NL8901476A - Anti-tachy-arrythmie pacemaker, die een pre-ejectieperiode gebruikt om fysiologische te onderscheiden van pathologische tachycardie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Anti-tachy-arrythmie pacemaker, die een pre-ejectieperiode gebruikt om fysiologische te onderscheiden van pathologische tachycardie.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op electrische hart-stimuleringsinrichtingen, en meer in het bijzonder op inrichtingen voor het detecteren van onregelmatige hartslagwerking en voor het tussenbeide komen met een geschikte stimulering, die past bij de aard van de bijzondere arrythmie, die men aantreft.

Vele vormen van hartslagstimulerende inrichtingen zijn bekend in de techniek voor het behandelen van onregelmatige hartslagwerking.

Deze omvatten de relatief eenvoudige asynchrone pacemakers, alsook diverse typen ingewikkelder pacemakers, die een speciale behoefte dekken. De asynchrone pacemaker wekt enkel pulsen op met een vast tempo en wordt in het algemeen niet gesynchroniseerd met het eigen tempo van het hart. Bij de speciale pacemaker blijft de inrichting sluimerend, wanneer de activiteit van het hart normaal is. Het omvat echter een orgaan voor het aftasten van de afwezigheid van een normale hartslag en injecteert als reactie kunstmatig stimulerende pulsen in het geschikte punt in de hartcyclus teneinde daardoor bijna-normale ritmes te handhaven. Dergelijke speciale hartmakers zijn zeer ingewikkeld geworden met voordelen in de micro-electronica, welke een zeer ingewikkeld schakelnetwerk gecombineerd heeft met kleine fysieke afmetingen en gering energieverbruik. De hartactiviteit kan worden afgetast zowel in het atrium als in de ventrikels, waardoor stimulering kan worden verschaft op basis van vraag of behoefte, aan het atrium en/ of het ventrikel, en in de juiste tijdsrelatie om de normale hartcyclus na te bootsen. Dergelijke pacemakers worden gewoonlijk voorgeschreven bij het behandelen van diverse typen van hartblok en bradycardieën.

Een vorm van stimulator, die iets minder attentie heeft verkregen, is die, welke ontworpen is om onderscheid te maken tussen een normaal hoog harttempo ten gevolge van fysieke of emotionele activiteit (fysiologische tachycardie) en abnormale hoge harttempo’s, die niet gebaseerd zijn op fysiologische vraag (pathalogische tachycardie). Pathologische tachycardie resulteert in een inefficiënt pompen van het bloed door het hart en kan dikwijls uitlopen op episodes van hartspier-vezelsspasmen of fibrillatie met dodelijke afloop.

Anti-tachy-cardie pacemakers zijn met enig succes gebruikt bij de behandeling van supra ventriculaire tachy-arrythmie, welke niet bleken te reageren op drugs. Ventriculaire tachycardie en fibrillatie zijn veel moeilijker te diagnostiseren door een pacemaker-algoritme, en een fout in de diagnose kan, op zich genomen, fataal zijn voor de patiënt. Dit is in het bijzonder waar in een situatie, waarin een onjuiste diagnose wordt gesteld in samenhang met een patiënt, bij wie een automatische anti-tachy-cardie pacemaker of een de-fibrillator is geïmplanteerd. Een de-fibrillatore, hoog energetische ontlading of een salvo van kunstmatig stimulerende pulsen zou op ongeschikte wijze kunnen worden toegevoerd aan de patiënt. Indien een defibrillerende puls wordt aangelegd, wanneer dit niet nodig is, is het een verspilling van batterijvermogen en uiterst verwarrend voor de patiënt. Indien een anti-tachy-cardiepuls of pulspatroon wordt aangelegd en het valt in de kwestbare periode, kan het op zichzelf ventriculaire tachy-cardie of fibrillatie verhaasten,

In bekende systemen zijn de factoren, gebruikt in de algoritme voor diagnose van tachy-arrythmieën alle gerelateerd aan het electrische signaal van het hart. In een typerend geval kunnen zij de R-golf her-halingssnelheid omvatten, het tijdinterval waarover de toename in snelheid plaatsvindt, en de QRS-duur. Elk van deze factoren kan gestimuleerd worden door myopotentialen, electromagnetische interferentie, supra-ventriculaire tachy-arrythmieën en bundel zijtak blok of zelfs fysiologische sinus tachy-cardie met of zonder afwijkende A-V geleiding. Aldus bestaat er behoefte aan een anti-tachy-arrythmie pacemaker die een nauwkeuriger onderscheid kan maken tussen fysiologische en pathologische tachy-cardieën.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze en inrichting voor het op betrouwbare wijze detecteren van de aanvang van pathologische tachy-cardie en voor het initiëren van de werking van een cardioversie-pulsgenerator, wanneer een ongeschikt hoog tempo wordt gedetecteerd. De cardioversie-pulsgenerator produceert dan een patroon van pulsen voor het invangen van het hart en het tempo te brengen tot een veilig gebied, dat geschikt is voor de metabolische conditie van de patiënt op dat tijdstip.

