DE69121038T2

DE69121038T2 - Einfangsbestätigung mittels einer auf dem Steckergehäuse eines Herzschrittmachers angeordneten neutralen Elektrode

Info

Publication number: DE69121038T2
Application number: DE69121038T
Authority: DE
Inventors: Jason A Sholder
Original assignee: Pacesetter Inc
Current assignee: Pacesetter Inc
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: JPH0579350B2; EP0479215A3; EP0479215A2; JPH04263872A; US5222493A; DE69121038D1; AU8483691A; EP0479215B1

Description

Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf implantierbare Herzschrittmachersysteme und insbesonders auf ein Herzschrittmachersystem gerichtet, das eine verbesserte Fähigkeit hat, die kardiale Antwort mit dem System zu detektieren, das dazu imstande ist, den Einfang zu bestätigen, sogar wenn in einem bipolaren Aufbau schrittgemacht wird.
Der "Einfang" ist als eine kardiale Antwort definiert, welche durch einen Schrittmacherstimulationsimpuls iniziiert wird. Wenn ein Schrittmacherstimulationspuls entweder den Vorhof oder die Ventrikel des Herzens während eines geeigneten Teiles in einem kardialen Zyklus anregt, ist es wünschenswert, daß der Stimulationspuls ausreichend ist, um das Herz dazu zu veranlassen, auf den Stimulahonspuls, der geliefert wird, zu antworten. Jeder Patient hat einen Schwellenwert, welcher für gewöhnlich als der minimale Betrag der Stimulationsenergie definiert wird, die erforderlich ist, um den Einfang zu bewirken. Es ist für gewöhnlich wünschenswert, den Einfang bei oder nahe der niedrigst möglichen Energie festzusetzen, um Batterieleistung zu sparen, zu erreichen, wodurch die nützliche Lebensdauer des Schrittmachers ausgedehnt wird. Typischerweise ist, sobald das niedrigste Festsetzen, bei welchem der Einfang zuverlässig gehalten wird, bestimmt wird, die Pulsamplitude etwas ansteigend, um einen Sicherheitsrand zu liefern, so daß, wenn der Schwellenwert des Patienten ansteigt, der Ausgang eines implantierten Schrittmachers immer noch ausreichend sein wird, um den Einfang ausreichend zu erhalten.
Der Einfang wird typischerweise mit Hilfe eines Elektrokardiogramms (EKG) durch EKG Elektroden, die an den Gliedern des Patienten und/oder am Brustkasten angeordnet sind, gemessen. Wenn ein Patient mit einem typischen EKG Monitor verbunden ist, und der Schrittmacher Stimulationspulse liefert, überwacht der Arzt den Ausgang, uni zu bestimmen, ob jeder Schrittmacherpuls, welcher als ein Spitze gesehen wird, von einer kardialen Antwort gefolgt wird. Der ventrikuläre Einfang ist dadurch relativ leicht festzustellen, daß jeder ventrikuläre Stimulationspuls, welcher den Einfang erreicht, eine sehr großen R- Welle herstellt. Die Bestimmung des atrialen Einfangs in Antwort auf einen atrialen Sümulationspuls ist eine schwierigere Aufgabe. Der atriale Einfang in Antwort auf einen atrialen Stimulationspuls ist auf einem Elektrokardiograimn als ein P-Welle gesehen worden, die dem atrialen Stimulationspuls mit einem konstanten Zeitintervall folgt. Eine frühere Vorrichtung benutzte dual detektierende Elektroden und schlug vor, daß die Herzaktion 15 bis 20 Millisekunden nach dem Stimulus ist. (Siehe U. S. Patent Nr.4, 365, 639 von Goldreyer.)
Die Zeitverzögerung verändert sich beträchtlich, abhängig von der Physiologie des Patienten, den eingenommenen Medikamenten, dem elektrolytischen Ausgleich, der Nähe der Detektionselektrode zu der stimulierenden Elektrode und anderen Faktoren. Als weiteres ist es fast unmöglich, zu garantieren, daß eine P-Welle von ausreichender Amplitude sein wird, um auf einem Standard EKG Scan gesehen zu werden. Um den atrialen Einfang bei Patienten mit intakten kardialen Zuständen zu bestätigen, muß der Arzt im allgemeinen atrial schrittmachen und die ventrikuläre Antwort auf die schrittgemachte atriale Rate beobachten. Bei Patienten mit Herzblockierung kann der Arzt nicht den atrialen Einfang wegen des Fehlens der Leitung von dem Vorhof zu den Ventrikeln bestimmen, womit die Ventrikel von dem Beantworten auf die atrialen Stimulationspulse abgehalten werden. In solchen Fällen kann sich der Arzt auf die Durchleuchtungsauswertung der kardialen Wandbewegung in Antwort auf die atriale Stimulation verlassen müssen, um den atrialen Einfang zu sichern.
Ein anderes Verfahren zum Bestimmen des atrialen Eingangs ist, das Signal, das an der atrialen Stimulationselektrode auftritt, an eine externe Ansichtsvorrichtung weiterzuleiten. Einige der neueren Schrittmacher haben die Fähigkeit, intrakardiale Elektrogramm (IEGM) Signale, die entweder an der atrialen Elektrode oder der ventrikulären Elektrode in Realzeit auftreten, an eine externe Überwachungsvorrichtung für die Realzeitauswertung durch einen Arzt zu übertragen. (Siehe zum Beispiel U.S. Patent Nr. 4, 232, 679 von Schulman.)
Aufgrund der großen Größenordnung eines Stimulationspulses im Hinblick auf das P-Wellensignal und der Dichte in der Zeit zwischen dem Stimulationspuls und dein Auftreten der P-Welle tendieren die atrialen Detektionsverstärker von herkömmlichen Schrittmachern dazu, in der Anwesenheit eines Stimulationspulses zu sättigen und die P-Welle zu überdecken. Ist in praktischer Hinsicht das Benutzen der IEGM Signale, die von der Stimulationselektrode geliefert werden, zum Bestimmen, ob der P-Welleneinfang aufgetreten ist, nicht wirkungsvoll.
Schrittmachersysteme zum Bestätigen des Einfangs werden in den U.S. Patenten Nr.4, 686, 988 und 4, 817, 605, beide von dem vorliegenden Erfinder, offenbart. In dein System, die in diesen Patenten gelehrt werden, muß, wie in allen bekannten Systemen zum Bestätigen des Einfangs, eine der zwei Elektroden, die benutzt wird, um den Einfang zu detektieren, neutral sein. Diese Erfordernis ist aufgrund der Tatsache, daß die zwei Elektroden, welche zum Detektieren benutzt werden, eine Ladung haben, welche ihre Fähigkeit, als ein Paar den Einfang zu detektieren, verhindert.
Die Systeme, die durch diese zwei Patente gelehrt werden, benutzen bipolare Leitungen, die in einem einpoligen Aufbau schrittmachen. Somit wird nur eine der Elektroden an jeder Leitung zum Schrittmachen benutzt, mit dem Gehäuse des Schrittmachers, das als die andere Schrittmacherelektrode wirkt. Die zweite Elektrode auf der Leitung wird als eine neutrale Elektrode zusammen mit dein Schrittmachergehäuse benutzt, um den Einfang zu detektieren. Somit benutzte zum Beispiel in den Systemen, die in den U.S. Patenten Nr.4, 686, 988 und 4, 817, 605 beschrieben werden, der Schrittmacheraufbau einen einpoligen Aufbau, Spitze auf Gehäuse. Der Einfang wird durch Benutzen der Ringelektrode und des Gehäuses detektiert.
Diese Technik hat zwei entscheidende Nachteile. Der erste Nachteil ist, daß sogar mit einem bipolaren Schrittmacher und den bipolaren Leitungen der Einfang nur detektiert werden kann, wenn das Schrittmachen in einem einpoligen Aufbau durchgeführt wird. Somit kann das bipolare Schrittmachen und die Einfangsdetektion nicht zusammen stattfinden. Der zweite Nachteil ist, daß das System der U. S. Patente Nr.4, 686, 988 und 4, 817, 605 nicht mit einpoligen Leitungen benutzt werden kann.
EP-A-308536 beschreibt einen Schrittmacher, in welchem die Schrittmacher und Detektionsschaltungen so programmiert werden können, daß das Schrittmachen in einem bipolaren Aufbau ausgeführt werden kann und das Detektieren zum Beispiel zwischen Spitze und Gehäuse durchgeführt wird.
Dem System entsprechend ist das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung, daß sie ein System liefert, welches dazu imstande ist, zuverlässig den Einfang zu detektieren und daß das System dazu imstande ist, den Einfang auf einer kontinuierlichen Basis zu detektieren. Es ist ein weiteres Ziel, daß das System der vorliegenden Erfindung dazu imstande ist, den Einfang zu detektieren, während in einem bipolaren Aufbau schrittgemacht wird. Es ist ebenfalls ein Ziel der vorliegenden Erfindung, daß sie ein System zum zuverlässigen Detektieren des Einfangs zum Gebrauch mit einem einpoligen Schrittmachersystem, das einpolige Leitungen hat, liefert.
Das verbesserte System der vorliegenden Erfindung sollte relativ leicht durchzuführen sein, so daß sie nicht einen Anstieg in der Größe des Schrittmachers erfordert. Zusätzlich sollte sie gleichzeitig entscheidend die Funktionslebensdauer des Schrittmachers verlängern und konstant den Einfang aufrechterhalten, womit sie dem Patienten auf zwei wichtige Arten nutzt. Schließlich ist es ein Ziel, daß alle oben erwähnten Vorteile und Ziele erreicht werden, ohne irgendwelche wesentlichen relativen Nachteile in Kauf zu nehmen.
Entsprechend der Erfindung wird ein System zum Bestimmen des kardialen Eingangs geliefert, das umfaßt:
erste Pulserzeugtingseinnchtung zum Erzeugen von Stimulationspulsen; eine erste elektrische Leitung, die eine erste elektrische Leitungselektrode darauf hat, wobei die erste Elektrode zum Verbinden mit der ersten Pulserzeugungseinrichtung zum Liefern der Stimulationspulse von der ersten
Pulserzeugungseinrichtung an die erste Elektrode ist; eine erste elektrische Leitungseinrichtung, die weg von der ersten Elektrode zum Liefern eines Rückpfades für die Stimulation mit Zwischenraum angeordnet ist; und eine Einrichtung zum Bestätigen des kardialen Einfangs als ein Ergebnis der Stimulationspulse von der ersten Pulserzeugnngseinrichtung, wobei die Bestätigungseinrichtung eine neutrale Elektrode, die weg von der ersten Elektrode mit Zwischenraum angeordnet ist, und die erste elektrische Leitungseinrichtung umfaßt, wobei die neutrale Elektrode einen ersten Einfangslesepfad definiert, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Einfangslesepfad zwischen der ersten Elektrode und der neutralen Elektrode ist.
Die Nachteile und Begrenzungen des Standes der Technik, der oben diskutiert wurde, werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt. Entsprechend in den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein kardiales Schrittmachersystem, das zu atrialer und/oder ventrikulärer Stimulation und atrialer und/oder ventrikulärer Detektion fähig ist, weiterhin eine Einfangsbestätigungsschaltung, welche eine neutrale Elektrode benutzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist diese neutrale Elektrode in den Schrittmacher an dem Plastiksteckergehäuse eingebaut. Abwechselnd könnte eine zusätzliche Leitung benutzt werden, oder eine zusätzliche Elektrode könnte auf einer Leitung angeordnet werden, obwohl diese Techniken als entscheidend weniger vorteilhaft angesehen werden. In einer bipolaren Schrittmachersituation könnte das Gehäuse ebenfalls als die neutrale Elektrode benutzt werden.
Die neutrale Elektrode wird bevorzugt auf der Vorder- oder Rückseite des Steckergehäuses angeordnet, um guten Kontakt mit dem Körpergewebe zu bilden. Die Erfindung erlaubt einem kardialen Schrittmachersystem mit einer einpoligen Leitung oder Leitungen benutzt zu werden, oder einer bipolaren Leitung oder Leitungen benutzt zu werden und erlaubt den bipolaren Leitungen zum Schrittinachen in einem bipolaren Aufbau benutzt zu werden.
