DE69210252T2 - Verfahren und vorrichtung zum grossflächigen antitachykardie schrittmachen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum grossflächigen antitachykardie schrittmachenInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft allgemein implantierbare Stimulationsgeräte, und spezieller betrifft sie implantierbare Schrittmacher, Kardioverter und Defibrillatoren.
- In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren für Schrittmacherbetrieb des Herzens hinsichtlich des Versuchs, Tachykardien zu unterbrechen, vorgeschlagen. Hierzu gehören derartige Schrittmacher-Anwendungsformen wie übersteuerndes Stimulieren, Impulsbündel-Stimulieren, übersteuerndes Stimulieren mit sich automatisch verringernder Übersteuerung und andere. Diese Schrittmacher-Anwendungsformen wurden dazu aufbereitet, die Leitung auf anomalen Herzleitungspfaden zu unterbrechen, die zu andauernden Tachykardien in einer oder mehreren Herzkammern führen können.
- In den letzten Jahren richtete sich die Aufmerksamkeit auf die Verwendung von Schrittmacherimpulsen, die unter Verwendung von Standardherzschrittmacher-Elektrodensystemen zugeführt werden, die im Vorhof und/oder der Kammer liegen. Zu typischen Elektrodensystemen zum Zuführen von Antitachykardie-Schrittmacherimpulsen gehören: unipolare Systeme, die eine an oder in einer Herzkammer liegende Elektrode und eine entfernte Elektrode verwenden; bipolare Systeme, die zwei an oder in einer Herzkammer angeordnete Elektroden verwenden; und integrierte bipolare Systeme, die eine Schrittmacherelektrode mit kleiner Oberfläche, die an oder in einer Herzkammer angeordnet ist, in Verbindung mit einer am Herz angeordneten Elektrode mit großer Oberfläche, typischerweise einer Defibrillationselektrode, verwenden. Jede dieser Vorgehensweisen für Schrittmacherbetrieb nimmt an, daß die aktive Schrittmacherelektrode eine einzelne Elektrode mit kleiner Oberfläche ist und daß die Ausbreitung der Depolarisationswellenfront innerhalb des Herzens benachbart zur Schrittmacherelektrode beginnt und sich dann von dem der Schrittmacherelektrode benachbarten Gewebe durch das ganze Herz ausbreitet.
- Ein allgemein gültiges Prinzip bei Antitachykardie-Schrittmacherbetrieb ist es, daß die Beendigung von Tachykardie erleichtert wird, wenn die Stimulierelektrode nahe bei der mehrfach aktivierbaren Schaltung angeordnet ist. Diese Bedingung ist häufig schwierig zu erfüllen, da Elektroden in vielen Bereichen des Herzens nicht leicht plaziert werden können und es nicht immer augenscheinlich ist, wo die bevorzugte Plazierung liegt.
- In der Vergangenheit wurde es vorgeschlagen, daß Tachykardien unter Verwendung von an mehreren Orten wirkendem Herzschrittmacherbetrieb unterbrochen werden sollten. Ein frühes Beispiel für an mehreren Orten ausgeführten Herzschrittmacherbetrieb zum Beenden oder Verhindern von Tachyarrhythmien ist im für Funke erteilten US-Patent Nr. 3,937,226 offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist eine Anzahl von Schrittmacherelektroden mit kleiner Fläche vorhanden, von denen jede mit einer gesonderten Ausgangsschaltung und einem Verstärker verbunden ist. Die offenbarte Vorrichtung entspricht fünf oder mehr gesonderten Herzschrittmacher-Ausgangsschaltungen herkömmlicher Konstruktion, die alle so ausgebildet sind, daß sie für gleichzeitige Schrittmacherstimulierung an verschiedenen Orten um das Herz herum getriggert werden. Es besteht die Hypothese, daß durch gleichzeitiges Stimulieren an um das Herz herum verteilten Orten, synchron mit einem erfaßten QRS-Komplex, Arrhythmien verhindert werden können, wenn eine besser nahezu gleichzeitige Depolarisation von Herzgeweben erzielt wird.
- Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist ein Antitachykardie-Schrittmacher mit folgendem geschaffen:
- -einer ersten und einer zweiten Elektrodeneinrichtung zum Zuführen von Energie an ein Patientenherz, die so ausgebildet sind, daß sie am Patientenherz angebracht werden können;
- - einer Einrichtung zum Erfassen des Rhythmus des Patientenherzens und zum Erkennen des Vorliegens einer Tachyarrhythmie; und
- - einer Impulsgeneratoreinrichtung, die auf die Erkennung einer Tachyarrhythmie im Patientenherz anspricht, um Impulse an die Elektrodeneinrichtungen auszugeben;
- dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Elektrodeneinrichtungen jeweils Elektrodenoberflächen aufweisen, die sich über eine Fläche von mindestens ungefähr 30 Quadratzentimeter erstrecken oder darüber verteilt sind.
- Gemäß einer zweiten Erscheinungsform ist ein Kardioverter/Antitachykardie-Schrittmacher mit folgendem geschaffen:
- - einer ersten und einer zweiten Kardioversionselektrode mit großer Oberfläche, die so ausgebildet sind, daß sie an einem Patientenherz angebracht werden können;
- - einer Einrichtung zum Erfassen des Rhythmus des Patientenherzens und zum Erkennen des Auftretens einer Tachyarrhythmie;
- - einer Kardioverterimpuls-Generatoreinrichtung, die auf die Erkennung einer Tachyarrhythmie durch die Erkennungseinrichtung anspricht, um Kardioversionsimpulse zum Anlegen an das Patientenherzu zu erzeugen;
- - einer Stimulierimpuls-Generatoreinrichtung zum Erzeugen von Herzstimulierimpulsen zum Anlegen an das Patientenherz; und
- - einer Einrichtung zum Verbinden der Stimulierimpuls- Generatoreinrichtung und der Kardioversionsimpuls-Generatoreinrichtung mit den Kardioversionselektroden.
- Demgemäß schafft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für Herzschrittmacherbetrieb, der folgendes versucht: Minimieren des Auftretens von Tachyarrhythmien durch Hervorrufen synchronerer Depolarisation einer großen Masse an Herzgewebe; Verbessern des Wirkungsgrads des Antitachykardie-Schrittmacherbetriebs durch Erhöhen der Fähigkeit, Gewebe dicht am Herd einer Tachyarrhythmie zu depolarisieren; und Verbessern der hämodynamischen Wirksamkeit stimulierter Herzdepolarisationen durch das Hervorrufen einer synchroneren Kontraktion einer größeren Anzahl von Herzfasern. Anstatt mehrere Ausgangsschaltungen und Elektrodensätze zu verwenden, verwendet die Erfindung zwei oder mehr Elektroden mit großer Oberfläche, die an oder im Herz liegen. Hinsichtlich der wahrscheinlichsten wirtschaftlichen Realisierung wird angenommen, daß diese Elektroden mit grosser Oberfläche Defibrillationselektroden bilden und daß die Erfindung als Teil eines implantierbaren Schrittmacher-/Kardioverter-/Defibrillatorsystems realisiert wird.
- Es wurde experimentell bestimmt, daß Standardspannungs- Schrittmacherimpulse (z.B. 5 Volt), wie sie vorhandenen Epikard-Defibrillationselektroden zugeführt werden, für zuverlässigen Schrittmacherbetrieb des Herzens sorgen. Es wurde auch ermittelt, daß die von dem auf diese Weise erfolgenden Schrittmacherbetrieb des Herzens herrührenden QRS-Komplexe wesentlich geringere Breite als QRS-Komplexe aufweisen, die von bipolarem Herzschrittmacherbetrieb herrühren, bei dem Schrittmacherelektroden mit kleiner Oberfläche verwendet werden.
- Um die Erfindung auszuüben, muß der Schrittmacherimpuls-Generator so konzipiert sein, daß er eine Ausgangsspannung, die bis zumindestens 5 Volt, vorzugsweise 10 Volt, einstellbar ist, an ein Elektrodensystem mit niedrigem Widerstand mit einer Impedanz von 20-100 Ohm liefert. Dies kann leicht dadurch erzielt werden, daß ein Ausgangskondensator von 100 bis 200 µF (mit einer geeignet modifizierten Ladeschaltung) verwendet wird, anstelle eines Ausgangskondensators im Bereich von 10-20 µF, wie er typischerweise bei Herzimpulsgeneratoren verwendet wird. Dies ist erforderlich, da die geringe Impedanz typischerweise verfügbarer Epikard-Defibrillationselektrodensysteme einen höheren Strom zum Aufrechterhalten der Spannung eines Schrittmacherimpulses benötigt.
