DE3321695C2

DE3321695C2 - Elektrostimulations-Vorrichtung zum Behandeln von Herzarrhythmien

Info

Publication number: DE3321695C2
Application number: DE3321695A
Authority: DE
Inventors: Morton Maimon Lutherville Mower, Md.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1986-03-27
Also published as: JPS5957669A; DE3321695A1; NL188834B; JPS6215234B2; CA1210819A; FR2528708A1; AU1574383A; GB8315823D0; IL68932A; NL188834C; FR2528708B1; GB2122093A; GB2122093B; AU558515B2; NL8302182A; US4559946A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abgabe von zwei oder mehr einzelnen energiearmen Impulsen zwecks Korrektur von bestimmten Herzrhythmusstörungen, beispielsweise einer hochfrequenten Kammertachykardie und eines Kammerflimmerns. Mindestens die dem ersten Schock folgenden Schocks werden synchron mit einem in der elektrischen Herzfunktion wiederkehrenden Ereignis abgegeben. Die Vorrichtung besitzt eine Meßelektrodenanordnung, die in der rechten Herzkammer oder im Sinus coronarius angeordnet wird und die elektrische Herzfunktion überwacht. Mit der Meßelektrodenanordnung ist ein Rhythmusstörungsdetektor verbunden, der zum Erfassen von Herzrhythmusstörungen, wie der Kammertachykardie und dem Kammerflattern, dient. Aufgrund des Erfassens einer derartigen Rhythmusstörung gibt der Rhythmusstörungsdetektor ein Signal ab, das in einer programmierbaren Logikschaltung ausgewertet wird, die aufgrund des Signals einen Energiespeicher veranlaßt, über eine Schockabgabeelektrodenanordnung einen ersten energiearmen Schock an das Herz abzugeben. Da nach aktiviert die Logikschaltung einen Anstiegsgeschwindigkeits-Detektor, dessen Ausgangssignal in einem Vergleicher mit einem fortlaufend aktualisierten Bezugssignal verglichen wird, das von der Logikschaltung abgegeben wird. Wenn das Ausgangssignal des Anstiegsgeschwindigkeits-Detektors den durch das Bezugssignal vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet, gibt der Vergleicher ein Signal ab, das den Energiespeicher ..

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrostimulations-Vorrichtung zum Behandeln von Herzarrhythmien mit einem unregelmäßigen EKG-Signal gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Zu diesen Herzarrhythmien gehören Rhythmusstörungen, wie beispielsweise eine hochfrequente Kammer-Tachykardie und ein Kammerflimmern. Der normale Herzrhythmus, der manchmal auch als Sinusrhythmus bezeichnet wird, entsteht im Sinusknoten. Herzrhythmusstörungen können entweder in den Vorhöfen oder in den Herzkammern auftreten. Beispielsweise besteht eine Herzrhythmusstörung aus einer von den Vorhöfen ausgehenden, sehr hohen Herzfrequenz, die als Tachykardie bezeichnet wird und bei herzkranken Patienten sehr schwerwiegende Folgen haben kann.

Man kann eine starke Tachykardie behandeln, indem man einen elektrischen Energieimpuls durch das Herz schickt und dadurch das Herz momentan vollkommen stillsetzt, worauf man dann das Herz wieder normal mit dem Sinusrhythmus schlagen läßt. Das für diese Behandlung verwendete Instrument wird als Kardioverter bezeichnet. Es ähnelt sehr einem Defibrillator. Der wichtigste Unterschied besteht darin, daß der Kardioverter seine Schocks gewöhnlich synchron mit der Herzfunktion abgibt, damit eine Abgabe von elektrischer Energie in der empfindlichen Periode vermieden und damit die Gefahr einer Verstärkung der zu behandelnden Rhythmusstörung herabgesetzt wird. Beispielsweise kann durch die Abgabe von elektrischer Energie während der empfindlichen Periode, insbesondere während der T-Zacke, ein Kammerflimmern ausgelöst werden.

Extern angelegte Kardioversionsimpulse haben häufig ein Energieniveau von etwa 25 bis 100 Joules. Dagegen werden zur Kammerdefibrillation gewöhnlich extern angelegte Energieimpulse von 100 bis 400 Joules oder intern angelegte Energieimpulse von 20 bis 50 Joules verwendet Ein Herzschrittmacher arbeitet mit Energieimpulsen in einer Größenordnung von 0,04 mj oder weniger.

