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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Herzüberwachungsvorrichtung. Die
Vorrichtung kann benutzt werden, um die Leistung des Herzens eines
menschlichen oder tierischen Wesens zu überwachen. Die Vorrichtung
kann auch so ausgebildet sein, daß sie elektrische Stimulationsimpulse
zum Herzen liefert.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Es
sind verschiedene Vorrichtungen zum Überwachen der Leistung eines
Herzens bekannt. Oft sind diese Vorrichtungen auch in der Lage,
Stimulationsimpulse zum Herzen zu liefern. Derartige Herzstimulationsvorrichtungen
oder Schrittmacher sind normalerweise so angeordnet, daß sie den
rechten Ventrikel des Herzens stimulieren. Es ist auch bekannt,
den linken Ventrikel zu stimulieren. Insbesondere zur Behandlung
eines kongestiven Herzfehlers (CHF) oder anderer schwerwiegender
kardialer Fehler ist es bekannt, den linken Ventrikel zu stimulieren oder
beide Ventrikel, um die hämodynamischen
Leistungsmerkmale des Herzens zu optimieren. Einige dieser Überwachungs-
und Stimulationsvorrichtungen sind ausgebildet, eine Impedanz zwischen
Elektrodenoberflächen
abzufühlen,
welche in oder am Herzen positioniert sind und welche mit der Vorrichtung
verbunden sind. Die abgefühlte
Impedanz kann zum Steuern verschiedener Schrittmacherparameter benutzt
werden.
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Die
US-A-4 733 667 beschreibt ein Herzstimulationsgerät, das mit
einer Leitung ausgebildet ist, die vorzugsweise im rechten Ventrikel
positioniert ist. Die Leitung weist eine Vielzahl von Elektroden
auf. Das Gerät
erzeugt ein Signal, das der Impedanz zwischen zwei Elektroden entspricht.
Das Gerät
enthält auch
einen Differentiator, der eine erste Ableitung des genannten Signals
erzeugt. Das Gerät
weist außerdem
einen Spitzendetektor auf, wo der Spitzenwert der ersten Ableitung
auf einer Schlag-zu-Schlag-Basis eingefangen wird. Die Variation
dieses Spitzenwertes wird zur Steuerung der Stimulationsfrequenz
benutzt. Die Stimulationsfrequenz wird hierbei an den Grad der körperlichen
Betätigung des
Patienten angepaßt,
der den Herzstimulator trägt.
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Die
EP-A-591 642 beschreibt eine frequenzadaptierende Herzstimulationsvorrichtung
mit einer in einem Ventrikel des Herzens positionieren Spitzen-
und einer Ring-Elektrode. Die Vorrichtung ist ausgebildet, die Impedanz
zwischen der genannten Spitzen-Elektrode und der Ring-Elektrode zu messen und
ein entsprechendes Impedanzsignal zu erzeugen. Das Signal wird gefiltert
und ein Differentiator erzeugt die Ableitung dieses Signals. Das
Minimum dieser Ableitung wird abgefühlt. Wenn die Ableitung zunimmt,
nachdem das Minimum durchlaufen ist, wird das Signal in einem Komparator
mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn die Ableitung den Schwellenwert
erreicht, wird ein Steuersignal erzeugt, das nach einer voreingestellten
Verzögerung zur
Emission eines Stimulationsimpulses führt. Auf diese Weise wird die
Stimulationsfrequenz gesteuert. Gemäß diesem Dokument imitiert
dieser Herzstimulator im wesentlichen die Funktion eines normalen Herzens.
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Die
US-A-5 720 768 beschreibt verschiedene mögliche Elektrodenpositionen,
um die verschiedenen Kammern des Herzens zu stimulieren oder abzufühlen.
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Die
US-5-154 171 beschreibt die Verwendung von Impedanzwerten zur Steuerung
der Stimulationsfrequenz. Der in diesem Dokument beschriebene Stimulator
ist so ausgebildet, daß er
nur die rechte Seite des Herzens stimuliert.
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Die
US-A-6 070 100 beschreibt, daß Elektroden
sowohl im linken wie auch im rechten Atrium als auch im linken und
rechten Ventrikel positioniert werden können. Das Dokument beschreibt
die Möglichkeit,
die Impedanz zwischen verschiedenen Elektroden abzufühlen. Die
abgefühlten
Impedanzwerte können
benutzt werden, um das Herzzeitvolumen zu verbessern. Das Dokument
erwähnt,
daß zwischen der
Spitze dz/dt und der Spitzenausstoßrate eine lineare Beziehung
existiert.