De werking van de onderhavige uitvinding is vooraf gegaan aan het feit, dat aangezien fysiologische toenames van het harttempo steeds vergezeld worden voor een corresponderende verkorting van de pre-ejectieperiode (PEP), kan veilig worden aangenomen, dat telkens wanneer er een snel hartslagtempo is met een relatief lange PEP, die snelheid het gevolg is van een niet-fysiologische tachy-cardie, zoals een paroxysmale ventriculaire of supraventriculaire tachy-cardie als gevolg van een "re-entry" mechanisme. De gelijktijdige meting van het harttempo en PEP maakt daardoor discriminatie mogelijk tussen abnormale supraventriculaire tachy-cardieën en fysiologische sinus tachy-cardie, zoals plaatsvindt gedurende fysieke lichaamsbewegingen of in elke andere situatie, waar catecholaminen worden vrijgemaakt in de bloedstroom.

Meer in het bijzonder verschaft de co-existentie van en snel mechanisch hartslagtempo tezamen met een snel QRS tempo informatie, die op significante wijze de doeltreffendheid verbeterd van een automatische diagnose van tachy-arrythmie. Indien er bijvoorbeeld geen hartpuls bestaat op hetzelfde tijdstip, dat snelle electrische activiteit bezig is plaats te vinden, is het een sterke indicatie voor ventriculaire fibril-latie. Indien de mechanische puls snel is en het QRS-tempo ook hoog is, is er een geringere kans, dat electrische ruis op myopotentialen er bij betrokken zijn.

Zoals uiteengezet in het Amerikaanse octrooischrift 4.719.921 van Chirife, waarvan de inhoud bij deze referentie hierin opgenomen is, is het algemeen bekend, dat de pre-ejectieperiode (PEP) een betrouwbare indicator is van de sympatische activiteit op het hart. De directe dekking van de sympatische zenuw op het hart veroorzaakt een versnelling van het tempo alsook een gelijktijdige toename in contractibiteit. Hetzelfde geldt voor de invloeden van catecholaminen, die worden vrijgemaakt door de bijnieren ten gevolge van toegenomen sympathische toon. Het is bekend, dat er een nauw parallellisme is tussen de normale atriale responsie op catecholaminen en de sympatische toon en de duur van de PEP. Het is gebleken, dat zowel dynamische als isometrische lichaamsbeweging resulteert in een verkorting van de PEP. Indien toenamen in het harttempo het gevolg zijn van redenen anders dan fysieke inspanning en niet bemiddeld via sympatische werking of het vrijkomen van catecholaminen, is er geen corresponderende verkorting van de PEP. Dit kan weergegeven worden door een patiënt te onderwerpen aan atriale of ventriculaire stimulering wanneer hij of zij in rust is, zodanig dat er een kunstmatige toename van het harttempo is, waarbij de PEP in wezen constant van lengte blijkt te blijven.

Door aldus het hartpulstempo en de PEP te monitoren, kan pathologische en fysiologische tachy-cardieën gemakkelijk worden onderscheiden. Indien bijvoorbeeld gebleken is, dat een snelle toename van het hartpulstempo wordt begeleid door een bekorting van de PEP, kan een fysiologische tachy-cardie worden vermoed. Indien echter een toename in hartpulstempo boven een vooraf bepaald referentieniveau begeleid wordt door een stabiele PEP, geeft dit een pathologische tachy-cardie aan. Een buitensporig hoog R-golftempo met geen meetbare mechanische puls, geeft een ventriculaire fibrillatie aan.

De betrouwbaarheid van de diagnose van pathologische tachy-cardie kan worden vergroot, wanneer het tempo van toename in harttempo verwerkt wordt in de detectie algoritme. Bij normale sinusritme, stabiele atriale fibrillatie of bij geleidelijk toenemende harttempi veroorzaakt door lichaamsbewegingen, wordt van het vergelijken op twee verschillende momenten in tijd, die slechts een paar seconden uit elkaar liggen, niet verwacht dat het resulteert in behoorlijke verschillen. De som van 10 R-R periodelengten dient bijvoorbeeld soortgelijk te zijn aan een andere som van 10 R-R cycluslengten, indien men dit een paar seconden apart neemt. Indien het verschil groter is dan een vooraf bepaald percentage, wordt aangenomen, dat een plotselinge verandering heeft plaatsgevonden. Indien zo'n plotselinge verandering niet op soortgelijke wijze begeleid wordt door een corresponderende reductie in de lengte van de pre-ejectieperiode, wordt een plotselinge aanvang van pathologische tachy-cardie gediagnosteerd en kan een salvo cardioversie worden gestart. De synchronisering van de salvo-pulsen met de R-golven wordt uitgevoerd op conventionele wijze, bekend in de techniek.