Die als Kammerflimmern bezeichnete Herzrhythmusstörung ist im allgemeinen schwieriger zu beheben als die Tachykardie. Vorstehend wurde schon darauf hingewiesen, daß für eine Defibrillation im allgemeinen größere Energien erforderlich sind als für die Kardioversion. Ferner treten bei der Kammerdefibrillation verschiedene Erscheinungen auf, die nichi einwandfrei durch die übliche Theorie erklärbar sind, daß ein Defibrillationsschock so scark sein muß, daß er den bei weitem größten Teil (eine kritische Masse) des Myokards depolarisiert. Beispielsweise ist beobachtet worden, daß ein Herz, das mit mehreren Schocks mit einem bestimmten Energieniveau nicht defibriliiert werden konnte, plötzlich auf dasselbe.Energieniveau durch Rückkehr zu dem Sinusrhythmus anspricht Ferner ist beobachtet worden, daß manchmal ein Herz auf energiereiche Schocks nicht anspricht, aber wirksam defibriliiert werden kann, wenn eine kleinere Energie zugeführt wird.

Es ist natürlich aus verschiedenen Gründen erwünscht, eine Defibrillation mit niedrigen Energien vornehmen zu können. Daher ist verschiedentlich versucht worden, die zur Defibrillation verwendete Energie herabzusetzen. Einige Techniken für die Defibrillation mit geringer Energie sind bereits beschrieben worden und haben sich auch manchmal, aber nicht immer bewährt. Beispielsweise hat Jan Kugelberg in dem Artikel »Ventricular Defibrillation — A New Aspect« (Stockholm, Schweden: Acta Chirurgica Scandinavia, 1967) ein mit energiearmen Doppelimpulsen arbeitendes System beschrieben und angegeben, daß die beiden Impulse mit einem vorherbestimmten Zeitabstand von optimal 100 ms abgegeben werden. Die Theorie besagt, daß der erste Impuls einen kleinen Teil des Myokards beeinflußt und synchronisiert und daß dann der zweite Impuls die Rhythmuskorrektur leichter vornehmen kann. Anscheinend hat diese Theorie eine gewisse Bedeutung, und in im Labor mit Hunden durchgeführten Versuchen wurde bei Impulsen mit einem optimalen Impulsintervall von 100 ms eine Erfolgsquote von etwa 60% erzielt. Das Verfahren nach Kugelberg gilt jedoch nicht als brauchbares Verfahren für die Defibrillation mit niedrigen Energien.

Eine weitere für die Anwendung niedriger Energien vorgeschlagene Theorie geht von einer Schutzzone aus und besagt, daß durch einen energiearmen Schock, der im richtigen Zeitpunkt abgegeben wird, verhindert wcrden kann, daß eine Desynchronisation der Depolarisation des Myokards auftritt. Bei der Abgabe von Schocks während des empfindlichen Zeitraums könnte eine derartige Desynchronisation zu einem Kammerflimmern

nem mit hoher Auflösung arbeitenden Herzstromsensor, der zwei Elektroden besitzt, die in der rechten Herzkammer im Abstand voneinander angeordnet werden. Die Impulsabgabe- oder Entladungselektrode kann aus einem bipolaren Katheter bestehen, der in der rechten Herzkammer bzw. der oberen Hohlvene angeordnet wird. Die Entladungselektroden können auch aus einem unipolaren Katheter bestehen, der in der oberen Hohlvene, beispielsweise auf dem Sensorkatheter, angeordnet wird, sowie aus einer einzigen Flächenelektrode, die an der Herzspitze angeordnet wird. Man kann auch zwei epikardiale Flächenelektroden verwenden, die an der Herzspitze bzw. der Herzbasis angeordnet werden. Schließlich kann man dieselben Elektroden sowohl zur Abgabe der energiearmen Impulse als auch zur Oberwachung des Herzstroms verwenden.

Mit dem Elektrodensensor ist ein P.hythmusstörungsdetektor verbunden, der Herzrhythmusstörungen, beispielsweise das Kammerflimmern und die Tachykardie, feststellen kann. Das Kammerflimn-.^rn ist eine sehr starke und die Kammertachykardie evzs weniger starke Herzrhythmusstörung. Wenn der Detektor eine dieser Rhythmusstörungen feststellt, gibt er ein Signal ab, das in einer programmierbaren Logikschaltung ausgewer-

führen. Nach dieser Theorie werden die durch den ersten Schock bzw. Impuls desynchronisierten Myokardfasern durch einen zeitgesteuerten zweiten Impuls wieder synchronisiert Aber auch diese Theorie hat sich in der Praxis nicht in allen Fällen bewährt.

