DE2741176A1

DE2741176A1 - Herzschrittmacher mit automatisch veraenderlichem a-v intervall

Info

Publication number: DE2741176A1
Application number: DE19772741176
Authority: DE
Inventors: Iii Robert Lee Cannon
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1977-09-10
Publication date: 1978-05-18
Also published as: AU2994277A; CA1091302A; FR2369835B1; US4108148A; NL7711234A; SE7712182L; FR2369835A1; BR7707101A; JPS5358187A; AU514465B2; GB1590100A

Description

Es wird ein verbesserter atrial synchroner Herzschrittmacher geschaffen,der eine Vorrichtung zum Erzeugen ein Atrio-ventrikularen (A-V) Intervallregelsignals automatisch veränderlicher Dauer aufweist , wobei die Dauer eine Funktion der abgefühlten atrialen Herzrate (d.h. P-Wellenrate) ist. Ein Zeitgeberkreis ergibt einen Grundzeitintervall für das Erzeugen des ventrikularen Stimulierungsimpulses, wobei der Intervall durch das Regeln des A-V-In <jervallsignals modifiziert werden kann. Das A-V Intervall-Regelsignal weist vorzugsweise den Auslaß eines P-Wellen getriggerten monostabilen Multivibrators auf. Die Zeitkonstanten der Zeigeberkreise des Multivibrators sind derart ausgelegt, daß der Betrieb in einem lierzratenbereich von 55-150 Schlägen pro Minute eine volle Wiederherstellung des Multivibrators im Anschluß an jeden abgefühlten atrialen Schlag verhindert und somit das Erzeugen eines A-V Ausgangsimpulses, der zu einem A-V Ausgangsimpuls führt, dessen Dauer eine Funktion der Zeit seit dem vorhergehenden Auslösen (d.h. Rate) ist.

Durch geeignetes Koppeln der A-V Intervallimpulse unterschiedlicher Dauer an den ventrikularen Stimulierungsimpuls-Zeitgeberi.reis wird es möglich, die Schwellenspannung eines Relaxationsoszillators dergestalt einzustellen, daß der ventriuklare Stimuli erungs impuls zu Ende einer A-V Verzögerung im Anschluß an einen abgefühlte P-Velle erzeugt wird, wobei der Intervall der A-V Verzögerung veränderlich und von der P-Wellenrate abhängig ist.

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Herzschrittmacher, und insbesondere atriale synchrone Herzschrittmacher.

Auf dem Gebiet der medizinischen Elektronik finden allgemein Herzschrittmacher Anwendung. Es gibt verschiedene Arten an Herzschrittmachern. So gibt es Herzschrittmacher, die zu einer Stimulierung des Ventrikels des Herzens mit bestimmten Takt führen, Herzschrittmacher, die zu einer Stimulierung des Ventrikels des Herzens bei Bedarf führen. Herzschrittmacher, die eine Stimulierung des Vorhofes und des Ventrikels des Herzens in einer vorherbestimmten zeitlichen Sequenz und bei Bedarf bewirken, sowie Herzschrittmacher, die eine Stimulierung des Ventrikels aufgrund von Signalen bewirken, die von einem anderen Teil des Patientenkörpers als den ventrikularen Kammern des Herzens herrühren. (Diese Aufstellung ist jedoch

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nicht allumfassend bezüglich der zur Zeit zur Verfügung stehenden Herzschrittmaeher-Arten zu verstehen). Die vorliegende Erfindung betrifft nun insbesondere die letztgenannte Art an Herzschrittmachern.

,ei einem normal funktionierenden Herzen leitet die sinoatriale Schwingung die Depolarisierung der elektrisch polarisierten Muskulatur des Herzens ein und dient als der normale Schrittmacher des Herzens. Die Depolarisierung bedingt anfänglich die Kontraktion der Atria, wie sie durch die elektrische P-Welle wiedergegeben wird und bedingt anschließend die Kontraktion des Ventrikel (wiedergegeben durch den QRS-Komplex) , v^oran sich eine Verzögerung anschließt, die als A-V Verzögerung bekannt ist. Die A-V Schwingung ist für die A-V Verzögerung verantwortlich, die eine richtige asynchrone Kontraktion der Atria und des Ventrikels für eine ausreichende kardiale Hämodynanik sicherstellt. Tatsächlich umfaß die A-V Verzögerung bei weitern den Hauptteil der P-R Verzögerung, zu der ebenfalls die Zeit gehört, die zum Anregen der Atria erforderlich ist, sowie die Zeit, die für das Übertragen von der A-V Schwingung zu dem ventrikularen Herzmuskel eingenommen wird. Die A-V Verzögerung ist jedoch nicht bei allen Herzraten konstant. Dieselbe schwankt von einem relativ langen Intervall (d.h. 170-250 Millisekunden) für langsame Herzraten (d.h. 55-70 Schläge pro Minute) bis zu einem relativ kurzen Intervall (d.h. 125-170 Millisekunden) für schnelle Herzraten (d.h. 130-150 Schläge pro Minute) wobei die A-V Verzögerung bei einem Lrwachsenenherz dazu neigt größer zu sein, als diejenige eines Kinderherzens bei jeder besonderen Herzrate. Der erfindungsgeinäße Herzschrittmacher ist insbesondere für die Anwendung geeignet, enn der sogenannte A-V ßiock ein normales übertragen der Depolarisierungsspannung von der Atria zu den Ventrikeln verhindert.

Atriale Kontraktionen des Herzens darstellende festgestellte P-Wellen sind zum Regeln der Zeitgebung von ventrikularen Stimulierungsimpulsen angewandt worden. Derartige Schrittmacher können allgemein als atrial synchron bezeichnet werden. Die US-PS

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3 648 707 stellt ein Beispiel für den Stand der Technik dar. Dort ist eine Vorrichtung beschrieben, die P-Wellen feststellen kann und dazu führt, daß ein ventrikularer Impulsgenerator einen Stimulierungsimpuls mit einem festgelegten Zeitintervall (A-V Intervall) zuführt, nachdem die P-V/elle festgestellt worden ist. Wenn keine P-Welle auftritt, führt der Schrittmacher zu einer Stimulierung des Ventrikels des Herzens zu Ende eines vorherbestimmten Intervalls gegenüber dem vorhergehenden ventrikularen Herzschlag oder Stimulierung. Wenn eine P-Welle zu dem Zeitpunkt oder benachbart zu dem Auftreten des ventrikularen Stimulierungsimpulses festgestellt wird, tritt der ventrikulare Stivaulierungsimpuls immer noch zu den er-.arteten Zeitpunkt auf. Es liegt sonit ein oberer Grenzwert bezüglich des Intervalls zwischen den ventrikularen Stimulierungsimpulssen, oder anders ausgedrückt, ein unterer Grenzwert bezüglich des Taktes vor.

Erst kürzlich wurde ein Herzschrittmacher entwickelt, der auf abgetastete P-Wellen anspricht und eine Zeitgeber- und Regelvorrichtung zim Erzeugen eines festgelegten A-V Intervallimpulses aufweist, der (wenn nicht durch eine natürliche ventrikulare Kontraktion inhibiert) dahingehend wirkt, daß ein ventrikularer Stimulierungsimpuls sogar dann erzeugt wird, .enn die P-Welle nur kurz vor Ablauf des vorherbestimmten Grundzeitintervalls auftritt, das durch den vorhergehenden ventrikularen Schlag oder Stimulierung ausgelöst wird. Dieser Herzschrittmacher ist in der Deutschen Patentschrift ( P 27 39 490.7 ) offenbart, auf die hier bezug genommen wird. Dieser letztere Schrittmacher ist so ausgelegt, daß das Grundzeitintervall eine praktisch zwischengeordnete oder mittlere Stimulierungsrate ergibt, die beim Ausruhen oder Schlafen verringert werden kann und wahlweise bei Betätigung ansteigt, und zwar als eine Funktion der Rate der atrialen Kontraktionen.

