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Die Erfindung betrifft Erfassungsschaltungen für
Tachyarrythmie-Erfasser und insbesondere Erfassungsschaltungen für
implantierbare Tachyarrythmie-Erfasser, die an dem
Myokardium bzw. Herzmuskel oder in der Nähe desselben angebrachte
Elektroden verwenden, die im Gegensatz zu auf der Haut zur
Erfassung der elektrischen Herzaktivität angebrachten
externen Elektroden als direkte Herzelektroden bezeichnet
werden. Defibrillatoren, Geräte zur Kardioversion, Anti-
Tachykardie-Herzschrittmacher, automatische und
implantierbare, oder Vorrichtungen, die zwei oder mehr dieser
Funktionen verbinden, benötigen Tachyarrythmie-Erfasser. Aufgabe
der Erfassungsschaltung ist die Erfassung und
Signalisierung des Auftretens einer Herzdepolarisation in dem Gewebe,
das einer oder mehreren das Herz berührenden oder in dessen
Nähe befindlichen Elektroden benachbart ist.
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Es ist wesentlich, den Erfassungsverstärker zu isolieren,
um diesen gegenüber einer Sättigung aufgrund von
Stimulationsimpulsen zu schützen und andere Arten des Schutzes gegen
die durch externe Störungsquellen hervorgerufenen Schäden
oder Fehlfunktionen vorzusehen. Dem Fachmann sowie dem
Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung sind diese Techniken
vertraut. Es ist auch wichtig, einen Komparator bzw.
Vergleicher mit positiven und negativen symmetrischen
Erfassungsschwellen oder einen Zweiweg-Gleichrichter und
einen einzigen Komparator zum Erfassen der zwei Polaritäten
der Signale vorzusehen. Mit diesen Techniken ist der
Fachmann und auch der Fachmann aus dem Gebiet der Erfindung
gleichfalls vertraut. Das Gebiet der Erfindung ist die
Auswahl der Filtercharakteristiken und der Schwelle des
Komparators. Sie kann gleichsam bei Systemen angewandt werden,
die eine zusätzliche absolute Refraktärperiode (Blanking),
einen Schutz gegenüber Störungen bzw. Interferenzen, eine
Gleichrichtung und/oder symmetrische Schwellen des
Komparators aufweisen.
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Das Anwendungsfeld der Erfindung umfasst
Erfassungsschaltungen der aurikulären oder ventrikulären Arrhythmie.
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Das US Patent Nr. 4 184 493 im Namen von Langer
(eingereicht im Februar 1978) beschreibt eine Erfassungsschaltung
für einen implantierbaren Defibrillator, mit einem
Verstärker, einem Hochpassfilter erster Ordnung (mit einer nicht
beschriebenen Grenzfrequenz), einem bidirektionalen
Komparator und einer Schaltung, die den Bruchteil der Zeit
misst, während der das Signal durch den Komparator
validiert wird. Der Erfasser bzw. Detektor misst letztlich das
mittlere Verhältnis zwischen der starken Steigung und
geringen Steigung des Elektrokardiogramms (EKG). Die
Schaltung umfasst eine Gegenkopplung zum automatischen
Einstellen der Verstärkung des Verstärkers, um die Amplitude am
Ausgang des Filters konstant zu halten.
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Das US Patent Nr. 4 393 877 im Namen von Imran (eingereicht
im Mai 1981) beschreibt eine Erfassungsschaltung für einen
implantierbaren Defibrillator, die eine Erfassung der
Steigung und eine Erfassung des Nulldurchgangs aufweist. Der
Detektor für die Steigung umfasst einen Verstärker, ein
Hochpassfilter erster Ordnung (mit einer nicht
beschriebenen Grenzfrequenz), einen unidirektionalen Komparator und
einen monostabilen Multivibrator zur Zeitberechnung einer
Refraktärperiode. Die Schaltung gemäß Imran umfasst eine
Gegenkopplung zur automatischen Einstellung der Verstärkung
des Verstärkers, um die Amplitude am Eingang des Filters
konstant zu halten.