Man hat auch schon eine Defibrillation des Herzens durch relativ energiearme Impulse bewirkt, die über einen intravaskulären Katheter abgegeben wurden. Dabei wurde festgestellt, daß beim Menschen mit dem Katheter eine Defibrillation mit Impulsen von 5 bis 15 Wattsekunden durchgeführt werden kann. In diesem Zusammenhang wird auf die DE-OS 22 12 591 des Patentinhabers hingewiesen. Aber durch die Anwendung noch energieärmerer Impulse können weitere Vorteile erzielt werden.

Bisher war es nicht möglich, mit energiearmen Impulsen reproduzierbar günstige Ergebnisse zu erzielen, was damit zusammenhängt, daß die Impulse unregelmäßig in Abhängigkeit von dem gestörten Rhythmus des kranken Herzens abgegeben wurden. Es besteht somit ein Bedürfnis nach einer Vorrichtung zur einheitlichen Korrektur von bestimmten Herzrhythmusstörur£en durch die Abgabe von niedrigenergetischen Impulsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Behandeln von Herzarrhythmien der ein- 25 tet wird, die eine Energiespeichereinrichtung dazu vergangs genannten Art zu schaffen, die eine Herzarrhyth- anlaßt, über den bipolarer· Katheter, die epikardialen mie mit unregelmäßigem EKG-Signal mit größerer Si- Elektroden oder eine Kombination beider Einrichtuncherheit über ein Zwischenstadium mit weniger unre- gen einen ersten energiearmen Impuls an das Herz abgelmäßigem EKG-Signal nach dem ersten Impuls in ei- zugeben. Dabei wird als energiearmer Impuls ein Imne Herztätigkeit mit normalem regelmäßigem EKG-Si- 30 puls im Bereich von 0,1 bis 15 Joules bezeichnet, gnal überführt. Durch die Logikschaltung wird ein Anstiegsge-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im schwindigkeitsdetektor angesteuert, der mit den beiden Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merk- Meßelektroden in Wirkungsverbindung steht und desmale gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen, die die Erfin- sen Ausgangssignal in einem Vergleicher mit einem vordung vorteilhaft weiterbilden, sind in den nachgeordne- 35 zugsweise von der Logikschaltung abgegebenen Beten Patentansprüchen enthalten. zugssignal verglichen wird, das eine vorherbestimmte Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Elektro- Anstiegsgeschwindigkeit darstellt. Wenn der Istwert der stimulations-Vorrichtung wird vorteilhaft eine wir- Anstiegsgeschwindigkeit höher ist als das Eezugsi-ignal, kungsvollc Behandlung von Herzarrhythmien ermög- gibt der Vergleicherein Signal ab, das eine Verzögerung licht, indem .ine relativ ungeordnete Arrhythmie in ei- 40 erfährt, deren Dauer durch die Logikschaltung bencn normalen Sinusrhythmus umgewandelt wird, wobei stirr-mt wird oder vorzugsweise in sie programmiert die Umwandlung über ein Zwischenstadium mit einer worden ist. Nach dieser Verzögerung wird durch dieses weniger ungeordneten Arrhythmie folgt, die eine wie- Signal der Energiespeicher veranlaßt, über die Impulsderkehrende Charakteristik aufweist. abgabeelektroden einen zweiten energiearmen Impuls Aus der DE-AS 12 82 802 ist es zwar bekannt, eine 45 an das Herz abzugeben. Unter Steuerung durch die Losynchrone von dem noch auftretenden Sinusrhythmus gikschaltung kann man ähnlich wie den zweiten Impuls gesteuerte Stimulierung des Herzens vorzunehmen. Zur weitere Impulse abgeben.

Beseitigung einer Tachykardie offenbart diese Druck- Dabei kann der erste Impuls synchron oder nichtsyn-

schrift jedoch eine von der Erfindung abweichende chron mit der erfaßten Herzrhythmusstörung abgege-Konzeption, bei der die Folgefrequenz der Stimulie- 50 ben werden. Der synchron oder nichtsynchron abgegerungsimpulse auf einen bestimmten Bruchteil der Fre- bene, erste Impuls hat vor allem die Aufgabe, die Herzqucnz der vorhandenen natürlichen Herztätigkeit her- rhythmusstörung zu vergrößern oder abzuändern in erabgesetzt werden. ster Linie, indem die Frequenz der Herzfunktion herab-Zur Beseitigung einer Tachykardie ist es ferner aus gesetzt oder ihre Amplitude vergrößert wird. Auf der EP-OS 00 16 5?4 bekannt, daß ein Herzschrittma- 55 Grund der Arbeit vr>n Kugelberg kann man theoretisch eher einen Schrittmacherimpuls abgibt. Das Herz wird annehmen, daß durch den ersten Impuls die Funktion dabei von einem Detektor überwacht, um festzustellen, ' '' ' - - ■ ob die Tachykardie zum Stillstand gebracht ist und ob
der Impuls bezüglich des Tachykardieschlages zu früh