Wenn auch der Herzschrittmacher nach der obigen Patentschrift einen bemerkenswerten Vorteil auf dem Gebiet der Herzschrittmacher durch seine Fähigkeit die ventrikulare Stimulierungsrate als eine Funktion der atrialen Schlagrate zu verändern, darstellt, stimuliert derselbe nicht genau das Herzleitungssystem, da sich derselbe auf ein A-V-Intervall bestimmter Dauer unabhängig von der Herzrate verläßt. Das Anwenden eines konstanten A-V Intervalls

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kann ebenfalls zu einer Begrenzung des praktischen Bereiches der Herzraten führen, über den der atriale synchrone Herzschrittmacher betrieben werden kann.

Line der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, einen verbesserten Herzschrittmacher zu schaffen, der auf eine abgetastete P-Welle zum Erzeugen eines ventrikularen Stimulierungsimpulses im Anschluß an einen A-V Verzögerungsintervall automatisch vorherbestimmter Länge oder Dauer anspricht. Zu dieser Aufgabe gehört das Vorsehen einer Anordnung zum automatischen Bestimmen des Intervalls der A-V Verzögerung als eine Funktion der atrialen Schlagrate.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen verbesserten Herzschrittmacher zu schaffen, aer auf die atrialen Kontraktionen anspricht und das natürliche Leitungssystem des Herzens stimuliert oder annähert.

Erfindungsgemäß wird nun ein verbesserter atrialer synchroner Herzschrittmacher geschaffen, der Anschlüsse für die Verbindung mit dem Herzen eines Patienten, einen Zeitgeberkreis für das Ausbilden von Zeitintervallen auf der Grundlage eines Grundintervalls, einen Impulserzeugungs-Kreis für das Erzeugen eines ventrikularen Stimulierungsimpulses an den Anschlüssen zu Ende jedes Zeitintervalls, um eine Schlagtätigkeit des Herzventrikels zu bewirken, einen P-Wellendetektor oder dgl. zum Feststellen der Schlagtätigkeit des Atriums des Herzens, einen Schaltkreis, der auf den P-Wellendetektor zum Erzeugen eines atrial-ventrikularen (A-V) Intervallimpul.ses anspricht, wobei der Zeitgeberkreis einen Regelkreis aufweist, der auf den A-V Intervallimpuls zum Verändern des Zeitintervalls relativ zu dem Grundintervall innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches anspricht, wobei der Abschluß des veränderten Zeitintervalls mit dem Abschluß eines entsprechenden A-V Intervallimpulses zusammenfällt, und einen Schaltkreis, der auf wenigstens den ventrikularen Stimulierungsimpuls für das Zurückstellen des Zeigebers anspricht. Dieser Herzschrittmacher zeichnetet sich dadurch aus, daß der A-V Intervallimpuls-Erzeugungskreis einen Schaltkreis aufweist, der auf aufeinanderfolgende festgestellte Schlagtätigkeiten des Atriums des Herzens für eine automatische Regelung des Intervalls des entsprechend erzeugten A-V-

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Intervallimpulses anspricht als eine Funktion des Intervalls zwischen den aufeinanderfolgend festgestellten atrialen Schlagtätigkeiten. Der Schaltkreis für das Zurückstellen des Zeitgebers spricht vorzugsweise a if die Schlagtätigkeit des Herzventrikels an, die entweder natürlcih (Bedarfsbetrieb) oder auf den ventrikularen Stiraulierungsimpuls hin auftritt.

Der A-V Intervallimpuls-Erzeugungskreis spricht auf Veränderungen in dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden atrialen Schlagtätigkeiten an, um das Intervall des entsprechenden A-V Intervallimpulses in der gleichen Zeitrichtung zu verändern.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der A-V Intervallimpulserzeuger einen monostabilen Multivibrator aif, der einen ersten RC-Zeitgeberkreis zum Feststellen der normalen maximalen Dauer das A-V Intervallimpulses und einen zweiten RC-Zeitgeberkreis für das Feststellen der kleinsten Zeitspanne zum vollen Wiederherstellen zwischen aufeinanderfolgenden A-V Intervallimpulsen normaler maximaler Dauer auf, wobei der Multivibrator durch jeden festgestellten atrialen Herzschlag ausgelöst wird. Der A-V Intervallimpuls beläuft sich auf weniger als die maximale Dauer, wenn die Auslösung des Multivibrators vor dem Abschluß der vollen Wiederherstellung und daran anschließendem Abschluß des vorhergehenden A-V Intervallimpulses auftritt, und die ersten und zweiten R-C Zeitgeber sind vorgewählt, um einen A-V Intervallimpuls erster Dauer dann zu ergeben, enn der Intervall zwischen aufeinanderfolgenden atrialen Schlagen sich auf einen Viert beläuft und die zweite Dauer kürzer als die erste ist, .enn der Intervall zwischen aufeinanderfolgenden atrialen Schlagen sich auf einen anderen Wert beläuft, der kürzer als der erste Wert ist. Dar eine Intervall zwischen aufeinanderfolgenden atrialen Schlagen kann einen nach unten begrenzten Herzrate (d.h. 55-60 Schläge pro Minute) entsprechen und der andere kann einer nach oben begrenzten Herzrate (d.h. 140-150 Schläge pro Minute) entsprechen. Die Veränderungen in dem Intervall des A-V Intervallimpulses sind praktisch kontinuierlich über den Herzratenbereich zwischen den hohen und niedrigen Grenzwerten.

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Der Regelkreis zum Verändern des Schritibmacher-Zeitintervalls von uein Grundintervall wei-st einen Schaltkreis zum Verlängern des Zeitintervalle über den Grundintervall auf, wenn der ansonsten zunächst erzeugte eine ventrikulare Stimulierungsimpuls während der Zeit des Auftretens des A-V Intervallsinpulses aufgetreten wäre, und zum Begrenzen eines verlängerten Intervalls, UTr₁ nicht langer als die Summe des Grundintervalls und des A-V Intervallinipulses zu sein und v/ahlweise zum Verkürzen des Zeitintervalls auf weniger als den Grundintervall, wenn der festgestellte Schlag des Herzatriuns innerhlb eines vorherbestimmten Intervalls auftritt, der vor Ende des Grundintervalls durch riie L"irge oder Intervall des A-V Intervallinpulses Leendct ist.

Ein Ausführungsbeispiel der brfinciuny istin den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die durch das Herz während eines vollständigen Herzschlages ausgebildete Spannungswelle;

Fig. 2 eine Aufeinanderfolgende graphische Darstellung der Spannung, die parallel zu dem Zeitgeberkondensator des Relaxationsoszillators des Schrittmachers relativ zu der Schwellenwertspannung für die Regelung der Erzeugung der Stimulierungsimpulse gemäß dem Stand der Technik auftritt;

Fig. 3graphische Darstellungen ähnlich denjenigen nach der Figur 2, obgleich nicht notwendigerweise in benachbarter Reihenfolge, und zeigt die Schwellenwertspannung modifiziert in Übereinstimmung mit einem erfindungsgemäßen Aspekt;

Fig. 4a und 4b graphische Darstellungen ähnlich der Figur 2, obgleich nicht notwendigerweise in benachbarter Reihenfolge, und zeigt die Schwellenwertspannung modifiziert in Übereinstimmung mit einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herzschrittmachers;

Fig. 6 ein schematisches Diagramm im Detail des monostabilen Multivibrators, der die Intervallregelung zum Ausbilden von A-V Intervallimpulsen aufweist, wobei die entsprechenden Intervalle

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von der P-Wellenrate abhängig sind;

Fig. 3 einen Zeitplan der Spannungswellenformen, die an mehreren wichtigen Stellen in dem Λ-V Intervallregel-Hultivibrator nach der Figur 7 auftreten.

