DE60126170T2

DE60126170T2 - Verfahren zur Abtastung von einem Herzparameter in einer implantierbaren aktiven medizinischen Vorrichtung

Info

Publication number: DE60126170T2
Application number: DE60126170T
Authority: DE
Inventors: Renzo Dal Molin
Original assignee: Ela Medical SAS
Current assignee: Sorin CRM SAS
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2021-04-07
Also published as: US6591131B2; FR2807327A1; US20020022783A1; DE60126170D1; EP1142609B1; FR2807327B1; ATE352348T1; EP1142609A1

Description

Die Erfindung betrifft die „aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtungen", wie sie durch die Richtlinie 90/385/EWG vom 20. Juni 1990 des Rates der Europäischen Gemeinschaften definiert sind, genauer gesagt die Herzschrittmachervorrichtungen, Defibrillatoren und/oder Kardioverter, die es erlauben, an das Herz elektrische Impulse geringer Energie zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen abzugeben.
Die Erfindung findet ganz besonders Anwendung auf die Messung der intrakardialen Impedanz, beispielsweise der interventrikulären Impedanz (zwischen der rechten Herzkammer und der linken Herzkammer) in einer Vorrichtung vom Multisitetyp, die ein Parameter ist, der zur Steuerung insbesondere der Resynchronisation der Herzkammern nützlich ist, oder der transvalvulären Impedanz (zwischen dem Herzvorhof und der Herzkammer auf einer selben Seite des Herzens), oder auch der schrägen transseptalen Impedanz (zwischen dem rechten Herzvorhof und der linken Herzkammer). Diese Daten werden mit dem Herzminutenvolumen korreliert und erlauben es, insbesondere eine Angabe über die Auswurffraktion zu erhalten, dem hemodynamischen Referenzparameter zur Optimierung der Stimulation an den verschiedenen Sitzen (Sites) einer Multisitevorrichtung.
Diese Anwendung ist jedoch nicht beschränkend, und die Erfindung findet auf die Messung anderer intrakardialen Größen Anwendung, z.B. auf die Analyse eines intrakardialen Elektrokardiogramms oder analoge Anwendungen.
Bisher wird der zu bestimmende Parameter anhand eines durch das Implantat aufgenommenen Signals abgetastet, typischerweise mit einem Abtastschritt von 16 ms, wobei diese Abtastung bei jedem Zyklus wiederholt wird.
Eines der Ziele der Erfindung ist es, ein verbessertes Abtastverfahren vorzuschlagen, das es erlaubt, den nachgesuchten Parameter bei Verringerung der Anzahl an aufgenommenen Abtastwerten und folglich des Verbrauchs des Implantats zu bestimmen, ohne jedoch die Qualität des erhaltenen Ergebnisses zu verändern (welches selber von der Abtastfrequenz abhängt, die ausreichend hoch sein muss).
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, den betrachteten Herzparameter zu bestimmen, indem wiederholt während einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Herzzyklen die Schritte durchgeführt werden, die darin bestehen, den Zeitpunkt des Auftretens eines Herzereignisses zu erfassen, insbesondere eines Herzkammerereignisses, und anschließend eine Abtastung des Signals während des Herzzyklus mit einem konstanten Abtastschritt und einer vorbestimmten zeitlichen Verschiebung zwischen dem erfassten Herzereignis und dem ersten Abtastwert durchzuführen, wobei diese zeitliche Verschiebung eine progressive, von einem Zyklus zum nächsten variable Verschiebung ist.
Vorzugsweise ist die maximale Dauer der variablen zeitlichen Verschiebung stets geringer als die Dauer eines laufenden Zyklus, und erhöht sich um ein konstantes Inkrement von einem Zyklus zum nächsten.
Sobald die Abtastungen über eine gegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Zyklen durchgeführt sind, können die aufgenommenen Abtastwerte geglättet werden, um eine repräsentative Größe des Herzparameters zu ergeben.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, mit Bezug auf die einzige angefügte Zeichnung, bei der es sich um ein Schema handelt, welches die relative Verteilung der Abtastzeitpunkte während der aufeinanderfolgenden Herzzyklen zeigt.
Eine der Betrachtungen, auf welchen die Erfindung beruht, ist die Tatsache, dass die Parameter, die man zu messen wünscht, wie beispielsweise die intrakardiale Impedanz, sich auf dieselbe Weise wie der Blutfluss verändern, also folglich relativ langsam im Maßstab der Dauer eines Herzzyklus, wenn der Zustand des Patienten relativ konstant ist, und in Abwesenheit von häufigen Rhythmusstörungen. Es ist so möglich, die Messung über mehrere aufeinanderfolgende Herzzyklen zu verteilen, ohne jedoch in nennenswerter Weise die Qualität der Wiedergabe der Veränderungen dieser Größe zu verändern.
Durch Verringerung der Anzahl an Abtastwerten, die bei jedem Zyklus aufgenommen werden, verringert man im gleichen Verhältnis den Verbrauch der Schaltungen des Implantats, welche die Aufnahme und die Verarbeitung (analog-digital Wandlung, Speicherung, Glättung, usw.) des betrachteten Parameters vornehmen.