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Die
US 2001/0012953 A1 beschreibt ein bi-ventrikuläres Stimulieren. Zwischen Elektroden
an der rechten und an der linken Seite des Herzens wird eine Impedanz
gemessen. Die Variation der Impedanz mit der Zeit wird detektiert.
Die detektierte Impedanzvariation kann benutzt werden, um die Kontraktion
der Ventrikel zu synchronisieren.
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Die
US 2001/0021864 A1 beschreibt, verschiedene Arten für die Benutzung
proximaler und distaler Elektroden von verschiedenen Leitungen,
um einen Strom einzuspeisen und eine Impe danz zu messen. Der gemessene
Impedanzwert kann dazu benutzt werden, den Herzfluß zu maximieren.
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Es
ist oft schwierig, die spezielle Ursache für ein Herzproblem zu bestimmen.
Zum Beispiel ist es für
einen Patienten, der an einem kongestiven Herzfehler (CHF) leidet,
oft schwierig zu erkennen, was dieses Problem verursacht. Die Ursache
kann eine systolische Dysfunktion oder eine diastolische Dysfunktion
sein. Die Systole bezieht sich auf die Kontraktion des Herzens,
das heißt
die Pumpphase. Die Diastole bezieht sich auf die Phase, in der sich
das Herz entspannt, das heißt,
wenn die Ventrikel mit Blut gefüllt
werden. Insbesondere ist es oft schwierig, eine diastolische Disfunktion
des Herzens zu bestimmen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzusehen,
die es ermöglicht,
unter anderem eine diastolische Dysfunktion des Herzens zu ermitteln.
Ein weiteres Ziel ist es, eine derartige Vorrichtung vorzusehen,
die eine Impedanzmessung verwendet, wenn die Funktion des Herzens überwacht
wird. Ein weiteres Ziel ist es, eine Vorrichtung vorzusehen, welche
in relativ einfacher Weise in der Lage ist, eine Herzdysfunktion
zu bestimmen. Gemäß vorteilhafter
Ausführungsformen
der Erfindung kann die Vorrichtung auch so ausgebildet sein, daß sie zum
Herzen Stimulationsimpulse liefert, um die ermittelte Dysfunktion
zu behandeln.
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Die
Ziele der Erfindung werden erreicht durch eine Herzüberwachungsvorrichtung,
enthaltend:
eine Steuerschaltung, die ausgelegt ist, mit einer
ersten, in einer ersten Position des Herzens angeordneten Elektrodenoberfläche und
einer zweiten, in einer zweiten Position des Herzens angeordneten
Elektrodenoberfläche
elektrisch verbunden zu werden,
wobei die Steuerschaltung auch
ausgebildet ist, das folgende zu ermöglichen:
- a)
einen für
die Impedanz zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten
Elektrodenoberfläche
kennzeichnenden Impedanzwert abzuleiten,
- b) eine negative Änderungsrate
des genannten Impedanzwertes an einem ersten Punkt oder Abschnitt
eines Herzzyklus zu bestimmen,
- c) die genannte negative Änderungsrate über eine Vielzahl
von Herzzyklen zu überwachen,
- d) zu bestimmen, ob die genannte negative Änderungsrate oder deren absoluter
Wert über
die genannte Vielzahl von Herzzyklen zunimmt oder abnimmt
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Durch
Bestimmen eines geeigneten Impedanzwertes und durch Überwachen
der genannten negativen Änderungsrate
des Impedanzwertes kann eine Anzeige der diastolischen Funktion
des Herzens erzielt werden. Dies wird nachfolgend erläutert. Mit einer
derartigen Vorrichtung ist es somit möglich, eine mögliche diastolische
Dysfunktion des Herzens zu überwachen
und zu detektieren. Hierdurch kann eine Grundlage für die Behandlung
des Herzens erhalten werden. Durch Bestimmen, ob diese Änderungsrate
zunimmt oder abnimmt, ist es möglich,
zu entscheiden, ob die diastolische Funktion des Herzens besser
oder schlechter wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Steuerschaltung so ausgebildet, dass sie auch das Folgende
ermöglicht:
Liefern von elektrischen Stimulationsimpulsen über eine oder mehrere elektrische
Leitungen zum Herzen. Vorzugsweise ist die Steuerschaltung so ausgebildet,
dass sie die Ausgabe der genannten elektrischen Stimulationsimpulse
in Reaktion auf den genannten überwachten
Wert der negativen Änderungsrate
