung oder die Einstellung
des Stromniveaus den Stromsicherheitsrandwert ein, der von dem betrieblichen Sicherheitsrand-Block 100 begründet ist. Es sei bemerkt,
daß der Grenzschalter im Block 135 benutzt wird, um die Auf/Ab-Steuerlogik umzukehren, wenn der Ausgangscode A, B , C, D
entweder den Extremwert erreicht, wie z, B. eine 1111-Zählung
oder OOOO-Zählung, wodurch Erregungsstromextreme von niedrig
nach hoch oder von hoch nach niedrig verhindert v/erden.
Wie oben bemerkt, ist es Hauptgegenstand der Erfindung, die Reiz-, Erreger- bzw. Stimulationsschwellwerttestverfahren während
des Betriebes bei wahlweise beabstandeten Intervallen zu beginnen bzw. auszulösen. Hauptmerkmal ist es, so genau wie möglich
das Bestehen des Erregerschwellwertniveaus festzustellen.
Die Tätigkeit des logischen Schwellwerttestblockes 97 ist es, das Schwellwertniveau durch eine Vielzahl unterschiedlicher
Steuerungen zu bestimmen, einschließlich Schalter 93, 94, 77 oder 87, wie noch beschrieben wird.
Wenn eine künstlich erzeugte, bei dem Herzen angewendete Erregung ausreicht, eine Herzantwort hervorzurufen, ist die einzige
sofort erhältliche Information die, daß der wirklich die Antwort hervorrufende Reiz sich über dem Reizschwellwert befindet. Um
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zu wissen, wieweit dieser Erregerimpuls hinsichtlich Strom oder Intensität über dem Erregerschwellwert liegt, muß ein Schwellwerttest-verfahren
begonnen werden. Dieses kann auf verschiedene Weisen geschehen, wie z.B. von Hand, kontinuierlichem Durchlauf
oder in einer Programmsequenz.
Der Beginn oder die Auslösung von Hand erfolgt, wenn der Schalter 9 3 gedrückt wird, wodurch der logische Schwellwerttestblock 97
betätigt wird und bei TT, welches am Gatter 111 angeschlossen ist, ein hoher Logikniveauausgang erzeugt wird. Das hohe Logikniveau
bei TT bleibt für die Testdauer erhalten. Unter dieser Bedingung mit einem hohen Logik-TT-Wert gehen die GP-Impulse durch
das Tor 111 und das Tor 114 und bringen Zähleingangsimpulse CI an das Memory oder Auf/Ab-Zählwerk 125. Wie schon erwähnt,weist
die Vervollständigung eines Memory-Ergänzungszyklus immer die Zugabe des Stromsicherheitsrandwertes auf, der durch den Sicherheitsrandblock
100 gesetzt ist; und wenn der näherungsweise Rand gesetzt worden ist, geht der logische Testblockausgang TT nach
unten, und die Auf/Ab-Steuerlogik wird in die untere Stellung gesetzt.
Deshalb erzeugen diese bei CI, dem Eingang zum Memory, erscheinenden
Impulse GP eine Ab-Zählung oder eine Verminderung der auf
das Herz aufgebrachten Stromerregung, Dieser Zyklus der Verringerung der GP-Impulse hält an, bis die zugeordnete Herzantwort mit
dem GP-Impuls unterbleibt oder entfällt, wobei die logische Auf-Ab-Steuerung
122 des Memory in die Auf-Stellung geschaltet wird, was durch die Tätigkeit des Vorunterstützungsimpulses PB ausge-
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2A17800
löst wird. Der folgende Unterstützungsimpuls oder die Impulse BU werden pro gagebene Stufe erhöht, welche durch den logischen
Schalter-Stromblock 136 und den zugeordneten Steuerschalter 139 begründet werden, s. Digitalcode zum Erregerstromwert in Fig. 7.
