DE69733276T2

DE69733276T2 - Stromwellenform für elektrotherapy

Info

Publication number: DE69733276T2
Application number: DE69733276T
Authority: DE
Inventors: Shervin Ayati; L. Michael LOPIN
Original assignee: ZMD Corp
Current assignee: Zoll Medical Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: WO1998026841A1; EP0973582B1; JP2001506157A; JP4108758B2; EP1535645A1; EP0973582A1; DE69733276D1; EP0973582A4

Description

Die vorliegende Beschreibung betrifft Elektrotherapieschaltkreise und besonders externe Defibrillatoren, die über Elektroden, die extern am Körper des Patienten oder intern während eines chirurgischen Eingriffs am Herz des Patienten angebracht werden, Defibrillationsstromstöße an das Herz des Patienten abgeben.
Normalerweise führt die elektrochemische Aktivität im menschlichen Herz dazu, dass sich die Muskelfasern des Organs in aufeinander abgestimmter Weise zusammenziehen und entspannen. Diese synchrone Aktion der Herzmuskulatur bewirkt, dass Blut aus den Herzkammern in die lebenswichtigen Organe des Körpers gepumpt wird. Im Fall von Kammerflimmern (KF) führt jedoch anomale elektrische Aktivität im Herz dazu, dass sich einzelne Muskelfasern asynchron und chaotisch zusammenziehen. Im Ergebnis dieses Synchronisationsverlustes verliert das Herz die Fähigkeit, Blut wirksam zu pumpen.
Defibrillatoren erzeugen einen starken Stromimpuls, der die mit Kammerflimmern in Zusammenhang stehende chaotische elektrische Aktivität des Herzes unterbricht und dem elektrochemischen System des Herzes die Möglichkeit zur Resynchronisierung gibt. Nach Wiederherstellung der geordneten elektrischen Aktivität setzen normalerweise synchrone Muskelkontraktionen, die zur Wiederherstellung der wirksamen Pumpfunktion des Herzes führen, wieder ein.
Der für die wirksame Defibrillation erforderliche Strom hängt von der besonderen Stromwellenform, einschließlich ihrer Amplitude, Dauer, Gestalt (d. h. ob es sich um eine sinusförmige, abklingende sinusförmige, Rechteck- oder exponentiell abklingende Gestalt handelt) und davon ab, ob die Stromwellenform einpolig (einphasig) ist oder eine sowohl positive als auch negative Polung hat (also zweiphasig ist). Es wurde darauf hingewiesen, dass starke Defibrillationsströme das Herzgewebe schädigen können.
Es ist bekannt, dass ein externer Defibrillator gebaut wurde, der die Impedanz des Patienten abtasten und die Dauer der ersten und zweiten Phase einer zweiphasigen Wellenform in Abhängigkeit von der Impedanz des Patienten festlegen kann. Ein Beispiel eines derartigen Defibrillators ist in PCT Patent Veröffentlichung Nr. WO 95/05215 beschrieben. Fain et al., US-Patent Nr. 5.230.336, offenbaren eine Methode zur Einstellung von Impulsbreiten einphasiger und zweiphasiger Defibrillationswellenformen auf der Grundlage der gemessenen Patientenimpedanz. Kerber et al., „Advance Prediction of Transthoracic Impedance in Human Defibrillation and Cardioversion: Importance of Impedance in determining the Success of Low-energy Shocks", 1984, beschreiben ein Verfahren zur Auswahl der Energie der Defibrillationsschocks auf der Grundlage der mit Hilfe eines Hochfrequenzsignals gemessenen Impedanz des Patienten.
Es ist ferner bekannt, dass ein Defibrillator mit einem Sicherheitswiderstand im Defibrillatorpfad (PCT Patent Veröffentlichung Nr. WO 95/05215) gebaut wurde. Vor Anwendung einer Defibrillationswellenform bei einem Patienten wird ein Testimpuls durch den Sicherheitswiderstand geleitet, während ein Strommesswiderstand den Strom überwacht. Ist der abgetastete Strom geringer als der für einen Kurzschluss repräsentative Sicherheitsschwellenwert, wird der Sicherheitswiderstand entfernt und die Defibrillationswellenform bei dem Patienten angewendet.
Es ist bekannt, dass in einem implantierbaren Defibrillator eine zweiphasige Wellenform genutzt wird, deren erste Phase aus mehrfachen abgekürzten abklingenden Expontentialfunktionen, die eine sägezahnförmige Näherung einer linearen Gestalt bilden, bestehen (Kroll, US-Patent Nr. 5.199.429). Das wird dadurch erreicht, dass eine bestimmte Anzahl von Energiespeicherkondensatoren geladen und dann nacheinander einzelne Kondensatoren während der ersten Phase entladen werden, wodurch die Sägezahnform des vom Schaltkreis abgegebenen Stroms erzeugt wird. Ein neueres Patent, Kroll, US Patent Nr. 5.514.160, beschreibt eine zweiphasige Wellenform mit einer linearen ersten Phase, die durch Anordnung eines MOSFET Strombegrenzers im Defibrillationspfad erzeugt wird, in einem implantierbaren Defibrillator. In diesem Patent wird darauf hingewiesen, dass der stark nichtlineare Strombegrenzer für den Kondensator wie ein kleiner und abnehmender Widerstand aussieht. Auch Schuder et al. beschreiben in "Transthoracic Ventricular Defibrillation in the 100 kg Calf with Symmetrical One-Cycle Bidirectional Rectangular Wave Stimuli" die Nutzung zweiphasiger Wellenformen mit linearen ersten und zweiten Phasen zur Behandlung von Kammerflimmern bei Kälbern. Stroetmann et al., US Patent Nr. 5.350.403, offenbaren eine Wellenform mit sägezahnförmiger Welligkeit, die durch die periodische Unterbrechung einer nichtkontinuierlichen Entladung einer Ladeschaltung erzeugt wird.
US Patent Nr. 5.531.764 offenbart einen implantierbaren Defibrillator mit programmierbaren Schockwellenformen und -pfaden, wobei jede der aufeinander folgenden Wellenformen eine andere Gestalt und Form haben kann und in gewünschter Folge an bzw. durch einen Bereich des menschlichen Herzes abgegeben werden kann. Die Schockwellenformen können unabhängig voneinander durch bestimmte oder verschiedene Herzbereiche in einer berechneten gemeinsamen Zeit an die Topf- oder Haftelektrode abgegeben werden. Als Alternative kann eine erste Schockwellenform oder eine Gruppe von Schockwellenformen durch einen oder mehrere Herzbereiche abgegeben werden, gefolgt von der Abgabe einer gemäß Zeitabfolge verzögerten Schockwellenform bzw. Schockwellenformen durch einen oder mehrere Herzbereiche an die Topf- oder Haftelektrode. US Patent Nr. 5.391.186 offenbart einen implantierbaren Kardioverter-Defibrillator, der eine unterbrochene entladene Abgabe zur Steuerung der Abgabespannungswellenform nutzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrotherapiestromkreis zur Abgabe einer Stromwellenform an einen Patienten, die eine Ladungsspeichervorrichtung, mindestens zwei mittels elektrischer Schaltung mit entgegengesetzten Polen der Ladungsspeichervorrichtung verbundene Entladungselektroden und eine mit der Ladungsspeichervorrichtung verbundene Steuerschaltung umfasst. Erfindungsgemäß steuert der Stromkreis eine kontinuierliche Entladung der Ladungsspeichervorrichtung über die Elektroden, um eine Phase einer Stromwellenform zu erzeugen, wobei die Differenz zwischen dem Spitzenstrom der Phase und dem geringsten Strom der Phase weniger als ein Drittel des Spitzenstroms der Phase beträgt, gefolgt von einer weiteren Phase der Stromwellenform mit einer der ersten Phase entgegengesetzten Polung und kürzerer Dauer. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Differenz zwischen dem Spitzenstrom der ersten Phase und dem geringsten Betrag der Phase weniger als ein Viertel, vorzugsweise weniger als ein Fünftel des Spitzenstroms. Die zweite Phase der Stromwellenform hat normalerweise die Form einer verkürzten Exponentialfunktion.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst mindestens eine der Phasen der Stromwellenform eine Welligkeit. Die die Welligkeit aufweisende Phase der Wellenform ist normalerweise eine im Wesentlichen lineare positive Phase einer zweiphasigen Wellenform. Wir denken, dass die Nutzung einer Wellenform mit einer im Wesentlichen linearen positiven Phase dazu führt, die für die wirksame Defibrillation erforderliche durchschnittliche Wahrnehmbarkeitsschwelle zu senken und die Schädigung des Patientengewebes auch dann zu vermeiden, wenn die dem Patienten verabreichte Gesamtenergie relativ hoch ist.