- Es wird vorgeschlagen, daß die Erfindung am besten in Zusammenhang mit einem implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator vom Typ, der Epikard- und/oder Endokardelektroden mit großer Oberfläche verwendet, ausgeübt wird. In diesem Fall wird die Erfindung vorzugsweise dadurch realisiert, daß eine Schrittmacher-Ausgangsschaltung aufgenommen wird, die so ausgebildet ist, daß sie Stimulierimpulse an eine Last von 20 bis 100 Ohm gibt, wie oben beschrieben, kombiniert mit elektronischen Schaltern, die es ermöglichen, an die Elektroden mit großer Fläche entweder Hochspannungsimpulse von der Kardioverter-/Defibrillator-Ausgangsschaltung innerhalb der Vorrichtung oder Schrittmacherimpulse von der Stimulierausgangsschaltung mit niedriger Impedanz zu geben. Die Stimulierschaltung nutzt vorzugsweise den großen Kondensator, wie er typischerweise von einer Kardioverter-/Defibrillator-Ausgangsschaltung verwendet wird, da derartige Kondensatoren typischerweise ein beträchtliches Volumen einnehmen. Es wird vorgeschlagen, daß die bei derzeit vorhandenen Vorrichtungen verwendeten Tachykardie-Erkennungsmethoden beibehalten werden und daß die Verwendung von Elektroden mit großer Oberfläche in Verbindung mit dem zusätzlichen Stimulierimpulsgenerator einfach als zusätzlich verfügbare Therapie hinzugefügt wird.
- Die Ausgabe von Stimulierimpulsen an die Defibrillationselektroden mit großer Oberfläche kann unter Verwendung einer beliebigen der bekannten Antitachykardie-Schrittmachermethoden erfolgen, einschließlich eines oder mehrerer zeitlich genau gelegter verfrühter Stimulierimpulse, übersteuernder Stimulierung, Impulsbündel-Stimulierung mit unveränderlicher oder adaptiver Rate, übersteuernder Stimulierung mit automatischer Verringerung der Übersteuerung sowie an die R- Zacke gekoppelter Stimulierung, wobei ein oder mehrere Stimulierimpulse synchronisiert mit einer erfaßten Herzdepolarisation ausgegeben werden. Wie im Fall vorhandener Vorrichtungen wird davon ausgegangen, daß der Arzt die Stimulierimpulsmethode anden speziellen Patient auf Grundlage der Ergebnisse der elektrophysiologischen Durcharbeitung anpaßt, die der Implantation der Vorrichtung vorangeht.
- Für Antibradykardie-Schrittmacherbetrieb kann der Arzt das System so programmieren, daß es unter Verwendung eines kleinen Kondensators (z.B. 10-20 µF), vom Typ, wie er in herkömmlichen Schrittmachern verwendet wird, stimuliert, um die Batterielebensdauer zu schonen. Wenn der Patient jedoch Bedarf hinsichtlich eines verbesserten hämodynamischen Wirkungsgrads zeigt oder wenn das Funktionsvermögen einer Arrhythmieverhinderung erforderlich ist, kann Antibradykardie- Schrittmacherbetrieb auch unter Verwendung des größeren Ausgangskondensators und der Elektroden ausgeführt werden.
- Es wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, jedoch nur beispielhaft.
- Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator und das zugehörige Zuleitungssystem, die den Ort der Zuleitungen und der Elektroden in Beziehung zu einem Menschenherz veranschaulicht.
- Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines bekannten implantierbaren Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators, zu dem eine Stimulierausgangsstufe niedriger Impedanz und eine zugehörige Schaltmatrix hinzugefügt sind, die eine wahlweise Zuführung von Antibradykardie-Stimulierimpulsen und Antitachykardie-Stimulierimpulsen an die Kardioversions-/Defibrillationselektroden ermöglichen.
- Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator 1 und das ihm zugeordnete Zuleitungssystem, in Verbindung mit einem Menschenherz 10. Wie veranschaulicht, enthält die Vorrichtung eine Zuleitung 2 für die rechte Kammer sowie zwei Epikard-Elektrodenzuleitungen 3 und 4. Die Zuleitungen 3 und 4 sind mit Elektroden 12 bzw. 15 mit großer Oberfläche versehen und so ausgebildet, daß sie am Herz plaziert werden können. Das veranschaulichte Elektrodensystem ist ausgehend von der Offenbarung des für Baker et al erteilten US-Patents Nr. 4,821,723 angepaßt. Jedoch wird davon ausgegangen, daß jedes beliebige Paar von Defibrillationselektroden mit großer Oberfläche mit Nutzen beim Ausüben der Erfindung verwendet werden kann. Z.B. können auch Elektroden verwendet werden, wie sie im für Holleman et al erteilten US-Patent Nr. 4,971,070 offenbart sind.
- Elektroden dieses Typs wurden tatsächlich auf Wunsch des Erfinders der vorliegenden Anmeldung getestet, und es wurde ermittelt, daß, in Verbindung mit einem Herzschrittmacher, der so modifiziert war, daß er eine Last von 50 Ohm stimulieren konnte, zuverlässiger Herzschrittmacherbetrieb mit einer Ausgangsspannung von 5 Volt erzielt werden kann. In jedem Fall ist es erwünscht, daß die Epikardelektroden eine relativ große Oberfläche aufweisen und über einen wesentlichen Teil des Herzepikards verteilt sind. Es wird angenommen, daß Elektroden, die gemeinsam angeschlossene Elektrodenflächen aufweisen und sich über Flächen von ungefähr jeweils 30 bis 80 Quadratzentimeter erstrecken oder darüber verteilt sind, zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung besonders geeignet sind. Alternativ können mehrere gemeinsam angeschlossene Elektrodenzuleitungen einzelne Elektroden mit großer Oberfläche ersetzen, falls erwünscht.
- Die Zuleitung 2 für die rechte Kammer kann eine herkömmliche bipolare Kammer-Stimulierzuleitung sein, die dazu dient, normale Herzstimulierfunktionen auszuführen und Kammerdepolarisationen zu messen. Alternativ kann die Zuleitung 2 eine unipolare Zuleitung sein und Herzstimulierung und/oder das Erfassen von Kammerdepolarisationen kann zwischen einer an der Zuleitung 2 angeordneten Elektrode und einer am Epikard liegenden Pflasterelektrode oder einer am Gehäuse der Vorrichtung 1 liegenden Elektrode erfolgen.
- Zu den Zwecken der Erfindung wird in Betracht gezogen, daß die an der Zuleitung 2 für die rechte Kammer liegenden Elektroden oder eine entsprechende Epikardelektrode oder -elektroden für Routine-VVI-Stimulierung beim Vorliegen von Bradykardie für auf die Pulszahl reagierende Herzstimulierung, gestützt auf Sensormessungen, wenn die Vorrichtung so ausgestattet ist, und für Antitachykardie-Stimulierung, falls dies der Arzt so wünscht, verwendet werden. Wenn jedoch eine hämodynamische Erhöhung erforderlich ist oder wenn Antitachykardie-Stimulierung erforderlich ist, entweder zum Verhindern oder zum Beenden von Tachyarrhythmien, kann das System so programmiert werden, daß es eine Stimulierpegeltherapie unter Verwendung der Elektroden 12 und 15 mit großer Oberfläche ausgibt.
- Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptfunktionskomponenten des in Fig. 1 veranschaulichten implantierten Schrittmachers/Kardioverters/Defibrillators 1 veranschaulicht. Timer- und Steuerfunktionen werden durch eine Timer- und Steuerlogik 30 erzielt, die vorzugsweise ein Mikroprozessor-gestütztes System ist, das denjenigen entspricht, wie sie bei derzeit verfügbaren Schrittmacher-/Kardioverter-/Defibrillatorsystemen verwendet werden. Die Grundfunktion und der Betrieb der Timer-Steuerlogik 30 können denen der Mikroprozessor-gestützten Systeme entsprechen, wie sie im für Langer et al am 04. Oktober 1983 erteilten US-Patent Nr. 4,407,288, im für Russie am 11. Juni 1991 erteilten US- Patent Nr. 5,002,395, im für Duggan am 25. September 1990 ertielten US-Patent Nr. 4,958,632 oder im für Haluska et al am 16. Mai 1989 erteilten US-Patent Nr. 4,830,006 offenbart sind. Zu den Zwecken der Erfindung ist es nur wichtig, zu verstehen, daß die Timer-/Steuerschaltungsanordnung das Auftreten von Bradykardie und/oder Tachykardie erkennt und daraufhin die Ausgabe der verschiedenen verfügbaren Schrittmacher-, Kardioversions- und Defibrillationstherapien steuert. In Zusammenhang mit der Erfindung wird in Betracht gezogen, daß die Hochspannungskardioversions- und Defibrillationstherapien einfach den im Stand der Technik verfügbaren entsprechen, und die Erfindung ist nicht darauf ausgerichtet, diese Therapien zu verbessern oder anzupassen.