Wiederum erfolgt die Beendigung des Testes, wenn der Stromsicherheitsrandwfcrt
zu dem erzeugten Impuls GP hinzugefügt worden ist. Dias geschieht wenn einer oder eine Vielzahl von GP-Impulsen dem
letzten Unterstützungsimpuls folgen. Zum Beispiel kann ein Stromsicherheitsrandwert,
dar von dem dem Block 100 zugeordneten Schalter 1Ο4 ausgewählt ist, ein Stromschritt oder ein JZähleingangsimpuls
CI zum tlemory sein, welcher dem letzten Unterstützungsimpuls folgt. In diesem Falle fügt der erste dem letzten BU-Impuls
folgende GP-Impuls die eine Zählung oder Stromstufe hinzu,
welche erforderlich ist, um die Sicherheitsranderfordernisse zu erfüllen. Das Setzen eines Dreistufensicherheitsrandes des Schalters
104 erfordert ein DrQistufensicherheitsrandeinstellen des
Schalters 104 und erfordert das Aufteten von drei GP-Impulsen,
bevor ci~r Test beend&t werden kann. Das Zählen der GP-Inipulse
für dia Bestimmung der Sicherheitsrandzählung, wie sie im Block 100 und durch den Schalter 104 gesetzt ist, wird durch die Verwendung
der GP-Impulse gewährleistet, die auf Leitung 110 auftreten,
in dan Block 100 tintrutsn und gezählt werden.
Dia kontinuierlicher Schwellwertprüf-Betriebsart bzw. der Betriebsmodus,
wie in Fig. HA mit der TJe Ilen formkarte dargestellt, zeigt, daß das logische Signal TT lnmer loch bleibt, wodurch das Testverfahren
in silier kontinuierlichen "yklussequenz wiederholt wLrd.
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Der in die geschlossene Stellung gebrachte Schalter 94 hält den logischen Schwellwerttestblock 97 in einer kontinuierlichen Betriebsart,
Die in Fig. HA dargestellten Wellenformen zeigen ein Schwellwerttesten mit einer drei-GP-Impulszyklusfolge. In diesem
Falle befindet sich die Sicherheitsrandeinstellung eine Stromstufe oder Memoryzählung über der letzten Unterstützungsimpuls-Strom-
oder intensitätseinstellung. Wenn die Sicherheitsrandforderung auf eine Nullschritterhöhung reduziert ist, erzeugt die
kontinuierliche Testbetriebsart einen Unterstützungsimpuls, der jedem GP-Impuls folgt, da das Erregerstromniveau zwischen einem
GP-Impuls-Stromniveau unter dem Erregerschwellwert und einem Unterstützungsimpuls
BU über dem Erregerschwellwert wechselt.
Als ein zusätzliches Sicherheitsmerkmal, um das Hervorrufen einer Herzantwort durch den BU-Impuls oder die Impulse sicherzustellen,
ist die BU-Impulsbreite größer als die GP-Impulsbreite. Deshalb
prüft die Nullsicherheitsrandeinstellung auf Erregerschwellwert für jede Herzantwort, Das Gegenteil ist der Fall, wenn der Sicherheitsrand
auf zwei Schritte erhöht ist, wobei in diesem Falle die kontinuierliche Prüfart einen fünf-GP-Impulszyklus aufweist. Auf
einfache Weise mit einer Gleichung angegeben, ist die Anzahl der GP-Impulse in einem Testzyklus gleich dem zweifachen des Sicherheitsrandstromstufenfaktors
plus 1. Mit anderenUorten, GP-Impulse=
( 2 χ Randstufe) + 1,
Die programmierte Prüfsequenz, wie sie in Fig, HB gezeigt ist,
tritt bei verschiedenen Zeitintervallen auf. Diese Intervalle könnten auf einer Zeitfolge sein, wie durch einen Zeitgeberblock
37 eingestellt, oder nachdem eine gewisse Anzahl Reize auf den
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Herzblock 77 aufgebracht worden ist. Ein Zyklus wird gewöhnlich jeder Testauslösung zugeordnet.