Der menschliche Herzschlag zeigt sich elektrisch als eine verwickelte Uelle bestehend aus Wellen, die, siehe die Figur 1, als P-, Q-, R-, S- und T-Wellen bezeichnet werden. Die P-VJelle stellt einen atrialen Herzschlag dar, der deraxialen Depolarisation zugeordnet ist, und dieser Herzschlag bestimmt den Herztakt als eine Funktion von Signalen, die von den restlichen Körper kommen. Der Hauptimpuls und der am stärksten ausgeprägte elektrische Impuls in dem Herzen ist die R-Welle. Die R-Welle, die die ventrikulare Kontraktion wiedergibt, zeigt in typischer Weise ein Amplitudenverhältnis zu der P-Welle von wenigstens 3:1, wenn es sich auch versteht, daß die P-Welle eine gleiche oder größere Größe als die R-Vielle aufweisen kann, ..enn beide in dem Vorhof festgestellt werden. Die R-Welle stellt normalerweise die Depolarisation der Ventrikeln dar, ,enn dieselbe jedoch aufgrund eines Herzfehlers nicht auftritt, ist dieselbe eine Funktion des Herzschrittmachers, der periodisch elektronische Impulse an das Herz zwecks Stimulieren der Kontraktion abgibt. Wenn sowohl in natürlicher Weise als auch durch den Herzschrittmacher eine R-Welle ausgeöildet wird, erfolgt jedoch eine Konkurrenz bezüglich der Regelung des Herzens und eine möglicherweise gefährliche Situation ergibt sich, wenn der elektronische Impuls des Schrittmachers in einem T-Wellengebiet oder dem sogenannten "verletzlichen" Gebiet auftritt. Um dieses Problem auszuräumen, ist ein sogenannter Bedarfsschrittmacher entwickelt worden, wie er in der US-PS 3 528 428 beschrieben ist.

Unter Bezugnahme auf die Figur 5 ist dort diagrammförmig ein erfindungsgemäß aufgebauter Herzschrittmacher wiedergegeben, der mit einem Katheter 1 versehen ist, vermittels dessen die Elektroden pole El und E2 in den Vorhof 2 und die Elektrodenpole E2 und E3 in der Herzkammer 4 des Herzens 6 angeordnet werden. Das Katheter 1 wird in das Herz 6 eingeführt bis dessen Elektrodenpolsg>ttze E3 in dem Apex des Ventrikels festsitzt. Der Elektrodenpol 8 2 in dem

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Ventrikel 4 liegt eng benachbart zu dem Elektrodenpol E3 vor, und in ähnlicher Weise liegt der Elektrodenpol E2 in dem Atrium eng benachbart zu dem Elektrodenpol F.1 vor. Der Abstand zwischen den Elektrodenpolen E1 und F.3 beläuft sich vorzugsweise auf etwa 11 cm, so daß der Pol E3 den Apex der Ventrikel 4 zusammenzieht und die Elektrode E1 relativ weit entfernt hierzu in dem Atrium 2 vorliegt. Dieses Abstandsverhältnis zwischen den Elektroden Π und E3 ist bevorzugt, um so das Feststellen der P-Welle optimal zu gestalten. Die myocardiale Implantation der Elektroden ergibt natürlich eine geeignete Alternative und das gleiche gilt für das Anwenden getrennter transvenöser Elektroden.

Der Elektrodenpol E1 ist über den Leiter 500 mit dem Eingang eines P-Wellendetektors 520 verbunden zwecks übertragen der festgestellten P-Wellen an denselben. In ähnlicher Weise wird der durch den Elektrodenpol E3 festgestellte ventrikulare QRS-Komplex vermittels des Leiters 11 an den Eingang eines R-Wellendetektors 51Ο überführt. Der Leiter 11 erstreckt sich weiterhin zu dem Ausgang des Impulsverstärkers 550 des Schrittmachers, von dem derselbe die ventrikularen Stimulierungsimpulse erhält, die vermittels des Elektrodenpols E3 auf das Ventrikel 4 beaufschlagt werden. Die Elektrodenpole E2 sowohl in dem Atrium 2 als auch in dem Ventrikel 4 sind elektrisch gemeinsam mit dem Leiter 9 verbunden und ergeben einen gemeinsamen oder "geerdeten" elektrischen Bezugswert, der mit den entsprechenden Teilen des Schrittmachers verbunden ist. Der R-Wellendetektor 510 und der P-Wellendetektor 520 sind in der Lage Impulse zu liefern, die einen Hinweis auf das Feststellen eines QRS-Komplexes bzw. einer P-Welle ergeben. Wenn es auch möglich ist, verschiedene Arten an P-Wellen- und R-Wellen-Detektoren anzuwenden, sind diese Detektoren nach der bevorzugten Ausführungsform gemäß der US--. S 3 528 428 aufgebaut. Der vorliegende R-.,ellendetektor 510 ist praktisch identisch mit dem Feststellkreis für den QRS-Kompdiex und die Taktdiskriminatorstufe nach der US-PS 3 528 428.

Der R-Wellendetektor 520 ist praktisch gleich dem R-Wellendetektor 510 und jeder Detektor weist Bandpaßfilter auf. Die den Verstärkungsstufen des P-Wellendetektors zugeordneten Filter sind

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jedoch so dimensioniert, daß dieselben eine etwas höhere mittlere Bandpaßfrequenz des Durchlaßbereiches als die Filter des R-l.'allendetektors aufweisen, z.B. 80 Hz gegenüber 40 Hz, um so deren Empfindlichkeit und Ansprechen auf die P-Welle und QRS-Konplex entsprechend zu optimieren, wie es in der eingangs erwähten Deutschen Patentschrift beschrieben ist.

Der ventrikulare Zeitgeberkriis 540 arbeitet freilaufend oder kontinuierlich, wodurch sich, wie bekannt, Impulse ergeben, die sich mit regelmäßigen oder sogenannten "Grund"-Intervallen wiederholen, wie es durch die Impulse VSP nach Figur 2 wiedergegeben wird. Diese Impulse werden durch den Impulsverstärker 550 verstärkt und durch den Leiter 11 auf die Elektrode E3 zwecks Stimulieren des Ventrikels 4 beaufschlagt. Der ventrikulare Zeitgeberkreis 540 besteht im wesentlichen aus einem Relaxationsoszillator mit einen Grundzeitgeberintervall, v/enn freilaufend arbeitend, und der durch einen auf dem Leiter 580 von dem R-Wellendetektor 510 kommenden Löschungsimpuls immer dann gesperrt wird, /enn auf dem. Leiter 11 eine R-Welle auftritt, wie dies bei dem Bedarfsarbeiten erforderlich ist. Der automatisch veränderliche Intervallregler 530 nach der Erfindung bildet einen Teil des allgemeinen Zeitgeberkreises des Schrittmachers über den Leiter 570 und spricht auf die von dem Ausgang des P-VJellendetektors 520 kommenden, auf den Leiter 56O auftretenden Impulse jeweils dann an, wenn eine atriale P-Welle für das Einstellen oder Einregeln der Zeitgebung des ventrikularen Zeitgeberkreises 540 festgestellt v/ird.