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Das US Patent Nr. 4 559 946 im Namen von Mower (eingereicht
im Juni 1982) beschreibt gleichfalls eine
Erfassungsschaltung, die die Schocks mit der Herzaktivität bei einem
implantierbaren Defibrillator synchronisiert, wobei die
Schaltung eine Schaltung zur Erfassung der Steigung,
gefolgt von einem Komparator aufweist. Die Schaltung gemäß
Mower umfasst eine Gegenkopplung zur automatischen
Einstellung der Schwelle des Komparators auf einen Bruchteil des
vorherigen Amplitudenscheitelwerts am Ausgang des Filters.
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Das US Patent Nr. 4 819 643 im Namen von Menken
(eingereicht im November 1986) beschreibt einen Defibrillator mit
Funktionen zur Stimulation und zur Erfassung, und mit einem
separaten Kanal der Fibrillationserfassung mit
automatischer Verstärkungssteuerung, der die Stimulation verzögert,
bis die Verstärkung des Kanals der Fibrillationserfassung
seine maximale Empfindlichkeit erreicht. Menken gibt keine
Details bezüglich des Durchlassbandes des Verstärkers an.
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Das US Patent Nr. 4 940 054 im Namen von Grevis
(eingereicht im April 1988) beschreibt einen Defibrillator mit
zumindest zwei Empfindlichkeitswerten, die abhängig von der
Art des erfassten Rhythmus umgeschaltet werden. Grevis gibt
gleichfalls keine Einzelheiten bezüglich des
Durchlassbandes des Verstärkers an.
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Das US Patent Nr. 4 880 004 im Namen von Baker (eingereicht
im Juni 1988) beschreibt eine Schaltung zur Erfassung der
Arrhythmie, die einen Eingangsverstärker mit nicht
spezifiziertem Durchlassband umfasst, gefolgt von einem
Erfassungskanal mit Hochpassfilter mit 25 Hz. und einem Messkanal
mit zusätzlicher Hochpassfilterung mit 12 Hz, wobei jedem
Kanal Komparatoren folgen. Die Schaltung gemäß Baker
umfasst eine Gegenkopplung zur automatischen Einstellung der
Verstärkung des Verstärkers, um den Bereich der Erfassung
(das heisst, die Differenz zwischen dem Signal in dem
Erfassungskanal und seine Schwelle) konstant zu halten.
Aufgrund der zusätzlichen Filterung in dem Messkanal
verbessert dieser Bereich die Unterscheidung bei niedrigen
Frequenzen.
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Das US Patent Nr. 4 967 747 im Namen von Carroll
(eingereicht im Mai 1989) beschreibt einen implantierbaren
Defibrillator mit einer Erfassungsschaltung, bestehend aus
einem Block Verstärkung/Filter mit geschalteter Kapazität,
mit nicht angegebenem Durchlassband, der zum Bereitstellen
von Verstärkungsveränderungen ohne Einschwingvorgänge zur
automatischen Steuerung der Verstärkung vorgesehen ist.
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Das US Patent Nr. 5 117 824 im Namen von Keimel
(eingereicht im November 1990) beschreibt eine implantierbare
Schaltung zur Stimulation und zur Erfassung mit
automatischer Schwellensteuerung, die die Schwelle nicht nach der
Stimulation einstellt. Keimel gibt keine Einzelheiten
bezüglich des Durchlassbandes des Verstärkers an.
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Es gibt Raum zur Verbesserung der Erfassungsschaltungen der
implantierbaren Defibrillatoren. In "State-of-the-Art of
the AICD", Pace, Mai 1991, beschreibt Winkle einen
Defibrillator ohne automatische Verstärkungssteuerung, bei
dem die Programmierung bzw. Einstellung der Empfindlichkeit
viel Sorgfalt zum Zeitpunkt der Implantierung und während
der Folgezeit erfordert, um sicher zu sein, dass die T-
Zacken nicht über-erfasst werden, und was noch viel
wichtiger ist, dass die Fibrillation/ventrikuläre Tachykardie
nicht unter-erfasst wird.