Um eine niedrigere durchschnittliche Wahrnehmbarkeitsschwelle für die wirksame Defibrillation zu Verfügung zu stellen und die Möglichkeit der Schädigung des Patientengewebes zu minimieren, kann die Höhe (der Aufwärtssprung) der Welligkeit auf weniger als ein Drittel und vorzugsweise weniger als ein Viertel oder ein Fünftel der Höhe des Spitzenstroms der Phase beschränkt werden. Wir denken, dass die Dauer der die Welligkeit umfassenden Phase zwischen 50 und 70 Prozent (d. h. drei Fünftel von fünf Achtel) der Gesamtdauer der die Welligkeit umfassenden Phase und der anderen Phase betragen sollte. Außerdem denken wir, dass jede sägezahnförmige Welligkeit in einer der beiden Phasen der Wellenform vorzugsweise eine Höhe von weniger als etwa einem Viertel und vorzugsweise weniger als etwa einem Sechstel der durchschnittlichen Phasenhöhe haben sollte, um die für die wirksame Defibrillation erforderliche durchschnittliche Wahrnehmbarkeitsschwelle und die Möglichkeit der Schädigung des Patientengewebes weiter zu minimieren.
Die erfindungsgemäße Elektrotherapieschaltung umfasst normalerweise einen mit der Ladungsspeichervorrichtung und einer der Elektroden verbundenen ohmschen Stromkreis und einen Steuerstromkreis. Der Steuerstromkreis ist mit dem ohmschen Stromkreis verbunden und steuert den Widerstand des ohmschen Stromkreises während der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung, um eine bestimmte Stromwellenform zwischen den Entladungselektroden zu erzeugen. Der ohmsche Stromkreis kann mehrere in Reihe geschaltete Widerstände umfassen.
In bevorzugten Ausführungsformen entscheidet der Steuerstromkreis auf der Grundlage der während eines anfänglichen Abtastimpulsabschnitts der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung abgetasteten Patientenimpedanz, wie viele Widerstände (gegebenenfalls) am Anfang eines therapeutischen Entladungsabschnitts der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung (d. h. am Anfang einer zweiphasigen Defibrillationswellenform) in den Defibrillationspfad aufzunehmen sind. In Abhängigkeit von der abgetasteten Patientenimpedanz kann dies bedeuten, dass die Stromstärke zwischen Abtastimpuls und Beginn der zweiphasigen Defibrillationswellenform zunimmt. Wenn die zweiphasige Defibrillationswellenform beginnt, werden die im Defibrillationspfad befindlichen Widerstände nach einander überbrückt, wodurch eine sägezahnförmige Näherung an eine linear Gestalt des Abgabestroms erzeugt wird (der Abgabestrom klingt ab und steigt dann jedes Mal an, wenn ein Widerstand überbrückt wird).
Die Erfindung stellt eine verbesserte, kostengünstige Methode zur Erzeugung einer zweiphasigen Wellenform mit einer linearen ersten Phase zur Verfügung. Widerstände sind im Vergleich zu Kondensatoren relativ billig, und eine Gesamtzahl von N Stufen der Widerstandswerte kann mit log₂N Widerständen im Gegensatz zu N Kondensatoren erreicht werden, indem die Widerstände einfach in binärer Folge (1-2-4-usw.) in Reihe geschaltet werden. Da anstatt von Kondensatoren Widerstände genutzt werden, ist keine Schaltung erforderlich, um beim Aufladen Spannungen an den Kondensatoren auszugleichen oder die Spannungsumkehr in den Kondensatoren zu verhindern.
Bestimmte Ausführungsformen schließen eine die Welligkeit glättende Stellwiderstandsstufe ein. Die Stellwiderstandsstufe ist eine Schaltung, die jedes Mal, wenn einer der Festwertwiderstände kurzgeschlossen wird, auf ihren maximalen Widerstandswert zurückgesetzt wird und dann während des Zeitraums vor der nächsten stufenweisen Reduzierung des Widerstands auf Null sinkt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Widerstände im Defibrillationspfad unbedingt kurzschlussfest sind.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Elektrotherapieschaltung einen mit der Ladungsspeichervorrichtung und einer der Elektroden verbundenen regelbaren Wechselstromwiderstand, einen Sensor, der einen patientenabhängigen elektrischen Parameter abtastet (beispielsweise ein Messwertgeber für die Patientenimpedanz) und einen Steuerstromkreis. Der Steuerstromkreis ist mit dem Messwertgeber und dem regelbaren Wechselstromwiderstand verbunden und steuert den regelbaren Wechselstromwiderstand während der Entladung des patientenabhängigen elektrischen Parameters (beispielsweise der Patientenimpedanz).
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Entladung so gesteuert, dass für einen bestimmten Anteil der von der Ladungsspeichervorrichtung gespeicherten Ladung die Abhängigkeit des Spitzenentladungsstroms von dem elektrischen Parameter reduziert wird.
Durch Steuerung der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung auf der Grundlage der abgetasteten Patientenimpedanz ist es möglich, die Differenz zwischen dem Spitzenstrom, der durch einen Patienten mit geringer Impedanz fließt und jenem, der durch einen Patienten mit hoher Impedanz fließt, zu begrenzen. Auf diese Weise wird der Strom für einen Bereich von Patientenimpedanzen konstanter gemacht und die Elektrotherapieschaltung ermöglicht eine wirksame Defibrillation bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung von kontrollierten Strompegeln, um jede Möglichkeit der Schädigung des Herzes, der Haut und des Muskelgewebes zu verringern.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung schließt die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung eine Stromwellenform mit einem Abtastimpulsabschnitt, dessen Energie für die Therapie nicht ausreicht und in dessen Verlauf der Messwertgeber den patientenabhängigen elektrischen Parameter abtastet, und einem therapeutischen Entladungsabschnitt mit ausreichend Energie zur Durchführung der Therapie ein, dessen anfänglicher Entladungsstrom durch den Steuerstromkreis auf der Grundlage des vom Messwertgeber abgetasteten patientenabhängigen elektrischen Parameters gesteuert wird. Der Abtastimpulsabschnitt hat einen Entladungsstrom, der mindestens etwa ein Drittel des anfänglichen Entladungsstroms des therapeutischen Entladungsabschnitts beträgt.