Der Einfang wird durch Benutzen der neutralen Elektrode und einer der Elektroden auf der Leitung oder den Leitungen detektiert. Jede Elektrode auf der Leitung oder den Leitungen kann benutzt werden, obwohl, da die Spitzenelektroden in besseren Kontakt mit dem Herzgewebe sind, die Spitzenelektroden bevorzugt werden. Die neutrale Elektrode auf dem Steckergehäuse kann mit beiden Leitungen in einem Zweikammerschrittmachersystem benutzt werden, um den Einfang in beiden Kammern des Herzens zu detektieren. Somit würde, um den atrialen Einfang zu detektieren, die Spitzenelektrode der atrialen Leitung zusammen mit der neutralen Elektrode benutzt werden. Ahnlich würde, um den ventrikulären Einfang zu detektieren, die Spitzenelektrode der ventrikulären Leitung zusammen mit der neutralen Elektrode benutzt werden.
Die Verbesserung in der Einfangsbestätigung, die hierin offenbart wird, kann vorteilhaft in den Schrittmachersystemen eingebaut werden, die in den oben erwähnten U.S. Patenten Nr. 4, 817, 605 und 4, 686, 988 beschrieben werden und in jedem anderen vorstellbaren modernen Schrittmachersystem mit dem Zusatz einer kleinen zusätzlichen Schaltung eingebaut werden. In den System der U.S. Patente 4, 817. 605 und 4, 686, 988 wird ein P- Wellendetektionsverstärker als ein Teil der Einfangsdetektion und der Bestätigringstechnik benutzt.
Entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform wird ein weiterer Verstärker, ein Einfangsdetektionsverstärker geliefert. Dieser Einfangsdeteküonsverstärker ist mit der neutralen Elektrode, die auf dem Steckergehäuse angeordnet ist, und mit der Spitzenelektrode von einer der Schrittmacherleitungen verbunden, um den Einfang in diesen Leitungsherzkammern zu detektieren (das System kann zwischen den Leitungen umschalten, nin den Einfang in beiden Kammern zu detektieren). Die logische Schaltung zur Einfangsbestätigung ist mit dem Ausgang des Einfangsdetektionsverstärkers verbunden und der Einfang wird detektiert.
Das System ist somit zum Detektieren des Einfangs sowohl in dem Vorhof als auch in der Ventrikel in einem Zweikammersystem oder von einer Kammer in einem Einkammerschrittmachersystem imstande. Somit kann in einem bipolaren System das Schrittmachersystem in einem bipolaren Aufbau zwischen der Spitze und dem Ring der Schrittmacherleitung (Leitungen) schrittmachen, und den Einfang zwischen der Spitze (vorzugsweise) der Schrittmacherleitung (Leitungen) und der neutralen Elektrode detektieren. Somit können herkömmliche bipolare Leitungen benutzt werden. In einem einpoligen System kann das System in einem einpoligen Aufbau zwischen der Spitze und der Leitung (Leitungen) schrittmachen und den Einfang zwischen der Spitze und der Leitung (Leitungen) und der neutralen Elekrode detektieren.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung liefert zum automatischen Detektieren der Stimulationspulse die Amplituden in Antwort auf eine Bestimmung der Einfangsschwellenwerte. In dieser Ausführungsform wird der Ausgang des Einfangsdeteküonsverstärkers benutzt, um zu bestimmen, ob der Einfang aufgetreten ist. Die Pulsamplitude (und/oder Breite) kann verändert werden, und wenn der Einfang verloren wird, wird das System automatisch die Amplitude (und/oder Breite) des Stimulationspulses auf einen Wert zunehmen, welcher über der niedrigsten Pulsamplitude (und/oder Breite) ist, welche den Einfang hatte. Auf diese Art wird ein Sicherheitsgrad atifrecht erhalten.
In einer anderen Veränderung, welche die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, werden anstelle des Benutzens eines separaten Einfangsdetektionsverstärkers der P-Wellendetektion/Schrittmacherverstärker und der R-Wellendetektion/Schrittmacherverstärker benutzt, um den Einfang zu detektieren. Normalerweise sind während des Zeitanteiles, der unmittelbar auf einen Stimulationspuls folgt, diese Verstärker in einer Refraktionsperiode, in welcher sie nicht zum Detektieren benutzt werden. Dementsprechend können sie während dieser Zeitperiode benutzt werden, um den Einfang durch Umschalten einer ihrer Eingänge zu detektieren, um das Signal von der neutralen Elektrode zu überwachen.
Diese Ausführungsform kann entweder mit bipolaren oder einpoligen Leitungen benutzt werden. Mit bipolaren Leitungen macht das Schrittmachersystem in einem bipolaren Aufbau zwischen der Spitze und dem Ring der Schrittmacherleitung (Leitungen) Schritt, und detektiert den Einfang zwischen der Spitze (vorzugsweise) der Schrittmacherleitung (Leitungen) und der neutralen Elektrode durch Benutzen der Detektionsschwellen/Schrittmacherverstärker. Wiederum können herkönnlaliche bipolare Leitungen benutzt werden. In einem einpoligen System macht das System in einem einpoligen Aufbau zwischen der Spitze und der Leitungen (Leitungen) Schritt und detektiert den Einfang zwischen der Spitze und der Leitung (Leitungen) und der neutralen Elektrode durch Benutzen der Detektions/Schrittmacherverstärker.
Die automatische Pulsamplitudendetektionstechnik, die oben beschrieben wird, kann wiederum mit diesen zusätzlichen bevorzugten Ausführungsformen benutzt werden.
Es kann deshalb erkannt werden, daß die vorliegende Erfindung ein System lehrt, welches dazu imstande ist, zuverlässig den Einfang zu detektieren, und daß das System dazu imstande ist, den Einfang auf einer kontinuierlichen Basis zu detektiereii. Das System der vorliegenden Erfindung ist dazu imstande, den Einfang während des Schrittmachens in einem bipolaren Aufbau mit bipolaren Leitungen zu detektieren. Sie ist ebenfalls dazu imstande, zuverlässig den Einfang in einem einpoligen Schrittmachersystein, das einpolige Leitungen hat, zu detektieren.
Sie ist relativ einfach durchzuführen, und somit wird sie nicht die Größe des Schrittmachers vergrößern. Zusätzlich wird sie entscheidend die Funktionslebensdauer des Schrittmachers verlängern, während sie konstant den Einfang aufrechterhält, womit dem Patienten auf zwei wichtige Arten genutzt wird. Schließlich werden alle oben erwähnten Vorteile und Ziele erreicht, ohne irgendwelche wesentlichen relativen Nachteile in Kauf zu nehmen.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden am besten mit Bezug auf die Zeichnungen verstanden, in welchen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines zweikammerbipolaren kardialen Schrittmachersystemes ist, welches entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 eine Rückansicht eines Schrittmacher ist, der entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, die eine bevorzugte Anordnung für eine neutrale Elektrode zeigt;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Schrittmachers ist, der entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, das eine alternative Anordnung für die Anordnung der neutralen Elektrode zeigt;
Fig. 4 eine Registrierbandspur des Einfangsdetektionssignales der vorliegenden Erfindung, die mit einer bipolaren Leitung benutzt wird, zusammen mit; einer Registrierbandspur des Oberflächen EKG's als Referenz bei einer 7.5 Volt-Pulsamplitude zeigt;
Fig. 5 eine Registrierbandspur des Einfangsdetektionssignales der vorliegenden Erfindung, die mit einer bipolaren Leitung benutzt wird, zusammen mit einer Registrierbandspur des Oberflächen EKG's als Referenz bei einer 1.5-Volt Pulsamplitude zeigt;
Fig. 6 eine Registrierbandspur des Einfangsdetektionssignales der vorliegenden Erfindung, die eine bipolare Leitung benutzt, zusammen mit einer Registrierbandspur des Oberflächen EKG's als Referenz bei einer 1.0 Volt- Pulsamplitude zeigt;
Fig. 7 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer einpoligen kardialen Schrittinachersysteme ist, das entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 8 eine Registrierbandspur des Einfangsdetektionssignales der vorliegenden Erfindung, die mit einer einpoligen Leitung benutzt wird, zusammen mit einer Registrierbandspur des Oberflächen EKG's als Referenz bei einer 7.5 Volt-Pulsamplitude zeigt;
Fig. 9 eine Registrierbandspür des Einfangsdetektionssignales der vorliegenden Erfindung, die mit einer einpoligen Leitung benutzt wird, zusammen mit einer Registrierbandspur des Oberflächen EKG's als Referenz bei einer 1.5 Volt-Pulsamplitude zeigt;
Fig. 10 eine Registrierbandspur des Einfangsdetektionssignales der vorliegenden Erfindung, die mit einer einpoligen Leitung benutzt wird, zusammen mit einer Registrierbandspur des Oberflächen EKG's als Referenz bei einer 1.0 Volt-Pulsamplitude zeigt; und
Fig. 11 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer bipolaren kardialen Schrittmachersystemes ähnlich zu demjenigen, das in Fig. 1 gezeigt wird, ist, jedoch das Schrittinachergehäuse als die neutrale Elektrode benutzt;
Fig. 12 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer bipolaren kardialen Schrittmachersystemes, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zusätzlich die Einrichtung zum automatischen Steuern der Ausgangspulskennzeichen beinhaltend;
Fig. 13 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikaammer einpoligen kardialen Schrittmachersystemes, wie in Fig. 7 gezeigt, ist, zusätzlich die Einrichtung zum automatischen Steuern der Ausgangspulskennzeichen beinhaltend;
Fig. 14 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer bipolaren kardialen Schrittmachersystemes, ähnlich zu dem das in Fig. 1 gezeigt ist, ist, jedoch die Detektions/Schrittmacherverstärker zum zusätzlichen Detektieren des Einfangs benutzt;
Fig. 15 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer einpoligen kardialen Schrittmachersystemes, ähnlich zu dem das in Fig. 7 gezeigt ist, ist, jedoch die Detektions/Schrittmacherverstärker zum zusätzlichen Detektieren des Einfangs benutzt;
Fig. 16 schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer bipolaren kardialen Schrittinachersystemes, wie in Fig. 14 gezeigt ist, ist, zusätzlich die Einrichtung zum automatischen Steuern der Ausgangspulskennzeichen beinhaltend;
Fig. 17 ein schematisches Blockdiagramm eines Zweikammer einpoligen kardialen Schrittmachersystemes, wie in Fig. 15 gezeigt wird, ist, zusätzlich die Einrichtung zum automatischen Steuern der Ausgangspulskennzeichen beinhaltend.
Die folgende Beschreibung ist auf der Funktion eines kardialen Schrittmachersystems basierend, das in einem DDD Modus arbeitet, jedoch wird es verständlich sein, daß die Erfindung nicht darauf begrenzt ist und in anderen Typen von Schrittmachermoden benutzt werden kann. Im speziellen ist die vorliegende Erfindung leicht auf Einkammer- oder Zweikammerschrittmacher, einpolige oder bipolare Leitungen, Schrittmacher und Schrittmacheraufbauten und auf taktansprechende oder nichttaktansprechende Schrittmachersysteme anwendbar. Das System der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen ist vollständig innerhalb des Schrittmachers beinhaltet und als solches kann es mit jeder Schrittmacherleitung benutzt werden.