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In "Failure of a Second and Third Generation Implantable
Cardioverter to Sense Ventricular Tachycardia: Implications
for Fixed-Gain Sensing Devices", Pace, Mai 1992, haben
Sperry et al. beschrieben, dass "ein Bedarf für noch
empfindlichere Schaltungen mit fester Verstärkung oder einer
Erfassung mit automatischer Verstärkungssteuerung zum
Erfassen der Signale mit schwacher bzw. niedriger Amplitude
auf einer stabilen Basis besteht. Ein unerwünschter Aspekt
einer derartigen erhöhten Empfindlichkeit ist der, dass die
Über-Erfassung (beispielsweise der T-Zacken) sich in einer
Erhöhung des Risikos ungeeigneter Entladungen
niederschlägt. Der Fehler der Erfassung der ventrikulären
Fibrillation wurde jedoch gleichfalls mit den Vorrichtungen mit
automatischer Verstärkung signalisiert".
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Es ist klar, dass eine Tachyarrythmie-Erfassungsschaltung
Herz-Depolarisationen erfassen können muss, aber
ungewünschte Signale, einschließlich der Herz-Repolarisation
(T-Zacke) und einschließlich der Signale, die bei der
Rückkehr des Systems zum Gleichgewicht von den Elektroden und
der Ausgangsschaltung des Herzschrittmachers nach der
Stimulation stammen, die als Stimulationsartefakte bezeichnet
werden, ausschliessen können muss. Die aus dem bekannten
Stand der Technik bekannten Techniken bestehen aus
Hochpassfiltern, Refraktärperioden und einer automatischen
Steuerung der Verstärkung oder der Schwelle; jedoch
existieren in jedem dieser Fälle Unzulänglichkeiten.
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Unzulänglichkeiten der aus dem Stand der Technik bekannten
Hochpassfilter: ein Filter für eine lebensunterstützende
implantierbare Vorrichtung muss eine minimale Komplexität
haben, die notwendig ist, um zwei Funktionskriterien zu
genügen: eine geringe Wahrscheinlichkeit des Ausschlusses
gewünschter Signale und der Erfassung nicht gewünschter
Signale. Keines der aus dem Stand der Technik bekannten
Paten
te beschreibt ein systematisches Vorgehen bezüglich der
Auswahl der Filtercharakteristiken wie beispielsweise der
Ordnung, des Gütefaktors Q und der Grenzfrequenzen, um die
Funktionskriterien mit Gerätschaften minimaler Komplexität
zu erfüllen.
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Unzulänglichkeiten der Refraktärperioden: wenn die
Entwickler eine ausreichend kurze Länge der Refraktärperiode
auswählen, um die Erfassung von Tachyarrythmien zu erlauben,
dann zeigt sich, dass die Refraktärperiode nicht die T-
Zacken abdeckt, wenn die Herzfrequenz gering ist (die Dauer
zwischen Depolarisation und Repolarisation steigt umso
mehr, je mehr sich die Herzfrequenz verkleinert). Wenn die
Refraktärperioden selbst ausreichend gewesen wären, hätten
alle aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen
keine komplexe zusätzliche automatische Steuerung der
Verstärkung oder der Schwelle vorgesehen.
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Unzulänglichkeiten der automatischen Steuerung der
Verstärkung oder der Schwelle: die Erfasser bzw. Detektoren können
die Selektivität (Wahrscheinlichkeit der Zurückweisung
ungewünschter Signale) und der Empfindlichkeit
(Wahrscheinlichkeit der Erfassung gewünschter Signale) mit dieser
Technik verbessern, jedoch nur, wenn die Charakteristiken
der zuvor erfassten Ereignisse die gleichen
Charakteristiken zukünftiger Ereignisse korrekt vorhersagen. Obwohl die
Entwickler von Herzschrittmachern für eine Bradykardie
wissen, dass die Amplitude eines normalen Herzschlags (R-
Zacke) die Amplitude der nachfolgenden R-Zacke mit einer
guten Korrelation vorhersagt, müssen die Entwickler von
Tachykardie-Detektoren zwei zusätzliche Fragen stellen, die
im bekannten Stand der Technik nicht auftraten:
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- In welchem Maß sagt die Amplitude des gewünschten Signals
(Depolarisation bei Tachyarrythmie) die Amplitude des
nachfolgenden gewünschten Signals voraus?