Samenvattend moet dan om salvo cardioversie te laten plaatsvinden, aan de volgende voorwaarden voldaan zijn: 1. Plotselinge aanvang van tachy-cardie; 2. Een gelijkelijk snelle hartmechanische (puls) responsie moet plaatsvinden; en 3. De tachy-cardie mag niet vergezeld gaan van een evenredige verkorting van PEP.

Indien anderzijds de plotselinge aanvang-tachy-cardie gedetecteerd wordt alsook het verlies van een eerder bestaande mechanische puls, wordt ventriculaire fibrillatie aangegeven, waardoor een defibrillerende schok kan worden toegediend door de geïmplanteerde stimulator.

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt een kunstmatige electronische hartstimulator gemaakt om tachy-arrythmie episodes af te tasten en onderscheid te maken tussen fysiologische tachy-cardie, pathologische tachy-cardie en ventriculaire fibrillatie, waardoor geschikte stimulering kan worden ontwikkeld voor het uitvoeren van cardioversie, of indien nodig, defibrillatie.

De hiervoor genoemde oogmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker worden uit de volgende gedetailleerde toelichting van een illustratieve uitvoeringsvorm zoals uiteengezet in de bijgaande tekeningen.

Fig. 1 is een blokschema, dat nuttig is bij het toelichten van een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en fig. 2 is een blokschema van een alternatief ontwerp voor een anti- tachy-arrythmie hartstimulator.

Het tamelijk vereenvoudigde blokschema van een in fig, 1 geïllustreerde hartstimulator toont een eerste voorbeeld van hoe de onderhavige uitvinding kan worden gerealiseerd. In deze tekening is schematisch een hart 10 uitgezet met daarin aangebracht een multi-electrode stimu-lerende/aftastende leiding 12. De leiding 12 is, zoals weergegeven, gestoken door de bovenste vena cava (holle ader) en door het rechter atrium in de rechter ventrikel, waarbij een electrode 14 aan het verre einde gelegen is in de rechter apex en een nabij gelegen neutrale electrode 15 buiten het het hart gelegen is. De leiding 12 omvat twee tussenge-legen ringelectroden 16 en 18, die in de lengterichting van elkaar verwijderd zijn, zodanig dat elke ringelectrode in de rechter ventrikel verblijft, zoals geïllustreerd is.

Door het lichaam van de leiding 12 lopen verscheidene geleiders, in het algemeen aangeduid met verwijzingscijfer 20, om de electroden te koppelen met een implanteerbare stimulatorinrichting, welke zich bevindt binnen het door een stippellijn omgeven blok 22, zoals weergegeven.

De voor het detecteren van arrythmie en voor het stimuleren bestemde inrichting, die wordt weergegeven in een door een stippellijn ingesloten blok 22, omvat een eerste aftastversterker 24 waarvan de ingang verbonden is via een geleider 26 met de puntelectrode 14 van de leiding 12.

De aftastversterker 24 is dus in staat de QRS-complexe, die resulteert uit het klappen van het hart 10 te detecteren en te versterken. Het uitgangssignaal van de aftastversterker 24 wordt toegevoerd aan een hartpuls-tempodetectorschakeling 26, die, zoals de naam zegt, het R-R interval converteert in een tempowaarde R^. Deze gemeten harttempowaarde wordt dan vergeleken met een vooraf bepaalde temporeferentiewaarde R^ zoals aangegeven door het blok 28, waar de waarde R^ op willekeurige wijze wordt vastgesteld als een indicatie voor de aanvang van tachy-cardie. Indien het wordt bepaald als een resultaat van de vergelijking dat het gemeten tempo Rj groter is dan het referentietempo wordt een signaal geproduceerd om de EN-poort 30 gedeeltelijk te deblokkeren. Dit gedeeltelijke deblokkeringssignaal is enkel een indicatie van een buitensporig hoog ventriculair tempo, maar op dit punt zou het het gevolg kunnen zijn ofwel van fysiologische danwel pathologische oorzaken. Aldus moet een orgaan aanwezig zijn om vast te stellen of het hoge tempo in feite het gevolg is van pathologische oorsprongen, die het nodig maakt dat de stimulator tussenbeide komt om het harttempo terug te brengen omlaag naar een veilig niveau.