Ein schematisches Blockdiagrairim eines implantierbaren Schrittmachersystemes 20, das entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Das Schrittmachersystem 20 ist mit dem Herzen 22 eines Patienten verbunden, das einen rechten Vorhof 24 und eine rechte Ventrikel 26 hat. Das Schrittmachersystem 20 ist dazu imstande, elektromagnetisch mit einem externen Programmierer 28, der extern auf der Haut 30 des Patienten angeordnet ist, verbunden zu sein. Der Programmierer 28 beinhaltet einen Telemetriesender und Empfänger und einen Monitor, wie sie in dem Stand der Technik bekannt sind.
Eine herkömmliche bipolare atriale Leitung 32 wird angeordnet, die eine erste oder Spilzenelektrode 34 an jedem distalen Ende hat, und eine zweite oder Ringelektrode 36 hat, die mit Zwischenraum von der Spitzenelektrode angeordnet ist. Die Spitzenelektrode 34 ist in Kontakt mit dem atrialen Gewebe in dem rechten Vorhof 24 angeordnet.
Eine herkömmliche bipolare Ventrikelleitung 36 ist in dem rechten Ventrikel 26 angeordnet und hat eine Spitzeelektrode 40 und eine Ringelektrode 42, ebenfalls im typischen bipolaren Aufbau. Die Spitzenelektrode 40 ist in Kontakt mit dein ventrikulären Gewebe in dem rechten Ventrikel 26 angeordnet. Das Schrittmachersystein 20 beinhaltet ebenfalls ein implantierbares Gehäuse, das verschiedene elektrische Bauteile beinhaltet. Das Gehäuse besteht aus einem hohen Anteil, der als Steckergehäuse 44 bezeichnet wird, der im wesentlichen aus Plastik oder einem anderen Typ von synthetischem nicht leitendem Material besteht und einem niedrigeren Metallgehäuse oder Schrittmachergefäß 46, das typischerweise aus Titan hergestellt ist. Die bipolar atriale Leitung 32 und die bipolare ventrikuläre Leitung 38 sind elektrisch und mechanisch mit dem Gehäuse über jeweils herkömmliche bipolare Leitungsstecker 48 und 50 verbunden, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet sind.
Das Schrittmachersystem 20 beinhaltet weiterhin ein Telemetrieuntersystem 52 zum Senden von Daten und Parameterwerten an den externen Telemetriesender und Empfänger, der in dem Programmierer 28 angeordnet ist, und zum Empfangen von Datenanweisungen und dergleichen von dem Programmierer 28.
Das Schrittmachersystem 20 beinhaltet weiterhin pulsgeneratorlogische Schaltungen 54, welche die Pulsausgangsschaltungen 56 zum Liefern von sowohl atrialen als auch ventrikulären Stimulationspulsen steuern. Der bipolare atriale Ausgang von den Pulsausgangsschaltungen 56 ist über den atrialen Leitungsstecker 56 mit der Spitzenelektrode 34 und der Ringelektrode 36 der bipolaren atrialen Leitung 32 zur Stimulation des Vorhofes verbunden. Ähnlich ist der bipolare ventrikuläre Ausgang von den Pulsausgangsschaltungen 56 über die ventrikulären Leitungsstecker 50 mit der Spitzenelektrode 40 und der Ringelektrode 42 der bipolaren ventrikulären Leitung 38 zur Stimulation der Ventrikel verbunden.
Ein P-Wellendetektions/Schrittmaclierverstärker 58 ist mit dem bipolaren atrialen Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56 und über den atrialen Leitungsstecker 48 mit der Spitzenelektrode 34 und der Ringelektrode 36 der bipolaren atrialen Leitung 32 zum Empfangen von elektrischen Signalen, die darin anwesend sind, verbunden. Der Ausgang des P- Wellendetektions/Schrittmacher-verstärkers 58 ist mit der pulsgeneratorlogischen Schaltung 54 verbunden und mit einem Schalter 60, dessen Zweck weiter unten erklärt werden wird, verbunden. Der implantierte Schrittmacher wird, wenn er als ein Schrittmacher vom "Demand" Typ arbeitet, nicht die Stimulation des Vorhofes liefern, wenn der Ausgang des P- Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 58 die Anwesenheit einer intrinsischen spontanen P-Welle anzeigt. Der P- Wellendetektions/Schrittmacherverstärker 58 hat ausreichende Breitbandpasskennz eichen (typischerweise 10-100 Hz), so daß die elektrischen Signale von im wesentlichen jeder intrinsischen atrialen Aktivität detektiert werden.
Ein R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 wird ebenfalls angeordnet und mit dem bipolaren ventrikulären Ausgang der Pulsausgangsschaltung 56 und über den ventrikulären Leitungsstecker 50 mit der Spitzenelektrode 40 und der Ringelektrode 42 der bipolaren ventrikulären Leitung 38 zum Empfangen elektrischer Signale, die darin anwesend sind, verbunden. Der Ausgang des R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 ist mit der pulsgeneratorlogischen Schaltung 54 und init dem Schalter 60 verbunden. Wiederum wird der implantierte Schrittmacher, der als ein Schrittmacher vom "Demand" Typ arbeitet, nicht die Stimulation an die Ventrikel liefern, wenn der Ausgang des R- Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 die Anwesenheit einer intrinsischen oder spontanen R-Welle anzeigt. Der R- Wellendetekhons/Schrittmacherverstärker 62 hat ausreichende Breitbandpaßkennzeichen (typischerweise 10-100 Hz), so daß die elektrischen Signale von im wesentlichen jeder intrinsischen ventrikulären Aktivität detektiert werden.
Ein EGM Detektionsverstärker 64 ist an jedem seiner Eingänge mit einer Seite eines Schalters verbunden, der in einem Doppelschalter 66 beinhaltet ist, welcher telemetrisch durch einen Decodierer und Godierer 68 bedient wird, welcher bedienbar mit dem Telemetrieuntersystem 52 verbunden ist. Abhängig von dem Zustand des Schalters 66 wird ein Eingang zu dem EGM Detektionsverstärker 64 entweder mit der Spitzenelektrode 34 (der bipolaren atrialen Leitung 32), der Spitzenelektrode 40 (der bipolaren ventrikulären Leitung 38), oder mit einer direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden. Der andere Eingang zu dem EGM Detektionsverstärker 64 wird entweder mit der Ringelektrode 36 (der bipolaren atrialen Leitung 32), der Ringelektrode 42 (der bipolaren ventrikulären Leitung 38), oder mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden. Der Ausgang des EGM Detektionsverstärkers 64 ist ebenfalls mit dem Schalter 60 verbunden.
Der Ausgang des Schalters 60 ist mit dem Telemetrieuntersystem 52 so verbunden, daß der Ausgang von jedern der Verstärker 58, 62 oder 64 (oder einem zusätzlichen Verstärker, welcher unten diskutiert werden wird) in Realzeit an den Programmierer 28 gesendet werden kann, wo der Ausgang visuell auf einem Bildschirm angezeigt und ständig als eine Spur auf einem Linienschreiber wiedergegeben werden kann. Der spezielle Verstärkerausgang, der extern zu senden ist, kann durch einen Arzt über Anweisungen, die von dem Programmierer 28 gesendet und durch das implantierte Telemetrieuntersystem 52 empfangen werden, ausgewählt werden.
Diese Anweisungen werden durch den Codierer und den Decodierer 68 decodiert, welche, wie bereits früher bemerkt, die Funktion der Schalter 60 und 66 (als auch einen zusätzlichen Schalter, der weiter unten diskutiert wird) steuert. Der Ausgang des Decodierers und Codierers 68 setzt die Position des Schalters 60, um zu bestimmen, welcher Verstärkerausgang extern gesendet werden wird. Es ist ebenfalls möglich, extern mehr als einen Verstärkerausgang zu einer Zeit durch Benutzen eines Multiplexsystemes (nicht gezeigt) zu senden.
Der EGM Detektionsverstärker 64 wird von dem Arzt für einen einmaligen Zweck benutzt. Dieser Zweck ist wie ein diagnostisches Werkzeug, um die Leitungsintegrität und Plazierung auszuwerten. Der EGM Detektionsverstärker 64 erlaubt dem Arzt im wesentlichen eine EKG Maschine direkt mit den Leitungen 32 und 38 zu verbinden, ohne einen chirurgischen Eingriff an dem Patienten, der durchzuführen ist, zu erfordern. Typischerweise wird der EGM Detektionsverstärker 64 nur nach anfänglicher Plazierung der Leitungen 32 und 38 benutzt oder wenn es ein Problem gibt, das mit der Leitungsanordnung oder der Integrität assoziiert wird. Wenn der Ausgang des EGM Detektionsverstärkers 64 fern ausgemessen werden soll, wird der Schalter 60 den EGM Detektionsverstärker 64 auswählen und der Schalter 66 wird auswählen, welcher elektrischer Pfad, der mit den Leitungen 32 und 38 assoziiert wird, getestet werden soll.
Ein Speicher 72 ist ebenfalls angeordnet, welcher die Parameterinformation voll dem Decodierer und dem Godierer 68 empfängt, wobei diese Information primär dazu benutzt wird, um die pulsgeneratorlogische Schaltung 54 zu steuern. Eine Batterie 74 ist ebenfalls schematisch als innerhalb des Schrittmachergefäßes 46 anwesend, angezeigt, einschließlich der elektrischen Verbindungen zu den verschiedenen Bauteilen, die aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen werden. Solche Verbindungen sind leicht durch den Fachmann feststellbar.
Die Bauteile, die bis zu diesem Punkt beschrieben werden, sind fur den größten Teil in der Technik beschrieben, insbesondere in den oben Bezug genommenen U.S. Patenten Nr. 4, 686, 988 und 4, 817, 605. Diese Systembauteile, die unten beschrieben werden, funktionieren zusammen mit den Bauteilen, die oben beschrieben werden, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
Das Schrittmachersystem 20 beinhaltet einen Einfangdetektionsverstärker 76, der zwei Eingänge hat. Der erste Eingang zu dem Einfangdetektionsverstärker 76 ist mit einem Schalter 78 verbunden, welcher selektiv den Einfangdetektionsverstärker 76 (über die Stecker 32 und 38) mit entweder der Spitzenelektrode 34 (der bipolaren atrialen Leitung 32) oder der Spitzenelektrode 40 der bipolaren ventrikulären Leitung 38) verbindet. Der Schalter wird durch den Decodierer oder Godierer 68, die oben beschrieben werden, bedient, um auszuwählen, ob der atriale oder ventrikuläre Einfang bestimmt werden soll. Der andere Eingang zu dem Einfangdetektionsverstärker 76 wird mit einer neutralen Elektrode 80 verbunden, die in dem Steckergehätise 44 angeordnet ist und dem Körper ausgesetzt ist. Die neutrale Elektrode 80 ist somit eine Elektrode, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet ist und elektrisch von all den anderen Elektroden getrennt ist, die zum Schrittmachen und Detektieren benutzt werden. Eine bevorzugte Anordnung für die neutrale Elektrode 80 wird in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 zeigt, was herkömmlicherweise als die Hinterseite des Schrittmachers bezeichnet wird (die Seite, welche der Innenseite des Brustkasten des Patienten zugewandt ist) und wie gesehen werden kann, ist die neutrale Elektrode 80 als eine Knopfelektrode, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet ist, gezeigt. Die neutrale Elektrode 80 kann ebenfalls darauf angeordnet sein, was herkömmlicherweise als die Vorderseite des Schrittmachers (die Seite, welche der Haut des Patienten zugewandt ist) bezeichnet wird, wie in Fig. 3 gezeigt.
Alternativ könnte die neutrale Elektrode 80 eine kurze zusätzliche Leitung (nicht gezeigt) sein, die sich von dem Steckergehäuse 44 erstreckt. Die neutrale Elektrode 80 könnte ebenfalls eine zusätzliche Elektrode sein, die auf einer Schrittmacherleitung angeordnet ist, obwohl dies nicht als vorteilhaft in der bevorzugten Ausführungsform gesehen wird.