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- In welchem Maß sagt die Amplitude des gewünschten Signals
(in diesem Fall auch die Depolarisation bei Tachyarrythmie)
die Amplitude des nachfolgenden nicht gewünschten Signals
(Repolarisation) voraus?
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Zur Beantwortung der ersten Frage betrachtet man die Natur
der ventrikulären Fibrillation, die durch die direkt auf
der Oberfläche des Herzens angeordneten bipolaren
Elektroden erfasst wird. Der Detektor kann nicht riskieren, die
Erfassung einer ventrikulären Fibrillation zu verfehlen
bzw. zu verpassen, die die lebensgefährlichste der
Tachyarrythmien ist. Die implantierbaren Tachyarrythmie-Erfasser
verwenden normalerweise endokavitäre oder epikardische
bipolare Elektroden aufgrund ihrer guten Unterdrückung von
entfernten Feldern im Vergleich mit unipolaren Elektroden.
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Die ventrikuläre Fibrillation besteht aus "vagabundierenden
kleinen Zacken bzw. Wellen", multiplen Flanken der
Depolarisation mit schwacher Amplitude, die sich auf zufällige
Weise über die Oberfläche des Herzens in allen Richtungen
verschieben. Die erfasste Amplitude, wenn eine kleine Zacke
bzw. eine kleine Welle vor den bipolaren Elektroden
verläuft bzw. vorbeizieht, hängt von der Komponente des
Vektors der kleinen Welle ab, die sich in der Achse der
bipolaren Elektroden befindet (eine senkrecht zu der Achse der
Elektroden zirkulierende kleine Welle bzw. Zacke erzeugt
eine Amplitude von 0, da sie gleichzeitig die zwei
Elektroden erreicht; umgekehrt erzeugt eine in einer Achse
zirkulierende kleine Welle eine maximale Amplitude, da sie
zuerst eine Elektrode und dann die andere erreicht).
Messwerte, die die ventrikuläre Fibrillation oder die multifokale
ventrikuläre Tachykardie betreffen, und die am Menschen
durch die bipolaren Elektroden erfasst wurden, zeigen eine
Korrelation von annähernd Null zwischen der Amplitude eines
erfassten Komplexes und dem nächsten.
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Zur Beantwortung der zweiten Frage haben die Erfinder die
Amplitude der R-Zacke und der T-Zacke bei 20 Patienten mit
endokavitären bipolaren Elektroden gemessen. Die Messung
der Korrelation zwischen der Amplitude der T-Zacke und der
Amplitude der R-Zacke betrug nur 50%.
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Warum haben sich angesichts dieser Tatsachen zahlreiche
Konzeptionen gemäß dem Stand der Technik auf eine
automatische Verstärkungssteuerung berufen? Zu allererst, weil
ungeachtet dessen gewisse kleine Korrelationen existieren, so
dass diese Technik statistisch die Leistungsfähigkeit ein
wenig verbessern kann. Vielleicht auch, weil zahlreiche
Veröffentlichungen beobachtet haben, dass die auf der
Oberfläche des Körpers (und nicht auf der Oberfläche des
Herzens) erfasste ventrikuläre Fibrillation sich bezüglich der
Amplitude um so mehr verkleinert, je länger die
Fibrillation andauert. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass
die "vagabundierenden kleinen Wellen" noch kleiner werden
und noch desorganisierter werden, was bedingt, dass ihre
elektrische Summe, gesehen auf der Oberfläche, sich mit der
Zeit verringert. Währenddessen darf ein Entwickler nicht
erwarten, dass es mit direkten Herzelektroden auf die
gleiche Weise funktioniert.
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Es ist folglich klar, dass eine automatische Steuerung der
Verstärkung oder der Schwelle und der Refraktärperioden
keine vollständige Lösung für das Problem der Erfassung der
Tachyarrythmie mit direkten Herzelektroden bereitstellen
kann. Der Entwickler muss gleichfalls systematisch das
Filter optimieren, um die Empfindlichkeit und die Selektivität
zu verbessern; jedoch gibt es keinen Stand der Technik, der
eine Lehre dahingehend angibt, wie dies zu bewerkstelligen
ist.