steuert. Durch Steuern der Ausgabe der elektrischen Stimulationsimpulse
in Reaktion auf den überwachten
Wert kann eine geeignete Behandlung des Herzens ausgeführt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist die Steuerschaltung so ausgebildet, dass sie auch das Folgende
ermöglicht:
Steuern der Ausgabe der genannten elektrischen Stimulationsimpulse
derart, dass der diastolische Zeitquotient in Reaktion auf den genannten überwachten
Wert der negativen Änderungsrate
(für eine
Definition des diastolischen Zeitquotienten siehe später in dieser
Beschreibung) gesteuert wird. Vorzugsweise wird der diastolische
Zeitquotient vergrößert, falls
der absolute Wert der genannten negativen Änderungsrate abnimmt. Der diastolische
Zeitquotient wird vorzugsweise verringert, falls der absolute Wert
der genannten negativen Änderungsrate
zunimmt. Durch Setzen geeigneter Stimulationsparameter in Reaktion
auf den überwachten
Wert, wird ein geeigneter diastolischer Zeitquotient erhalten und
hierdurch wird eine geeignete elektrische Stimulation des Herzens
erzielt. Der diastolische Zeitquotient kann somit derart gesteuert
werden, dass das Herz eine geeignete Zeit hat zu entspannen, so
dass die Ventrikel mit Blut gefüllt
werden können.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist die Steuerschaltung ausgebildet, innerhalb des selben Herzzyklus
die Lieferung der Stimulationsimpulse so freizugeben, dass sowohl
der linke wie auch der rechte Ventrikel des Herzens stimuliert wird. Wenn
beispielsweise ein Patient, der an CHF leidet, behandelt wird, ist
es insbesondere wichtig, beide Ventrikel des Herzens zu stimulieren,
um den Herzzustand des Patienten zu verbessern.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
enthält
die Vorrichtung ein Gehäuse,
wobei die Steuerschaltung in dem genannten Gehäuse positioniert ist und wobei
die genannte Vorrichtung so ausgebildet ist, dass sie in ein menschliches
oder tierisches Lebewesen implantierbar ist. Die Vorrichtung kann
somit beispielsweise einen implantierbaren Stimulator bilden.
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Gemäß einer
Ausführungsform,
die keinen Teil der Erfindung bildet, werden die oben genannten Ziele
erreicht durch eine Herzüberwachungsvorrichtung,
enthaltend:
eine Steuerschaltung, die ausgelegt ist, elektrisch
mit einer ersten Elektrodenoberfläche verbunden zu werden, die
an einer ersten Position des Herzens angeordnet ist, sowie mit einer
zweiten Elektrodenoberfläche,
die an einer zweiten Position des Herzens angeordnet ist,
wobei
die Steuerschaltung auch so ausgebildet ist, dass sie wenigstens
das Folgende ermöglicht:
- a) Ableiten eines für die Impedanz zwischen der genannten
ersten und der genannten zweiten Elektrodenoberfläche kennzeichnenden
Impedanzwertes,
- b) Bestimmen einer negativen Änderungsrate des genannten
Impedanzwertes an einem ersten Punkt oder Abschnitt eines Herzzyklus,
- c) Bestimmen einer positiven Änderungsrate des genannten
Impedanzwertes an einem zweiten Punkt oder Abschnitt des Herzzyklus;
- d) Bestimmen einer Beziehung zwischen der genannten positiven Änderungsrate
und der genannten negativen Änderungsrate,
- e) Überwachen
der genannten Beziehung über mehrere
Herzzyklen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die Vorrichtung somit so ausgebildet, dass sie die erwähnte Beziehung
zwischen der positiven und der negativen Änderungsrate überwacht.
Durch Überwachen
dieser Beziehung sind die überwachten
Werte weniger empfindlich gegenüber
anderen Faktoren, wie Amplitudenvariationen der Impedanz infolge
Atmens der fraglichen Person bzw. des Tieres oder von Temperaturänderungen.
Es soll jedoch hervorgehoben werden, dass es auch innerhalb des
Umfangs der Erfindung liegt, sowohl die erwähnte Beziehung als auch die
negative Änderungsrate,
wie sie oben beschrieben sind, zu überwachen.
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Ferner
ist die genannte Steuerschaltung so ausgebildet, daß die genannte
Beziehung das Verhältnis
zwischen der genannten positiven Änderungsrate und der genannten
negativen Änderungsrate
umfaßt.