Wiederum mit Bezug auf Fig. 1 wird der Ausgang des Einfangdetektionsverstärkers 76 an den Schalter 60 als auch an die pulsgeneratorlogische Schaltung 54 geliefert. Die neutrale Elektrode 80 wird als eine von zwei Elektroden zum Detektieren von Signalen benutzt, um den Einfang zu bestätigen. In früheren bekannten Systemen, worin die Einfangsbestätigung erwünscht war, existierte der elektrische Pfad zum Detektieren des Einfangs zwischen einer der Leitungselektroden so wie der Ringelektrode und dem Gehäuse. Der elektrische Pfad zum Schrittmachen als auch zur schrittmacherverwandten Detektion war zwischen der anderen Leitungselektrode und dein Gehäuse. Dies bedeutet, daß sogar beim Benutzen einer bipolaren Leitung nur einpoliges Schrittmachen durchgeführt werden konnte, da die andere Elektrode der Leitung für den Zweck der Einfangsbestätigung besetzt war.
In scharfen Kontrast dazu ist in dem System, das in Fig. 1 gezeigt wird, der elektrische Pfad sowohl zum Schrittmachen als auch zur schrittmacherverwandten Detektion bipolar und ist zwischen der Spitzenelektrode 34 und der Ringelektrode 36 (beide von der bipolaren atrialen Leitung 32) zum Stimulieren des Vorhofes 24, und zwischen der Spitzenelektrode 40 und der Ringelektrode 42 (beide von der bipolaren ventrikulären Leitung 38) zum Stimulieren der Ventrikel 26. Der Einfang kann zwischen jeder Elektrode von jeder Leitung und der neutralen Elektrode 80, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet ist, detektiert werden.
Zusätzlich ist herausgefunden worden, daß das Einfangsdetektionssignal, das über die Elektrode 80 erhalten wird, viel besser für die genaue Einfangsbestätigung ist, als das Ringelektroden-zu-Gehäusesignal, welches in früheren bekannten Systemen benutzt worden ist. Der Gebrauch der neutralen Elektrode 80, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet ist, liefert somit nicht nur den Vorteil von Nichtausschließen von verschiedenen Schrittmacheroptionen, sondern liefert auch den Vorteil der verbesserten Zuverlässigkeit in der Einfangsbestätigung.
Aus Gründen, die im Detail in dem darauf Bezug genommen Vereinigten Staaten Patenten Nr. 4, 817, 605 und 4, 686, 988 erklärt werden, ist das Detektieren eines Signals zur Bestätigung des Einfangs wegen der Sättiügungsspannungsanwesenheit, die der Erzeugung eines Stimulationspulses folgt, extrern schwierig. Es ist deshalb insbesondere schwierig, genau die spannungsdarstellenden P-Wellen (welche kleiner als die R-Wellen sind) während des Unterscheidens gegenüber anderen Signalen, die im Vorhof anwesend sind, zu detektieren.
Wie in den Figuren 4 bis 6 gezeigt wird, liefert der Gebrauch der neutralen Elektrode 80, die auf dem Steckergehäuse 44 angeordnet ist, extrem klare Signale für den Gebrauch in der atrialen Einfangbestätigung. Die Figuren 4 bis 6 zeigen Meßstreifenspuren, die die Wirksamkeit der neutralen Elektrode 80 in der atrialen Einfangbestätigung zeigen. In jedem der Figuren 4 bis 9 wird der ferngemessene Ausgang des Einfangdetektionsverstärkers 76 als der obere Linienverlauf gezeigt und das Oberflächen EKG wird als der Bodenlinienverlauf gezeigt.
Figuren 4 bis 6 wurden durch Benutzen eines bipolaren Leitungsaufbaues erhalten. In all diesen Figuren, außer in Fig. 6 war der Oberflächen EKG Pegel 1.0 Millivolt pro Einteilung, der intrakardiale EGM Pegel war 20 Millivolt pro Einteilung und der Papiervorschub war 50 Millimeter pro Sekunde. Für Fig. 6 war der Oberflächen EKG Pegel 1.0 Millivolt pro Einteilung, der intrakardiale EGM Pegel war 10 Millivolt pro Einteilung und der Papiervorschub war 50 Millimeter pro Sekunde.
In Fig. 4 ist die Spitze 82 in dem EKG Signal ein Schrittmacherstimulationspuls, der eine Amplitude von 7.5 Volt hat. Der Einfang wird an dein Ausgang des Verstärkers 76, der bei 84 beginnt, angezeigt, welcher dadurch gesehen werden kann, daß er kurz im voraus der Detektion derselben kardialen Aktivitätssequenz in dem EKG Signal, das bei 86 beginnt, ist.
In dem Beispiel von Fig. 5 ist die Schrittmacherstimulationspulsamplitude auf 1.5 Volt reduziert worden und sie ist somit nicht auf der EKG Spur sichtbar. Trotzdem kann immer noch in Fig. 5 gesehen werden, daß der Einfang aufgetreten ist, wobei wiederum als solche Bestätigung bei 84 in dem Ausgang des Verstärkers 76 kurz vor dem Wiedergeben desselben Ereignisses, das bei 86 in der EKG Spur beginnt, gesehen wird.
In Fig. 6 ist der Maßstab für die EKG Spur vergrößert worden, so daß die Schrittmacherspitzen 82, nun bei 1.0 Volt wiederum gesehen werden können. Es kann ebenso gesehen werden, daß keine evozierte Antwort aufgetreten ist, und somit gibt es eine Dämpfung des Einfangs.
Als nächstes mit Bezug auf Fig. 7 wird ein einpoliger Zweikammerschrittmacheraufbau dargestellt, der die Grundsätze der vorliegenden Erfindung benutzl. Außer wie es unten angemerkt wird, sind die Bauteile und Funktionen von Fig. 7 zu denen von Fig. 1 identisch, und gleiche Referenznummern sind verwendet worden. Zu bemerken ist, daß der Buchstabe U zu diesen Bauteilen hinzugefügt worden ist, welche sich von der einpoligen Ausführungsform unterscheiden.
Eine herkömmliche einpolige atriale Leitung 32U wird angeordnet, welche eine erste oder Spitzenelektrode 34U an ihren distalen Enden hat. Die Spitzenelektrode 34U ist in Kontakt mit dem atrialen Gewebe in dem rechten Vorhof 24 angeordnet. Eine herkömmliche ventrikuläre Leitung 38U ist in dem rechten Ventrikel 26 angeordnet und hat eine Spitzenelektrode 40U. Die Spitzenelektrode 40U ist in Kontakt mit dein Ventrikelgewebe in dem rechten Ventrikel 26 angeordnet. Die einpolige atriale Leitung 32U und die einpolige ventrikuläre Leitung 38U sind elektrisch und mechanisch mit dem Gehäuse über jeweils herkömmliche einpolige Leitungsstecker 48 und 50, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet sind, verbunden.
Die Pulsausgangsschaltungen 56U liefern sowohl die atrialen als auch die ventrikulären Stimulationspulse in dieser Zeit durch die einpoligen Leitungen 32U und 38U und die direkte elektrische Verbindung 70 an das Schrittmachergefäß 46. Der einpolige atriale Ausgang von den Pulsausgangsschaltungen 56U ist durch den atrialen Leitungsstecker 48U mit der Spitzenelektrode 34U der einpoligen atrialen Leitung 32U zur Stimulation des Vorhofes verbunden (und die direkte elektische Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46). Ähnlich ist der einpolige ventrikuläre Ausgang von den Pulsausgangsschaltungen 56U durch den ventrikulären Leitungsstecker 50U mit der Spitzenelektrode 40U der einpoligen ventrikulären Leitung 38U (und der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46) für die Stimulation der Ventrikel verbunden. Eine Seite des P- Wellendelektions/Schrittmacherverstärkers 58 ist mit dem einpoligen atrialen Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U und über den atrialen Leitungsstecker 48U mit der Spitzenelektrode 34U der einpoligen atrialen Leitung 32U verbunden. Die andere Seite des P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 58 ist mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden.
Eine Seite des R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 ist mit dem einpoligen ventrikulären Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U und über den ventrikulären Leitungsstecker 50U mit der Spitzenelektrode 40U der einpoligen ventrikulären Leitung 38U verbunden. Die andere Seite des R- Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 ist mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden.
Der EGM Detektionsverstärker 64 hat einen seiner Eingänge mit einer Seite eines Schalters 66U verbunden. Abhängig von dem Zustand des Schalters 66U wird ein Eingang des EGM Detektionsverstärkers 64 entweder mit der Spitzenelektrode 34U (der einpoligen atrialen Leitung 32U), oder mit der Spitzenelektrode 40U (der einpoligen ventrilkulären Leitung 38U) verbunden sein. Der andere Eingang des EGM Detektionsverstärkers 64 ist mit einer direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden.
In dem System, das in Fig. 7 gezeigt wird, ist der elektrische Pfad zum Schrittmachen als auch zu der schrittmachenbezogenen Detektion einpolig und ist zwischen der Spitzenelektrode 34 (der einpoligen atrialen Leitung 32U) und der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 zur Stimulation des Vorhofes 24 und zwischen der Spitzenelektrode 40U (der einpoligen ventrikulären Leitung 38U) und der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 zur Stimulation der Ventrikel 26. Der Einfang kann zwischen der Spitzenelektrode von jeder Leitung und der neutralen Elektrode 80, die in dem Steckergehäuse 44 angeordnet ist, detektiert werden.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen Meßstreifenspuren, die die Wirksamkeit der neutralen Elektrode 80 in der atrialen Einfangsbestätigung durch Benutzen eines einpoligen Leitungsaufbaues zeigt. Wiederum ist in jeder der Figuren 8 bis 10 der ferngeinessene Ausgang des Einfangdetektionsverstärker 76 als die obere Spur gezeigt und das Oberflächen EKG ist als die Bodenspur gezeigt. In all diesen Figuren war der Oberflächen EKG Pegel 1.0 Millivolt pro Einteilung, der intrakardiale EGM Pegel war 20 Millivolt pro Einteilung und der Papiervorschub war 50 Millimeter pro Sekunde.
In Fig. 8 kann die Schrittmacherspitze 82 bei 7.5 Volt wiederum gesehen werden, und wiederum zeigt der Ausgang des Verstärkers der bei 84 beginnt, daß Einfang aufgetreten ist. In Fig. 9 ist die Schrittmacherimpulsamplitude wiederum auf 1.5 Volt reduziert worden, und somit ist sie nicht in der EKG Spur sichtbar, jedoch kann gesehen werden, daß der Einfang immer noch aufgetreten ist. In Fig. 10 ist die Amplitude des Schrittmacherpulses auf 1.0 Volt reduziert worden und wiederum gibt es eine Dämpfung des Einfangs.
Wie oben erwähnt, ist es in der bipolaren Schrittmachersituation möglich, das Schrittmachergefäß als neutrale Elektrode zu benutzen. Solch eine Ausführungsform wird in Fig. 11 dargestellt, worin der Eingang zu dem Einfangdetektionsverstärker 76, der mit der neutralen Elektrode 80 in Fig. 1 verbunden ist, mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß in Fig. 11 verbunden ist. Die Bauteile und Funktionen von Fig. 11 sind identisch mit denen der Fig. 1, und ähnliche Bezugszeichenzahlen sind benutzt worden. Zu bernerken ist, daß dies nur in einem bipolaren Schrittmacheraufbau möglich ist, in welchern das Eckgefäß weder zum Schrittmachen noch zum Detektieren (anderer als dem Einfang) benutzt wird. Als solche ist diese Ausführungsform nicht bevorzugt, da sie den Aufbau eines Schrittmachers auf einen bipolaren Schrittmacher und Detektionsaufbau begrenzt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 12 gezeigt. Diese Ausführungsform beinhaltet in der bipolaren Ausführungsform von Fig. 1 Einrichtungen zum automatischen Steuem der Kennzeichen der atrialen und ventrikulären Ausgangsstimulationspulse, um die Pulsamplituden (und/oder Pulsbreiten) auszuwählen, welche den Einfang ohne Benutzen einer unnötigen großen Amplitude (und/oder Breite) aufrechterhalten wird. Dies minimiert die Rate der Stromentnahme, wodurch vorzeitige Batteneentleerung verhindert wird.