Ter bevestiging van de diagnose van pathologische tachy-cardie om- vat de stimulator 22 een schakelsysteem 32 voor het detecteren van de pre-ejectieperiode van het hart. Ofschoon diverse alternatieven beschikbaar zijn voor het realiseren van de PEP-detectieschakeling 32, is de uitvinding, zoals weergegeven in fig. 1, gebaseerd op het gebruik van een intercardiale impedantiemeting, waarbij een hoogfrequent signaal wordt toegevoerd via geleiders 26 en 28 aan de puntelectrode 14 en de nabije electrode 16 van de leiding 12. Dit maakt, dat een stroom door het bloed, dat zich bevindt in de rechter ventrikel vloeit, en de resulterende spanningsveranderingen veroorzaakt door het instromen en uitstromen van bloed, wordt afgetast tussen de electroden 16 en 18 en toegevoerd via geleiders 36 en 38 naar de PEP-detector 32. Zoals toegelicht wordt in de Amerikaanse octrooiaanvrage nr. 87.869 van Citek et al, ingediend op 21 augustus 1987 met als titel "Physiologic Control of Pacemaker Rate Using Pre-ejection Interval as the Controlling Parameter", worden middelen verschaft voor het nauwkeurig meten van PEP of een vooraf bepaalde fractie ervan uit de impedantie golfvorm.

Het is bekend uit experimenten op vele patiënten gedurende lichaamsbewegingen dat er een directe correlatie is tussen PEP en de R-R cycluslengte en dat als het harttempo omhoog gaat, er een corresponderende verkorting in PEP optreedt. In het bijzonder drukt de formule PEP = (cl + 84) x 0,2 tamelijk nauwkeurig dit verband uit. Uit deze formule kan men inzien, dat voor een verkorting van PEP met 1 ms, er een verkorting optreedt van bij benadering 5 ms in de R-R cycluslengte.

Onder verdere verwijzing naar fig. 1 ontvangt het blok 40 als ingangssignaal een waarde R^ van het ventriculaire tempo uit de hartpuls-tempodetector 26 en functies om PEP te berekenen gebaseerd op de gemeten cycluslengte, onder gebruikmaking van bovenstaande formule voor het produceren van een voor tempo gecorrigeerde PEP-waarde. Deze waarde wordt vergeleken bij blok 42 met de in blok 32 gemeten werkelijke waarde PEP-waarde, waarbij de vergelijkingsschakeling 42 een uitgangssignaal produceert over lijn 44, wanneer de gemeten pre-ejectieperiode de verwachte pre-ejectieperiode overschrijdt. Aldus is de comparator 42 werkzaam om aan te geven, of de gemeten PEP geschikt is voor het momentele harttempo, dat afgetast wordt en, indien niet, voor het toevoeren van een tweede ingangssignaal aan de EN-poort 30.

De EN-poort 30 zal uiteraard volledig gedeblokkeerd worden, wanneer wordt vastgesteld dat het gemeten harttempo een vooraf bepaalde referentiewaarde overschrijdt en de pre-ejectieperiode langer is dan de voor dat tempo gecorrigeerde pre-ejectieperiode. Wanneer de EN-conditie vervuld is, wordt een deblokkeringssignaal afgeleverd aan de cardioverte pulsgenerator, welke dan actief wordt om een salvopatroon van stimulerende pulsen af te leveren aan de ventrikel, via de puntelectrode 14, in een poging om het te vangen en het tempo ervan terug te dringen naar een tempo, dat samenvalt met het niveau van fysiologische activiteit van de patiënt. Cardioverte pulsgeneratoren zijn op zich bekend in de techniek en het wordt niet nodig geacht het electronische ontwerp van een dergelijke pulsgenerator hier in detail uiteen te zetten.

Omdat fysiologische toenamen van het harttempo steeds worden begeleid door een corresponderende afname van PEP, kan nauwkeurig de conclusie worden getrokken, dat indien er een snel tempo is, begeleid door een relatief lange PEP, het hoge tempo het gevolg is van een niet-fysio-logische tachy-cardie, bijv. een paroxysmale ventriculaire tachy-cardie als gevolg van een "re-entry" mechanisme.

Het gebruik van intercardiale impedantiemetingen voor het afleiden van PEP is slechts één manier om de lengte van de pre-ejectieperiode af te tasten. Alternatieve manieren zijn eveneens beschikbaar. Zo kan de gefaseerde opacificatie, die door slagaderlijke bloedstroom wordt geproduceerd in het weefsel, worden gedetecteerd door een fotoplethysmo-graaf op de wijze zoals toegelicht in een eerder artikel met de titel "Densitography: A New Method for Evaluation of Cardiac Performance At Rest and During Exercise", gepubliceerd in het American Heart Journal,

Vol. 83, blz. 493, 1972. Een dergelijke sensor kan overal geplaatst worden in de buurt van de pulsgenerator voor zolang er zich levend weefsel bevindt tussen de lichtbron, bijv. een licht emitterende diode van het infrarood type, en de fotodetector. Om batterijvermogen te sparen wordt aan een venstermethode van pulsdetectie de voorkeur gegeven zoals de werking van de LED is met een puls van een lage werkcyclus.