Durch entsprechende Auswahl* der Bestandteile und deren elektrischer Vierte in dem Intervallregelkreis 530 und im Zusammenhang mit dem Schaltkreis des ventrikularen Zeitgeberkreises 540 ist der erfindungsgemäße Schrittmacher in der Lage, die Zeitgebung des Kreises 540 dergestalt einzustellen, daß die ventrikularen Stimulierungsimpulse normalerweise im Anschluß an eine automatisch veränderliche Verzögerung oder Intervall (bezeichnet als A-V Intervall) eintreten nach Auftreten der festgestellten atrialen P-Welle. Der Intervall zwischen aufeinanderfolgenden

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ventrikularen Stimulierungsinpulsen kann erhöht und/oder verringert werden relativ zu dem regelmäßigen oder Grundintervall in Übereinstimmung mit einer entsprechenden Abnahme und/oder Zunahme in der atrialen P-Wellenrate.

Erfindungsgemäß wird die Dauer des Intervalls automatisch als eine Funktion der Herzrate bestimmt, die durch die festgestellten P-VJellen gemessen v/ird.

Der Grundzeitgeberintervall des ventrikularen Zeitgeberkreises 540 läßt sich definieren als derjenige, der einen stimulierenden Impulstakt von etwa 75 Schlagen pro Minute ausbildet, und dor P-Wellentakt kann sodann so einwirken, daß dieser Takt bei Entspannung oder Schlafen der betreffenden Person verringert wird und kann weiterhin dergestalt wirken, daß der Takt z.B. während körperlicher Betätigung beschleunigt wird. Selbst dann, wenn der erfindungsgemäße P-Wellendetektor und Intervallregelkreis nicht wirksam werden, z.B. aufgrund des Tiichtvorliegens von atrialen P-Wellen oder eines Versagens in der entsprechenden Schaltkreisanordnung der Schrittmacher weiterhin als ein herkömmlicher Bedarfsschrittmacher mit einem Stimulierungstakt (75 Schläge pro Ilinute, 800 ms Intervalle) weiterarbeitet, und dies ist für die Unterhaltung des Lebens ausreichend und liegt innerhalb der oberen und unteren Grenzwerte.

Unter Bezugnahme auf die Figur 6 ist dort teilweise diagrammförmig schematisch die erfindungsgemäße Ausführungsform wiedergegeben. Diese schematische Darstellung ist zu sehen im Zusammenhang mit der Figur 1 der US-PS 3 528 428, und die Kombination hiermit ergibt eine arbeitsfähige Ausführungsform mit Ausnahme des Anwendens des P-Wellendetektors 520. Soweit die US-.S 3 528 428 hier angezogen wird bezüglich der Beschreibung des R-Wellendetektors 510 gilt dies auch bezüglich eines Detektors, wie des P-Wellendetektors 520, der sich von dem R-Wellendetektor 510 lediglich bezüglich einiger weniger der erwähnten Dinge unterscheidet. Die folgenden Bestandteile der Figur 6 sind identisch mit den Bestandteilen der Figur 1 der US-.S 3 528 428:

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Die Transistoren T6, Τ7, Τ8 und Τ9 , die Widerstände 35, 37,55,61, 63 und 59; die Kondensatoren 57 und 65, die Llektroden E1 und E2 und die Leiter 9 und 11. Die Verbindung dieser Bestandteile ist in der genannten Patentsfahrift erläutert. Weitere Bestandteile der Figur 6 können üon Bestandteilen der Figur 1 der genannten Patentschrift äquivalent sein, eisen jedoch unterschiedliche Bezugszeichen auf.

Zusätzlich zu den Beschreibungen in der US-PS 3 528 488 sind bestimmte Teile des Gehrittmachers nach der Figur 6 in der US-PS 3 774 619 erläutert. Insbesondere die Batterien B1, B2, Β3, ii4 und D5, die narallelgeschaltete Ausgleichsdiode 104 und der 'Jiderstand 103, der Widerstand 109 in Serie mit den Widerstand 138 und der parallel geschaltete Kondensator 111 und Widerstand 110 in Serie mit dem Widerstand 109. Die Verbindungsleitung der Widerstände 109 und 110 (Verbindungsleitung J) ist mit der Basis des Transistors T7 verbunden und das Potential dieser Verbindungsleitung ist der Schwellenwert des Zeitgeberkreises.Bestimmte v/eitere Elemente nach Patent 3 774 619 sind v/eggelassen worden.

Erfindungsgeiaäß sind der P-WellendeLektor 52 0 und Intervallregelung 530 in Arbeitseingriff mit der Verbindungsleitung J des Zeitgeberkreises des Schrittmachers verbunden, zwecks Einstellen des Schwellenwertpotentials aufgrund des Feststeilens atrialer P-Wellen im Herzen 6. Die in der Figur 6 gezeigte Intervallregelung 530 weist einen monostabilen Multivibrator 600 auf, der erfindungsgemäß einen A-V Intervallimpuls vorherbestimmter, automatisch veränderlicher Dauer aufgrund eines Auslöseimpulses erzeugt, der von dem Ausgang des P-Wellendetektors 520 empfangen wird, .ie es weiter unten im einzelen erläutert wird. Ein veränderlicher Widerstand 610 ermöglicht es, daß der monostabile Multivibrator 600 so eingeregelt wird, daß ein A-V Verzögerungsimpuls zur Ausbildung kommt, der einen Intervall gleich oder größer als 250 Millisekunden aufweist.

Der A-V Intervallimpuls 620 an dem Ausgang des monostabilen Multivibrators 600 besitzt eine herkömmliche, rechtwinklige Wellenform, und wird nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform praktisch direkt auf die Verbindungsleitung J beaufschlagt. Bei einer

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weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Λ-V Intervallimpuls 620 auf die Verbindungsleitung J durch einen 'Conden-.ator 630 ausgedehnt, um so einen vorhergewählten Abfall in der auf die Verbindungsleitung J beaufschlagten Impulswellenformsnannung zu erreichen. Während diese zwei Ausführungsformen normalerweise in getrennten Schrittmachern vorliegen, sind dieselben hier im Interesse der kurzen Darstellung in der Figur 6 kombiniert und so dargestellt worden, daß dieselben in einem einzigen Schrittmacher zur Verfügung stehen aufgrund des Anwendens eines zuvor einstellbaren Einpol-Doppelschalters 640.

Ein Pol des Schalters 640 ist mit den Ausgang des monostabilen Multivibrators 600 verbunden und der andere Pol kann selektiv entweder mit einem Ende des Kondensators 630, ie gezeigt, oder mit der Anschlußklemme 650 eines Ilebenschlußleiters verbunden werden, der mit dem Leiter 570 und dem anderen Ende des Kondensators 6 30 verbunden ist. Zwecks Erläuterung des Lrfindungsgegen-,tandes ist der Kondensator 630 hier auch als veränderlich dargestellt, um so zu zeigen, daß das Ausmaß des durch den A-V Verzögerungsiiv.puls eingeführten Spannungsabfalls veränderlich sein kann, wie weiter unten erläutert.