Vorzugsweise ist die Steuerschaltung so ausgebildet, daß sie auch
das Folgende ermöglicht: Bestimmen,
ob das genannte Verhältnis
oder sein absoluter Wert über
die genannte Vielzahl von Herzzyklen zunimmt oder abnimmt. Durch Überwachen des
genannten Verhältnisses
ist es möglich,
zu bestimmen, ob die diastolische Funktion des Herzens verbessert
oder verschlechtert wird. Es soll bemerkt werden, daß, wenn
in diesem Dokument erwähnt wird,
daß das
Verhältnis
zwischen der positiven Änderungsrate
und der negativen Änderungsrate überwacht
wird, hierdurch gemeint ist, die Möglichkeit einzuschließen, dass
stattdessen das Inverse dieses Verhältnisses überwacht wird. Eine Zunahme
in dem erwähnten
Verhältnis
ist natürlich äquivalent
einer Abnahme des Inversen und umgekehrt.
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Ferner
ist die Steuerschaltung so ausgebildet, daß sie auch das Folgende ermöglicht:
Liefern elektrischer Stimulationsimpulse über eine oder mehrere elektrische
Leitungen zu dem genannten Herzen. Es ist hierdurch möglich, geeignete
Stimulationsimpulse zu liefern, um den Herzzustand zu verbessern.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die Steuerschaltung auch so ausgebildet sein, dass sie auch
das Folgende ermöglicht:
Steuern der Ausgabe der genannten elektrischen Stimulationsimpulse
in Reaktion auf die genannte überwachte
Beziehung. Vorzugsweise wird der diastolische Zeitquotient in Reaktion
auf die genannte überwachte
Beziehung gesteuert. In analoger Weise zu dem, was oben beschrieben
worden ist, ist es somit möglich,
den diastolischen Zeitquotienten in Reaktion auf die überwachte
Beziehung einzustellen.
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Ferner
wird der diastolische Zeitquotient erhöht, falls der absolute Wert
des Verhältnisses
zwischen der positiven Änderungsrate
und der negativen Änderungsrate
zunimmt. Analogerweise kann der diastolische Zeitquotient erniedrigt
werden, falls der absolute Wert des Verhältnisses zwischen der positiven Änderungsrate
und der negativen Änderungsrate
abnimmt.. Durch diese Merkmale kann der Zustand des Herzens verbessert
werden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, die Ausgabe von Stimulationsimpulsen,
die geeignet sind, sowohl den linken wie auch den rechten Ventrikel
des Herzens zu stimulieren, innerhalb des selben Herzzyklus zu aktivieren.
Die Steuerschaltung kann in einem Gehäuse positioniert sein, wobei
die genannte Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie in ein menschliches oder
tierisches Wesen implantierbar ist. Die Vorrichtung kann somit beispielsweise
einen implantierbaren Schrittmacher bilden, der so ausgebildet sein
kann, daß er
unter anderem einen an CHF leidenden Patienten behandelt.
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Es
wird ferner ein Herzüberwachungssystem offenbart,
das eine Herzüberwachungsvorrichtung gemäß einer
der vorhergehenden Ausführungsformen
enthält
und eine erste Leitung, die wenigstens die genannte erste Elektrodenoberfläche aufweist und
eine zweite Leitung, die wenigstens die genannte zweite Elektrodenoberfläche aufweist,
wobei die genannte erste und die genannte zweite Leitung mit der Herzstimulationsvorrichtung
so verbunden sind, daß die
genannte erste und die genannte zweite Elektrodenoberfläche mit
der genannten Steuerschaltung verbunden sind. Das System enthält somit
die Vorrichtung mit angebrachter erster und zweiter Leitung.
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Ferner
sind Benutzungsarten eines solchen Systems offenbart. Bei diesen
Benutzungsarten des Systems kann eine mögliche diastolische Dysfunktion
des genannten Herzens überwacht
und behandelt werden. Diese Benutzungsarten des Systems betreffen
so die Behandlung eines menschlichen oder tierischen Lebewesens
mit Hilfe des Systems. Durch eine derartige Behandlung kann unter
anderem der Herzzustand eines Patienten, der an CHF leidet, verbessert
werden. Insbesondere kann die Behandlung in Abhängigkeit von einer detektierten
diastolischen Dysfunktion des Herzens durchgeführt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
schematisch eine Herzüberwachungsvorrichtung,
die mit Leitungen verbunden ist, welche Elektrodenoberflächen aufweisen,
die in einem Herzen positioniert sind.
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2 zeigt
schematisch die Variation der Impedanz über der Zeit.
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3 zeigt
die gleiche Darstellung, wie 2, aber
mit einer zusätzlichen
Kurve, die eine diastolische Dysfunktion anzeigt.
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4 zeigt
die gleiche Darstellung, wie 2, aber
mit einer Zusatzkurve, die eine systolische Dysfunktion anzeigt.
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5 zeigt
ein Flußdiagramm
der Funktion der Herzüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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6 zeigt
ein Flußdiagramm
der Funktion der Herzüberwachungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
die keinen Teil der Erfindung darstellt.