Wenn ein starker Gleichstrom durch einen Patienten fließt, unterscheidet sich seine Impedanz von derjenigen, die beim Fließen eines geringen Stroms oder eines Wechselstroms durch den Patienten besteht. Wir denken, dass der Strompegel des Abtastabschnitts stets mindestens ein Drittel und vorzugsweise die Hälfte der Stromstärke zu Beginn des therapeutischen Entladungsabschnitts betragen sollte, um den Nachweis einer Patientenimpedanz zu gewährleisten, die der Impedanz des Patienten während des therapeutischen Entladungsabschnitts ungefähr gleich ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung ohne Aufladen der Vorrichtung zwischen dem Abtastimpulsabschnitt und dem therapeutischen Entladungsabschnitt der Stromwellenform.
So können paddelförmige Elektroden am Brustkorb des Patienten befestigt (oder löffelförmige Elektroden während eines chirurgischen Eingriffs am offenen Herz direkt auf das Herz aufgelegt) werden, den Abtastimpuls sofort abgeben und dann die zweiphasige Defibrillationswellenform unmittelbar nach dem Abtastimpuls einleiten. Das ist besonders wichtig, weil der Patient (oder das Herz des Patienten) sich bewegen kann und es für den Arzt schwierig ist, auf die Haut (oder das Herz) des Patienten einen gleichbleibenden Druck auszuüben.
Zahlreiche weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der anschließenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen ersichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
1 ist eine grafische Darstellung einer von einer erfindungsgemäßen Elektrotherapieschaltung erzeugten Stromwellenform.
2 ist eine grafische Darstellung der wichtigsten Elemente der erfindungsgemäßen Elektrotherapieschaltung.
3 ist eine schematische Darstellung der in Reihe geschalteten Widerstandsschaltung, die in der Elektrotherapieschaltung der 2 dargestellt ist.
4 ist eine schematische Darstellung der H-Brückenschaltung, die in der Elektrotherapieschaltung der 2 dargestellt ist.
5 ist eine schematische Darstellung des Stellwiderstands, der in der Elektrotherapieschaltung der 2 dargestellt ist.
6–9 sind grafische Darstellungen von Stromwellenformen, die von der erfindungsgemäßen Elektrotherapieschaltung auf der Grundlage verschiedener gemessener Patientenimpedanzen erzeugt werden.
10A und 10B sind Tabellen der Widerstandswerte, die zur Erzeugung der in den 6–10B dargestellten Wellenformen genutzt werden.
11 ist eine Tabelle der Wellenformparameter für verschiedene Patientenimpedanzen im „Normalbetrieb" und „hochenergetischen" Betrieb einer erfindungsgemäßen Elektrotherapieschaltung.
Bezug nehmend auf 1 beginnt beim Einsatz eines erfindungsgemäßen externen Defibrillators die zweiphasige Stromwellenform mit einem anfänglichen „Abtastimpuls" 10, dessen Energie für die Therapie nicht ausreicht. Der Abtastpuls ist Bestandteil der sich unmittelbar anschließenden zweiphasigen Defibrillationswellenform, deren Energie für die Defibrillation des Herzes des Patienten ausreicht. Die zweiphasige Defibrillationswellenform schließt eine im Allgemeinen lineare positive Phase 12 von 6 Millisekunden Dauer mit einer sägezahnförmigen Welligkeit 14 ein, auf die eine negative Phase 16 von 4 Millisekunden Dauer folgt, die exponentiell abklingt, bis die Wellenform endet. Der Begriff „linear", wie er hier gebraucht wird, bedeutet eine Gerade, unabhängig davon, ob die Gerade eben oder geringfügig geneigt ist. Die Stromwellenform nimmt vom Ende der positiven Phase bis zum Beginn der negativen Phase über eine Reihe von Stufen 18 ab, wobei der Übergang bei Null eine der Stufen ist. Zu beachten ist, dass aus Gründen der Klarheit dieser 0,1 Millisekunde dauernde Übergang in 1 nicht maßstabsgerecht gezeichnet ist. Maßstabsgerecht wäre die Dauer dieses Übergangs viel kürzer als in 1 dargestellt.
Wir denken, dass eine zweiphasige Defibrillationswellenform mit einem positiven linearen Impuls von 6 Millisekunden Dauer, gefolgt von einem Übergang von 0,1 Millisekunden Dauer und einem negativen Impuls von 4 Millisekunden Dauer mit einer der Endamplitude des positiven Impulses gleichenden Anfangsamplitude eine besonders wirksame Wellenform für die Defibrillation ist. Der negative Impuls braucht nicht linear zu sein.
Die Grundschaltung zur Erzeugung der zweiphasigen Wellenform ist in 2 dargestellt. Ein Speicherkondensator 20 (115 μF) wird von einem Ladestromkreis 22 auf einen Höchstwert von 2200 Volt geladen, während die Relais 26 und 28 und die H-Brücke offen sind. Danach lässt man die im Speicherkondensator 20 gespeicherte elektrische Ladung durch die Elektroden 21 und 23 und den Körper des Patienten 24 fließen. Vor allem werden die Relaisschalter 17 und 19 geöffnet und dann die Relaisschalter 26 und 28 geschlossen. Dann werden die elektronischen Schalter 30, 32, 34 und 36 der H-Brücke 48 geschlossen, damit der elektrische Strom in einer Richtung durch den Körper des Patienten fließt; danach werden die elektronischen H-Brücken-Schalter 30, 32, 34 und 36 geöffnet und die H-Brückenschalter 38, 40, 42 und 44 geschlossen, damit der elektrische Strom in entgegengesetzter Richtung durch den Körper des Patienten fließen kann. Die elektronischen Schalter 30–44 werden von Signalen der jeweiligen Optokoppler gesteuert, die ihrerseits von Signalen eines Mikroprozessors 46 oder, als Alternative, einer festverdrahteten Prozessorschaltung gesteuert werden. Die Relaisschalter 26 und 28, die ebenfalls vom Mikroprozessor 46 gesteuert werden, isolieren den Patienten 24 von Leckströmen der Brückenschalter 30–44, die etwa 500 Mikroampere betragen können. Die Relaisschalter 26 und 28 können relativ billig sein, weil sie den Stromimpuls nicht in der aktiven Phase („hot switch") schalten müssen. Sie schließen einige Millisekunden, bevor die H-Brücke 48 durch Schließen einiger Schalter der H-Brücke ausgelöst wird.
Die Elektroden 21 und 23 können Standard-Defibrillationselektroden mit ebener Oberfläche sein, die an den Brustkorb des Patienten geklebt werden können oder, als Alternative, paddelförmige Handelektroden, die auf den Brustkorb des Patienten aufgelegt oder löffelförmige Handelektroden, die während eines Eingriffs am offenen Herz direkt auf das Herz des Patienten aufgelegt werden. Der Speicherkondensator 20 kann ein einzelner Kondensator oder eine Anzahl von in Reihe oder parallel geschalteten Kondensatoren sein.
Ein ohmscher Stromkreis 50, der die in Reihe geschalteten Widerstände 52, 54 und 56 einschließt, ist im Strompfad vorgesehen, wobei jeder der Widerstände mit einem vom Mikroprozessor 46 gesteuerten kurzschließenden Schalter 58, 60 und 62 parallel verbunden ist. Die Widerstände haben unterschiedliche Werte, die in binärer Folge so abgestuft sind, dass sie 2ⁿ mögliche Widerstände ergeben, wobei n die Zahl der Widerstände ist. Während des anfänglichen „Abtastimpulses", wenn die H-Brückenschalter 30, 32, 34 und 36 geschlossen sind, sind alle die Widerstände kurzschließenden Schalter 58, 60 und 62 geöffnet, so dass der Strom durch alle hintereinander geschalteten Widerstände fließt.