Eveneens wordt beoogd, dat een vaste stof drukomzetter, die op geschikte wijze geplaatst is, kan dienen als een indicator van de aanvang van de arteriale puls, waarbij de PEP het interval is tussen het optreden van de electrische R-golfpuls en de aanvang van de mechanische arteriale puls. In plaats van het gebruik van een druk-omzetter, kan een stroommeter van het Doppler type op geschikte wijze geplaatst worden over een hoofdslagader, bijv. de slagader onder het sleutelbeen, waarbij de aanvang van de slagaderlijke bloedstroom correspondeert met de start van de linker ventriculaire ejectie.

De uitvoeringsvorm volgens de in fig. 1 geïllustreerde uitvinding kan worden verbeterd in zoverre dat de arrythmie diagnose meer specifiek gemaakt kan worden door het tempo in aanmerking te nemen, waarin het harttempo bezig is toe te nemen (versnelling) en die factor op te nemen in de detectie algoritme. Voorts is een fibrillatie detectie logische eenheid ingebouwd voor het initiëren van een puls met grote amplitude om het hart met een schok terug te brengen tot zijn sinus ritme. Een dergelijke opstelling is geïllustreerd in het blokschema van fig. 2. Hier wordt een atriale (P-golf) of anderzijds een ventri-cularie (QRS-golf) aftastschakeling aangeduid met verwijzingscijfer 50 en wordt een detectorschakeling 52 daarmee gekoppeld om vast te stellen of een P-golf (R-golf) al of niet aanwezig is. Zo niet, kan de stimulator ingericht worden om terug te keren naar zijn stimulerende modus (blok 53) welke kan zijn AAI, WI of één der andere dubbele kamer-stimuleringsmodi.

Indien een P-golf (R-golf) wordt afgetast door detector 52, wordt de cycluslengte van P-naar-P (R-naar-R) gemeten bij blok 54 en wordt een vooraf bepaald willekeurig aantal successieve intervallen, bijv.

6, toegevoegd en wordt de samengestelde lengte opgeslagen als een waarde in het A-register 56.

Na een vooraf bepaalde vertraging, weergegeven door blok 58, bijv.

4 tot 8 cycluslengten, wordt een ander vooraf bepaald aantal cycluslengten van P-naar-P of R-naar-R, al naar gelang het geval zich voordoet, gesommeerd en opgeslagen in het B-register 60. Het aantal in het B-register opgeslagen cycluslengte is met opzet groter gemaakt dan het in het A-register opgeslagen aantal. In de tekening van fig. 2 is aangegeven, dat terwijl er 6 cycluslengten zijn opgeslagen in het A-register, er 8 cycluslengten zijn opgeslagen in het B-register na de door blok 58 teweeg gebrachte tijdsvertraging. Vervolgens wordt de inhoud van het A-register 56 en resp. het B-register 58 vergeleken zoals aangegeven met blok 62. Indien vastgesteld wordt dat de waarde in het A-register groter is dan of gelijk is aan die van het B-register, wordt de EN-schakeling 64 gedeeltelijk gedeblokkeerd, hetgeen een abrupt tempo aangeeft.

Dat wil zeggen, indien het verschil tussen de opgeslagen waarden in de registers 56 en 60 groter is dan 25%, wordt verondersteld dat een plotselinge verandering is opgetreden en wordt het gediagnostieerd als abnormaal te zijn door de uitgang van comparator 62.

Tezelfdertijd wordt het harttempo vergeleken zoals aangegeven, door beslissingsblok 66 met een vooraf ingestelde referentielimiet en indien die limiet wordt overschreden, wordt een tachy-cardie gediagnostiseerd. De poort 64 kan dan volledig gedeblokkeerd zijn om een "plotselinge aanvang tachy-cardie" te reflecteren.

Gelijktijdig met de P-golf (R-golf) detectie door de aftastschake-ling 50 wordt een pulsdetector 67 gebruikt om een mechanische puls ver oorzaakt door het kloppen van het hart af te tasten. Op vrijwel dezelfde wijze als P-P (R-R) electrische interval wordt behandeld, wordt een mechanische puls-naar-puls cycluslengte of interval gemeten bij blok 68 en wordt een vooraf bepaald aantal cycluslengten (cis) gesommeerd en opgeslagen in het C-register, aangeduid door verwijzingscijfer 70. Bij beslissingsblok 73 wordt een test gedaan om te bepalen of een mechanische puls aanwezig is bij een op geschikte wijze geplaatste omzetter, en zo ja wordt na een vooraf bepaalde vertraging van een gelijk aantal cardiale cycli zoals tot stand gebracht door vertraging 58, door de vertragings-schakeling 72 geïntroduceerd, een tweede vooraf bepaald aantal puls-intervallen gesommeerd en opgeslagen in het D-register 74. Opnieuw wordt een test naar het "plotselinge" uitgevoerd bij beslissingsblok 76 om vast te stellen of de totale lengte van 6 in het register 70 opgeslagen puls-naar-pulscycli groter is dan de totale lengte van 8 van dergelijke in het register 74 opgeslagen cycli. Zo ja, is dit een indicatie van een snelle tempotoename en dient om te bevestigen, dat de door de eerder beschreven electrische golfaftasthandelingen gedetecteerde tachy-cardie reëel is en niet het gevolg van electrische storing, myopotentialen of andere valse artefacten.