- Die Defibrillations-/Kardioversions-Hochspannungsimpulse werden durch die Ausgangsschaltung Defib/CV 32, gesteuert durch die Timer-/Steuerschaltungsanordnung 30, geliefert. Typischerweise kann diese Schaltung den Kondensator 42 laden und entladen, um Ausgangsimpulse über 300 Volt an eine Last von 50 Ohm zu geben. In jedem Fall sollte die Schaltung 32 dazu in der Lage sein, Impulse mit mehr als 0,2 Joule zu liefern. Beispiele für eine geeigente Schaltungsanordnung zum Erzielen der Erzeugung von Kardioversions- und Defibrillationsimpulsen sind im für Leinders am 17. Juni 1986 erteilten US-Patent Nr. 4,595,009, im für Wielders am 22. Oktober 1985 erteilten US-Patent Nr. 4,548,209, im für Adams am 15. September 1987 erteilten US-Patent Nr. 4,693,253, im für Mehra et al am 04. September 1990 erteilten US-Patent Nr. 4,953,551 oder im für Keimel für eine "Vorrichtung zum Ausgeben einzelner und mehrfacher Kardioversionsimpulse" erteilten US-Patent Nr. 5,163,427 dargelegt. Für die Zwecke der Erfindung wird angenommen, daß jede bekannte Defibrillations-/Kardioversions-Ausgangsschaltung mit Nutzen verwendet werden kann.
- Die Meßschaltung 38 ist eine herkömmliche Herzmeßschaltung und sie kann jeder beliebigen bekannten Herzmeßschaltung entsprechen, wie sie bei bisherigen Vorrichtungen verwendet werden. Z.B. kann die Meßschaltung der Schaltung entsprechen, wie sie im für Stein am 21. Mai 1981 erteilten US-Patent Nr. 4,266,551, im für Thompson et al erteilten US-Patent Nr. 4,275,737, im für Beck am 17. März 1987 erteilten US-Patent Nr. 4,649,931 oder im für Keimel et al für eine "Vorrichtung zum Überwachen elektrischer, physiologischer Signale" erteilten US-Patent Nr. 5,117,824 offenbart ist.
- Die Stimulierausgangsschaltung 34 mit niedriger Impedanz kann allgemein der Ausgangsschaltung entsprechen, wie sie im für Stein am 27. September 1983 erteilten US-Patent Nr. 4,406,286 oder im für Thompson et al am 20. Juli 1982 erteilten US-Patent Nr. 4,340,062 veranschaulicht ist, mit der Ausnahme, daß die Schaltung leicht modifiziert werden muß, um die Stimulierimpulse an etwas niedrigere Impedanzen als bei typischen implantierbaren Schrittmachern, z.B. 50 Ohm oder weniger, auszugeben. Dies wird dadurch erzielt, daß ein Ausgangskondensator mit größerem Wert verwendet wird, z.B. im Bereich von 100 µF, und der Strom erhöht wird, der zum Laden des größeren Ausgangskondensators verfügbar ist. Es wird dvon ausgegangen, daß diese Modifizierungen sicher innerhalb der Fähigkeiten des Fachmanns liegen, weswegen sie nicht im einzelnen erörtert werden. Zu den Zwecken der Erfindung sollte jede beliebige Schaltung ausreichend sein, die Stimulierimpulse mit einer Amplitude von 5 bis 10 Volt erzeugen kann, mit einer Impulsbreite von ungefähr 0,1 ms bis ungefähr 1 ms. Wie es in der Fig. 2 offenbart ist, kann der Kardioversions-Ausgangskondensator 42 von den Kardioversions- und Stimulierausgangsschaltungen gemeinsam genutzt werden, um Impulse an die Elektroden 12 und 15 mit großer Oberfläche auszugeben.