Der Strommesstransformator 64 misst den durch den Patienten 24 fließenden Strom, auf dessen Grundlage der Mikroprozessor 46 den Widerstand des Patienten 24 bestimmt.
Der anfängliche Abtastimpuls ist Bestandteil der sich unmittelbar anschließenden zweiphasigen Defibrillationswellenform, und der Speicherkondensator 20 wird zwischen dem anfänglichen Abtastimpuls und der zweiphasigen Defibrillationswellenform nicht aufgeladen.
Wenn der während des anfänglichen Abtastimpulses gemessene Patientenwiderstand niedrig ist, bleiben am Ende des Abtastimpulses alle die Widerstände kurzschließenden Schalter 58, 60 und 62 offen, so dass alle Widerstände 52, 54 und 56 im Strompfad verbleiben (die Widerstände werden dann nacheinander während der positiven Phase der zweiphasigen Defibrillationswellenform wie oben beschrieben kurzgeschlossen, um eine annähernd lineare positive Phase zu erreichen). Auf diese Weise ist der Strom zu Beginn der positiven ersten Phase 12 der zweiphasigen Defibrillationswellenform derselbe wie der Strom während des Abtastimpulses 10. Ist der während des Abtastimpulses gemessene Patientenwiderstand hoch, werden einige oder alle der die Widerstände kurzschließenden Schalter 58, 60 und 62 am Ende des Abtastimpulses geschlossen, wodurch einige oder alle Widerstände kurzgeschlossen werden. Dadurch wird am Ende des Abtastimpulses ein Aufwärtssprung ausgelöst, wie in der Wellenform in 1 dargestellt ist.
So hat die zweiphasige Defibrillationswellenform unmittelbar nach dem Abtastimpuls einen anfänglichen Entladungsstrom, der auf Grund der von Strommesstransformator 64 gemessenen Patientenimpedanz vom Mikroprozessor 46 gesteuert wird.
Der Strompegel des Abtastimpulses beträgt stets mindestens 50 Prozent des Strompegels zu Beginn der positiven ersten Phase 12. Der Abtastimpuls ist natürlich wie auch der Defibrillationsimpuls ein Gleichstromimpuls.
Durch die entsprechende Auswahl der Anzahl der im Strompfad verbleibenden Widerstände verringert Mikroprozessor 46 die Abhängigkeit des Spitzenentladungsstroms von der Patientenimpedanz für eine bestimmte von der Ladungsspeichervorrichtung gespeicherte Ladung (hebt sie jedoch nicht auf). Bei einem Patientenwiderstand von 15 Ohm beträgt der Spitzenstrom etwa 25 A, während bei einem Patientenwiderstand von 125 Ohm der Spitzenstrom etwa 12,5 A beträgt (die typische Patientenimpedanz ist etwa 75 Ohm).
Während der positiven Phase der zweiphasigen Wellenform werden einige oder alle Widerstände 52, 54 und 56, die mit dem Patienten 24 in Reihe geschaltet bleiben, nacheinander kurzgeschlossen. Jedes Mal, wenn einer der Widerstände kurzgeschlossen wird, kommt es zu einem Stromanstieg in der Wellenform, wodurch sich die in der 1 gezeigte sägezahnförmige Welligkeit ergibt. Die Welligkeit ist im Allgemeinen am Ende der linearen Phase am stärksten, weil die Abklingzeitkonstante (RC) am Phasenende kürzer ist als am Phasenanfang. Wenn alle Widerstände unmittelbar nach dem Ende des Abtastimpulses bereits kurzgeschlossen wurden, klingt die positive Phase der zweiphasigen Wellenform einfach nach einer Exponentialfunktion ab, bis die Wellenform zur negativen Phase umschaltet.
Wie in 1 dargestellt, sinkt die Stromwellenform am Ende der positiven Phase durch eine Reihe schneller Schritte, die vom Ende der positiven Phase bis zum Beginn der negativen Phase ablaufen, wobei einer der Schritte im Nulldurchgang liegt. Der Mikroprozessor 46 erreicht dies dadurch, dass er 1.) den Widerstand des ohmschen Stromkreises 50 in festgelegten Schritten durch Manipulation der die Widerstände kurzschließenden Schalter 58, 60 und 62 nacheinander erhöht, 2.) alle Schalter der H-Brücke 48 öffnet, um die Stromwellenform zum Nulldurchgang zurückzuführen, 3.) die Polung der Stromwellenform umkehrt, indem er die H-Brücken-Schalter, die zuvor in der positiven Phase der Stromwellenform offen gewesen waren, schließt und dann 4.) nacheinander den Widerstand des ohmschen Stromkreises 50 in festgelegten Schritten durch Manipulation der die Widerstände kurzschließenden Schalter 58, 60 und 62 verringert, bis der Widerstand des Widerstandskreises 50 dem Widerstand am Ende der positiven Phase entspricht.
In einer Ausführungsform ist ein Stellwiderstand 66 vorgesehen, der mit den anderen Widerständen 52, 54 und 56 in Reihe geschaltet ist, um die sägezahnförmige Welligkeit zu verringern. Jedes Mal, wenn einer der Festwert-Widerstände 52, 54 oder 56 kurzgeschlossen wird, springt der Widerstand des Stellwiderstands 66 automatisch auf einen hohen Wert und nimmt dann ab, bis der nächste Festwert-Widerstand kurzgeschlossen wird. Dadurch wird die Höhe der sägezahnförmigen Welligkeit in gewissem Maße von etwa 3 A auf etwa 0,1 bis 0,2 A geglättet und reduziert die Notwendigkeit, kleinere Schritte der Festwert-Widerstände anzuwenden (d. h. reduziert die Notwendigkeit zusätzlicher Festwert-Widerstandsstufen).
Die lineare Phase kann eine gewisse Neigung aufweisen, entweder leicht steigend oder leicht fallend. Dies ergibt sich aus der „Körnigkeit" (schlechten Auflösung) der Schritte, der möglichen Änderung der Patientenimpedanz während der Wellenform und den eigenen Ungenauigkeiten der Schaltkreiselemente. Beispielsweise könnten in Bezug auf die „Körnigkeit" der Schritte Berechnungen zeigen, dass für einen Patienten mit 50 Ohm der erforderliche optimale Widerstand am Ende der lineare Phase 14 Ohm beträgt, doch wegen der zur Verfügung stehenden Festwert-Widerstände müssen wir uns entweder für 10 oder 20 Ohm entscheiden. Wählen wir 10 Ohm, ergibt sich am Ende der linearen Phase ein „Fehler" von 4 Ohm und der Strom würde bis zum Ende der Phase um etwa 6 oder 7 Prozent [(14 – 10)/(50 + 14)] anwachsen. So würde ein linearer Impuls von 15 A während der linearen Phase von 15 A auf 16 A ansteigen. Wird die Änderung des Anstiegs in eine Absenkung gewünscht, kann der Mikroprozessor diese Änderung ohne weiteres vornehmen. Im Allgemeinen denken wir, dass eine Neigung von mehr als 20 Prozent vermieden werden sollte, damit verhindert werden kann, dass am oberen Ende der Neigung ein zu hoher Strom durch den Körper des Patienten fließt.
Die Auswahl des Kondensators (115 μF) und der Spannung (2200 V) beruht auf dem erwünschten Stromverlauf und der zulässigen Absenkung während der negativen Phase. Der Kondensator speichert die Mindestenergie, die für die Erfüllung der Voraussetzungen der Ladungsabgabe notwendig ist (d. h. die zur Erzeugung der erwünschten Stromwellenform von gewünschter Dauer erforderliche Ladung).