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Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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Es
wird nun zunächst
eine Ausführungsform der
Erfindung anhand von 1 beschrieben. 1 zeigt
schematisch eine Herzüberwachungsvorrichtung 10.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform enthält die Vorrichtung 10 ein
Gehäuse 12.
Die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie in ein menschliches oder
tierisches Wesen implantierbar ist. In dem Gehäuse 12 ist eine Steuerschaltung 14 angeordnet.
Die Vorrichtung 10 weist einen Verbinderabschnitt 16 auf,
an den mehrere Leitungen 30, 40, 50, 60 angebracht
werden können.
So sind in der dargestellten Ausführungsform vier Leitungen 30, 40, 50, 60 an
der Vorrichtung 10 angebracht. Die Anzahl der Leitungen
kann aber auch weniger als vier betragen. In der dargestellten Ausführungsform
enthält
die erste Leitung 30 eine distale Elektrode 31 (auch
Spitzenelektrode genannt) und eine proximale Elektrode 32 (auch
Ringelektrode genannt). Bei der dargestellten Ausführungsform
ist somit die Leitung 30 bipolar ausgebildet. Jedoch ist
es auch möglich,
daß eine oder
mehrere Leitungen unipolar ausgebildet sind, d.h., daß sie nur
jeweils eine Elektrodenoberfläche enthalten.
Die Leitung 30 enthält
elektrische Leiter (nicht dargestellt), durch die die Elektrodenoberflächen 31, 32 mit
der Steuerschaltung 14 verbunden sind. Die Steuerschaltung 14 ist
auch ausgelegt, mit einer zweiten Leitung 40 verbunden
zu werden, die Elektrodenoberflächen 41, 42 aufweist.
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Die
Vorrichtung 10 kann auch so ausgebildet sein, daß sie mit
weiteren Leitungen verbindbar ist.
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1 zeigt
so eine dritte Leitung 50 mit Elektrodenoberflächen 51, 52 und
eine vierte Leitung 60 mit Elektrodenoberflächen 61, 62.
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1 zeigt
auch schematisch ein Herz, das ein rechtes Atrium RA, einen rechten
Ventrikel RV, ein linkes Atrium LA und einen linken Ventrikel LV aufweist.
In der dargestellten Ausführungsform
sind die Elektroden 31, 32 im Herzen in der Nähe des Apex
des rechten Ventrikels RV positioniert. Die Leitung 40 ist
so positioniert, daß die
Elektroden 41, 42 zum Emittieren von Stimulationsimpulsen
zum linken Ventrikel LV benutzt werden können. Die Leitung 40 kann
beispielsweise durch das rechte Atrium RA über den koronaren Sinus in
die mittlere oder große
Herzvene eingeführt
werden. Bei der gezeigten Ausführungsform
ist eine dritte Leitung 50 derart eingeführt, daß die Elektroden 51, 52 im
koronaren Sinus positioniert sind, eine vierte Leitung 60 ist
so eingesetzt, daß die
Elektroden 61, 62 im rechten Atrium RA positioniert
sind. Diese Art der Positionierung verschiedener Leitungen 30, 40, 50, 60 ist
dem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet bekannt.
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Die
Steuerschaltung 14 ist so ausgebildet, daß sie einen
Impedanzwert Z ableitet, der für
die Impedanz Z zwischen zwei Elektrodenoberflächen kennzeichnend ist. Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
wird die Impedanz Z zwischen den Elektrodenoberflächen von
zwei verschiedenen Leitungen abgefühlt. Z.B. kann die Steuerschaltung 14 über den
Verbinderabschnitt 16 so angeordnet sein, daß sie eine
Impedanz zwischen einer Elektrodenoberfläche 31, 32 der
ersten Leitung 30 und einer Elektrodenoberfläche 41, 42 der
zweiten Leitung 40 abfühlt.
Die Impedanz kann zwischen der Ring- und der Spitzenelektrodenoberfläche abgefühlt werden, wie
es in einigen der oben erwähnten
Dokumente beschrieben ist. Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
kann der Impedanzwert Z beispielsweise zwischen den Elektrodenoberflächen 32 und 42 abgefühlt werden.