- Die Meßverstärkerschaltung 38 ist an die Zuleitung 2 für die rechte Kammer und an ein Paar Elektroden 13 und 14 angeschlossen, die benachbart zum distalen Ende der Zuleitung 2 liegen. Alternativ kann die Meßverstärkerschaltung 38 nur mit einer der Elektroden 13 und 14 verbunden sein und sie kann Meßvorgänge zwischen dieser Elektrode und dem leitenden Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung oder einer der Elektroden mit großer Oberfläche vornehmen.
- Wie oben erörtert, kann die Auswahl zwischen Bradykardie- Schrittmacherbetrieb und Antitachykardie-Schrittmacherbetrieb sowie die Auswahl zwischen Therapien betreffend Antitachykardie-Schrittmacherbetrieb, Kardioversion und Defibrillation dem entsprechen, was bei einem beliebigen bekannten implantierbaren Schrittmacher/Kardioverter/Defibrillator vorliegt, mit dem zusätzlichen Merkmal, daß die Vorrichtung dann, wenn sie vom Arzt dazu programmiert wird, die Stimulierausgangsstufe 34 mit niedriger Impedanz wahlweise mit den Defibrillationselektroden 12 und 15 großer Oberfläche verbinden kann und diesen Antibradykardie- und Antitachykardie-Schrittmacherimpulse unter der Steuerung der Timer-/Steuerungsschaltungsanordnung 30 zuführen kann.
- Die im Blockformat dargestellte Schaltmatrix 40 ist einfach eine Sammlung eines oder mehrerer FET- und/oder SCR-Schalter, die unter der Steuerung der Timer-/Steuerungsschaltungsanordnung 30 so aktiviert werden, daß sie wahlweise entweder die Defibrillations-/Kardioversions-Ausgangsschaltung 32 oder die Stimulierausgangsschaltung 34 mit niedriger Impedanz mit dem Kondensator 42 und den Elektroden 12 und 15 mit großer Oberfläche verbinden. Beispiele für Schaltmatrixanordnungen aus gesteuerten elektrischen Schaltern, die dazu verwendet werden, Defibrillationselektroden wahlweise mit einer Ausgangsschaltungsanordnung zu verbinden, finden sich im oben genannten Patent für Mehra et al, im oben genannten Patent '427 für Keimel et al, und im für Winstrom am 31. Januar 1989 erteilten US-Patent Nr. 4,800,883. Es wird davon ausgegangen, daß jedes dieser Systeme dazu angepaßt werden kann, den Anschluß der Elektroden 12 und 15 zwischen der Hochspannungs-Ausgangsschaltung 32 und der Stimulierausgangsschaltung 34 mit niedriger Impedanz umzuschalten. Es wird auch davon ausgegangen, daß der Aufbau derartiger Schaltmatrixanordnungen sicher innerhalb der Fähigkeiten des Fachmanns liegt, wenn die Lehren in den zitierten Literaturstellen vorgegeben sind.
- Die Schaltmatrix 40 verbindet auch vorzugsweise die Stimulierschaltungsanordnung 34 wahlweise entweder mit dem Stimulierausgangskondensator 44 und den Elektroden 13 und 14 mit kleiner Fläche oder mit dem Kondensator 42 und den Elektroden 12 und 15. Demgemäß kann Antitachykardie- und Antibradykardie-Schrittmacherbetrieb unter Verwendung entweder der Elektroden mit großer Oberfläche oder unter Verwendung der herkömmlichen Stimulierelektroden 13 und 14 ausgeführt werden.