Die Schalter auf der linken Seite der H-Brücke 48 können geprüft werden, indem Schalter 17 und 19 geschlossen, Schalter 26 und 28 geöffnet, Schalter 30 und 32 und nach kurzer Zeit auch Schalter 42 und 44 geschlossen, dann nach einer kurzen Zeit Schalter 30 und 32 sowie wiederum nach kurzer Zeit Schalter 42 und 44 geöffnet werden. Wenn die Schalter ordnungsgemäß funktionieren, misst der Strommesstransformator 64 das Fließen von Strom, wenn alle vier Schalter geschlossen sind, und keinen Strom, wenn die Schalter 30 und 32 oder die Schalter 42 und 44 offen sind. Sonst weist der Strommesstransformator 64 das mögliche Vorhandensein eines Kurzschlusses oder eines offenen Stromkreises nach. Auch die Schalter auf der rechten Seite der H-Brücke 48 können geprüft werden, indem Schalter 38 und 40 geschlossen, nach kurzer Zeit Schalter 34 und 36 geschlossen, dann nach kurzer Zeit Schalter 38 und 40 geöffnet sowie wiederum nach kurzer Zeit Schalter 34 und 36 geöffnet werden. Bei diesem nützlichen Sicherheitstest ist es nicht notwendig, dass Strom durch den Körper des Patienten fließt, da der Strommesstransformator 64 außerhalb der Längsbalken der H-Brücke 48 angeordnet ist.
Der Mikroprozessor 46 passt sich problemlos an eine komplexe Umgebung an und funktioniert reibungslos mit verschiedenen Bedienelementen, Verriegelungen und Sicherheitsmerkmalen des Elektrotherapiesystems. Neben den hier beschriebenen Funktionen kann der Mikroprozessor einen Messstreifen, einen Schrittmacher, einen EKG-Monitor usw. betätigen. Falls weitere Forschungen ergeben sollten, dass andere Eigenschaften der Stromimpulse als die hierin beschriebenen erforderlich sind, kann der Mikroprozessor neu programmiert werden, um die dem Patienten verabreichten Stromwellenformen zu ändern. So könnte der Mikroprozessor beispielsweise eine Änderung der Wellenform ermöglichen, um eine über die Zeit ansteigende oder abfallende Sägezahnspannung oder eine Wellenform mit einer Amplitude der negativen Phase, die geringer (oder größer) als die Amplitude der positiven Phase ist, zu erzeugen. Natürlich muss eine für die Abgabe ausreichend große Ladung im Speicherkondensator gespeichert sein.
In einer alternativen Ausführungsform klingt die negative Phase der Stromwellenform weitgehend linear anstatt in Exponentialform ab und die oben zur Bereitstellung einer weitgehend linearen positiven Phase beschriebenen Verfahren werden auf die Erzeugung einer weitgehend linearen negativen Phase ausgedehnt. Eine solche weitgehend lineare negative Phase würde die Nutzung eines höheren kapazitiven Widerstands und einer höheren Spannung sowie von Schaltvorrichtungen erfordern, die für höhere Nennleistungen ausgelegt sind als jene, die in der Schaltung der 2 (für einen bestimmten Anfangsstromwert der negativen Phase) eingesetzt sind.
Bezug nehmend auf 3 umfasst der ohmsche Stromkreis 50 der 2 die Widerstände 52 (10 Ohm), 54 (zwei Widerstände von je 10 Ohm) und 56 (vier Widerstände von je 10 Ohm) sowie IGBT-Kurzschlussschalter 58, 60 und 62. Alternativ können auch andere Halbleiter-Schaltvorrichtungen genutzt werden. Die Reihe der Widerstände ist zur Schaltung in Schritten von 10 Ohm ausgelegt. Dies ermöglicht einen Höchstwiderstand von 80 Ohm (einschließlich des Stellwiderstands mit 10 Ohm), so dass der an einen Patienten mit einem Widerstand von 15 Ohm abgegebene Strom auf 21,5 A begrenzt werden kann (der Stromimpuls würde im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden 25,6 A betragen).
Die Werte der Widerstände sowie der 115 μF-Wert des Speicherkondensators und die Kondensatorspannung von 2200 V werden anhand des Stroms bestimmt, der an die Patientenlast (etwa 12,5–25 A) abgegeben werden muss und bei einer Spanne der Patientenlast (d. h. 125 Ohm–15 Ohm) erforderlich ist. Die IGBT-Kurzschlussschalter werden mit Hilfe der vom Mikroprozessor gesteuerten Optokopplerschaltkreise 68, 70 und 72 ein- und ausgeschaltet. Bezug nehmend auf 4 umfasst die H-Brücke 48 der 2 die IGBT-Schalter 30–44, die mit Hilfe der vom Mikroprozessor gesteuerten Optokopplerschaltkreise 74, 76, 78 und 80 ein- und ausgeschaltet werden. Es können auch andere Typen von Halbleiterschaltvorrichtungen als Schalter 30–44 eingesetzt werden. Zur Steuerung jedes Schalterpaars in jedem Zweig der H-Brücke ist nur ein Optokoppler vorgesehen.
Bezug nehmend auf 5 umfasst der Stellwiderstand 66 in 2 den zwischen den ohmschen Stromkreis 50 und den Speicherkondensator 20 geschalteten Widerstand 82. Der Wirkwiderstand des Stellwiderstands 66 wird von dem parallel zum Widerstand 82 geschalteten Stromkreis gesteuert, durch den ein Teil des Stroms vom Speicherkondensator 20 zum ohmschen Stromkreis 50 fließen kann.
Insbesondere schließt der Mikroprozessor jedes Mal, wenn er einen der Festwert-Widerstände im ohmschen Stromkreis kurzschließt, auch den Kondensator 84 kurz. Dadurch wird Transistor 86 eingeschaltet, der die Gateelektrode des FET oder IGBT Transistors 88 auf Masse zieht, wodurch Transistor 88 abgeschaltet wird. Da Transistor 88 abgeschaltet ist, fließt nun der gesamte Strom vom Speicherkondensator 20 zum ohmschen Stromkreis 50 durch den Widerstand 82.
Der Kondensator 84 beginnt sich dann linear aufzuladen, da im Kollektor des Transistors 86 eine Stromquelle vorhanden ist. Dadurch steigt die Spannung an der Abzugselektrode/am Kollektor des Transistors 88 linear an, wodurch der Strom im Transistor 88 linear ansteigt. Wenn der Strom im Transistor 88 ansteigt, sinkt der durch den Widerstand 82 fließende Strom, wodurch die Spannung im Widerstand 82 sinkt und folglich der Wirkwiderstand des Stellwiderstands 66 ebenfalls sinkt.
Die Elektrotherapieschaltung kann entweder in „normaler" oder „hochenergetischer" Betriebsweise genutzt werden. Diese beiden Betriebsweisen sind identisch, wenn die abgetastete Impedanz des Patienten unter 40 Ohm liegt. Ist sie jedoch größer als 40 Ohm, wählt der Mikroprozessor den anfänglichen Widerstandswert der in Reihe geschalteten Widerstände (nach dem Abtastimpuls), der von der Betriebsweise abhängig ist. Insbesondere wählt der Mikroprozessor für die „hochenergetische" Betriebsweise einen geringeren anfänglichen Widerstand als in der „normalen" Betriebsweise. Auf diese Weise wird in der „hochenergetischen" Betriebsweise mehr Energie an den Patienten abgegeben als in der „normalen" Betriebsweise. Der Arzt kann versuchen, die Defibrillation zuerst in der „normalen" Betriebsweise zu erreichen; falls dies fehlschlägt, kann er auf die „hochenergetische" Betriebsweise umschalten.