Die Ausführungsform von Fig. 12 ist identisch mit der von Fig. 1, außer der Hinzufügung der Schaltung, um das automatische Auswählen der Pulsamplitude (und/oder Pulsbreite) zu steuem. Die meisten der Bauteile und Funktionen von Fig. 12 sind identisch mit diesen der Fig. 1, und ähnliche Bezugszeichennummem sind verwendet worden. Der Schalter 60, welcher nicht im Detail in Fig. 12 gezeigt wird, ist nichtsdestotrotz identisch zu dem Schalter 60 von Fig. 1.
In der Ausführungsform von Fig. 2 ist der Ausgang des Einfangdeteküonsverstärkers 76 zusätzlich mit einem P-Wellen/R- Wellendetektor 88 verbunden, welcher eine herkömmliche Schaltung zum Herstellen eines Pulsausganges beinhaltet, wann inimer das P-Wellensignal oder das R-Wellensignal (welches auch immer an diesem Zeitpunkt detektiert wird) einen vorbestimmten Wert für eine vorbestimmte Zeit überschreitet. Der P- Wellen/R-Wellendetektor 88 hat Eingangsbandpaßkennzeichen, die ähnlich zu denen des P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 58 und des R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 sind, um andere elektrische Signale in dem Vorhof, wie oben erklärt, abzuschwächen.
Der Ausgang des P-Wellendetektors 88 wird an einen Resetanschluß eines monostabilen Flip-Flop 90 geliefert. Ein Zähler 92 ist angeoränet, welcher seinen Starteingang, der mit dem Q-Ausgang des Flip-Flop 90 verbunden ist und seinen Stopeingang, der mit dem Q-BAR Ausgang des Flip-Flops 90 verbunden ist, hat. Der festgesetzte Eingang des Flip-Flops 90 und der zurückgesetzte Eingang des Zählers 92 werden mit einer Seite eines Schalters 94 verbunden. Der Schalter 94 verbindet entweder den atrialen Stimulationspuls, der von den Pulsausgangsschaltungen 56 geliefert wird, mit der Spitzenelektrode 34 (der bipolaren atrialen Leitung 32) oder die ventrikulären Stimulationspulse,die von den Pulsausgangsschaltungen 56 geliefert werden, mit der Spitzenelektrode 40 (der bipolaren ventrikulären Leitung 38). Somit wird, wenn es einen Schrittmacherpuls gibt, der Zähler 92 zurückgesetzt werden und das Flip-Flop 90 wird den Zähler starten.
Wenn der P-Wellen/R-Wellendetektor 88 eine evozierte Antwort detektiert, wird ein Ausgangssignal geliefert werden, um das Flip-Flop 90 zurückzusetzen, welches den Zähler stoppen wird. Wenn keine evozierte Antwort innerhalb einer besonderen relativen einheitlichen Zeitperiode auftritt, in welcher es auftreten sollte, falls der Einfang anwesend ist, dann ergibt es keinen Einfang. Dementsprechend ist, wenn der Ausgang des Zählers 92 über einen bestimmten Wert ist, und/oder, wenn er nicht bleibend ist, der Einfang nicht auftretend. Wenn er unterhalb dieses Wertes ist, und/oder wenn er relativ bleibend ist, dann ist der Einfang auftretend.
Der Ausgang des Zählers 92 wird mit dem Eingang eines Komparators 96 verbunden, der einen Ausgang hat, welcher mit einer Pulsamplitude (und/oder Pulsbreite) Steuerungseinheit 98 verbunden ist. Die Steuerungseinheit 96 und die Pulsamplitude (und/oder Pulsbreite) Steuerungseinheit 37 werden weiterhin durch die Signale von dein Speicher 72 gesteuert. Der Komparator 96 kann von jedem Standardtyp, der im Stand der Technik bekannt ist, sein, entweder digital oder analog, welcher den Wert des Zählers 92 (der durch die Zeitfolge zwischen dem Start und dem Stopeingang zu dem Zähler 92 bestimmt wird) zum Bestimmen des Zeitzusammenfallens vergleicht.
Wenn die Zeitspannen zwischen den Start- und Stoppulseingängen zu dem Zähler 92 unter einer bestimmten Periode sind und/oder für nachfolgende Stimulationspulse/evozierte Antwortenintervalle relativ stabil sind, kann die Pulsamplituden (und/oder Pulsbreiten) Steuerungseinrichtung 98 bedient werden, um die Ausgangsspannung der Stimulationspulse durch die Pulsgeneratorlogische Schaltung 54 zu reduzieren, bis zu so einer Zeit, bei der der Ausgang des Komparators 96 anzeigt, daß die Zeitperiodenintervalle zwischen den Start- und Stopeingängen eines Zählers 92 zu lang und/oder nicht gleich sind. Zu diesem Zeitpunkt vergrößert die Pulsamplituden (und/oder Pulsbreiten) Steuerungseinrichtung 98 die Pulsamplitude und/oder Pulsbreite des Stimulationspulses, bis die Zahlen, die durch den Zähler 92 geliefert werden, unter dem vorgesetzten Wert und/oder relativ bleibend sind.
Der Schrittmacher kann somit durch seinen Speicher 72 programmiert werden, um dieses Zurücksetzen der Stimulationspulsamplitude (und/oder Pulsbreite) automatisch bei den vorbestimmten Zeitintervallen, wie jeden Monat zu bewirken, ohne die Anwesenheit eines bewohnenden Arztes zu erfordern.
Als nächstes mit Bezug auf Fig. 13 wird das Einstellungssystem zum Verändern der Pulsamplitude (und/oder Pulsbreite) von Fig. 12 in einer einpoligen Ausführungsform ähnlich zu der von Fig. 7 dargestellt. Die Bauteile und Funktionen der Fig. 13 sind mit denen von Fig. 7 und 12 identisch, und ähnliche Bezugszeichen sind benutzt worden. Deshalb ist keine weitere Diskussion von Fig. 13 als notwendig angesehen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben diskutiert werden, sind mit einem separaten Einfangdetektionsverstärker 76 diejenigen, die am einfachsten zu verstehen sind. Sie sind jedoch nicht die einfachste Art, die Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen. In Wirklichkeit ist es nicht notwendig, einen zusätzlichen Verstärker zu den Systemen eines Schrittmachers, die nicht die vorliegende Erfindung darin eingebaut haben, hinzuzufligen. Es ist möglich, den P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker und den R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker, die in einer Standardschrittmacherschaltung enthalten sind, um die Funktionen des Einfangdetektionsverstärkers 76 von Fig. 1, 7 und 11 bis 13 durchzuführen, hinzuzuaddieren.
Um zu verstehen, wie dies möglich ist, ist es notwendig, zuerst zu verstehen, wie der P-Wellendetektions/Schrittmacherverstäiker und den R- Wellen-detektions/Schrittmacherverstäiker in einem Schrittmacher benutzt werden. Bei Verfolgen des Lieferns einer Schrittmacherspitze an den Vorhof gibt es eine Refraktionsperiode, in welcher der P- Wellendetektions/Schrittmacherverstärker nicht kardiale Aktivität detektieren wird. Diese Refraktionsperiode ist in zwei Segmente aufgeteilt: eine absolute Refraktionsperiode, welche von einer relativen Refraktionsperiode gefolgt wird.
Während der absoluten Refraktionsperiode, welche typischerweise 100 Millisekunden ist, ist der P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker wirkungsvoll außerhalb der Schaltung und kann nicht irgend etwas detektieren. Durch Verfolgen der absoluten Refraktionsperiode während der relativen Refraktionsperiode wird der P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker benutzt, um während einer Periode, in welcher kein Signal detektiert werden sollte, zu detektieren. Diese Periode wird benutzt, um auf Geräusche zu überprüfen.
Ähnlich gibt es beim Verfolgen des Lieferns einer Schrittmacherspitze an die Ventrikel eine Refraktionsperiode, in welcher der R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker nicht kardiale Aktivität detektieren wird. Diese Refraktionsperiode ist ebenfalls in eine absolute Refraktionsperiode, welche von einer relativen Refraktionsperiode gefolgt wird, aufgeteilt.
Während der absoluten Refraktionsperiode, welche typischerweise 100 Millisekunden ist, ist der R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker ebenfalls wirkungsvoll außerhalb der Schaltung und kann nicht irgend etwas detektieren. Bei Verfolgen der absoluten Refraktionsperiode während der relativen Refraktionsperiode wird der R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker benutzt, um während einer Periode, in welcher kein Signal detektiert werden sollte, zu detektieren. Diese Periode wird ebenfalls benutzt, um auf Geräusche zu überprüfen.
Somit gibt es eine Zeitperiode sowohl für den P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker als auch den R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker, in welcher sie nicht benutzt werden. Es ist bestimmt worden, daß diese Zeitperiode exakt die Zeitperiode ist, in welcher der Einfang durch den Einfangdetektionsverstärker 76 detektiert wird. Somit ist es möglich, den P- Wellendetektions/Schrittmacherverstärker und den R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker umzuschalten, um die Einfangsdetektion während der absoluten Refraktionsperioden durchzuführen. Dieser Vorgang ist den Figuren 15 bis 17 gezeigt.
Fig. 14 ist ein bipolares System, welches ähnlich zu dem von Fig. 1, welches außer,wie unten bemerkt, in den Bauteilen und Funktionen zu dem in Fig. 1 identisch ist, mit ähnlichen Bezugszeichen, die benutzt werden. Der Hauptunterschied von Fig. 14 ist, daß der Einfangdetektionsverstäiker 76 nicht benutzt wird. Stattdessen werden ein P-Wellendetektions/Schritt macher/Einfangsverstärker 158 und ein R-Wellendetektions/Schritt macher/Einfangsverstärker 162 anstelle des P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers und des R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 jeweils benutzt. Zusätzlich sind die Eingänge zu dem P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 und dem R- Wellerdetektions/Schrittmacher/Einfangsverstäiker 162 ziemlich unterschiedlich.
Einer der Eingänge zu dem P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 ist mit der Seite des bipolaren atrialen Ausgangs der Pulsausgangsschaltungen 56 verbunden, welche über den atrialen Leitungsstecker 48 mit der Spitzenelektrode 34 der bipolaren atrialen Leitung 32 verbunden ist. Der andere Eingang zu dem P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 ist mit einem Schalter 100 verbunden, welcher entweder die Seite des bipolaren atrialen Ausgangs der Pulsausgangsschaltungen 56, welche über den atrialen Leitungsstecker 48 mit der Ringelektrode 36 der bipolaren atrialen Leitung 32 verbunden sind, oder die neutrale Elektrode 80 auswählt.
Wenn der Schalter 100 den anderen Eingang des P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 158 mit der Seite des bipolaren atrialen Ausgangs der Pulsausgangsschaltungen 5 6 verbindet, welche über den atrialen Leitungsstecker 48 mit den Ringelektrode 36 bipolaren atrialen Leitung 32 verbunden sind, wirkt der P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 als ein atrialer Detektions/Schrittmaclierverstärker.
Wenn der Schalter 100 den anderen Eingang des P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 158 mit der neutralen Elektrode 80 verbindet, wirkt der P-Wellendetektions/Schritt macher/Einfangsverstärker 158 als ein atrialer Einfangsverstäiker. Der Schalter 100 wird durch ein Signal von dem Decodierer oder Codierer 68 bedient.