oder zu spät abgegeben worden ist. Der Stimulisie- 60 quenz ebenfalls vermindert wird. Ferner erkennt man rungsimpuls wird in Abhängigkeit von dem Detektor bei einer sorgfältigen Auswertung des EKGs daft mangestcuert. Wenn die Tachykardie nicht beseitigt worden ehe Rhythmusstörungen, sogar das Kamnierflimmern ist, erfolgt die Abgabe eines darauffolgenden identi- sehr unregelmäßig auftreten, daß aber das EKG vorhersehen Stimulierungsimpulses zu einem Zeitpunkt, der bestimmbare Abschnitte enthält, die regelmäßig auftrebezuglich des Tachykardieschlages später oder früher 65 ten, vor allem, wenn aa;, EKG durch einen ersten Impuls eingestellt wii d. vergröbert worden ist.

Bei der Elektrostimula^ns-Vorrichtung mit den be- Der zweite und die weiteren energiearmen Impulse

anspruchtcn Merkmalen besteht der Detektor aus ei- werden mittels des AnstieeseeschwindipkeirsHprpWtr.r.:

eines kleinen Teils des Myokards vergleichmäßigt und damit die in dem Myokard unregelmäßig auftretende elektrische Aktivitti vermindert und die Herzstromfre-

mit einem während des zu behandelnden, gestörten Rhythmus wiederkehrenden Ereignis synchronisiert. Beispielsweise kann bei der Kammertachykardie dieses wiederkehrende Ereignis die Anstiegsflake der während der Rhythmusstörung auftretenden R-Zacke sein. Beim Kammerflattern und bei bestimmten Kammertachykardien, bei denen manchmal keine R-Zacken auftreten können, kann die Synchronisation mit den Polarisationswellen erfolgen. Beim Kammerflimmern, bei dem wahrscheinlich keine erkennbaren R-Zacken auftreten, kann die Synchronisation mit einer EKG-Zacke mit maximaler Anstiegszeit erfolgen.

Das überwachte EKC wird somit durch den Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor und die Logikschaltung ausgewertet. Dabei ist vorgesehen, zur Auswertung den Spitzenwert der Momentananstiegsgeschwindigkeit, d. h. jenen Abschnitt der Wellenform zu erfassen und zu speichern, in dem die schnellste Veränderung stattfindet. Dies ist in dem vorliegenden Fail die Änstiegsfianke des EKGs bzw. dessen Anstiegszeit. Die Logikschaltung bewirkt dann die Abgabe eines ersten Impulses vorzugsweise während des EKG-Abschnitts mit der höchsten Anstiegsgeschwindigkeit, wobei möglicherweise der erste Impuls auch nichtsynchron abgegeben werden kann. Bei einer synchronen Impulsabgabe wird der gespeicherte Spitzenwert der Anstiegsgeschwindigkeit durch Vorprogrammierung oder mittels der Logikschaltung durch ein Proportionalsignal dargestellt, das dem Bezugseingang eines Vergleichers zugeführt wird, an dessen anderen Eingang Signale angelegt werden, die dem Istwert der Anstiegsgeschwindigkeit entsprechen.

Während eines vorprogrammierten Zeitraums nach dem ersten Schock bewirkt die Vorrichtung eine fortlaufende Aktualisierung des Signals, das den während der vorhergehenden Abtastperiode gespeicherten Spitzenwert der Anstiegsgeschwindigkeit darstellt. Wenn

UiIgCgCII UiC

nesscn

fi'-viridigkeit

dem EKG ständig ansteigt, so daß die Anstiegsgeschwindigkeit keines Abschnitts mit einer vorher gespeicherten Anstiegsgeschwindigkeit vergleichbar ist. bewirkt die Vorrichtung eine automatische Aktualisierung durch Speicherung eines neuen Spitzenwerts der Anstiegsgescnwindigkeit. Vorzugsweise erfolgt die Aktualisierung, ehe sich die neue Anstiegsgescnwindigkeit von der vorher gespeicherten um einen vorherbestimmten Betrag unterscheidet. Ferner bewirkt die Vorrichtung eine automatische Aktualisierung, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit ständig ansteigt. Nach entsprechender Aktualisierung wird der vorstehend beschriebene Abtastzyklus wiederholt, bis die Rhythmusstörung korrigiert worden ist und das Herz wieder im normalen Sinusrhythmus arbeitet.