Wenn die abgetastete Patientenimpedanz genügend hoch (über 85 Ohm) ist, werden in der „hochenergetischen" Betriebsweise der Schaltung alle Widerstands-Kurzschlussschalter nach dem anfänglichen „Abtastimpuls" geschlossen, wodurch alle in Reihe geschalteten Widerstände kurzgeschlossen werden. Dadurch wird am Ende des „Abtastimpulses" ein Aufwärtssprung ausgelöst, und danach klingt die positive und negative Phase der zweiphasigen Wellenform jeweils exponentiell ab.
Bezug nehmend auf die Tabelle in 10A und 10B und die Wellenformen der 6–9, die bestimmten Daten der Tabellen der 10A und 10B entsprechen, legt der Mikroprozessor die Widerstandswerte der in Reihe geschalteten Widerstände ausgehend von der gemessenen Patientenimpedanz zeitlich so fest, dass die stufenweise Verringerung des Widerstands der in Reihe geschalteten Widerstände während der linearen Phase dem Spannungsabfall des Speicherkondensators entspricht. Zur Vereinfachung wurden der anfängliche Abtastimpuls und die Schritte zwischen dem Ende der positiven Phase und dem Beginn der negativen Phase in 6–9 weggelassen. Ferner gehen wir davon aus, dass der oben diskutierte Stellwiderstand nicht eingesetzt wird. 6–9 sind Beispiele der „hochenergetischen" Betriebsweise. 6, die der Tabelle 3A in 10A entspricht, beruht auf einer Patientenimpedanz von 50 Ohm. In diesem Fall wählt der Mikroprozessor einen in Reihe geschalteten Anfangswiderstand von 30 Ohm und einen in Reihe geschalteten Restwiderstand von 0 Ohm am Ende der positiven Phase. Die an den Patienten abgegebene Gesamtenergie beträgt etwa 182 Joule. 7, die der Tabelle 4A entspricht, beruht auf einer Patientenimpedanz von 75 Ohm, einem Anfangswiderstand von 10 Ohm, einem Restwiderstand von 0 Ohm und einer Energie von 222 Joule. 8, die der Tabelle 5A entspricht, beruht auf einer Patientenimpedanz von 100 Ohm, einem Anfangswiderstand von 0 Ohm, einem Restwiderstand von 0 Ohm und einer Energie von 217 Joule. 9, die der Tabelle 5A entspricht, beruht auf einer Patientenimpedanz von 125 Ohm, einem Anfangswiderstand von 40 Ohm, einem Restwiderstand von 0 Ohm und einer Energie von 199 Joule.
11 enthält eine Tabelle der „normalen" Betriebsweise, die, in Abhängigkeit von der Patientenimpedanz, den Strom der positiven Phase (in A), die Welligkeit (in A, unter der Voraussetzung, dass der Stellwiderstand nicht genutzt wird), die Neigung der negativen Phase (ausgedrückt in Prozent des anfänglichen Stromwertes der negativen Phase), die abgegebene Gesamtenergie (in Joule) und die Abweichung der abgegebenen Gesamtenergie von der „Nennleistung" der normalen Betriebsweise von 150 Joule aufzeigt. 11 enthält zudem eine ähnliche Tabelle für die „hochenergetische" Betriebsweise, in der der Strom der positiven Phase, die Neigung der positiven Phase (ausgehend von einer durchschnittlichen Geraden durch die Welligkeit), die Welligkeit, die Neigung der negativen Phase, die abgegebene Gesamtenergie und die Abweichung der abgegebenen Gesamtenergie von der „Nennleistung" von 170 Joule genannt werden.
Sowohl in der oben beschriebenen hochenergetischen als auch der normalen Betriebsweise wird der Speicherkondensator auf seine Höchstspannung von 2200 V aufgeladen. Es können andere Betriebsweisen entwickelt werden, in denen der Speicherkondensator auf eine geringere Spannung aufgeladen wird oder in der unterschiedliche Widerstandskombinationen genutzt werden.
Die hierin beschriebenen Elektrotherapieschaltungen und Methoden können auch für andere als die beschriebenen Anwendungen genutzt werden. Beispielsweise können die hier beschriebenen Methoden im Zusammenhang mit implantierbaren an Stelle von externen Defibrillatoren oder im Zusammenhang mit anderen Elektrotherapieschaltungen als Defibrillatorschaltungen und sogar Schaltungen für andere Aufgaben als der Elektrotherapie verwendet werden.
Legenden zu den Figuren

1: Zero cross – Nulldurchgang
2: Microprocessor – Mikroprozessor
3: to current sense transformer 64 – zum Strommesstransformator 64 to variable resistor 66 – zum Stellwiderstand 66 out – aus from – ab
4: to capacitor 20 – zum Kondensator 20 to switch 26, 28 – zum Schalter 26, 28 to current sense transformer 64 – zum Strommesstransformator 64 out – aus
5: to storage capacitor – zum Speicherkondensator 20 to resistive circuit 50 – zum ohmschen Stromkreis 50 from – ab
6: 50 Ohm, 3 Stufen, 1,5 MS Ro = 30, R1 = 0 182 J [Temperatur = 27°C], S Zeit
7: 75 Ohm, 1 Stufe, 3 MS 222 J [Temperatur = 27°C], S Zeit
8: 100 Ohm, keine Stufen 217 J [Temperatur = 27°C], S Zeit
9: 125 Ohm, keine Stufen 199 J [Temperatur = 27°C], S Zeit

Claims

Elektrotherapiestromkreis zur Verabreichung eines Stroms in Wellenform an einen Patienten, der Folgendes umfasst: eine Ladungsspeichervorrichtung (20); mindestens zwei Entladungselektroden (21, 23), die durch eine elektrische Schaltungsanordnung mit entgegengesetzten Polen mit der Ladungsspeichervorrichtung verbunden sind; und einen Steuerstromkreis, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der Stromkreis eine kontinuierliche Entladung der Ladungsspeichervorrichtung so über die Elektroden steuert, dass eine erste Phase (12) eines Stroms in Wellenform erzeugt wird, wobei die Differenz zwischen dem Spitzenstrom der Phase und dem geringsten Strom der Phase weniger als ein Drittel des Spitzenstroms der Phase beträgt, gefolgt von einer zweiten Phase (16) des Stroms in Wellenform, deren Polung derjenigen der ersten Phase entgegengesetzt ist und die eine kürzere Dauer als die erste Phase hat.
Elektrotherapiestromkreis nach Anspruch 1, wobei die zweite Phase des Stroms in Wellenform, deren Polung derjenigen der ersten Phase entgegengesetzt ist, die Form einer abgekürzten Exponentialfunktion hat.
Elektrotherapiestromkreis nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Dauer der ersten Phase (12) zwischen fünfzig und siebzig Prozent der Gesamtdauer der ersten Phase (12) und der zweiten Phase (16) beträgt.
Stromkreis nach Anspruch 3, wobei die Dauer der ersten Phase (12) im Wesentlichen drei Fünftel der Gesamtdauer der ersten Phase (12) und der zweiten Phase (16) beträgt.
Stromkreis nach Anspruch 3, wobei die Dauer der ersten Phase (12) im Wesentlichen fünf Achtel der Gesamtdauer der ersten Phase (12) und der zweiten Phase (16) beträgt.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, wobei die Differenz zwischen dem Spitzenstrom der ersten Phase (12) und dem geringsten Strom der Phase weniger als ein Viertel des Spitzenstroms der Phase beträgt.