Ähnlich ist einer der Eingänge zu dem R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 mit der Seite des bipolaren ventrikulären Ausgangs der Pulsausgangsschaltungen 56 verbunden, welche über den ventrikulären Leitungsstecker 50 mit der Spitzenelektrode 40 der bipolaren ventrikulären Leitung 38 verbunden sind. Der andere Eingang zu dem R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 ist mit einem Schalter 102 verbunden, welcher entweder die Seite des bipolaren ventrikulären Ausgangs der Pulsausgangsschaltungen 56, welche über die ventrikulären Leitungsstecker 50 mit der Ringelektrode 42 der bipolaren ventrikulären Leitung 38 verbunden sind, oder die neutrale Elektrode 80 auswählt.
Wenn der Schalter 102 den anderen Eingang des R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 162 mit der Seite des bipolaren ventrikulären Ausgangs der Pulsausgangsschaltungen 56 verbindet, welche über den ventrikulären Leitungsstecker 50 mit der Ringelektrode 42 der bipolaren ventrikulären Leitung 38 verbunden sind, wirkt der R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 als ein ventrikulärer Detektions/Schrittmacherverstärker. Wenn der Schalter 102 den anderen Eingang des R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 162 mit der neutralen Elektrode 80 verbindet, so wirkt der R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 als ein ventrikulärer Einfangsverstärker. Der Schalter 102 wird durch ein Signal von dem Decodierer oder Codierer 68 bedient.
Die Funktion des Systems von Fig. 14 kann nun diskutiert werden. Durch Verfolgen des Lieferns eines atrialen Schrittmacherpulses wird der P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 den atrialen Einfang während der absoluten Refraktionsperiode (ungefähr 100 Millisekunden), welche dem atrialen Schrittmacherpuls folgt, detektieren. Ahnlich wird bei Verfolgen des Lieferns eines ventrikulären Schrittmacherpulses der R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 den ventrikulären Einfang während der absoluten Refraktionsperiode (ungefähr 100 Millisekunden), welche dem ventrikulären Schrittmacherpuls folgt, detektieren. Beim Detektieren des Einfangs funktioniert das System von Fig. 14 in einer ähnlichen Weise zu dem System von Fig. 1.
Fig. 15 ist eine einpoliges System, das ähnlich zu dem von Fig. 7 ist, welches außer wie unten bemerkt, in dem Bauteilen und Funktionen zu denen von Fig. 7 identisch ist, mit ähnlichen Bezugszeichen, die benutzt werden. Der Hauptuiiterschied von Fig. 15 ist, daß der Einfangdetektionsverstärker 76 nicht benutzt wird. Stattdessen wird ein P-Wellendetektions/Schritt macher/Einfangsverstärker 158 und ein R-Wellendetektions/Schritt macher/Einfangsverstärker 162 anstelle von dem P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker 58 und dem R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 jeweils benutzt. Zusätzlich sind die Eingänge zu dem P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 und dem R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 ziemlich verschieden.
Einer der Eingänge zu dem P-Wellendetektions/Schritt-macher/Einfangsverstärker 158 ist mit dem einpoligen atrialen Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U verbunden, welche über den atrialen Leitungsstecker 48U mit der Spitzenelektrode 34U der bipolaren atrialen Leitung 32U verbunden sind. Der andere Eingang zu dem P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 ist mit dem Schalter 100 verbunden, welcher entweder den einpoligen atrialen Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U, welche mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden sind, oder die neutrale Elektrode 80 auswählt.
Wenn der Schalter 100 den anderen Eingang des P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 158 mit dem einpoligen atrialen Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U, welche mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden sind, verbindet, so wirkt der P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 als ein atrialer Detektions/Schrittmacherverstärker. Wenn der Schalter 100 den anderen Eingang des P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 158 mit der neutralen Elektrode 80 verbindet, so wirkt der P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 als ein atrialer Einfangsverstärker. Der Schalter 100 wird durch ein Signal von dem Decodierer und dem Codierer 68 bedient.
Ähnlich wird einer der Eingänge zu dem R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 mit dem einpoligen ventrikulären Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U verbunden, welche über den ventrikulären Leitungsstecker 50U mit der Spitzenelektrode 40U der einpoligen ventrikulären Leitung 38U verbunden ist. Der andere Eingang zu dem R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 wird mit einem Schalter 102 verbunden, welcher entweder den einpoligen ventrikulären Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U, welche mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dein Schrittmachergefäß 46 verbunden sind, oder die neutrale Elektrode 80 auswählt.
Wenn der Schalter 102 den anderen Eingang des R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 162 mit dem einpoligen ventrikulären Ausgang der Pulsausgangsschaltungen 56U verbindet, welche mit der direkten elektrischen Verbindung 70 zu dem Schrittmachergefäß 46 verbunden sind, dann wirkt der R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 als ein ventrikulärer Detektions/Schrittmacherverstärker. Wenn der Schalter 102 den anderen Eingang des R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 162 mit der neutralen Elektrode 80 verbindet, so wirkt der R-Wellen-detektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 als ein ventrikulärer Einfangsverstärker. Der Schalter 102 wird durch ein Signal von dein Decodierer oder Codierer 68 bedient.
Die Funktion des Systems von Fig. 15 ist ähnlich zu der von Fig. 14. Durch Verfolgen des Lieferns eines atrialen Schrittmacherpulses wird der P- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 den atrialen Einfang während der absoluten Refraktionsperiode (ungefähr 100 Millisekunden), welche dem atrialen Schrittmacherpuls folgt, detektieren. Ahnlich wird durch Verfolgen des Lieferns eines ventrikulären Schrittmacherpulses der R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 den ventrikulären Einfang während der absoluten Refraktionsperiode (ungefähr 100 Milli-sekunden), dem ventrikulären Schrittmacherpuls folgt, detektieren. Beim Detektieren des Einfangs funktioniert das System von Fig. 15 in einer ähnlichen Weise zu dein System von Fig. 1 und 7.
Fig. 16 ist ein bipolares System mit automatischer Pulsamplituden (und/oder Pulsbreiten) Einstellung, ähnlich zu dem von Fig. 12, jedoch mit dem P-Wellendeteküons/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 und dem R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 von Fig. 14, die anstelle des P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 58 und des R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 62 jeweils benutzt werden. Der Ausgang von dem Einfangdetektionsverstärker 76 in Fig. 12, wie er an den P-Wellen/R- Wellendetektor 88 geliefert wird, wird dtirch ein Signal von einem Schalter 106 ersetzt, welcher selektiv einen von zwei Eingängen an den P-Wellen/R- Wellendetektor 88 liefert.
Wenn die P-Welle durch den P-Wellen/R-Wellendetektor 88 detektiert werden soll, liefert der Schalter 106 den Ausgang des P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 158 an den P-Wellen/R- Wellendetektor 88. Ähnlich liefert, wenn die R-Welle durch den P-Wellen/R- Wellendetektor 88 detektiert werden soll, der Schalter 106 den Ausgang des R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 162 an den P-Wellen/R- Wellendetektor 88. Der Schalter 106 wird durch ein Signal von dem Decodierer oder Codierer 68 bedient.
Auf der anderen Seite sind die Bauteile und Funktionen von Fig. 16 mit denen von den Figuren 12 und 14 identisch und ähnliche Bezugszeichen sind benutzt worden. Keine weitere Diskussion von Fig. 16 ist deshalb als notwendig vorgesehen.
Fig. 17 ist ein einpoliges System mit automatischer Pulsamplituden (und/oder Pulsbreiten) Einstellung, ähnlich zu dem von Fig. 13, jedoch mit dem P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 158 und dem R- Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker 162 von Fig. 15, die anstelle des P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärkers 58 und des R Wellen detektions/Schrittmacherverstärkers 62 jeweils benutzt werden. Der Ausgang von dem Einfangdetektionsverstärker 76 in Fig. 13, wie er an den P- Wellenir-Wellendetektor 88 geliefert wird, ist durch ein Signal von einem Schalter 106 ersetzt, welcher selektiv einen von zwei Ausgängen an den P- Wellen/R-Wellendetektor 88 liefert.
Wenn die P-Welle durch den P-Wellen/R-Wellendetektor 88 detektiert werden soll, liefert der Schalter 106 den Ausgang des P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 158 an den P-Wellen/R-Wellendetektor 88. Ähnlich liefert, wenn die R-Welle durch den P-Wellen/R-Wellendetektor 88 detektiert werden soll, der Schalter 106 den Ausgang des R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärkers 162 an den P-Wellen/R-Wellendetektor 88. Der Schalter 106 wird durch ein Signal von dem Decodierer oder Codierer 68 bedient.
Andererseits sind die Bauteile und Funktionen von Fig. 17 mit denen von den Figuren 13 und 15 identisch und ähnliche Bezugszeichen sind benutzt worden. Keine weitere Diskussion von Fig. 17 wird deshalb als notwendig angesehen.
Es sollte erkannt werden, daß, obwohl der implantierte Schrittmacher in den Figuren für darstellerische Zwecke gezeigt worden ist, die Erfindung nicht auf einen implantierten Schrittmacher begrenzt ist. Ein externer Schrittmacher kann entsprechend den Lehren der Erfindung ausgestattet werden. Die Erfindung kann ebenso in Schrittmachersystemen benutzt werden, welche in anderen elektrischen Stimulationssysternen, wie Kardioverter/Defibrillatorsysteme, eingebaut werden oder in Kombination damit benutzt werden können. Für gewöhnlich kann der Gegenstand, der hierin offenbart wird, in jedem Typ von kardialen Stimulationssystemen verwendet werden, worin eine Einfangsbestätigung wünschenswert ist.
Es kann deshalb von der oben detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgeschätzt werden, daß sie ein System lehrt, welches dazu imstande ist, zuverlässig den Einfang zu detektieren, und daß das System dazu imstande ist, den Einfang auf einer bleibenden Basis zu detektieren. Das System der vorliegenden Erfindung ist dazu imstande, den Einfang während des Schrittmachens in einem bipolaren Aufbau mit bipolaren Leitungen zu detektieren. Es ist ebenfalls dazu imstande, zuverlässig den Einfang in einem einpoligen Schrittmachersystem, das einpolige Leitungen hat, zu detektieren.
Es ist relativ einfach zu verwirklichen und somit wird es nicht die Größe des Schrittmachers vergrößern. Zusätzlich wird es entscheidend die Lebensdauer des Schrittmachers während des konstanten Aufrechterhaltens des Einfangs verlängern, womit es dem Patienten in zweierlei Art nutzt. Schließlich werden alle oben erwähnten Vorteile und Ziele erreicht, ohne irgendwelche wesentlichen relativen Nachteile in Kauf zu nehmen.