Unter Hinweis auf die Wechselbeziehung zwischen dem erfindungsgemäßen Schaltkreis und denjenigen nach der US-^S 3 528 428 ist der Leiter 140 mit der Verbindungsleitung der 'Widerstände 29, 31 und 33 nach dieser Patentschrift verbunden. Der Leiter 580 ist mit der Seite des Kondensators 49 entfernt zu der Verbindungsleitung J und den Widerständen 47 und 4 5 nach dieser Patentschrift verbunden. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Schalter S nach Fig. 1 dieser Patentschrift weggefallen (d.h. man muß sich die Dinge so vorstellen, daß der Schalter S stets offen gehalten wird). Der Einfachheithalber ist der auf das Magnetfeld ansprechende Schaltkreis zum Abschalten der Detektoren 510 und 520 in Fortfall gekommen, kann jedoch eine erstrebenswerte Wahl darstellen.

Bezüglich der Arbeitsweise der Bauteile 100-111 des Schrittmachers unter Vorliegen des Schalters 100 im geöffneten Zustand ergibt sich, daß der von den Batterien kommende Strom durch den Widerstand 59 fließt und den Kondensator 65 auflädt, der die Spannung solange hielt ,_p wi^-cter TraJTJ|ijstor T9 nicht leitend ist.

Der von den Batterien kernende Strom fließt ebenfalls durch die parallele Kombination der Diode 104 und des Widerstandes 108, den Serienwiderstand 109 und die parallel geschaltete Kombination des Kondensators 111 und Widerstandes 110.

Wenn das Herz einen Stinulierungsimpuls benötigt, machen die Transistoren T7 und T8 den Transistor T9 leitend, wodurch sich der Kondensator 65 durch die ventrikularen Elektroden E2, E3 und das Herz C entlädt. Die Transistoren T7 und T8 weisen einen Relaxationsoszillator auf, der taktmäßig durch den Takt eingestellt ist, zu dem sich der Kondnesator 57 auflädt (Spur 270 in Figuren 2-4) auf einen Schwellenspannungswert, der an der Basis des Transistors T7 (Verbindungsleitung J) auftritt. Wenn die Spannung an dein Kondensator 57 dergestalt ist, daß die Zeitgeberspannung 270 an dem Emitter des Transistors T7 gleich derjenigen an dessen Basis (Verbindungsleitung J) ist, wird der Relaxationsoszillator ausgelöst und nacht den Transistor T9 leitend. Wenn die Transistoren T7 und T8 leiten, entlädt sich der Kondensator 57 und wird somit zurückgestellt. Der Transistor T6 ist über den Zeitgebekkondensator 57 verbunden und spricht auf einen Impuls an den Leiter 580 von dem Kondensator 53 immer dann an, wenn eine R-Welle festgestellt wird zum Leiten und hierdutch ebenfalls Entladen und Rückstellen des Kondensators 57. Auf diese Weise wirken die R-Uellen zum Rückstellen des Relaxationsoszillators vor A bschluß eines Grundintervalls (800 msec) oder Zyklus, un so einen ventrikularen Stimulierungsimpuls zu verhindern während der verletzlichen Periode im Anschluß an eine ventrikulare Kontraktion.

Wenn T8 leitet, ..onmt ein Teil des Stroms für den Kollektor von T8 von dem aufgeladenen Kondensator 111. Nahhdem T8 nicht mehr leitet, ird der Kondensator 111 auf seinen früheren Zustand durch die Widerstände 108 und 109 aufgeladen. Der Kondensator wird so ausgewählt, daß derselbe nicht auf seinen vorherigen statischen Spannungswert in einer Zeitspanne erneut aufgeladen wird, die gleich oder kürzer als die Zeitspanne zwischen den Impulsen des herkömmlichen Herztaktes ist, um so das auszuiblden, was nach dem Stand der Technik unter dem Begriff der Takthysteresis bekannt ist.

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Der P-Wsllendetektor 520 spricht auf jede Γ-Vielle, die durch einen Auslöseimpuls 561 erzeugt wird an, der auf den Auslöseeingang des monostabilen Multivibrators COO über die Leitung 560 beaufschlagt wird. Der Eingang des monostabilen iultivibrators 600 ist mit einer Seite eines Kapplungskondensators 601 verbunden, der dem Kondensator 53 in dem R-Wellenfeststellreksi nach der US-.S 3 528 423 analog ist. Während der Auslöseimpuls 561, der auf dda monostabilen Multivibrator 600 beaufschlagt v/ird, hier als positiv dargestellt ist, versteht es sich, daß eia.;Impuls entgegengesetzter Polarität vorgesehen werden kann, enn dies erforderlich ist.

Unter Bezugnahme auf die Figur 7 weist der nonostabile Multivibrator 600 die automatische A-V Intervallregelung gemäß der Erfindung auf. Die allgemeine Konfiguration des monostabilen ilultivibrators 600 kann jede einer Vielzahl an Arten sein und ist hier als Kollektor gekoppelte Transistorart gezeigt, bei der ein Paar NPN-Transistoren T2ü und T21 vorliegen, deren Emitter gemeinsam mit dem gleichen Potential verbunden sind. Dies wird hier als Vo bezeichnet und entspricht einer Zwischenspannung von der Batteriereihe B1-B5. Wie allgemein bekannt, besitzt ein monostabiler Multivibrator einen stationären Zustand und einen metastationären Zustand. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist T20 vorgeschaltet "aus" oder nichtleitend und T21 ist "an" oder gesättigt im stationären Zustand.

Die entsprechenden Kollektoren der Transistoren T20 und T21 sind an eine Spannung V+ geschaltet, die positiver als V- an deren Emittern durch die Widerstände 604 bzw. 605 ist. Die Basis von T21 ist kreuzweise an den Kollektor von T20 durch den Zeitgeberkondensator 606 gekoppelt. Die Basis von T20 ist kreuzweise an den Kollektor von T21 durch den Widerstand 607 gekoppelt. Ein Vorspannungswiederstand 608, der zwischen der Basis von T20 und einer Spannung V-, die verhältnismäßig negativer als Vo an dessen Emitter ist, dient mit dem Transistor Widerstand 607 zur Ausbildung eines Spannungstellers für das Vorspannen von T20 auf "aus". Ein Zeitgeberwiderstand 610, der mit der Verbindungsleitung des Kondensators 606 und der Basis von T21 verbunden ist,

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erstreckt sich zu der Spannung, die ebenfalls auf die Widerstände 604 und 605 beaufschlagt wird. Der Widerstand 610 kann für die Auswahl und das Voreinstellen einer nominalen Dauer für den A-V Intervallirapuls veränderlich sein. Ein Paar entgegengesetzt gepolter Steuerdioden (nicht gezeigt), die durch den Widerstand 608 vorgespannt werden, ..önnen sich von dem Kopplungskondensator 601 zu den entsprechenden Basen von T20 und T21 erstrecken, -o daß ein ankommender Auslöseimpuls jeglicher Polarität angewandt werden kann, um den monostabilen Multivibrator 600 von seinem staionären Zustand in den metastationären Zustand zu schalten.