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, anstatt eine Messung über einen Herzzyklus bei jedem Zyklus vorzunehmen, die Messung über acht Zyklen zu verteilen, indem man bei jedem Zyklus achtmal weniger Abtastwerte aufnimmt, und so den Verbrauch ebenfalls durch acht zu teilen.
Um aber die Messungen untereinander kombinieren zu können, die während unterschiedlicher Zyklen aufgenommen wurden, ist es erforderlich, über eine genaue zeitliche Referenz zu verfügen, auf welche die Aufnahmen der Abtastwerte synchronisiert werden.
Zu diesem Zweck wird als zeitliche Referenz der Zeitpunkt des Auftretens eines Herzereignisses ausgewählt, d.h., dass man als Zeitursprung den Zeitpunkt der Erfassung einer Depolarisation, oder den Zeitpunkt einer Stimulation eines Herzraums, z.B. einer Herzkammer, im Allgemeinen der rechten Herzkammer, nimmt.
Während des ersten Zyklus wird eine Abtastung mit einem konstanten Abtastungsschritt vorgenommen, beispielsweise 64 ms, und der erste Abtastwert wird mit einer zeitlichen Verschiebung Δt₁ aufgenommen, die im Verhältnis zum Zeitpunkt des Auftretens des Ereignisses angegeben ist, z.B. eine Verschiebung von 8 ms. Die Abtastung wird während einer gegebenen Dauer fortgeführt, z.B. während einer Dauer von 320 ms im Anschluss an das Herzkammerereignis.
Mit anderen Worten wird beim ersten Zyklus die Abtastung bei 8, 72, 136, 200 und 264 ms nach dem Herzkammerereignis durchgeführt.
Diese fünf Abtastpunkte sind in der 1 durch Rauten veranschaulicht, wobei der Zeitursprung das Herzkammerereignis E ist.
Man wird feststellen, das der gewählte Abtastschritt, hier 64 ms, viel höher als der Abtastschritt der Vorrichtungen des Standes der Technik ist, der typischerweise 8 oder 16 ms beträgt, wobei aus dieser Tatsache eine entsprechende Verringerung im Verbrauch des Implantats folgt.
Beim zweiten Zyklus wird eine Abtastung mit demselben Schritt wie vorher von 64 ms durchgeführt, jedoch mit einer zeitlichen Verschiebung Δt₂ = 16 ms im Verhältnis zum Herzkammerereignis E, anstatt von Δt₁ = 8 ms. Die Abtastwerte werden also bei 16, 80, 144, 208 und 272 ms nach dem Ereignis E aufgenommen, wie es durch die Quadrate in der 1 veranschaulicht ist.
Bei den darauffolgenden Zyklen wird auf dieselbe Weise vorgegangen, wobei derselbe Abtastschritt beibehalten wird, jedoch progressiv die zeitliche Verschiebung Δt₃, Δt₄, ... Δt₈, um ein konstantes Inkrement von 8 ms erhöht wird (d.h., dass Δt₁ = 8 ms, Δt₂ = 16 ms, ..., Δt₈ = 64 ms).
Nach dem achten Herzzyklus, wenn man in angemessener Weise das Inkrement Δt₁ – Δt_i-1 der zeitlichen Verschiebung Δt_i ausgewählt hat, hat man den größten Teil der Zonen des zu studierenden Herzzyklus mit einem „Stroboskopeffekt" abgetas tet, wobei bei jedem Zyklus nur eine verringerte Anzahl an Abtastwerten aufgenommen wurde.
Nach acht Zyklen verfügt man so über vier Abtastwerte, die es ermöglichen werden, den Wert und die Veränderung des betrachteten Parameters zu bestimmen.
So kann der Parameter nach acht Zyklen, dann nach 16 Zyklen, usw. ermittelt werden; er kann ebenso öfter neu ermittelt werden, z.B. bei jedem Zyklus mit einer Glättung über die acht letzten Zyklen, oder jeder anderen entsprechenden Technik.
Das Inkrement Δt_i – Δt_i-1 zwischen zwei aufeinanderfolgenden zeitlichen Verschiebungen (welches bei dem beschriebenen Beispiel 8 ms beträgt) wird ausreichend gering gewählt, um es zu erlauben, gut die Details der Veränderung des Signals innerhalb des Herzzyklus zu sehen (Shannon-Theorie, angewandt auf die Abtastung eines Signals), und um ein Überlappen der Messungen zu vermeiden, die während der aufeinanderfolgenden Zyklen durchgeführt werden, d.h. um beispielsweise zu vermeiden, das der erste Abtastwert, der beim achten Zyklus aufgenommen wird (bei E + 64 ms), später liegt als der zweite Abtastwert, der während des ersten Zyklus aufgenommen wird (bei E + 72 ms).
Das Inkrement Δt_i – Δt_i-1 wird jedoch ausreichend groß gewählt, um die gesamte abzutastende Zone abzudecken: in dem veranschaulichten Beispiel gibt es so nur ein geringes Intervall zwischen dem ersten Abtastwert des achten Zyklus (bei E + 64 ms) und dem zweiten Abtastwert des ersten Zyklus (bei E + 72 ms). Dies erlaubt es, die Zone [E; E + 320 ms] auf vollständige und homogene Weise abzudecken, d.h. die 320 ersten Millisekunden eines Herzzyklus (wobei die Gesamtdauer eines Herzzyklus in der Größenordnung von 860 ms bis 70 Zyklen pro Minute (cpm) liegt).
Dieses Inkrement Δt_i – Δt_i-1 ist nicht zwangsläufig festgelegt; es kann in Abhängigkeit der Bedürfnisse oder bestimmter Bedingungen dynamisch angepasst werden, z.B. im Falle der Erhöhung der Herzfrequenz verringert werden, und umgekehrt.
Das Inkrement Δt_i – Δt_i-1 sowie die anfängliche Verschiebung Δt₁ können ebenfalls derart ausgewählt werden, dass die Analyse des betrachteten Parameters auf ein besonderes „Messfenster" innerhalb des Herzzyklus konzentriert wird, was keine besonderen Schwierigkeiten bereitet, da die Abtastung im Verlauf der aufeinanderfolgenden Zyklen immer auf das Herzkammerereignis E synchronisiert bleibt.