In het geval van een atriaal werkzame modus, indien A-V blok bestaat tijdens de supra ventriculaire tachy-cardie, d.w.z. het ventriculaire tempo is aanzienlijk langzamer dan het atriale tempo, kan de cardiale stimulator niet voortgaan met het effectueren van cardioversie tenzij anders geprogrammeerd. Anderzijds zal een plotselinge toename van het P-golftempo tezamen met een soortgelijke toename voor het mechanische pulstempo, de EN-poort 78 gedeeltelijk deblokkeren, welke volledig gedeblokkeerd wordt, wanneer de EN-conditie van de poort 64 vervuld wordt. Het uitgangssignaal van de poort 78 signaleert dus het optreden van een plotseling aangevangen tachy-cardie, die bevestigd wordt door een signaal van mechanische oorsprong, d.w.z. het gemeten pulstempo.

Om vast te stellen of het afgetast wordende ritme reageert op fysiologische behoefte of pathologisch van aard is, omvat het stelsel van fig. 2 eveneens een orgaan voor het meten van de pre-ejectieperiode zoals weerspiegeld door het blok 80. Een vooraf bepaald aantal (6) van zulke tijdsintervallen worden opgeteld en opgeslagen in het E-register, aangeduid met verwijzingscijfer 82, en de verhouding van de PEP tot de som van 6 cycluslengten wordt verkregen door de inhoud van het E-register 82 te delen door de inhoud van het A-register 56, waarbij het resultaat in het F-register 84 achterblijft. Het F-register 84 wordt dus zo gemaakt, dat het de grondrelatie PEP/CL bevat.

Na de meting van de som van een aantal PEP's en het vangen van die waarde in het E-register 82 en het verstrijken van de vertragingsperiode 72, wordt een vooraf bepaald groter aantal PEP's (bijv. 8) gecorrigeerd op tempo in blok 85, gesommeerd en bewaard in G-register 86.

Op dit punt gekomen wordt de inhoud van het G-register 86 gedeeld door de inhoud van het B-register 60 om opnieuw een grondverhouding te verkrijgen van PEP staat tot cycluslengte, waarbij het resulterende quotiënt opgeslagen wordt in H-register 88. Deze waarde wordt vergeleken met de inhoud van het F-register 84, zoals weergegeven door be-slissingsblok 89 in fig. 2, en een bepaling wordt gemaakt ten aanzien van de vraag of er al of niet een belangrijke verkorting van PEP heeft plaatsgevonden over een relatief korte tijdsperiode. Indien blijkt dat de inhoud van het H-register groter is dan de inhoud van het F-register, is het bekend dat de verandering in PEP onder de 25% is geweest en zal een signaal verschijnen over lijn 90, die als een eerste ingang verbonden is met EN-schakeling 92.

Het tweede ingangssignaal naar EN-poort 92 komt van de uitgang van de EN-poort 78. Men zal zich herinneren dat poort 78 volledig gedeblokkeerd wordt, wanneer er een snelle aanvang geweest is van een hoog pulstempo en gebleken is dat het harttempo een vooraf bepaalde tempodremp-pel, die een indicatie voor tachy-cardie, overschrijdt. Aldus wanneer deze gebeurtenissen eveneens worden begeleid door een onmerkbare toename of verkorting in PEP, zoals vastgesteld in het beslissingsblok 89, zal de cardioverte pulsgenerator 84 worden geactiveerd voor het opwekken van een salvo van tijdsbepalende pulsen voor het vangen van het hart en het doen dalen van het tempo naar een waarde, die geschikt is voor de fysiologische toestand van de patiënt op dat tijdstip.

Het uitgangssignaal van de pulsomzetter 67 wordt gevangen in een monster-en-bewaarschakeling 96 en het uitgangssignaal van die schakeling wordt toegevoerd als een eerste ingangssignaal aan de EX-OF poort 98.

Het resulterende uitgangssignaal daarvan wordt toegevoerd aan een eerste ingang van een EN-poort 100, waarvan de tweede ingang verbonden is met de pulsdetector 73. Indien geen puls wordt gedetecteerd bij 73, zal de EN-poort 100 volledig gedeblokkeerd zijn teneinde een logisch signaal toe te voeren aan een verdere EN-poort 102. Het tweede ingangssignaal naar de EN-poort 102 is afkomstig van de uitgang van de EN-poort 64.