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Da die Erfassungsschaltung einen Teil einer implantierbaren
Vorrichtung darstellt, muss der Entwickler den elektrischen
Energieverbrauch minimieren, um die Lebensdauer der
Batterie zu verlängern, und muss die Komplexität minimieren, um
die Abmessungen des Implantats zu reduzieren. Im
Allgemeinen führt im Bereich des Entwurfs von Mikroschaltungen die
Erhöhung der Verstärkung oder des Durchlassbandes eines
Verstärkers und die Kombination mit einem Filter zu einer
damit in Zusammenhang stehenden Erhöhung des elektrischen
Energieverbrauchs. Folglich muss die Erfassungsschaltung
mit einem minimalen Produkt aus Verstärkung mal
Durchlassband bzw. mit minimalem Verstärkungsbandbreiteprodukt sowie
einer minimalen Anzahl von Bauelementen arbeiten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, eine
Optimierung der Konzeption einer Erfassungsschaltung für eine
Tachyarrythmie anzugeben, die vorgesehen ist, um mit
direkten Herzelektroden, insbesondere bei implantierbaren
Vorrichtungen verwendet zu werden. Mit der erfindungsgemäßen
Schaltung kann ein quantitatives Verfahren zum Untersuchen
der Effekte der Entwurfsparameter auf eines der
nachfolgenden oder mehrere der nachfolgenden Kriterien in Betrieb
genommen werden: Empfindlichkeit, Selektivität,
Verstärkungsbandbreiteprodukt und Anzahl von Bauelementen. Noch eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die
Optimierung der Konzeption einer Erfassungsschaltung zur Erfassung
von ventrikulären Tachyarrythmien anzuwenden und T-Zacken
und Stimulationsartefakte auszuschliessen bzw. nicht zu
erfassen. Bei ihrer Anwendung auf dieses Problem stellt die
Erfindung bereit:
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- ein Hochpassfilter dritter Ordnung mit einer
Grenzfrequenz von ungefähr 16 Hz;
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- einen mit dem Ausgang des Filters verbundenen Komparator
mit einer Schwelle von ungefähr 0,40 mv im Durchlassband,
bezogen auf den Eingang des Filters.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Erfassungsschaltung für
einen Tachyarrythmie-Erfasser, mit einem Hochpassfilter und
einem mit dem Ausgang des Filters verbundenen
Schwellenkomparator, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Filter
ein Filter dritter Ordnung ist und eine Grenzfrequenz von
ungefähr 16 Hz aufweist.
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Erfindungsgemäß:
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- hat der Komparator eine auf den Eingang des Filters
bezogene Schwelle von annähernd 0,40 mv im Durchlassband;
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- ist die Schwelle in einem Bereich, der 0,40 mV umfasst,
programmierbar oder automatisch angepasst.
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Fig. 1 ist eine Gesamtansicht der erfindungsgemäß
gebildeten Erfassungsschaltung.
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Fig. 2 ist eine Gesamtansicht des mit der
erfindungsgemäßen Schaltung bewirkbaren Verfahrens.
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Fig. 3 ist eine Kurve der Optimierung der Grenzfrequenz
des Filters und der Schwelle des Komparators bei einem
Filter dritter Ordnung gemäß dem Verfahren der Erfindung.
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Fig. 4 ist ein Schaltbild des Filters.
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Figur. 1 zeigt eine für einen Tachyarrythmie-Erfasser
bestimmte erfindungsgemäße Erfassungsschaltung. Die
Anschlüsse 1 und 2 der direkten bipolaren Herzelektroden legen das
von dem Herzen stammende Signal an die differenziellen
Eingänge 3, 4 des Filters 5 an. Das Filter 5 ist hinsichtlich
seiner Empfindlichkeit und seiner Selektivität durch das
nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bzw.