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Herzparameters, insbesondere einer intrakardialen Impedanz oder eines intrakardialen Elektrokardiogramms, anhand eines Signals, das durch eine aktive implantierbare medizinische Vorrichtung wie bspw. einen Herzschrittmacher, Defibrillator, Kardioverter und/oder eine Multisite-Vorrichtung aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, wiederholt im Verlauf einer Mehrzahl von aufeinander folgenden Herzzyklen (CYCLE 1 ... CYCLE 8) die Schritte auszuführen, die darin bestehen: – den Zeitpunkt (E) des Auftretens eines Herzereignisses zu erfassen, und – anschließend eine Abtastung des Signals während des Herzzyklus mit einem konstanten Abtastschritt und einer vorbestimmten zeitlichen Verschiebung (Δt₁ ... Δt₈) zwischen dem erfassten Herzereignis und dem ersten Abtastwert durchzuführen, wobei diese zeitliche Verschiebung eine progressive, von einem Zyklus zum nächsten variable Verschiebung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die maximale Dauer der variablen zeitlichen Verschiebung (Δt_i) stets geringer ist als die Dauer eines laufenden Zyklus.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Dauer der variablen zeitlichen Verschiebung (Δt_i) von einem Zyklus zum nächsten um ein konstantes Inkrement (Δt_i – Δt_i-1) steigt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die aufgenommenen Ab tastwerte, nachdem die Abtastungen über eine gegebene Anzahl von aufeinander folgenden Zyklen durchgeführt wurden, geglättet werden, um einen repräsentativen Wert des Herzparameters zu ergeben.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Herzereignis ein Herzkammerereignis ist.