Stromkreis nach Anspruch 6, wobei die Differenz zwischen dem Spitzenstrom der ersten Phase (12) und dem geringsten Strom der Phase weniger als ein Fünftel des Spitzenstroms der Phase beträgt.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, wobei mindestens eine der Phasen (12, 16) eine Welligkeit (14) umfasst.
Stromkreis nach Anspruch 8, wobei die Welligkeit (14) mehr als zwei Spitzen hat.
Stromkreis nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die erste Phase (12) eine Welligkeit (14) umfasst.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Höhe der Welligkeit (14) geringer als ein Drittel des Spitzenstroms der eine Welligkeit aufweisenden jeweiligen Phase (12, 16) ist.
Stromkreis nach Anspruch 11, wobei die Höhe der Welligkeit (14) geringer als ein Viertel des Spitzenstroms der eine Welligkeit aufweisenden jeweiligen Phase ist.
Stromkreis nach Anspruch 12, wobei die Höhe der Welligkeit (14) geringer als ein Fünftel des Spitzenstroms der eine Welligkeit aufweisenden jeweiligen Phase (12, 16) ist.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch einschließlich eines mit der Ladungsspeichervorrichtung (20) und einer der Elektroden (21, 23) verbundenen ohmschen Stromkreises (50), wobei der Steuerstromkreis mit dem ohmschen Stromkreis (50) verbunden ist, damit sein Widerstand während der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung (20) geregelt werden kann, so dass zwischen den Entladungselektroden (21, 23) ein Strom mit einer bestimmten Wellenform erzeugt wird.
Stromkreis nach Anspruch 14, wobei der Steuerstromkreis den Widerstand des ohmschen Stromkreises (50) während der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung (20) so regelt, dass ein Strom in Wellenform mit mindestens einer linearen Phase erzeugt wird.
Stromkreis nach Anspruch 15, wobei die lineare Phase eine Welligkeit (14) umfasst.
Stromkreis nach Anspruch 15, wobei die lineare Phase eine Neigung umfasst.
Stromkreis nach Anspruch 17, wobei die Neigung nicht mehr als etwa zwanzig Prozent beträgt.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der ohmsche Stromkreis eine Vielzahl diskreter Widerstände (52, 54, 56) umfasst.
Stromkreis nach Anspruch 19, wobei er einen mit mehreren Widerständen (52, 54, 56) verbundenen Schaltkreis einschließt, der mindestens einen Pfad zur Verfügung stellt, auf dem der elektrische Strom von der Ladungsspeichervorrichtung (20) über eine Teilmenge der Widerstände zu einer der Entladungselektroden (21, 23) fließt.
Stromkreis nach Anspruch 20, wobei der Steuerstromkreis den Schaltkreis so regelt, dass er die Teilmenge der Widerstände, durch die der elektrische Strom fließt, auswählt. Der Steuerstromkreis steuert dabei verschiedene Teilmengen der Widerstände während der verschiedenen Abschnitte der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung so, dass Strom in linearer Wellenform erzeugt wird.
Stromkreis nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Widerstände (52, 54, 56) in Reihe geschaltet sind.
Stromkreis nach Anspruch 22, wobei der Schaltkreis den Pfad für das Fließen des elektrischen Stroms selektiv zur Verfügung stellt, indem er die für den Strompfad nicht erforderlichen Widerstände (52, 54, 56) überbrückt.
Stromkreis nach Anspruch 23, wobei der ohmsche Stromkreis (50) einen Stellwiderstand (66) umfasst und der Steuerstromkreis (46) jedes Mal, wenn einer der diskreten Widerstände (52, 54, 56) überbrückt wird, den Stellwiderstand auf einen hohen Widerstandswert zurückstellt und ihm danach gestattet, auf einen geringen Widerstandswert zu sinken.
Stromkreis nach Anspruch 23, wobei der Schaltkreis am Ende einer ersten Phase (12) der Wellenform schnell und nacheinander Widerstände zu der Teilmenge hinzufügt, durch die der Pfad verläuft, so dass die Wellenform schrittweise auf einen Wert von Null reduziert wird.
Stromkreis nach Anspruch 25, wobei der Schaltkreis zu Beginn der zweiten Phase der Wellenform schnell und nacheinander Widerstände in der Teilmenge, durch die der Pfad verläuft, überbrückt, so dass die Wellenform vom Nullwert auf einen negativen Wert reduziert wird.
Stromkreis nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, wobei die Widerstände (52, 54, 56) in binärer Folge gestaffelt sind.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 14 bis 27, der mindestens einen Schalter zwischen der Ladungsspeichervorrichtung (20) und einer der Elektroden umfasst, der in geschlossenem Zustand einen geschlossenen Stromkreis ergibt, in dem der Strom von der Ladungsspeichervorrichtung zu den Elektroden fließt.
Stromkreis nach Anspruch 28, wobei mindestens ein Schalter eine Vielzahl von Schaltern umfasst, die als H-Brücke (48) angeordnet sind.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 14 bis 29, wobei der Steuerstromkreis einen Mikroprozessor (46) umfasst.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 14 bis 30, wobei der Steuerstromkreis fest verdrahtet ist.
Stromkreis nach Anspruch 14, wobei der ohmsche Stromkreis (50) mehrere diskrete Widerstände (52, 54, 56) umfasst und der Steuerstromkreis selektiv mindestens einen Pfad zur Verfügung stellt, auf dem der elektrische Strom von der Ladungsspeichervorrichtung (20) durch eine Teilmenge der Widerstände zu einer der Entladungselektroden (21, 23) fließt.
Stromkreis nach Anspruch 32, wobei der elektrische Strompfad während verschiedener Abschnitte der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung verschiedene Teilmengen von Widerständen (52, 54, 56) umfasst, so dass Strom in linearer Wellenform erzeugt wird
Stromkreis nach Anspruch 33, wobei die Widerstände (52. 54, 56) in Reihe zusammengeschaltet sind und der Stromkreis Überbrückungen (58, 60, 62) von Widerständen umfasst, die nicht zu der Teilmenge gehören, durch die der Pfad verläuft.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, bestehend aus einem mit der Ladungsspeichervorrichtung (20) und einer der Elektroden verbundenen regelbaren Wechselstromwiderstand (66), einem Messwertgeber (64), der einen patientenabhängigen elektrischen Parameter abtastet, und einem mit dem Messwertgeber und dem regelbaren Wechselstromwiderstand verbundenen Steuerstromkreis, der den Scheinwiderstand des regelbaren Wechselstromwiderstandes während der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung aufgrund der patientenabhängigen, vom Messwertgeber abgetasteten elektrischen Parameter steuert.
Stromkreis nach Anspruch 35, wobei der patientenabhängige elektrische Parameter den Scheinwiderstand des Patienten umfasst.
Stromkreis nach Anspruch 35 oder Anspruch 36, wobei der Steuerstromkreis den regelbaren Wechselstromwiderstand (66) steuert, um die Abhängigkeit des Entladungsspitzenstroms von dem patientenabhängigen Parameter zu verringern.
Stromkreis nach Anspruch 37, wobei der Steuerstromkreis den Scheinwiderstand des regelbaren Wechselstromwiderstandes (66) umgekehrt zu dem vom Messwertgeber abgetasteten Scheinwiderstand des Patienten auswählt.