Die Impedanz kann beispielsweise durch Einspeisen eines Stromes
und Messen einer Spannung in Abhängigkeit
von dem eingespeisten Strom gemessen werden. Beispiele, wie die
Impedanz zu messen ist, werden in einigen der oben erwähnten Dokumente
gegeben.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Steuerschaltung 14 auch so ausgebildet, daß sie über eine
oder mehrere der Leitungen 30, 40, 50, 60 elektrische
Stimulationsimpulse zum Herzen liefert. Die Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung funktioniert somit als Schrittmacher. Ein solcher Schrittmacher 10 ist
dem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet bekannt und wird deshalb
hier nicht in allen Einzelheiten beschrieben. Die Vorrichtung 10 kann so
ausgebildet sein, daß die
Steuerschaltung 14 in der Lage ist, Stimulationsimpulse
innerhalb desselben Herzzyklus zu liefern, die geeignet sind, sowohl den
linken LV als auch den rechten RV Ventrikel des Herzens zu stimulieren.
Eine solche Vorrichtung 10 kann benutzt werden, um beispielsweise
einen an CHF leidenden Patienten zu behandeln.
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Die
Vorrichtung 10 kann auch so ausgebildet sein, daß sie Signale
empfängt,
die für
den Aktivitätspegel
eines Lebewesens, in das die Vorrichtung 10 implantiert
ist, kennzeichnend sind. Derartige Signale können beispielsweise durch einen
Aktivitätssensor 18 erzeugt
werden, der innerhalb des Gehäuses 12 eingeschlossen
ist. Dem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet sind verschiedene
Arten von Aktivitätssensoren 18 bekannt.
Ein solcher Aktivitätssensor 18 kann
benutzt werden, um verschiedene Stimulationsparameter zu steuern.
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Erfindungsgemäß ist die
Steuerschaltung 14 so ausgebildet, daß sie die Bestimmung einer
negativen Änderungsrate
dZ2/dt ermöglicht.
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Die
Impedanzvariation während
eines Herzzyklus HC wird nun anhand der 2, 3 und 4 erläutert. So
zeigt 2 schematisch die Variation der Impedanz abhängig von
der Zeit t während eines
Herzzyklus HC. Der hier dargestellte Impedanzwert kann die über den
linken Ventrikel LV des Herzens gemessene Impedanz sein. Ein derartiger Impedanzwert
kann somit beispielsweise zwischen den Elektrodenoberflächen 32 und 42 in 1 erhalten
werden. Der Impedanzwert Z ist niedrig, wenn der Ventrikel LV mit
Blut gefüllt
ist. Während
der systolischen Phase, wenn der Ventrikel LV das Blut auspumpt,
nimmt die Impedanz Z bis zu einem Maximalwert zu, woraufhin die
Impedanz Z absinkt, wenn sich der Ventrikel LV während der diastolischen Phase
mit Blut füllt. 2 zeigt
eine kennzeichnende positive Änderungsrate
dZ1/dt des abgefühlten Impedanzwertes Z während der
systolischen Phase. dZ2/dt stellt eine negative Änderungsrate
während
der diastolischen Phase dar. dZ1/dt und
dZ2/dt können
auf verschiedene Weise definiert werden. Z.B. kann dZ1/dt das
Maximum der Ableitung dZ/dt während
des Herzzyklus sein. dZ1/dt kann jedoch
auch als mittlere positive Änderungsrate
während
eines bestimmten Abschnittes des Herzzyklus HC definiert werden.
Unabhängig
davon, wie die positive Änderungsrate
definiert ist, zeigt diese Änderungsrate
die Steilheit der Kurve Z während
der systolischen Phase an. dZ2/dt kann in
analoger Weise definiert werden. Unabhängig davon, wie exakt dZ2/dt definiert ist, repräsentiert es die Steilheit der
Kurve Z während
der diastolischen Phase.
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3 zeigt
die gleiche Kurve Z wie 2. 3 zeigt
auch mit einer punktierten Linie eine zweite Impedanzkurve 70.
Diese Kurve 70 zeigt die Impedanzvariation während eines
Herzzyklus, wenn die fragliche diastolische Funktion des Herzens schlechter
geworden ist. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist dZ1/dt der Darstellung dZ1/dt
im Falle der Kurve in 2 sehr ähnlich. Die Kurve 70 ist
in der diastolischen Phase jedoch flacher. Deshalb ist jetzt dZ2/dt nicht so steil wie gemäß der Kurve
Z in 2. Die Steilheit der negativen Änderungsrate
dZ2/dt kann so als Kennzeichen der diastolischen
Funktion des Herzens benutzt werden.
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4 zeigt
die gleiche Kurve Z wie 2. Zusätzlich zeigt 4 in
punktierten Linien eine Kurve 80. Diese Kurve 80 repräsentiert
den Impedanzwert während
eines Herzzyklus HC, wenn die systolische Funktion des Herzens im
Vergleich zur Situation von 2 schlechter
geworden ist. Die negative Änderungsrate
dZ2/dt ist hier sehr ähnlich der der Kurve Z in 2.