Vorgehen optimiert. Sein Ausgang 6 ist mit einem Eingang 7
eines Komparators bzw. Vergleichers 8 verbunden. Der andere
Eingang 9 des Komparators 8 ist mit einer Bezugsspannung
verbunden, die in der bevorzugten Ausführungsart von einem
Digital-Analog-Wandler 10 geliefert wird.
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Weiterhin mit Bezug auf die Fig. 1 stellt eine
Steuereinrichtung 11 einen digitalen Ausgang 12 bereit, um die
Schwelle der Erfassung 9 des Komparators über den Digital-
Analog-Wandler 10 zu definieren. Die Steuereinrichtung 11
empfängt gleichfalls den Ausgang 13 des Komparators 8, die,
wenn sie aktiviert ist, anzeigt, dass die
Erfassungsschaltung eine Herzdepolarisation erfasst. Die Steuereinrichtung
11 kann Refraktärperioden liefern bzw. bereitstellen und
sie kann über den Digital-Analog-Wandler 10 gleichfalls
eine automatische Steuerung der Schwelle und/oder eine
programmierbare Steuerung der Schwelle ebenso bereitstellen,
wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Die Fig. 2 zeigt das Verfahren zum Optimieren der
Parameter der Erfassungsschaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Entwickler erhält bei 14 zunächst Abtastwerte der zu
erfassen gewünschten Signale und der nicht gewünschten
Signale, die zurückzuweisen bzw. auszuschliessen sind. Die
gewünschten Signale umfassen Herzdepolarisationen, die von
der ventrikulären Fibrillation und der ventrikulären
Tachykardie stammen, während die nicht gewünschten Signale
Herz
depolarisationen (T-Zacken) und die Stimulationsartefakte
umfassen.
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Weiterhin unter Bezugnahme auf die Fig. 2 versucht der
Entwickler bei 15 dann, die Bedürfnisse mit einem einfachen
Filter erster Ordnung zufrieden zu stellen. Bei 16 misst
der Entwickler den Filterausgang für jeden der gewünschten
und nicht gewünschten Abtastwerte, wiederholt dann diese
Messungen für die unterschiedlichen Werte eines
Filterparameters wie beispielsweise die Grenzfrequenz des Filters.
Bei 17 zieht der Entwickler diese Daten heran und verwendet
diese zur Optimierung der Filtercharakteristik und der
Schwelle des Komparators 8.
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Eine in der Fig. 3 dargestellte Optimierungstechnik
besteht darin, die Kurve der niedrigsten Schwelle des
Komparators, die mit Erfolg den erforderlichen Prozentsatz der
nicht erwünschten Signale ausschliesst, und die der
höchsten Schwelle des Komparators, die mit Erfolg den
erforderlichen Prozentsatz von gewünschten Signalen erfasst,
einzurichten, wobei beide eine Funktion der bei Schritt 16 in
der Fig. 2 modifizierten Filtercharakteristik sind. Bei
dem Beispiel der Fig. 3 ist die Unterdrückung bzw. der
Ausschluss von 100% der nicht gewünschten Signale und die
Erfassung von 95% der gewünschten Signale gefordert. Alle
die Punkte der Grafik, die oberhalb der untersten Schwelle
der Unterdrückung und auch unterhalb der höchsten Schwelle
der Erfassung sind, stellen Kombinationen der Schwelle des
Komparators und der Filtercharakteristik dar, die die
Anforderungen an die Empfindlichkeit und Selektivität
erfüllen.
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Nachdem die Kurve gemäß Fig. 3 erzeugt wurde, muss der
Entwickler einen optimalen Wert der Filtercharakteristik
und der entsprechenden Komparatorschwelle aus der
Gesamt
heit der akzeptablen Punkte auswählen. Gemäß einer
bevorzugten Variante des Verfahrens wählt der Entwickler den
Punkt mit dem niedrigsten Verstärkungsbandbreiteprodukt
aus. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 handelt es sich um den
Punkt mit der höchsten Komparatorschwelle, die die
Bedürfnisse hinsichtlich der Empfindlichkeit und der Selektivität
erfüllt (das heisst, unterhalb der durchgezogenen Linie und
oberhalb der unterbrochenen Linie).