Stromkreis nach Anspruch 38, wobei im Falle eines Scheinwiderstands des Patienten von 15 Ohm der Entladungsspitzenstrom nicht mehr als etwa das Doppelte des Entladungsspitzenstroms bei einem Scheinwiderstand des Patienten von 125 Ohm beträgt.
Stromkreis nach Anspruch 37, wobei die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung (20) einen Strom in Wellenform mit einem Abtastimpulsabschnitt, in dessen Verlauf der Messwertgeber (64) den Scheinwiderstand des Patienten zwischen den Elektroden (21, 23) abtastet, und einen therapeutischen Entladungsabschnitt umfasst, in dessen Verlauf der Steuerstromkreis den Scheinwiderstand (66) des regelbaren Wechselstromwiderstands umgekehrt zu dem vom Messwertgeber (64) abgetasteten Scheinwiderstand des Patienten auswählt.
Stromkreis nach Anspruch 40, wobei der therapeutische Entladungsabschnitt des Stroms in Wellenform linear ist.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 35 bis 41, wobei der Messwertgeber ein Stromgeber ist.
Stromkreis nach Anspruch 42, wobei der Messwertgeber (64) ein Stromrichtungsumformer ist.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 35 bis 43, wobei der regelbare Wechselstromwiderstand (66) einen regelbaren ohmschen Stromkreis umfasst.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 1 bis 34 einschließlich eines Messwertgebers (64) zum Abtasten eines patientenabhängigen elektrischen Parameters und eines mit dem Messwertgeber und der Ladungsspeichervorrichtung (20) verbundenen Steuerstromkreises, der die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung über die Elektroden (21, 23) aufgrund des vom Messwertgeber ermittelten patientenabhängigen elektrischen Parameters steuert, so dass die Abhängigkeit des Entladungsspitzenstroms von dem elektrischen Parameter für einen festgelegten Teil der von der Ladungsspeichervorrichtung gespeicherten Ladung verringert wird.
Stromkreis nach Anspruch 45 einschließlich eines regelbaren Wechselstromwiderstands (66) zwischen der Ladungsspeichervorrichtung und einer der Elektroden (21, 23), wobei der Steuerstromkreis mit dem regelbaren Wechselstromwiderstand verbunden ist und die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung durch Regelung des regelbaren Wechselstromwiderstands während der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung steuert.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 1 bis 34 einschließlich eines Messwertgebers (64) zum Abtasten eines patientenabhängigen elektrischen Parameters und eines mit dem Messwertgeber und der Ladungsspeichervorrichtung (20) verbundenen Steuerstromkreises, der die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung über die Elektroden (21, 23) steuert, die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung dabei einen Strom in Wellenform mit einem Abtastimpulsabschnitt, dessen Energie während des Abtastens eines patientenabhängigen elektrischen Parameters durch den Messwertgeber (64) nicht für die Therapie ausreicht, und einem therapeutischen Entladungsabschnitt mit ausreichender Energie für die Durchführung der Therapie umfasst, wobei ein Anfangsentladungsstrom aufgrund des vom Messwertgeber abgetasteten patientenabhängigen elektrischen Parameters vom Steuerstromkreis gesteuert wird und der Abtastimpulsabschnitt einen Entladungsstrom hat, der mindestens etwa ein Drittel des Anfangsentladungsstroms des therapeutischen Entladungsabschnitts beträgt.
Stromkreis nach Anspruch 47, wobei der Entladungsstrom des Abtastimpulsabschnitts mindestens etwa die Hälfte des Anfangsentladungsstroms des therapeutischen Entladungsabschnitts beträgt.
Stromkreis nach Anspruch 47 oder Anspruch 48, wobei der Abtastimpulsabschnitt einen nicht wechselnden Entladungsstrom hat.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 47 bis 49, wobei die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung (20) eintritt, ohne dass zwischen dem Abtastimpulsabschnitt und dem therapeutischen Entladungsabschnitt des Stroms in Wellenform eine Aufladung der Ladungsspeichervorrichtung (20) erfolgt.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 47 bis 50, wobei der Steuerstromkreis die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung (20) über die Elektroden (21, 23) aufgrund des vom Messwertgeber (64) abgetasteten patientenabhängigen elektrischen Parameters steuert, so dass die Abhängigkeit des Entladungsspitzenstroms von dem patientenabhängigen elektrischen Parameter während des therapeutischen Entladungsabschnitts des Stroms in Wellenform verringert wird.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 1 bis 34 einschließlich eines Messwertgebers (64) zum Abtasten eines patientenabhängigen elektrischen Parameters und eines mit dem Messwertgeber und der Ladungsspeichervorrichtung (20) verbundenen Steuerstromkreises, der die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung über die Elektroden (21, 23) steuert, die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung dabei einen Strom in Wellenform mit einem Abtastimpulsabschnitt, dessen Energie während des Abtastens eines patientenabhängigen elektrischen Parameters durch den Messwertgeber nicht für die Therapie ausreicht, und einem therapeutischen Entladungsabschnitt mit ausreichender Energie für die Durchführung der Therapie umfasst, wobei ein Anfangsentladungsstrom aufgrund des vom Messwertgeber während des Abtastimpulsabschnitts abgetasteten patientenabhängigen elektrischen Parameters vom Steuerstromkreis gesteuert wird und die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung erfolgt, ohne dass die Ladungsspeichervorrichtung zwischen dem Abtastimpulsabschnitt und dem therapeutischen Entladungsimpulsabschnitt des Stroms in Wellenform aufgeladen wird.
Stromkreis nach Anspruch 52, wobei der Abtastimpulsabschnitt Bestandteil des therapeutischen Entladungsabschnitts ist.
Stromkreis nach jedem der Ansprüche 1 bis 34 einschließlich eines Messwertgebers (64) zum Abtasten eines patientenabhängigen elektrischen Parameters während eines Abtastimpulsabschnitts eines Stroms in Wellenform, in dem die Energie nicht für die Durchführung der Therapie ausreicht, und eines mit dem Messwertgeber (64) und der Ladungsspeichervorrichtung (20) verbundenen Steuerstromkreises zur Steuerung der Entladung der Ladungsspeichervorrichtung über die Elektroden (21, 23), wobei die Entladung der Ladungsspeichervorrichtung einen Strom in Wellenform mit einem Abtastimpulsabschnitt, in dessen Verlauf der Messwertgeber einen patientenabhängigen elektrischen Parameter abtastet, und ferner mit einem therapeutischen Entladungsabschnitt mit ausreichender Energie für die Durchführung der Therapie umfasst, ein Anfangsentladungsstrom aufgrund des vom Messwertgeber abgetasteten patientenabhängigen elektrischen Parameters vom Steuerstromkreis gesteuert wird und der Abtastimpulsabschnitt des Stroms in Wellenform Bestandteil des therapeutischen Entladungsabschnitts des Stroms in Wellenform ist.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, wobei die Elektroden (21, 23) nicht implantiert sind.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, wobei die Elektroden transthorakale Elektroden sind.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, wobei die Elektroden (21, 23) für die äußere Anwendung bei einem Patienten geeignet sind.
Stromkreis nach Anspruch 57, wobei die Elektroden (21, 23) für die Anwendung am Herzen eines Patienten während eines chirurgischen Eingriffs geeignet sind.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, der für den Einsatz des Stroms als Defibrillationswellenform geeignet ist.
Stromkreis nach jedem vorherigen Anspruch, wobei die Ladungsspeichervorrichtung (20) mindestens einen Kondensator umfasst.
Stromkreis nach Anspruch 60, wobei die Ladungsspeichervorrichtung (20) ein einzelner Kondensator ist.