Bei manchen Patienten treten Rhythmusstörungen auf. die leichter korrigiert werden können, so daß der nichtsynchronisierte erste Impuls nicht erforderlich ist. Wie vorstehend angegeben wurde, kann man in diesem Fall den ersten Impuls und alle darauffolgenden Impulse mit einem bestimmten Ereignis synchronisieren, das während der zu behandelnden Rhythmusstörung wiederkehrt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigt

Fig.! schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung mil den Merkmalen der Erfindung, und

F i g. 2 eine schematische Darstellung der elektrischen Funktion eines Herzens, das von dem Sinusrhythmus auf ein Kammerflattern übergegangen und dann wieder auf den normalen Sinusrhythmus zurückgeführt worden ist.

Die in der Fig. I mit IO bezeichnete Vorrichtung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und dient zur Korrektur einer abnormalen Herzftinktion, die in Form einer rhythmusgestörten, sehr unregelmäßigen Herzfunktion auftritt und durch Abgabe von mehreren energiearmen Impulsen korrigiert wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist diese implantierbar. Als Meßsonde ist eine übliche Meßelektrodenanordnung 12 vorgesehen, die zwei Elektroden besitzt, die im Herzen oder im Bereich desselben so angeordnet sind, daß mit ihnen die elektrische Herzfunktion überwacht werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es wesentlich, daß mit Hilfe der Meßelektrodenanordnung 12 genaue Herzstromwerte erfaßt werden können, damit die elektrische Logikschaltung geeignet ist, das wiederkehrende elektrische Ereignis zu erfassen unti darauf anzusprechen, das sonst unerkannt bleiben könnte.

Ein Ausführungsbeispiel einer Meßelektrodenanordnung mit zwei Elektroden, die außerhalb des Herzens im Bereich der Basis bzw. der Spitze desselben angeordnet werden, ist in der DE-OS 31 52 725 des Patentinhabers angegeben. Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer bekannten Meßelektrodenanordnung in Form eines intravaskuläitn Katheters ist in der vorstehend erwähnten DE-OS 22 12 591 erkennbar. Die Meßelektrodenanordnung 12 kann auch aus einem kleinen bipolaren Hcrzstromsensor bestehen, der ein hohes Auflösungsvermögen besitzt und zwei Elektroden aufweist, die in geringem Abstand voneinander in der rechten Herzkammer angeordnet werden.

Der von dem Detektor 12 überwachte Herzstrom wird von einem Verstärker 14 verstärkt und dann über geeignete Leitungen einem Rhythmusstörungsdetektor 18 und parallel zu diesem einem Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor 20 zugeführt.

Der Rhythmusstörungsdetektor 18 dient zum Erfassen bestimmter Rhythmusstörungen, beispielsweise des Kammerflimmerns. bei dem die Herzfunktion sehr unregelmäßig ist, oder der Kammertachykardie, bei der das Herz weniger unregelmäßig arbeitet. Ein derartiger Rhythmusstörungsdetektor ist in der DE-OS 26 43 907 angegeben. Beim Erfassen einer dieser Rhythmusstörungen arbeitet der Herzrhythmusstörungsdetektor über Leitungen 24 mit einer programmierbaren Logikschaltung 22 zusammen. Eine zur Durchführung der so nachstehend beschriebenen Grundfunktionen geeignete, programmierbare Logikschaltung ist in der Veröffentlichung WO 82/00 751 beschrieben. In der Logikschaltung 22 werden die Ausgangssignale des Rhythmusstörungsdetektors ausgewertet. Auf Grund dieser Auswertung gibt die Logikschaltung 22 über die Leitung 26 ein entsprechendes Signal an einen Energiespeicher 28 ab. der daraufhin einen ersten energiearmen Impuls an eine Impulsabgabeelektrodenanordnung 30 bekannter Art abgibt Beispiele derartiger bekannter Impulsabgabeelektrodenanordnungen sind in den vorstehend erwähnten DE-OS 22 12 591 und 31 52 725 angegeben. Die Meßelektrodenanordnung und die Impulsabgabeelektrodenanordnung können ganz oder teilweise miteinander vereinigt werden. Der Energiespeicher ist gewöhnlich ein Kondensator und wird unter Steuerung durch die Logikschaltung 22 über eine übliche Ladeschattung 21 aufgeladen.