Bei einigen Anwendungen erfordert das Schwellwertabtastsystem
ein visuelles Auslesen des aufgebrachten Erregerstromwertes. Dies ist insbesondere bei stationären.Behandlungen, d. h. im Krankenhaus
der Fall, wo der Arzt eine laufende Darstellung des auf einen Patienten aufgebrachten Stromes wünscht, wobei dieser ausgelesene
Strom zur Systemleistungsüberwachung verwendet wird, wie z.B. die Elektrodenstabilität und Langzeitschwellwertverlaufe.
In Fig. IB ist die äußere Darstellung bei dem unteren rechten,
als Element 148 bezeichneten Abschnitt im Block gezeigt, und in diesem Abschnitt befindet sich ein Decodierblock 149, der zur Digitaldecodierung
des auf den Leitungen A, B, C und D erscheinenden Binärcodes in einen dezimalen Ausgangscode verwendet wird, der
auf Leitung 146 kommt. Die Leitung 150 könnte zum Ausschalten des Decodierers bei verschiedenen Zeitintervallen oder Zyklussequenzen
im Schwellwertabtastsystem verwendet werden, und deshalb könnte die zu den Dezimallinien 146 angeschlossene Darstellung 147 ausgewählte
Stromauslesungen für den·Generatorimpuls GP, Unterstützungsimpuls
BU über Erregerschwellwert, unter Schwellwert, ürregersicherheitsrand
und Mittelschwellwertauslesung geben. Der
Schalteraufbau 153 und die Anschlüsse 151 und 152 werden für die Auswahl des gegebenen Strombereiches verwendet, wie z,B, 1/2 I
oder I (ma); wobei der Strom I als die Stromergänzung (Auffrischung)
im Ausgangsschaltkreis gegeben ist. Die Darstellung 147 gibt den Stromwert in einem Dezimalleseformat, wie z.B. 1,5 maf
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wieder. Der Ausgangsanschluss 155 könnte an einen Verlaufsschraiber
für eine zeitliche Langzeitaufzeichnung angeschlossen worden.
Es sei nochmals wiederholt, daß die Erfindung eine Vielzahl unabhängiger
neuer Betriebsmerkmale aufweist, die betrieblich untereinander verbunden sind, um nebengeordnet als ein vollständig
integriertes Schwellwertabtaststeuerungssystern zu wirken. Um
genau das bestehende Stimulationsschwellwertniveau festzustellen,
sind neue Mittel vorgesehen, um Prüfverfahren bei wahlweisen, durch Schalter 77, 87, 93 oder 94, wie beschrieben gesteuerte,
beabstandete Intervalle zu beginnen bzw. auszulösen. Es sei auch
als
betont/ daß sowohl die Vor-Unterstutzungs-/auch Unterstützungsimpulse unabhängig neue Steuermittel aufweisen, die insbesondere
geeignet sind, um eine Einrichtung zum Erreichen der Ergänzungssteuerung der veränderlichen Intensität vorzusehen. Obwohl der
Begriff "Unterstützung" besonders hinsichtlich der zusätzlichen und veränderlichen Kraft bzw, Leistung erhalten wird, sei ebenfalls
betont, daß die allgemeinen, eingeschlossenen Prinzipien bei anderen Anwendungen verwendet werden können, wobei entweder
die Unter such ung"~auf eine variable und wähl/eise über trägung zusätzlichen
Intensitätsniveaus bei beabstandeten Intervallen oder die Zuführung bzw. Beschickung vorgesehen ist. Mit anderen Worten
soll der Begriff "Unterstützungs-" keineswegs für beschränkend erachtet werden, und andere einheitliche Begriffe, wie z.B. verändern
oder modifizieren, ergänzend und Impulseinrichtungen, sind ebenfalls geeignet.
Aus der vorstehenden und ausführlichen Beschreibung der darge-
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stellten Ausführungsform zur beispielhaften Verdeutlichung der
Erfindung ergibt sich klar, daß eine vollständig neue und verbesserte Schwellwertabtast- bzw. -abgleich- oder -gleichlaufsteueranlage
geschaffen ist.