Unter Bezugnahme auf die Figur 7 und die Wellenformen nach Figur ergibt sich, daß bei Beaufschlagen eines positiven Auslöseimpul-

es 561 an die Basis von T20 bei t=o die hohe positive Spannung V ₁ an dem Kollektor von T20 abzufallen beginnt (wird weniger positiv oder mehr negativ). Diese negativ werdende Spannung wird auf die Basis von T21 beaufschlagt und die vordere Vorspannung wird verringert. Der Basisstrom und Kollektorstrom von T21 beginnt abzufallen. Die Kollektorspannung V ~ ^{von T}21 nimmt positiv zu. Ein Teil dieser Spannung wird durch den Widerstand 607 auf die Basis von T20 beaufschlagt und erhöht so dessen Potential V, .. positiv. Diese Regenerierung führt zu einer schnellen VEränderung von sowohl T 20 als auch T21. Da der Kondensator 606 anfänglich auf ein Potential aufgeladen war, das fast gleich der Spannung V+ an den gemeinsamen Anschlüssen von den Widerständen 604, 610 und 605, ist,befindet sich-die Basis von T21 nun bei einem negativen Potential nahezu gleich der Größe der Differenz zwischen Vo und V+.

Der Kondensator 606 entlädt sich durch den Widerstand 610 und den geringen Sättigungswiderstand von T20. Das Basispotential V^₂ des Transistors T21 wird weniger negativ. Allgemein ergibt sich:

enn das Basispotential von Transistor T21 geringfügig positiv aufgrund des Abschaltens der Spannung V bei t=T wird, leitet T21 wieder; das Kollektorpotential von T21 nimmt im negativen Sinne zu und wird auf die Basis von T20 beaufschlagt, wodurch dieser abgeschaltet wird und der Transistor T20 wird erneut abgeschaltet und T21 befindet sich in Sättigung mit seiner Kollektorspannung nahezu bei Vc. Dieser stationäre Zustand wird aufrechterhalten, bis ein weiterer Impuls den Schattkreis auslöst.

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Das A-V Intervallimpuls (V ~) v/ird von den Kollektor von T21 genommen und dessen normale maximale Dauer als eine relativ positive rechtwinklige "Wellenform wird hauptäschlich durch die 'IC-Zeitkonstante des Widerstandes G10 unddes Kondensators 606 bestimmt, während der oben erwähnten Entladung des Kondensators. Die Größe des A-V Intervallinpulses kann durch Ersetzen des Widerstandes 605 durch ein Potentiometer oder Serienpaar von Widerständen veränderlich voreingestellt werden und leitet den Impuls an den Kontaktarm oder Verbindungsleitung ab. Die Kollektorrestspannung V für die Basen von T20 und T21 liegt geringfügig unter V .

Die normale Dauer des A-V Intervallinipulses 620 wird durch den Intervall von t=o bis t=T in Figur 8 dargestellt. Hieraus ergibt sich jedoch der Schluß, daß der Hrholungszeitkreis einschließlich des Widerstandes 604 und des Kondensators G06 ausreichend Zeit hatte, um den monostabilen Multivibrator 600 in einen ruhigen stationären Zustand zurückzuführen bevor der nächste Auslöseim- ;uls auftritt und dies in Übereinstimmung mit der allgemein bevorzugten Arbeitsweise von ilultivibratoren bei verschiedenen Anwendungsgebieten einschließlich Herzschrittmachern (vgl. Seiten 134-185 und 600-602 der Veröffentlichung Pulse and Digital Circuits von Millman und Taub, McGraw Hill, 1956).

Erfindungsgemäß werden die Zeitkonstanten des A-V Intervalls und der Erholungszeitkreise des raonostabilen Multivibrators so ausgewählt, daß dieselben eine Dauer aufweisen, daß Auslöseinpulse, die bei Takten wiederkehren, die den Herztakten in dem Bereich von 55-140 Schlagen pro Minute zugeordnet sind, die Dauer des K-V Impulses 620 von der normalen oder maximalen Dauer verringern, die bei Auftreten aufeinanderfolgender Auslöseimpulse bei Intervallen erhalten wird, die größer als die Summe der normalen maximalen Dauer plus der Erholungszeit sind. Diese Verringerung der normalen Dauer der Ausgangsimpulse ist - in anderen Fällen und bei anderen Anwendungen - unzweckmäßig und wird im einzelnen auf den obigen Seiten der genannten Veröffentlichung näher erläutert.

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Die Spannung an der Basis von T21 steigt exponential gegen V+ unmittelbar nacli einer;. Auslöscirr.puls und erfährt ein Liberschwingen, enn sich T21 an- und 720 abschaltet, Weiterhin muß sich der Kondensator 6 06 durch den Widerstand 604 in Serie ebenfalls mit den wesentlich kleineren 'Widerstand r des Ernitterbasenkreises von T21 aufladen. Damit die normale maximale Dauer des Ausgangsimpulses des monostabilen ilultivibrators COO nicht gestört wird, muß die Überschwingung an der Basis von T21 vollständig abklingen und der Kondensator 606 rau.3 sich vollständig aufladen, um den Kollektor von T21 auf V+ zu bringen. Beide Funktionen benötigen die gleiche Zeit, die sogenannte Erholungszeit, die von der Zeitkonstante (IHr)C abhängt, wobei R den Wert des Widerstandes 604, darstellt, r einen wesentlich kleineren Wert des Emitter-Basiswiderstandes von T21 und C den Wert des Kondensators 606 darstellen.

Ucnn ein nachfolgender Auslöseir.puls, bezeichnet als 561 in Figur 8, vor 7\bschüuß der geringsten Erholungszeit auftritt, ist die nachfolgende Änderung der Spannung V ₁ an dem Kollektor von T20 weniger als "normal". Das Hauptergebnis besteht darin, daß die folgende plötzliche negative Verringerung der Spannung V, 2 an der Basis von T21 entsprechend geringer als normal dergestalt ist, daß der Kondensator 606 sich sodann durch den Widerstand 610 bei einer Spannung relativ näher zu V+ als normal aufzuladen beginnt, wodurch der Intervall verkürzt wird, während dessen T21 nicht leitet unter Ausbilden eines A-V Impulses 620 geringer als die normale maximale Dauer.

L'rfindungsgemäß werden die Werte des Widerstandes 610 und dea Kondensators 606 dergestalt ausgewählt, daß die normale maximale Dauer des A-V Intervallimpulses 620 sich auf wenigstens 225-250 msec. (d.h. 300 msec) beläuft. Weiterhin sollten die Vierte des Widerstandes 604 und des Kondensators 606 ausgewählkt sein, um eine relativ lange Erholungszeit zu ermöglichen. So kann z.B. der normale maximale A-V Intervall von wenigstens 225-250 msec, so ausgewählt sein, daß er Herztakten unter etwa 58 Schlägen pro Minute entspricht, und eine Zunahme des Herztaktes bis zu etwa 140 Schläge pro Minute sollte zu entsprechenden Verringerungen der Dauer des A-V Intervallimpulses auf einen Grenzwert von etwa 125-150 msec, führen.

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Es versteht sich, daß die normale naximale Dauer des Ausgangsim-

ulses 620 von dem monostabilen Multivibrator 600 soviel wie 7OO - 900 msec, betragen kann, jedoch sollten die vierte der Widerstände 604 und 610 und des Kondensators 606 dergestalt sein, daß sich Auslösetakte (d.h. abgetastete P-VJellen oder lierztakfee) von etwa 55-60 pro rlinute ergeben, wodurch die Dauer des Ausgangsimpulses 620 auf etwa 225-250 iusec. verkürzt wird, .owie unter Überwachung eine v/eitere kontinuierliche Verkürzung auf etwa 125-150 msec, bei entsprechenden weiteren Zunahmen der Herztakte auf etwa 140 pro Minute erfolgt.