- Wie oben angegeben, haben auf die Bitte des Erfinders der vorliegenden Anmeldung hin ausgeführte Versuche gezeigt, daß Herzschrittmacherbetrieb unter Verwendung von Epikardelektroden mit großer Oberfläche zu einer wesentlichen Verschmälerung des QRS-Komplexes im Vergleich zu auf Standardweise stimulierten Schlägen führt. Es wird wiederum angenommen, daß dies eine gleichzeitigere Depolarisation von Herzgewebe auf die Ausgabe des Stimulierimpulses hin anzeigt, was seinerseits zu einer kleineren Streuung der Refraktärperioden führen sollte, wie sie den verschiedenen Abschnitten des Herzgewebes zugeordnet sind. Darüber hinaus erhöht die Verteilung der Stimulierelektroden-Oberfläche über einen wesentlichen Bereich des Herzens die Wahrscheinlichkeit, daß das Gewebe am mehrfach aktivierbaren Leitungspfad oder in dessen Nähe durch den zugeführten Stimulierimpuls depolarisiert wird. Dadurch sollte Tachykardie, die auf mehrfach aktivierbaren Leitungspfaden beruht, durch Stimulierimpulse verhindert und/oder beendet werden, die unter Verwendung des Elektrodensystems mit großer Oberfläche ausgegeben werden.
- Während das Elektrodensystem mit großer Oberfläche einen Stimulierimpulsgenerator mit der Möglichkeit hoher Ausgangsströme erfordert, ist die bei jedem derartigen Stimulierimpuls ausgegebene Gesamtenergie unwesentlich im Vergleich zur Ausgabe eines Kardioversions- oder Defibrillationsimpulses. Es wird davon ausgegangen, daß in den meisten Fällen Stimulierimpulse von 5 Millijoule oder weniger dazu ausreichen sollten, das Herz zuverlässig in Schritt zu halten. Im allgemeinen wird angenommen, daß Schrittmacherbetrieb unter Verwendung von Epikardelektroden mit großer Oberfläche zum Erzielen einer gleichzeitigeren Depolarisation von Herzgewebe leicht unter Verwendung einzelner Impulse erzielt werden kann, die Energieinhalte von weniger als 1 Millijoule haben, und typischerweise bei Energien von weniger als 0,5 Millijoule.
- Z.B. führt die Ausgabe eines Stimulierimpulses von 5 Volt an eine Last von 50 Ohm unter Verwendung einer Impulsbreite von 0,5 ms (diese Parameter wurden getestet) zur Ausgabe von nur 0,25 Millijoule pro Impuls. Während dies eine wesentliche Zunahme gegenüber Standardstimulierimpulsen ist, sollte es keine deutliche Schwierigkeit hinsichtlich gelegentlich aktivierter Antitachykardie- oder Antibradykardie-Stimulierimpulstherapien sein. Geringfügig höhere Energien können für transvenöse Elektrodensysteme mit großer Oberfläche erforderlich sein.
- Während die vorstehend offenbarte Realisierung Elektroden mit großer Oberfläche verwendet, die an den Kammern liegen, wird davon ausgegangen, daß die Erfindung auch auf Antitachykardie- und Antibradykardie-Schrittmacherbetrieb der Vorhöfe und/oder auf Schrittmachertherapien anwendbar ist, die sowohl auf die Vorhöfe als auch die Kammern angewandt werden. Außerdem liegt es auch innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, während das offenbarte Ausführungsbeispiel als Mikroprozessor-gestütztes Gerät veranschaulicht ist, ähnlich wie derzeit vermarktete Vorrichtungen, wesentlich einfachere Vorrichtungen zu verwenden, um Stimulierimpulse über Elektroden mit großer Oberfläche zuzuführen. Z.B. kann eine einfache Vorrichtung, die das Auftreten von Herzpulszahlen über einer vorgegebenen Schwelle erfaßt und danach Herzstimulierimpulse zum Anlegen über die Elektroden mit großer Oberfläche synchronisiert zu erfaßten R-Zacken erzeugt, eine billige, nützliche Realisierung der Erfindung selbst beim Fehlen eines zugehörigen Kardioverters und/oder Defibrillators darstellen. Daher sollte die obige Offenbarung als beispielhaft statt als begrenzend in bezug auf den Schutzumfang der folgenden Ansprüche angesehen werden.
- In den folgenden Ansprüchen wird der Begriff "Kardioversion" verwendet. Zu den Zwecken des Verständnisses der Ansprüche soll dieser Begriff so interpretiert werden, daß er in breitem Umfang Therapien mit elektrischen Impulsen zum Umwandeln von Tachykardien, einschließlich Fibrillation, in den normalen Rhythmus unter Verwendung eines oder mehrerer Hochspannungsimpulse statt unter Verwendung von Impulsen für Schrittmacherbetrieb umfaßt.