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Claims (5)
- Patentansprüche/ 1 ./Vorrichtung zum Abtasten und Erregen von Herzantworten (Herzschläge) im Herzen eines Ilenschen, mit einer einen Stimulus bzw. einen Reiz erzeugenden Einrichtung zur Erzeugung periodischer Reizsignale, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertprufeinrichtung für die Bestimmung des Reizschwellwertes zum Hervorrufen eines Herzschlages mit einem erzeugten Reizsignal vorgesehen ist, die Sohwellwertprüfeinrichtung ein Programmgerät aufweist zum Programmieren von Niveauänderungen der Reizsignale und Abtasten des Schwellwertes durch Bestimmung des Reizniveaus, welches zuerst einen Herzschlag hervorzurufen aufhört, daß eine Unterstützungsein richtung zur Erzeugung mindestens eines Unterstützungsreizsignals eines Niveaus vorgesehen 1st, welches größer ist als das erste Niveau und einem solchen ersten Reiz in einem Zeitintervall folgt, so daß kein Kerzschlag unterbleibt, daß eine Memory-Einrichtung für die-—7 Erinnerung des Niveaus des_letzten erzeugten Reizsignals und eine-tn Kombination mit der Memory-Einrichtung zusammenwirkende Einrichtung für das Setzen des nächstfolgenden periodischen Reizsignals vorgesehen ist, welches der Schwellv/erterfassung bai einem Niveau innerhalb eines bestimmten Sicherheitsbereiches über dam erfaßten Schwellwert folgt.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungseinrichtung zur betrieblichen Kombination mit der Programmeinrichtung derart vorgesehen ist, daß mch irgendeiner509809/0671Steigerung des Schwellwerts des Patienten der nächstfolgende Ir ;?rzschlag, der normalerweise im Patienten erfolgt, durch ein Unterstützungsreizsignal hervorgerufen wird, wodurch kein Herzschlag unterbleibt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtasteinrichtung für Herzantworten und eine Reizsignalzuführeinrichtung zum Herzen des Menschen vorgesehen ist, wobei die Abtasteinrichtung die Gegenwart oder Abwesenheit einer hervorgerufenen Antwort auf ein zugeführtes Reizsignal in einer Zeitperiode von 20 bis 50 ms erfaßt, welche der Übersendung des Reizes folgt,
- 4. Verfahren zum Abtasten und Erregen einer physiologischen Tätigkeit eines körperlichen Organs, welches als Teil eines physiologischen Systems eingeschlossen ist, gekennzeichnet durch Abtasten zur Bestimmung des Stattfindens der physiologischen Tätigkeit, Erzeugung eines Erregerimpulses bei bestimmter Wiederholungsrate, (bzw. Takt) und Verbinden ^les-selben mit dem Körper organ, wenn die ^physiologlsche^Tatigkeit, welche de bindung folgt, unterbleibt und.eine bestimmte Zeitlang abgetastet wird, welche durch den Wiederholungstakt bestimmt JSb, Erzeugung einer bestimmten Reihe von Unterstützungsimpulsen innerhalb einer bestimmten Zeit, die kleiner als das Zeitintervall ist, welches jedem solchen Erregerimpuls folgt, welcher an das Körperorgan angeschlossen ist, und Anschliessen der Impulse der Reihe in Serie zu dem Körperorgan, wenn sie erzeugt werden, bis ein Auftreten der physiologischen Tätigkeit abgetastet wird, und danach Einhalt gebieten der Verbindung509809/0671der bleibenden Impulse der Reihe mit dem Körperorgan.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste der Reihe von ünterstützungsimpulsen in einer Zeit von etwa 50 ms erzeugt wird, welche jedem derartigen Erregerimpuls folgt, und daß jeder nachfolgende Unterstützungsimpuls erzeugt und mit dem Körperorgan innerhalb etwa 50 ms verbunden wird, eine Zeit, die dem vorhergehenden Ünterstützungsimpuls folgt.B09809/06715 .Leerseite
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