Allgemein gesprochen trägt die Verringerung in dem Intervall als eine Funktion der Zunahme der Herztakte über den beabsichtigten Arbeitsbereich allgemein ein Verhältnis von etwa 1/1 oder 1: 1 1/2 und ein angenäherter abfallender Abschnitt der exponenten Erholungszeitkonstantenkurve sollte für den Betrieb ausgewählt werden. Indem der Viert für den Widerstand 604 relativ groß gewählt wird, können mehrere hundert Ohmwerte des Basis-Emitter VJiderstandes r im wesentlichen v/eggelassen werden durch Bestimmen der (r+r)C Erholungszeitkonstante.

Ls versteht sich weiterhin, daß für den Fall, daß der normale maximale Intervall des Ausgangsimpulses des monostabilen Multivibrators 600 relativ lang ist (d.h. 500-1000 msec.) eine relativ kurze Erholungszeitkonstante ausreichend ist, während bei einem relativ kurzen normalen maximalen Intervall des Multivibrators (d.h. 250-300 msec) die Erholungszeitkonstante wenigstens so lang wie der Rest des 100O-1025 msec. Intervalls sein muß, dier einer Herzrate von 60-55 Schlägen pro Minute entspricht.

Es ist bevorzugt, daß das Auslösen des monostabilen Multivibrators 600 in dem Teil der Erholungszeitkonstanten-Kurve durchgeführt wird, die einen relativ geringen Abfall zeigt, um die Veränderung des A-V Intervalls während abwechselnder Auslösungen bei jeder konstanten Auslöserate, wie auf den Seiten 185-186 der Veröffentlichung Pulse and Digital Circuits beschrieben, kleinstmöglich zu halten. Aufgrund dieser Überlegung wird sodann vorgeschlagen, daß der normale maximale Intervall des Ausgangs- -mpulses von dem monostabilen Multivibrator 600 nahe 250 msec.

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sein sollte, um so eine lange Erholungszeitkonstante zu ermöglichen, wobei anschließend ein Auslösen während des "flatternden" letzten Teils desselben auftritt.

Nach Erläutern eier neuartigen Anordnung, durch die der Intervall des A-V Intervallimpulses 6 20 als eine Funktion der abgetasteten atrialen Herztakte verändert wird, wird der sich ergebende Impuls 62 0 sodann auf die Verbindungsleitung J an der Basis von T7 ausgedehnt, um die Schweilenspannung V„ daran in Übereinstimmung mit der Offenbarung nach der deutschen Patentschrift (deutsche Patentanneldung P 27 39 490.7) einzustellen. Wenn der Innuls 620 direkt mit der Verbindungsleitung J (Ausschließen oder Umgehen des Kondensators 630) verbunden wird, erhöht sich die Spannung V,_p um diejenige des Impulses 620 während der gesamten Dauer dergestalt, daß der ventrikulare Stinulierungsimpuls (VSP) Zeitintervall verlängert v/erden kann, wie in der Figur 3 gezeigt, über den Freilauf-Intervall gemäß der Figut 2. Der ventrikulare Impulszeitintervall kann um soviel verlängert werden, wie der Intervall des A-V Impulses 620, wenn der letztere einsetzt (als ein Ergebnis der P-Welle, P) unmittelbar vor Ablauf des 800 iisec. Grundzeitintervalls des Relaxationsoszillators. Bei dieser etwas eingeschränkten Ausfiihrungsform können die ventrikularen Stimulierungsimpulse VSP (angenommen es erfolgt keine Inhibierung durch natürliche ventrikulare Kontraktionen) bei Intervallen in dem Bereich zwischen 800 msec, und 300 msec plus des Intervalls des A-V Impulses 620 auftreten. Wenn es z.B. zweckmäßig erscheint, Stimulierungsimpulse VSP aufgrund von P-Wellen, die bei Takten von nur 55-60 pro Minute (1025-1000 msec. Intervall) abgetastet worden sind, beläuft sich der Intervall des Impulses 620 bei diesem Takt auf etwa 210-225 msec. Solltendie P-Wellen bei einem Takt von 70 pro Minute (858 msec. Intervall) auftreten, wird der Multivibrator 600 so eingestellt, daß der Intervall des Impulses 620 bei dieser Takt sich auf etwa 190-200 msec, beläuft. Es versteht sich, daß diese Anordnung, obgleich sie einen "Abfall" des Schrittmachers von einem Grundtakt gestattet, auf einen Bereich (75 bis 60-55 Scfcläge pro Minute begrenzt ist und s'>mlt keinen Multivibrator 600 zum Ver-

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ändern des Intervalls des Impulses G20 auf mehr als etwa 50-75 msec, erforderlich macht. Der äußerste rechte Teil der Figur erläutert die Situation eines erhöhten P-^T..^:ellentaktes und somit verkürzten Λ-V Intervalls (130 rcsec), wobei die Einstellung auf V_T nicht in der Lage ist, die Erzeugung des Impulses VSP zu regeln.

Bei einer bevorzugten Anordnung wird der A-V Intervallinpuls 620 durch den Kondensator 630 zu der Verbindunrsleitung J an der Basis des Transistors T7 verlängert. Durch den Kopp lungs impuls 620 durch den Kondensator 6 30 wird das Schwellenpotential an der Verbindungsstelle J schnell erhöht durch die Größe des Impulses 620 und sodann beginnt derselbe auszuschwingen oder " abzufallen", ..enn der Kondensator sich bei einen Takt aufzuladen beginnt, der durch die Zeitkonstante des Schaltkreises durch den Kondensator bestimmt wird und sodann durch die verschiedenen parallelen Bahnen, die durch mehrere Wider stände 1Oo und 109, 'Widerstand und Kondensator 111 gebildet v/erden. Die Geschwindigkeit des Abfalls v/ird durch eine geeignete /auswahl der 'Jerte der oben erwähnten Schaltkreiskomponenten und insbesondere den Kondensator 630 voreingestellt. Je kleiner z.B. die Kapazität des Kondensators 630 ist, um so größer ist dessen Aufladegeschwindigkeit und somit je größer die Abfallgeschwindigkeit. Es ergibt sich, daß die tatsächliche Grüße (Spannung) des Abfalls eine Funktion der Dauer des A-V Impulses 620 darstellt, und dieser Viert kann erfindungsgemäß verändert werden. Weiterhin kann der genannte Kondensator 111 der zum Zwecke der Takthysteresis vorgesehen ist, weggelassen werden, wobei eine geeignete Einstellung des Kondensators zu erfolgen hat sowie der Impedanz seines Ladekreises, um so den "Abfall" zurückzuhalten. Eine derartige Wiedereinstellung des Kondensators 630 und dessen Ladekreis kann ebenfalls geregelt werden, um, soweit zweckmäßig, das Ausmaß des Hysteresistaktes zurückzuhalten.