Die vorstehende Beschreibung betraf die Abgabe des

ersten einer Reihe von Impulsen. Der erste Impuls braucht nicht synchron abgegeben zu werden und dient /.um Umwandeln einer sehr unregelmäßigen Herzfunklion in eine etwas weniger unregelmäßige Herzfunktion, d. h. zum »Vergröbern« der Rhythmusstörung. Zu diescr Vergröberung wird die rhythr.iusgestörte Herzfunktion vor allem in ihrer Frequenz und in ihrer Amplitude so gui'ndert, daß elektrische Muster leichter erkannt werden können und die Rhythmusstörung leichter beeinflußt werden kann. Beispielsweise kann man ein Kammerflimmern, das eine sehr unregelmäßige Herzfunktion darstellt, zu einer Kammertachykardie oder einem Kammerflattern vergröbern, d. h. in rhythmusgestörte Herzfunktionen umwandein, die weniger unregelmäßig und in denen wiederkehrende Ereignisse besscr erkennbar sind. Ebenso kann ein Kammertachykardiemuster mit kleiner Amplitude in ein Muster mit großer Amplitude umgewandelt werden, das leichter korrigier! werden kann.

Die Logikschaltung gibt über die Leitungen 32 an einen Eingang eines Vergleichers 34 ein vorherbestimmtes Bezugssignal ab, das einen Prozentsatz des Spilzenwertes der Anstiegsgeschwindigkeit darstellt, die von einem Spitzenwerthaltekreis 35 während des vorhergehenden Arbeitsbeispiels erfaßt worden ist und vorzugsweise die Anstiegsgeschvvindigkeit während des EKG-Abschnitts ist, in dem der erste Impuls abgegeben wurde. Bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung kann man mittels der programmierbaren Logikschaltung zunächst eine vorherbestimmte Anstiegsgeschwindigkeit in die Vorrichtung eingeben oder kann man mit Hilfe des Spitzenwerthaltekreises 35 den Istwert der Anstiegsgeschwindigkeit ermitteln. Das Bezugssignal stellt eine Anstiegsgeschwindigkeit dai, bei deren Erreichen oder Überschreiten eine Behandlung mit energiearmen Impulsen angezeigt ist, und wird fortlaufend mit dem von dem Soiszenwerthaitekreis 35 erfaßten Istwert der Anstiegsgeschwindigkeit nach dessen Veränderung um einen vorprogrammierten festen Prozentsatz oder andere in die programmierbare Logikschaltung 22 eingeführte Parimeter aktualisiert. Beispielsweise kann das über die Leitung 32 abgegebene Bezugssignal 85% des letzten von dem Spitzenwerthaltekreis 35 erfaßten Spitzcnwcrtes der Anstiegsgeschwindigkeit entsprechen.

Auf Grund der Aktivierung durirh die Logikschaltung 22 gibt der Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor 20 jetzt über die Leitungen 36 ein Ausgan^ssignal an den anderen Eingang des Vergleichers 34 ab. Wenn die Anstiegsgeschwindigkeit ebenso hoch oder höher ist als die dem Bezugssignal entsprechende Arstiegsgeschwindigkeit, gibt der Vergleicher über die Leitung 38 und ein Verzögerungsglied 40 ein Signal ab. Die Verzögerungszeit wird von der Logikschaltung bestimmt und ist gleich Null, wenn der Impuls am Maximum des EKG-Abschnitts abgegeben werden soll. Nach der vorherbestimmten Verzögerung wird über die Leitung 42 ein Signal abgegeben, durch das der Schalter 50 aktiviert wird, so daß er die im Energiespeicher 28 gespeicherte Energie über die Impulsabgabeelektrodenanordnung 30 an das Herz abgibt. Weitere Impulse werden ähnlich abgegeben wie der zweite Impuls, und zwar so lange, bis das Herz wieder im normalen Sinusrhythmus arbeitet

Der zweite und die darauffolgenden Impulse werden mit einem in der elektrischen Funktion des rhythmusgestörten Herzens wiederkehrenden Ereignis synchronisierL Beispielsweise kann bei einer Kammertachykardie das wiederkehrende Ereignis die Anstiegsflanke der R-Zacke während der rhythmusgestörten Funktion sein (oder der der höchsten Anstiegsgeschwindigkeit der R-Zacke entsprechende Nulldurchgang des differenzierten EKG-Signals). Wie vorstehend angegeben wurde, enthält die Logikschaltung 22 eine Zeitsteuerschaltung, die an den Energiespeicher 28 Befehle abgibt, die bewirken, daß die Entladung in das Herz über die Elektrodenanordnung 30 in der gewünschten zeitlichen Beziehung zu den von dem Detektor 18 an die Leitung 24 abgegebenen EKG-Signalen erfolgt. Wenn energiearme Impulse synchron abgegeben werden, können bestimmte Herzrhythmusstörungen mit geringeren Energien korrigiert werden, so daß die Gefahren vermindert werden, die mit energiereichen Impulsen verbunden sind, beispielsweise Gewebeschäden und das Auslösen eines Kammerfiinimerns.