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Nunmehr zu Fig. 2 zurückkehrend kann es bei 17 passieren,
dass der Entwickler keine Kombination der
Filtercharakteristik und der Komparatorschwelle finden kann, die die
Anforderungen an die Empfindlichkeit und die Selektivität
erfüllt (die unterbrochene Linie befindet sich stets oberhalb
der durchgezogenen Linie) und bei 18 entscheidet sich der
Entwickler dazu, die Ordnung des Filters 19 zu erhöhen und
kehrt dann zu Schritt 16 zurück, um zu versuchen, die
Optimierung mit diesem komplizierteren Filter zu erhalten. Die
Erhöhung der Filterordnung erhöht die Anzahl von
Bauelementen.
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Dem Verfahren gemäß der Erfindung folgend erhält der
Entwickler auf diese Art eine optimierte Erfassungsschaltung
mit minimaler Komplexität mit einem minimalen
Verstärkungsbandbreiteprodukt. Die Erfinder haben das erfindungsgemäße
Verfahren bei dem Problem der Erfassung der Tachykardie und
der ventrikulären Fibrillation angewandt, wobei die T-Zacke
unterdrückt wurde, mit einer Anforderung der Unterdrückung
von 100% der T-Zacken und der Erfassung von 95% aller
echten Depolarisationen. Die Erfinder haben die
Grenzfrequenz des Hochpassfilters als veränderliche Charakteristik
des Filters bei Schritt 17 verwendet.
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Die Fig. 3 zeigt, dass ein Filter dritter Ordnung für die
Empfindlichkeit und die Selektivität ausreicht und für das
Verstärkungsbandbreiteprodukt mit einer
Hochpass-Grenzfrequenz von annähernd 16 Hz und einer Komparatorschwelle im
Durchlassband, bezogen auf den Eingang, von annähernd
0,40 mV optimiert ist.
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Die Fig. 4 zeigt den Aufbau des Filters, der durch die
Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens abgeleitet
wurde. Die Spannungsversorgungsschaltungen, die nicht
dargestellt sind, stellen VDD = 0,0 V, VSS = -3,0 V und VREF =
-0,80 V bereit. Das Filter besteht aus einer Stufe erster
Ordnung, die einen Verstärker 20 verwendet, und einer Stufe
zweiter Ordnung, die einen Verstärker 21 verwendet. Die
Verstärkung der ersten Stufe beträgt annähernd 160, mit
einer einzigen Hochpass-Grenzfrequenz bei 16 Hz. Die
Verstärkung der zweiten Stufe beträgt annähernd 1,6, mit einer
Butterworth-Hochpass-Antwort zweiter Ordnung, gleichfalls
mit einer Grenzfrequenz von 16 Hz. Die nachfolgende Tabelle
gibt typische Werte der Widerstände und der Kondensatoren
des Filters an.
Tabelle mit typischen Werten der Bauelemente
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Die Fig. 4 zeigt ein herkömmliches Filter mit diskreten
Widerständen und Kondensatoren, obwohl ein Filter mit
glei
chen Charakteristiken integriert werden kann, indem
Techniken schaltbarer Kapazitäten oder die Techniken digitaler
Filter verwendet werden, die qualifizierten Entwicklern
herkömmlicherweise bekannt sind.
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Charakteristiken wie beispielsweise ein Schutz gegenüber
Hochenergiequellen wie beispielsweise Defibrillatoren oder
gegenüber Hochfrequenzquellen wie sie beispielsweise bei
der Elektrochirurgie verwendet werden, sind nicht
dargestellt, da sie die Erfindung nicht betreffen und
gleichfalls bekannt sind.
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Das Paar der Kondensatoren 22, 23, und die Paare der
Widerstände 24, 25 und 26, 27 müssen zum Zweck einer guten
Gleichtaktunterdrücken streng aneinander angepasst sein.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine besondere
Ausführungsform beschrieben wurde ist es selbstverständlich, dass
diese Ausführungsform lediglich zu Darstellungszwecken der
Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien dient.
Zahlreiche andere Modifikationen können ersonnen werden und andere
Darstellungen können gewählt werden, ohne das
Anwendungsfeld der vorliegenden Erfindung zu verlassen.