D urch das Einführen des "Abfalls" an dem eingestellten Schwellenpotential V an der Verbindungsleitung J ist es nicht nur möglich, den ventrikularen ImpulsIntervall über dten800 msec. Grundtakt zu verlängern, sondern ebenfalls den Intervall auf weniger als 800 msec, für atriale Schalgtakte zu verringern,

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die 75 pro linute abersteigen und die so groß wie 140 -150 pro '-linute sein können. Dies ergibt sich aus der Figur 4, wo im ersteren Fall (Fig. 4a) die atriale Schlagwirkung sich auf etwa 55-60 pro Minute belauft und die P-Welie P bei etv/a 790-795 msec. η den ventrikularen Zeitintervall eintritt und sich der A-V Intervallimpuls auf etwa 225 msec. Dauer in Übereinstimmung mit den atrialen Takt beläuft und v/o in zweiten Falle (Fig. 4b) Auftretend während einer Beschäftigungsperiode sich der atriale Schlagtakt auf etwa 140 pro Minute belauft und die P-Welle, P bei etv/a 290 msec, in dem ventrikularen Zeitintervall auftritt und sich der A-V Intervallimpuls auf etwa 140 msec. Dauer in Übereinstimmung r.it dem vorliegenden atrialen Schlagtakt beläuft. Die Größe (Spannung) und Takt des "Abfalls" .η den eingestellten Schwellenpotential V muß ausreichend groß sein, daß die plötzliche Abnahme des Potentials V bei Abschluß des A-V Impulses die ansteigende Spannung 270 für atriale Schlagtakte in der Größenordnung von 140-150 pro .linute schneidet, muß jedoch nicht so groß sein, daß bei einer Dauer des A-V Impulses von 225 msec, bei atrialen Takten von 55 Schlägen pro Minute dieselbe die ansteigende Zeitspannung 270 vorzeitig schneidet, bevor der A-V Impuls zum Abschluß gekommen ist. Der sicherste Weg dies zu erreichen und den Bereich der angestrebten "Abfall"-Größen sicherzustellen ist dann gegeben, wenn ein A-V Impuls relativ großer Größe vorliegt. Vieiterhin sollte die RC-Zeitkonstante des Schaltkreises, durch den der Kondensator 630 aufgeladen wird, kleiner als die RC-Zeitkonstante des Schaltkreises sein, durch den sich der Zeitgeberkondensator 57 auflädt, um so die Situation zu verhindern, in der die P-Welle besonders früh in dem Pausenintervall auftritt und die eingestellte Schwellenspannung nicht die Zeitgeberspannung bei ihrem Abfall zu Ende des 200 msec. A-V Intervalls schneidet, sondern manchmal danach, ..enn die relativ "langsame" Erholungsschwellenspannung auf die schnellere ansteigende Zeitgeberspannung 270 trifft.

Obgleich nicht direkt in den Figuren 2-4 dargestellt, versteht es sich, daß das Auftreten einer R-WeHe übersteuernd ist und das Lrzeugen eines Stimulierungsimpulses durch Rückstellen des Relaxationsoszillators inhibiert und hierdurch ein neuer Grundzeitintervall beginnt.

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'ZS-

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 8.9.77

MANFREDMIEHE FALKENRIED 4

•Λ Π I 1 1 Π C Telefon: (030) 8 3119 50

Diplom-Chemiker ZlH I I / 0 Telegramm«: INDUSPROP BERLIN

Telex: 0185443

US/02/2355 ΛΟ-2918

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Herzschrittmacher mit automatisch veränderlichen A-V Intervall

Patentansprüche

Atrial synchrone Vorrichtung zum Stimulieren des Herzens eines Patienten, die Anschlüsse zum Verbinden mit dem Patientenherzen, einen Zeitgeber zum Erstellen von Zeitintervallen auf der Grundlage des Grundintervalls, einen Impulserzeuger für das Erzeugen eines ventrikularen Stinulierungsimpulses an den Anschlüssen zu Ende jedes Zeitintervalls, um eine Schlagtätigkeit des Ilerzventrikels zu bewirken, eine erste Anordnung zum Fefetstellen der Schlagtätigkeit des üerzatriums, eine Anordnung, die auf den Betrieb der ersten Feststellanordnung zum Erzeugen eines A-V Intervallimpulses anspricht, .obei der Zeitgeber eine Regelanordnung einschließt, die auf den A-V Intervallimpuls anspricht zum Verändern des Zeitintervalls bezüglich des Grundintervalls innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches, der Abschluß des veränderten Zeitintervalls mit dem Abschluß des entsprechenden A-V Intervallimpulses zusammenfällt, eine Anordnung, die auf v/enigstens den ventrikularen Stimulierungsinipuls anspricht zum Löschen des Zeitgebers aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die den A-V Intervallimpuls erzeugende Anordnung eine Anordnung besitzt, die auf aufeinanderfolgend festgestellte Herzschläge des Atriums anspricht zum automatischen Regeln des Intervalls des entsprechend erzeugten A-V Intervallimpulses als eine Funktion des Intervalls zwischen aufeinanderfolgend festgestellten atrialen Schlägen.

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2. Herzschrittmacher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Intervall zwischen aufeinanderfolgenden atrialcn Herzschlägen variieren kann, sich cer Intervall eines A-V Intervallimpulses in der gleichen Zeit-Fühlrichtung ändert v/ie eine änderung in dem entsprechenden Intervall zwischen dem unnittelbar vorhergehenden festgestellten atrialen Schlag, eintritt.
3. Herzschrittmacher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die den A-V Intervallimpuls erzeugende Vorrichtung einen r.onostabilen "ailtivibrator aufv/eist, der Multivibrator erste n-C Zeitgeber zum Feststellen der normalen, maximalen Dauer des Λ-V Intervallimpulses und einen zweiten R-C Zeitgeber zum Feststellen der kleinsten Zeit für eine volle Wiederherstellung zwischen aufeinanderfolgenaen A-V Intervallimpulsen der maximalen Dauer aufv/eist, der iionostabile Multivibrator durch jeden festgestellten atrialen Schlag getriggert wird, der A-V Intervalliiripuls weniger als die maximale Dauer beträgt, enn die entsprechende Auslösung des liultivibrators eher als die volle Wiederherstellung im Anschluß an die Beendigung des vorhergehenden A-V Intervallimpulses auftritt, die ersten und zv/eiten R-C Zeitgeber vorgewählt sind, um einen A-V Intervallimpuls erster Dauer zu ergeben, enn der Intervall zwischen aufeinanderfolgenaen atrialen Schlagtätig-

eiten einen Wert darstellt und die zweite Dauer kurzer als die erste ist, wenn der Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Schlagtütigkeiten des Atriums einen anderen Wert besitzt, der kürzer als der erste Wert ist.
4. Herzschrittmacher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Viert des Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden atrialen Schlagtätigkeiten einer nach unten begrenzten Herzrate entspricht und der andere Intervallwert einer nach oben begrenzten Herzrate entspricht.
5. Herzschrittmacher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung in dem Intervall des A-V Intervallimpulses in dem Herzratenbereich zwischen der unteren und oberen Begrenzung praktisch kontinuierlich über diesen Bereich ist.

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6. Herzschrittmacher nach Ansprach 3, dadurch g c k c η η zeichnet , daß die Vorrichtung zum Löschen des Zeitgebers eine zweite /anordnung zum Feststellen der Schlagtätigkeit des Ilerzventrikels und eine Anordnung aufweist, die auf die zweite Fcststellanordnung zum Löschen des Zeitgebers anspricht.
7. Herzschrittmacher nac h Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelvorrichtung zum Verändern des Zeitintervalls eine Anordnung zum Verlängern des Zeitintervalls über den Grundintervall aufweist, enn der ansonsten nächste erzeugte ventrikulare Stiiiglierungsimpuls während der Zeit des Auftretens des Λ-V Intervallirnpulses aufgetreten wäre und zum Begrenzen dieses verlängerten Intervalls, ο daß derselbe nicht langer als die Summe des Grundintervalls und des Intervalls des A-V Intervallinpulses ist und wahlweise zum Verkürzen des Zeitintervalls auf weniger als den Grundintervall, ./enn die festgestellte Schlagtätigkeit des Atriuns innerhalb eines vorherbestimmten Intervalls auftritt, der vor Ende des Grundintervalls durch die Länge des 7v-V Intervallimpulses aufhört.

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