Vorstehend wurde schon erwähnt, daß selbst das Kammerflimmern, d. h. eine Rhythmusstörung, bei der die Herzfunktion sehr unregelmäßig ist, eine gewisse elektrische Regelmäßigkeit besitzt. Daher kann es manchmal möglich sein, schon den ersten Impuls synchron mit einem wiederkehrenden Ereignis des EKGs abzugeben. Selbst wenn bei einem Kammerflimmern eine synchrone Abgabe des ersten Impulses nicht möglich ist. können der zweite und die folgenden Impulse gewöhnlich synchron abgegeben werden, weil durch den oder die vorhergehenden Impulse das EKG vergröbert worden ist.

Bei der bevorzugten, implantierten Vorrichtung haben der erste und die folgenden Impulse eine Energie im Bereich von etwa 0,1 ] bis etwa 15 J. Meistens haben die folgenden Impulse dieselbe oder eine kleinere Energie als der erste Impuls. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die zum Zurückführen der nach dem ersten Impuls nur noch weniger unregelmäßigen Herzfunktion auf den normalen Sinusrhythmus erforderliche Energie kleiner ist als die Energie, die zum Umwandeln der sehr unregelmäßigen Herzfunktion in die weniger unregelmäßige Herzfunktion benötigt wird.

Es kann zwar vorkommen, daß ein Patient schon auf Grund des synchronen oder nichtsynchronen ersten Impulses zu dem normalen Sinusrhythmus zurückkehrt. In den meisten Fällen sind jedoch mehrere energiearme Schocks erforderlich. Der erste Impuls hat vor allem die Aufgabe, eine weniger unregelmäßige, leichter beeinflußbare Herzfunktion herbeizuführen, in der ein Ereignis wiederkehrt, so daß die danach synchron abgegebenen Impulse bewirken können, daß die Herzfunktion weiter vergleichmäßigt oder die Rhythmusstörung vollkommen beseitigt wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist das erfaßbare Ereignis, mit dem die Impulse synchronisiert werden, die Spitze der Zacke, die einer R-Zacke weitestgehend ähnelt.

Der Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor 20 dient zum Synchronisieren des zweiten und der weiteren energiearmen Impulse. Wenn während eines Abtastzeitraums eine Anstiegsgeschwindigkeit erfaßt wird, die ebenso hoch oder höher ist als die höchste während des vorhergehenden Abtastzeitraums gemessene Anstiegsgeschwindigkeit von beispielsweise 1 V/s. kann während dieses bestimmten Teils der Wellenform, vorzugsweise an seiner Spitze, ein Impuls abgegeben werden. Mittels der programmierbaren Logikschaltung 22 kann das Impulsintervall zwischen etwa 10 ms und etwa 5 Sekunden variiert werden. Dabei wird ein Impulsintervall von etwa 80 ms bis etwa 1,5 Sekunden bevorzugt. Es versteht sich, daß das Impulsintervall nicht notwendigerweise kontinuierlich ist, sondern in eine Reihe von diskreten Zeitabschnitten aufgeteilt werden kann, die gewöhnlich

!·'■ kürzer sind als eine Millisekunde. In einer bevorzugten

'"'i Ausführungsform wird festgestellt, in welchem dieser

■ Zeitabschnitte die höchste Anstiegsgeschwindigkeit

:■ auftritt. Dies kann kurz nach dem zuletzt abgegebenen

': Impuls der Fall sein oder zwei oder mehr Takte danach,

"' wenn die Schaltung feststellt, daß die darin gespeicherten Daten aktualisiert werden müssen. Die Theorie be- ', sagt, daß die Wirksamkeit jedes späteren Impulses von

: seinem Energiegehalt, der Genauigkeit seiner Synchro-

i' nisierung mit dem betreffenden EKG-Abschnitt und der

zwischen dem ersten Impuls und dem betrachteten Impuls verstrichenen Zeit abhängt.

ν Zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtung ist in

der F i g. 2 eine intrakardiale Kurve dargestellt, aus der k hervorgeht, wie ein normales EKG zu einem Kammer-

|;j flimmern degeneriert, das durch einen ersten energiear-

■;, men Impuls vergröbert und durch einen zweiten Impuls

I¹ weiter vergröbert wird und kurz nach der Abgabe eines

« synchroner· energiearmen dritten Impulses wieder in

Ϊ, einen normalen Sinusrhythmus übergeht.