Jedoch ist die positive Änderungsrate
von dZ1/dt nun weniger steil als in 2.
Die Steilheit von dZ1/dt in 4 kennzeichnet
damit, daß verglichen
zur Situation von 2 die systolische Funktion des
Herzens schlechter geworden ist.
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5 zeigt
ein schematisches Flußdiagramm
der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10.
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die Steuerschaltung 14 so ausgebildet, daß sie einen für die Impedanz
zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenoberfläche kennzeichnenden
Impedanzwert ableitet, beispielsweise zwischen den erwähnten Elektrodenoberflächen 32 und 42.
Es wird dZ2/dt bestimmt. Der bestimmte Wert
von dZ2/dt wird gespeichert. dZ2/dt
wird während
einer Anzahl von Herzzyklen HC überwacht.
dZ2/dt kann während der gesamten Zeit kontinuierlich überwacht
werden. Alternativ ist es möglich,
dZ2/dt nur während bestimmter Perioden zu überwachen.
Da dZ2/dt überwacht wird, ist es ferner
möglich
zu bestimmen, ob dZ2/dt zunimmt oder abnimmt.
Es ist damit möglich, über die diastolische
Funktion des Herzens eine Information abzuleiten. Falls die Vorrichtung 10 so
ausgebildet ist, dass sie Stimulationsimpulse zum Herzen liefert, kann
der diastolische Zeitquotient in Reaktion auf die Bestimmung gesteuert
werden, ob dZ2/dt zu- oder abnimmt. Der
diastolische Zeitquotient kann als: tDiastole/(tSystole + tDiastole definiert
werden, wobei tSystole die Zeit für den systolischen
Teil des Herzzyklus und tDiastole die Zeit
für den
diastolischen Teil des Herzzyklus darstellt. Der diastolische Zeitquotient
bezieht sich so auf die diastolische Zeit in einem Schrittmacher
gesteuerten Herzen. Der diastolische Zeitquotient kann so durch
Steuern verschiedener Stimulationsparameter, z.B. des sogenannten
AV-Intervalls und/oder der Stimulationsfrequenz und/oder des W-Intervalls in
einer Vorrichtung gesteuert bzw. variiert werden, die in der Lage
ist, Stimulationsimpulse zu beiden Ventrikeln des Herzens zu liefern.
Falls eine Verschlechterung der diastolischen Funktion des Herzens
detektiert wird, ist es somit möglich,
den diastolischen Zeitquotienten zu vergrößern, um den Ventrikeln mehr
Zeit zu geben, mit Blut gefüllt
zu werden.
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Es
soll erwähnt
werden, daß der
gesteuerte Wert dZ2/dt auch der absolute
Wert von dZ2/dt sein kann, um stets einen
positiven Wert zu haben. Die Steuerschaltung 14 kann somit
ausgebildet sein, den diastolischen Zeitquotienten zu vergrößern, falls
der absolute Wert von dZ2/dt abnimmt. Die
Steuerschaltung 14 kann ausgebildet sein, den diastolischen Zeitquotienten
zu verringern, falls der absolute Wert von dZ2/dt
zunimmt.
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6 stellt
schematisch ein Flußdiagramm der
Arbeitsweise der Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform
dar, die keinen Teil der Erfindung darstellt. Auch gemäß dieser
Ausführungsform
wird ein Impedanzwert Z abgeleitet. Der Impedanzwert Z ist für die Impedanz
zwischen den Elektrodenoberflächen,
beispielsweise zwischen den Elektrodenoberflächen 32 und 42 kennzeichnend.
Gemäß dieser Ausführungsform
werden sowohl dZ2/dt als auch dZ1/dt bestimmt. Es wird eine Beziehung zwischen den
ermittelten Werten bestimmt. Diese Beziehung kann das Verhältnis (dZ1/dt)/(dZ2/dt) sein.
Alternativ kann der absolute Wert dieses Verhältnisses bestimmt werden. Der
Wert der Beziehung oder des Verhältnisses
wird gespeichert. Diese Beziehung wird über eine Anzahl von Herzzyklen überwacht. Dies
kann auf verschiedene Weise geschehen, wie oben in Verbindung mit 5 angegeben.
Das erwähnte
Verhältnis
ist weniger anfällig
gegenüber
einem externen Einfluß auf
den Impedanzwert Z, als wenn nur die negative Änderungsrate dZ2/dt überwacht
werden würde.