Men zal zich herinneren, dat de poort 64 gedeblokkeerd wordt, wanneer een plotselinge tempo toename wordt gedetecteerd en wanneer het resulterende tempo zich bevindt boven de drempel vastgesteld in de beslissings-schakeling 66. Men kan inzien, dat de poort 102 volledig gedeblokkeerd zal worden, wanneer het harttempo buitensporig hoog is en een eenmalig aanwezige puls verdwijnt. Een dergelijke conditie is een indicatie voor ventriculaire fibrillatie en het uitgangssignaal van de poort 102 wordt gebruikt om de defibrillator schakeling 104 te trekken (trigger) om een gelijkstroom defibrillatieschok te doen afgeven aan het hart tussen bijvoorbeeld een schakelelectrode en een neutrale electrode.

Indien ofwel de cardioversie schakeling 94 danwel de defibrillator schakeling 104 wordt geactiveerd zoals bepaald in beslissingsblokken 103 en 105, wordt OF-schakeling 106 geactiveerd om een herhaling mogelijk te maken van de ontlading waar het bij 66 geteste electrische (QRS) tempo hoog blijft. Het aantal op elkaar volgende defibrillatore schokken of cardioversie salvo's kan tot een programmeerbare bijzonderheid gemaakt worden.

Men kan zien dan in de uitvoeringsvorm van fig. 2, dat de onderhavige diagnose van pathologische tachy-cardie wordt verkregen door het observeren van een tempotoename boven een vooraf ingestelde drempel, die niet vergezeld wordt van een gelijktijdige verkorting van PEP. Het wordt bevestigd door het gelijktijdig waarnemen van de wijze, waarop het mechanische pulstempo verandert. Bovendien is het tempo-element van de tempo verandering en het veranderingstempo van PEP eveneens als factor opgenomen in de algoritmen teneinde de betrouwbaarheid van de beslissing te verbeteren of cardioversie moet worden geïnitiëerd omdat de afgetast wordende tachy-cardie pathologisch is of dat toepassing van een cardioverte salvo dient vooraf te gaan waar fysiologische tachy-cardie geïndiceerd is.

Het wordt ook voordelig geacht om het aantal cycluslengten te kunnen programmeren, welke lengten dienen te worden gemeten en opgeslagen in de registers 56 en 60 alsmede de pulscycluslengten op te slaan in de registers 70 en 74. Dit maakt het mogelijk de algoritme af te stellen op het bijzondere type van arrythmie, dat men vindt bij verschillende patiënten.

Deskundigen op dit vakgebied zullen gemakkelijk inzien hoe de algoritmen weerspiegeld in fig. 1 en 2 van de tekeningen kunnen worden gerealiseerd onder gebruikmaking van geïntegreerde schakelingtechnologie.

Aldus wordt het niet nodig geacht om de electronica voor het uitvoeren van de interval meetstappen, de sommering van cycluslengten, de vergelijking van opgeslagen waarden en dergelijke, in detail te beschrijven.

De uitvinding is hier beschreven met aanzienlijke details teneinde te voldoen aan de octrooistatuten en aan de deskundige op dit vakgebied de informatie te verstrekken die nodig is om de nieuwe principes toe te passen en te construeren en zulke gespecialiseerde componenten te gebruiken als vereist zijn. Het is echter duidelijk, dat de uitvinding kan worden uitgevoerd door specifiek verschillende installaties en inrichtingen, en dat diverse wijzigingen, zowel ten aanzien van installa-tiedetail en werkprocedures, kunnen worden bewerkstelligd zonder af te wijken van de beschermingsomvang van de uitvinding zelf.

Claims (6)

1. Inrichting voor het detecteren van tachy-cardie in een levende persoon voor het initiëren van cardioversie-middelen, indien vastgesteld is, dat deze eerder van pathologische dan van fysiologische aard zijn, bevattende: a) een orgaan voor het meten van het slagentempo van een kloppend hart en het ontwikkelen van een daarmee evenredige eerste waarde van het stuursignaal; b) een orgaan voor het vergelijken van de eerste waarde van het stuursignaal met een vooraf bepaalde waarde van het harttempo van de patiënt en het ontwikkelen van een tweede waarde van het stuursignaal, wanneer de waarde van het eerste stuursignaal de vooraf bepaalde waarde van het harttempo overschrijdt; c) een orgaan voor het aftasten van de pre-ejectieperiode van het hart van de patiënt en het ontwikkelen van een daarmee evenredige derde waarde van het stuursignaal; d) een orgaan voor het vergelijken van de derde waarde van het stuursignaal met een vierde waarde van het stuursignaal evenredig met een qua tempo gecorrigeerde waarde van de pre-ejectieperiode van het hart van de patiënt gebaseerd op zijn momentele harttempo, en het produceren van een vijfde waarde van het stuursignaal, wanneer de derde waarde van het stuursignaal de vierde waarde van het stuursignaal overschrijdt; en e) een orgaan voor het aftasten van een coïncidentie van de tweede en vijfde waarden van het stuursignaal voor het initiëren van het cardio-versie-orgaan.