Ϊ] Bei der Kammertachykardie ist die Synchronisation

Ϊ der Wellenform bereits gebräuchlich. Dagegen hat man

I bisher nicht angenommen, daß bei der Behandlung eines 4\ Kammerflimmerns eine Synchronisation möglich ist,

Ο weil die Wellenform eine so hohe Frequenz hat und fast

» völlig regellos ist. Es hat sich aber gezeigt, daß mit einer

,ι; bipolarmen Meßelektrodenanordnung mit zwei Elek-

% troden. die in der rechten Herzkammer in geringem

jjt Abstand voneinander angeordnet sind, die Wellenform

\ des EKG auch bei einem Kammerflimmern so genau

^i erfaßt werden kann, daß eine Feststellung möglich ist,

£ wann die Wellenfront an dem Bipol vorbeigeht bzw.

!■;: sich dem Bipol nähen oder sich von dem Bipol wieder

'<i entfernt. Mit Hilfe einer geeigneten Schaltung der hier

■;i beschriebenen Art kann man daher Impulse mit der

t. beim Flimmern auftretenden Wellenform synchronisie-

C ren und in einer bestimmten Beziehung zu der Wellen-

Π form abgeben. Bei einer günstigen Beziehung zwischen

der Wellenfront und den Defibrillationselektroden kann ί< eine etwas größere Masse des Myokards depolarisiert

U und die Wellenform jedenfalls geringfügig vergröbert

W werden. Wiederholte Impulse beeinflussen bei ähnlicher

β zeitlicher Steuerung dann immer größere Teile des

£ Myokards, bis die aufeinanderfolgenden Schocks

;'· schließlich eine vollständige Defibrillation herbeige-

iv führt haben, was durch jeden einzelnen dieser Impulse

;■ nicht hätte erzielt werden können. Man kann die Impul-

ih se wahrscheinlich über einen Katheter an einen kleinen

II Bereich des Myokards oder über das Herz umgebende

ψ Epikardialelektroden global abgeben. Da die kritische

fl Zeitsteuerung letzten Endes von der jeweiligen geome-

ß trischen und zeitlichen Beziehung zwischen der Wellen-

I front und den Meßelektroden 12 abhängt, ist es nicht

Jj überraschend, daß. mit festgelegten Impulsintervallen,

IJ beispielsweise zwischen den Impulsen nach Kugelberg,

oder bei Einhai tun.g einer Schutzzone, befriedigende Ergebnisse nicht immer erzielt werden können. Wenn man dagegen die zeitliche Steuerung der Impulse in Abhängigkeit von den Eigenschaften der das Herz depolarisierenden Wellenfront vornimmt, wie dies hier beschrieben wird, kann man gute Ergebnisse erzielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostimulations-Vorrichnmg zum Behandeln von Hirzarrhythmien mit einem unregelmäßigen EKG-Signal, bestehend aus einer Einrichtung zum Erfassen derartiger Arrhythmien, wobei im Bedarfsfall nach erfaßter Arrhythmie dem Herzen ein erster und im zeitlichen Abstand dazu ein zweiter, jeweils gegenüber einen Defibrillationsimpuls energiearmer Impuls zuführbar ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Energie der Impulse im Bereich von 0,1 bis 15 Joule liegt,

daß zumindest für den zweiten sowie gegebenenfalls erforderliche weitere Impulse eine Synchronisierung mit einer steilen Flanke des EKG-Signals oder eines daraus abgeleiteten Signals vorgesehen ist, und
daß die Vorrichtung für diese Synchronisierung einen Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor (20), eine programmierbare Logikschaitimg (22) und einen Vergleicher (34) aufweist

wobei durch den Anstiegsgeschwindigkeitsdetektor (20) fortlaufend die Flankensteilheit der EKG-Signale oder der daraus abgeleiteten Signale ermittelt und in dem Vergleicher (34) mit einsm Bezugswert verglichen wird, wobei von dem Vergleicher (34) nur dann ein Signal abgegeben wird, wenn die ermittelte Flankensteilheit größer als der Bezugswert ist, und
wobei durch das Signal des Vergleichers (34) nach einer Verzögerungszeit die Abgabe eines Impulses an das Herz ausgelöst vird.

2. ElektrostimuJatioBS-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr-t, daß die Abgabe eines Impulses an das Herz durch das Signal des Vergieichers (34) nach einer in der programmierbaren Logikschaltung (22) vorprogrammierbaren Verzögerungszeit auslösbar ist.

3. Elektrostimulations-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert für den Vergleicher (34) von der programmierbaren Logikschaltung (22) geliefert wird.