Claims (8)
1. Antitachykardie-Schrittmacher mit:
-einer ersten und einer zweiten Elektrodeneinrichtung (12,
15) zum Zuführen von Energie an ein Patientenherz (10), die
so ausgebildet sind, daß sie am Patientenherz angebracht
werden können;
- einer Einrichtung (38) zum Erfassen des Rhythmus des
Patientenherzens (10) und zum Erkennen des Vorliegens einer
Tachyarrhythmie; und
- einer Impulsgeneratoreinrichtung (34, 32), die auf die
Erkennung einer Tachyarrhythmie im Patientenherz anspricht,
um Impulse an die Elektrodeneinrichtungen (12, 15)
auszugeben;
dadurch gekennzeichnet, daß
- die Elektrodeneinrichtungen (12, 15) jeweils
Elektrodenoberflächen aufweisen, die sich über eine Fläche von
mindestens ungefähr 30 Quadratzentimeter erstrecken oder darüber
verteilt sind.
2. Antitachykardie-Schrittmacher nach Anspruch 1, bei dem
die Elektrodeneinrichtungen Epikard-Elektrodenzuleitungen
umfassen.
3. Schrittmacher nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem
die Impulsgeneratoreinrichtung (34) eine Einrichtung zum
Erzeugen von Impulsen von 5 Millijoule oder weniger zum
Anlegen an das Patientenherz aufweist, um das Patientenherz in
Schritt zu halten.
4. Kardioverter-/Antitachykardie-Schrittmacher mit:
- einer ersten und einer zweiten Kardioversionselektrode
(12, 15) mit großer Oberfläche, die so ausgebildet sind, daß
sie an einem Patientenherz angebracht werden können;
- einer Einrichtung (38) zum Erfassen des Rhythmus des
Patientenherzens und zum Erkennen des Auftretens einer
Tachyarrhythmie;
- einer Kardioverterimpuls-Generatoreinrichtung (32), die
auf die Erkennung einer Tachyarrhythmie durch die
Erkennungseinrichtung (38) anspricht, um Kardioversionsimpulse
zum Anlegen an das Patientenherzu zu erzeugen;
- einer Stimulierimpuls-Generatoreinrichtung (34) zum
Erzeugen von Herzstimulierimpulsen zum Anlegen an das
Patientenherz; und
- einer Einrichtung (40) zum Verbinden der Stimulierimpuls-
Generatoreinrichtung und der
Kardioversionsimpuls-Generatoreinrichtung mit den Kardioversionselektroden.
5. Kardioverter/Defibrillator nach anspruch 4, bei dem die
erste und die zweite Kardioversionselektrode (12, 15)
Epikardelektroden sind, die jeweils Elektrodenoberflächen
aufweisen, die sich über mindestens 30 Quadratzentimeter
erstrecken oder darüber verteilt sind.
6. Kardioverter/Schrittmacher nach Anspruch 4 oder
Anspruch 5, bei dem der Stimuliergenerator (34) eine
Einrichtung zum Erzeugen von Stimulierimpulsen von 5 Millijoule
oder weniger zum Anlegen an die erste und zweite
Kardioversionselektrode (12, 15) aufweist.
7. Kardioverter/Schrittmacher nach Anspruch 6, bei dem der
Kardioversionsimpuls-Generator eine Einrichtung (32) zum
Erzeugen von Kardioversionsimpulsen von mindestens 0,2 Joule
zum Anlegen an die Elektrodeneinrichtungen aufweist.
8. Schrittmacher mit:
- einer ersten und einer zweiten Elektrodeneinrichtung (12,
15) zum Zuführen von Herzstimulierimpulsen an ein
Patientenherz (10), wobei jede Elektrodeneinrichtung gemeinsam
angeschlossene Elektrodenflächen aufweist, die sich über eine
Fläche von mindestens 30 Quadratzentimeter erstrecken oder
darüber verteilt sind, und die so ausgebildet sind, daß sie
an einem Patientenherz angebracht werden können; und
- einer Stimulierimpuls-Generatoreinrichtung (34) zum
Erzeugen von Herzstimulierimpulsen zum Anlegen an die erste und
die zweite Elektrodeneinrichtung.
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