Der überwachte
Wert von (dZ1/dt)/(dZ2/dt)
kennzeichnet die Funktion des Herzens. Es kann ermittelt werden,
ob der absolute Wert des erwähnten
Verhältnisses
zunimmt oder abnimmt. Der diastolische Zeitquotient kann in analoger
Weise zu dem, was oben in Verbindung mit 5 beschrieben
worden ist, abhängig
von dem ermittelten Verhältnis
gesteuert werden. Es ist somit, auch gemäß dieser Ausführungsform,
möglich,
den diastolischen Zeitquotienten abhängig von der überwachten
Beziehung zu vermindern oder zu erhöhen. Falls der absolute Wert
des erwähnten
Verhältnisses
zunimmt, kann der diastolische Zeitquotient erhöht werden und umgekehrt. Die
Steuerschaltung 14 kann gemäß dieser Ausführungsform
auch so ausgebildet sein, daß sie
die Ausgabe von Stimulationsimpulsen sowohl zum linken LV als auch
zum rechten RV Ventrikel aktiviert.
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Es
soll bemerkt werden, dass es natürlich möglich ist,
die Steuerschaltung 14 so auszubilden, dass sie sowohl
das erwähnte
Verhältnis
als auch den Wert dZ2/dt überwacht.
Es ist natürlich
möglich, auch
zur gleichen Zeit den Wert dZ1/dt zu überwachen.
Durch kombiniertes Überwachen
dieser verschiedenen Werte wird eine klare Anzeige darüber erhalten,
ob sich die systolische Funktion oder die diastolische Funktion
des Herzens verändert.
Gleichzeitig wird der Einfluß auf
die Variation der Impedanz Z durch externe Faktoren reduziert, da
das oben erwähnte
Verhältnis
in Betracht gezogen wird.
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Ein
Herzüberwachungssystem
gemäß der Erfindung
ist auch in 1 dargestellt. Dieses System
enthält
die Vorrichtung 10 entsprechend einer der obigen Ausführungsformen
zusammen mit wenigstens einer ersten Leitung 30 und einer
zweiten Leitung 40. Diese Leitungen 30, 40,
sind mit der Vorrichtung 10 so verbunden, dass wenigstens
eine erste Elektrodenoberfläche 31, 32 und
eine zweite Elektrodenoberfläche 41, 42 mit
der Steuerschaltung 14 verbunden sind. Bei einer Art der
Benutzung eines solchen Systems sind die ersten 31, 32 und
die zweiten 41, 42 Elektrodenoberflächen in
oder am Herzen eines menschlichen oder tierischen Wesen positioniert.
Die Elektrodenoberflächen 31, 32, 41, 42 können in
das Herz in der oben beschriebenen Weise eingeführt werden. Das System wird
so benutzt, dass der Wert dZ2/dt überwacht
wird, wie in Verbindung mit 5 diskutiert.
Gemäß einer
alternativen Benutzungsweise des Systems wird das System so benutzt,
dass das Verhältnis
(dZ1/dt)/(dZ2/dt)
in der, in Verbindung mit 6 beschrieben
Weise, überwacht wird.
Vorzugsweise sind die Elektrodenoberflächen 31, 32, 41, 42 so
positioniert, daß der
Impedanzwert Z über
wenigstens einem Teil eines, des ersten RV und des zweiten LV Ventrikels
des Herzens gemessen wird. Vorzugsweise wird der Impedanzwert Z über den
linken Ventrikel LV des Herzens gemessen. Das System wird vorzugsweise
benutzt, um eine mögliche
diastolische Dysfunktion des Herzens zu überwachen, wie es oben beschrieben
worden ist. Das System ist insbesondere geeignet für die Überwachung
einer möglichen
diastolischen Dysfunktion in einem an CHF leidenden Patienten. Das
System kann so eingestellt sein, daß es elektrische Stimulationsimpulse
zum Herzen liefert und die Ausgabe dieser Impulsen derart steuert,
daß der
diastolische Zeitquotient gesteuert wird. Vorzugsweise wird das
System so benutzt, daß elektrische
Stimulationsimpulse zu beiden Ventrikeln RV, LV des Herzens geliefert werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern
kann im Umfang der folgenden Ansprüche variiert und modifiziert werden.
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Es
sind somit verschiedene Modifikationen möglich. Z.B. ist, obwohl die
oben beschriebenen Ausführungsformen
auf das Abfühlen
eines Impedanzwertes Z über
dem linken Ventrikel LV des Herzens gerichtet sind, es stattdessen
möglich,
einen Impedanzwert über
dem rechten Ventrikel RV zu messen. Die erwähnten Änderungsraten können in diesem
Fall dazu benutzt werden, den diastolischen Zeitquotienten auch
in dem Falle zu steuern, in dem die Vorrichtung 10 so ausgebildet
ist, daß sie
Stimulationsimpulse nur zur rechten Seite des Herzens liefert.