Liste der Bauteile

20 Schrittmachersystem
22 Herz
24 rechter Vorhof
26 rechte Ventrikel
28 externer Programmierer
30 Haut
32 bipolare atriale Leitung
34 erste oder Spitzenelektrode
36 zweite oder Ringelektrode
38 bipolare Ventrikelleitung
40 Spitzenelektrode
42 Ringelektrode
44 Steckergehäuse
46 Schrittmachergefäß
48, 50 Leitungsstecker
52 Telemetrieuntersystem
54 pulsgeneratorlogische Schaltung
56 Pulsatisgangsschaltung
58 P-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker
60 Schalter
62 R-Wellendetektions/Schrittmacherverstärker
64 EGM Detektionsverstärker
66 Doppelschalter
68 Decodierer oder Codierer
70 Schrittmachergehäuseverbindung
72 Speicher
74 Batterie
76 Einfangdetektionsverstärker
78 Schalter
80 neutrale Elektrode
82 Spitze
84 Einfang
86 kardiale Aktivität
32 U einpolige atriale Leitung
34 U Spitzenelektrode
38 U einpolige ventrikuläre Leitung
40 U Spitzenelektrode
48 U, 50 U Leitungsstecker
56 U Pulsatisgangsschaltungen
60 U Schalter
70 neutrale Elektroden
88 P-Wellen/R-Wellendetektor
90 monostabiler Flip-Flop
92 Zähler
94 Schalter
96 Komparator
98 Pulsamplitudensteuerungseinrichtung
158 P-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker
162 R-Wellendetektions/Schrittmacher/Einfangsverstärker
100, 102, 106 Schalter

Claims

1.Ein System zum Bestimmen des kardialen Einfangs, umfassend:

erste Pulserzeugungseinrichtung (54,56, 56U) zum Erzeugen von Stimulationspulsen;

eine erste elektrische Leitung (32,38,32U,38U), die eine erste elektrische Leitungselektrode (34,40, 34U,40U) darauf hat, wobei die erste Elektrode (34,40,34, 34U,40U) zum Verbinden der ersten Pulserzeugungs einrichtung (54,56,56U) zum Liefern der Stimulationspulse von der ersten Pulserzeugungs einrichtung (54,56, 56U) an die erste Elektrode (34,40,34U,40U) ist;

erste elektrische Leitungs einrichtung (36,42,46), die den Zwischenraum weg von der ersten Elektrode (34,40,34U,40U) zum Liefern eines Rückweges für die Stimulation (54,56, 56U) mit Zwischenraum angeordnet ist;

und Einrichtung (76,80,158,162) zum Bestätigen des kardialen Einfangs als ein Ergebnis der Stimulationspulse von der ersten Pulserzeugungseinrichtung (54,56, 56U), wobei die Bestätigungs einrichtung (76,80,158,162) eine neutrale Elektrode (80), die weg von der ersten Elektrode (34,40,34U,40U) mit Zwischenraum angeordnet ist, und die erste elektrische Leitungseinrichtung (34,42,46) umfaßt, wobei die neutrale Elektrode (80) einen ersten Einfangslesepfad definiert; gekennzeichnet dadurch, daß

der erste Einfangslesepfad zwischen der ersten Elektrode (34,40,34U,40U) und der neutralen Elektrode (80) ist.

2. Ein System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend:

ein Gehäuse (44,46); wobei das Gehäuse (44,46) einen elektrisch leitenden Kanister (46) umfaßt, und

ein nicht-elektrisches leitendes Steckergehäuse (44), das die Steckereinrichtung (48,50U) umfaßt.

3. Ein System nach Anspruch 2, worin die neutrale Elektrode (80) auf dem Steckergehäuse (44) angeordnet ist, insbesondere auf der Rückseite oder auf einer Vorderseite davon.

4. Ein System nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich umfassend:

ein Einfangsdetektionsdraht, der nur die neutrale Elektrode (80) hat, die darauf angeordnet ist.

5. Ein System nach Anspruch 2, worin die neutrale Elektrode (80) darauf angeordnet ist und mindestens einen Anteil des Kanisters (46) umfaßt.

6. Ein System nach Anspruch 2, 3 oder 4, worin das System ein einpoliger Aufbau ist, wobei die erste elektrisch leitende Einrichtung (36,42,46) umfaßt:

mindestens einen Anteil des Kanisters (46).

7. Ein System nach Anspruch 6, worin die erste Pulserzeugungseinrichtung (54,56U) Stimulationspulse für den Vorhof (24) eines Herzens (22) erzeugt, worin die erste Elektrode (34U) der ersten Leitung (32U) zum Installieren in dem Vorhof (24) eines Herzens (22) gedacht ist, wobei das System zusätzlich umfaßt:

eine zweite Pulserzeugungseinrichtung (54, 56U) zum Erzeugen von Stimulationsimpulsen für die Ventrikel (26) eines Herzens (22);

eine zweite elektrische Leitung (38U), die eine weitere elektrisch leitende Elektrode (40U) daratif zum Installieren in den Ventrikeln (26) eines Herzens (22) hat, wobei die weitere Elektrode (40U) zum Verbinden mit der zweiten Pulserzeugungs einrichtung (54,56) zum Liefern der Stimulationsimpulse von der zweiten Puls erz eugungseinrichtung (54,56U) an die weitere Elektrode (40) gedacht ist; wobei die zweite elektrische Leitungseinrichtung (46) mit Zwischenraum weg von der weiteren Elektrode (40U) zum Liefern eines Rückpfades für die Stimulationspulse von der zweiten Puls erzeugungs einrichtung (56,56U) angeordnet ist; und worin die neutrale Elektrode (80) einen zweiten Empfangslesepfad zwischen der weiteren Elektrode (40U) und der neutralen Elektrode (80) definiert.

8. Ein System nach Anspruch 7, worin die erste und zweite elektrisch leitende Einrichtung (46) elektrisch gleich sind und zusammen umfassen:

mindestens einen Anteil des Kanisters (46).

9. Ein System nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, worin das System ein zweipoliger Aufbau ist, und worin die erste elektrisch leitende Einrichtung (36,42) umfaßt:

eine zweite elektrisch leitende Elektrode (36,42), die auf der ersten Leitung (32,38) angeordnet ist und mit Zwischenraum weg von der ersten Elektrode (34,40) angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode (36,42) ebenfalls zur Verbindung mit der ersten Pulserzeugungseinrichtung (54,56) gedacht ist; und

worin die neutrale Elektrode (80) einen zweiten Einfangslesepfad zwischen der zweiten Elektrode (36,42) und der neutralen Elektrode (80) definiert.

10. Ein System nach Anspruch 9, worin die erste Pulserzeugungseinrichtung (54, 56) Stimulationspulse für den Vorhof (24) eines Herzens (22) erzeugt, wobei die erste (34) und die zweite (36) Elektrode der ersten Leitung (32) zuin Installieren in dem Vorhof (24) eines Herzens (22) gedacht ist, wobei das System zusätzlich umfaßt:

eine zweite Pulserzeugungseinrichtung (54,56) zum Erzeugen von Stimulationspulsen flir die Ventrikel (26) eines Herzens (22);

eine zweite elektrische Leitung (38), die dritte Klammer (40) und die vierte Klammer (42) elektrisch leitende Elektrode darauf zum Installieren in den Ventrikeln (26) eines Herzens (22) hat, wobei die dritte Elektrode (40) mit Zwischenraum weg von der vierten Elektrode (42) angeordnet ist, wobei die dritte Elektrode (40) zum Verbinden mit der zweiten Pulserzeugungseinrichtung (54, 56) zum Liefern der Stimulationsimpulse von der zweiten Pulserzeugungseinrichtung (54,56) an die dritte Elektrode (40) gedacht ist, wobei die vierte Elektrode (42) zum Liefern eines Rückpfades für die Stimulationspulse von der zweiten Pulserzeugungseinrichtung (56,56) gedacht ist; und

worin der erste Einfangslesepfad entweder zwischen der ersten (34) oder der dritten Elektrode (40) und der neutralen Elektrode (80) definiert ist; und

worin der zweite Einfangslesepfad zwischen entweder der zweiten (36) oder der vierten (42) Elektrode und der neutralen Elektrode (80) definiert ist.

11. System wie in Anspruch 10, worin die erste Elektrode (34) eine Spitzenelektrode (34), die zweite Elektrode (36) eine Ringelektrode (36), die dritte Elektrode (40) eine Spitzenelektrode (40), und die vierte Elektrode (42) eine Ringelektrode ist.

12. Ein System nach Anspruch 2 - 11, worin das Steckergehäuse (44) die Steckereinrichtung (48,50,48U,50U) umfaßt, welche sowohl das mechanische als auch das elektrische verbindet mit der ersten elektrischen Leitung (32,32U,38,38U) und, wenn anwesend, mit der zweiten elektrischen Leitung (38,38U) liefert.

13. Ein System nach Anspruch 2 - 12, worin die erste (54,56,56U) und, wenn anwesend, die zweite (54,56,56U) Pulserzeugungseinrichtung ist/sind mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses (44,46) angeordnet.

14. Ein System nach jedern der vorangegangenen Ansprüche, zusätzlich umfassend:

Einrichtung (76,88,90,92,94,96,93), die auf die Bestätigungseinrichtung (76,80,158,162) antwortet, zum Minimieren des Energieaufwandes in den Stimulationsimpulsen.

15. Ein System nach Anspruch 14, worin die Minimierungseinrichtung (76,88,90,92,94,96,98) die Stimulationsimpulse mit einem Sicherheitsabstand über dem Minimumniveau, das notwendig ist zum Aufrechterhalten des Einfanges, aufrechterhält

16. Ein System nach jedern der vorangegangenen Ansprüche, worin die Bestätigungseinrichtung (76,80,158,162) umfaßt:

einen Einfangsleseverstärker (76) zum Verbinden mit der neutralen Elektrode (80) und der ersten elektrischen Leitung (32,32U,38,38U) oder, wenn anwesend, der zweiten elektrischen Leitung (38,38U).

17. Ein System nach den Ansprüchen 1 - 15, zusätzlich umfassend:

ein Verstärker (158,162) zum Detektieren der Kardialsignale, wobei der Verstärker (158,162) zum Verbinden mit der ersten elektrischen Leitung (32, 32U, 38, 38U) und der ersten elektrischen Leitungs einrichtung (36,42,46) oder, wenn anwesend, der zweiten elektrischen Leitung (38,38U) und der zweiten elektrischen Leitungseinrichtung (42,46) gedacht ist, wobei der Verstärker (158,162) eine Refraktionsperiode hat, die einem Stimulationsimpuls folgt, in welcher es nicht gewöhnlich ist, Signale zwischen der ersten Leitung (32,32U,38,38U) und der ersten Leitungseinrichtung (36,42,46) oder, wenn anwesend, zwischen der zweiten Leitung (38,38U) und der zweiten Leitungseinrichtung (42,46) zu lesen.

18. Ein System nach Anspruch 17, worin die Bestätigungseinrichtung (76,80,158,162) umfaßt:

Einrichtung (100,102) zum Schalten einer der Eingänge zu dem Verstärker (158,162) von der ersten oder der zweiten elektrischen Leitungseinrichtung (36,42,46) zu der neutralen Elektrode (80), während mindestens ein Anteil der Refraktionsperiode, wobei der Verstärker (158,162) so arbeitet, daß der Einfang während mindestens eines Anteils der Refraktionsperiode gelesen wird.