2, Anti-tachy-arrythmie stimulerende inrichting voor het produceren van cardioverte pulspatronen voor toepassing op het hart van een patiënt bij detectie van tachy-cardie van pathologische oorsprong, bevattende: a) een orgaan gekoppeld met het hart voor het aftasten van een bestaand pulstempo; b) een orgaan gekoppeld met het aftastorgaan voor het vergelijken van het pulstempo met een vooraf bepaalde waarde van het pulstempo van de patiënt, waarbij het vergelijkingsorgaan een indicatie verschaft, wanneer het afgetaste pulstempo het vooraf bepaalde pulstempo overschrijdt; c) een orgaan voor het meten van de pre-ejectieperiode van het het hart van de patiënt; d) een orgaan dat reageert op het meetorgaan voor het aangeven of de gemeten pre-ejectieperiode een gecorrigeerde waarde voor het puls-tempo van de patiënt overschrijdt; en e) een orgaan gekoppeld met het orgaan voor het vergelijken en het orgaan voor het aangeven van het initiëren van het opwekken van de cardioverte pulspatronen enkel wanneer het afgetaste pulstempo het vooraf bepaalde pulstempo overschrijdt en de gemeten pre-ejectieperiode de verwachte waarde overschrijdt.

3. Anti-tachy-arrythmie stimuleringsinrichting voor het produceren van cardioverte pulspatronen voor toepassing op het hart van een patiënt bij detectie van tachy-cardie van pathologische oorsprong, bevattende: a) een orgaan gekoppeld met het hart voor het aftasten van een bestaand pulstempo; b) een orgaan voor het detecteren van een tempoverandering, gekoppeld met het aftastorgaan voor het bepalen van het tempo van toename van het pulstempo over een vooraf bepaald tijdinterval; c) een eerste vergelijkorgaan gekoppeld met het aftastorgaan voor het vergelijken van het pulstempo met een vooraf vastgestelde waarde van het pulstempo voor de patiënt, waarbij het eerste vergelijkings-orgaan een signaal verschaft, dat een indicatie geeft, wanneer het afgetaste pulstempo het vooraf vastgestelde pulstempo overschrijdt, d) een poortorgaan voor het produceren van een gegeven uitgang wanneer het eerste vergelijkorgaan de signaalindicatie verschaft, en het orgaan voor het detecteren van de tempoverandering een tempoverandering aftast, die een vooraf bepaalde waarde overschrijdt; e) een orgaan voor het meten van de pre-ejectieperiode van het hart van een patiënt; f) een tweede vergelijkingsorgaan, dat reageert op het meetorgaan voor het aangeven of de gemeten pre-ejectieperiode een onverwachte waarde voor het pulstempo voor de patiënt overschrijdt; en g) een orgaan gekoppeld met het poortorgaan en het tweede vergelijkingsorgaan voor het initiëren van het opwekken van de cardioverte pulspatronen enkel wanneer het poortorgaan de gegeven uitgang produceert en de gemeten pre-ejectieperiode de verwachte waarde overschrijdt.

4. Anti-tachy-arrythmie stimuleringsinrichtingen voor het produceren van cardioverte pulspatronen voor toepassing op het hart van een patiënt bij detectie van tachy-cardie van pathologische oorsprong, bevattende: a) een orgaan voor het aftasten van hart-depolarisatie signalen; b) een eerste orgaan gekoppeld met het aftastorgaan voor het meten van de totale cycluslengte tussen een eerste vooraf bepaald aantal successieve hartdepolarisatiesignalen; c) een tweede orgaan gekoppeld met het aftastorgaan voor het meten van de totale cycluslengte tussen een tweede vooraf bepaald aantal successieve depolarisatiesignalen, welk tweede aantal groter is dan het eerste aantal en waarbij de tweede meting een vooraf bepaalde tijd vertraagd is ten opzichte van de eerste meting; d) een eerste vergelijkingsorgaan voor het produceren van een uitgangssignaal, wanneer de eerste meting de tweede meting overschrijdt; e) een tweede vergelijkingsorgaan voor het produceren van een uitgangssignaal wanneer het tempo, waarmede hartdepolarisatiesignalen worden afgetast, een vooraf bepaalde tempowaarde overschrijdt; f) een eerste poortorgaan gekoppeld om het uitgangssignaal te ontvangen van het eerste en het tweede vergelijkingsorgaan en het produceren van een uitgangssignaal alleen dan wanneer het uitgangssignaal van het eerste en het tweede vergelijkingsorgaan gelijktijdig aanwezig zijn; g) een orgaan voor het aftasten van de pre-ejectieperiode voor het meten van het pre-ejectie interval van het hart; h) een orgaan gekoppeld met het eerste orgaan en met het orgaan voor het aftasten van de pre-ejectieperiode voor het detecteren van veranderingen in lengte van de pre-ejectieperiode met veranderingen in cycluslengte; i) orgaan voor het produceren van cardioverte pulsen voor toevoeren van een vooraf bepaalde patroon van electrische pulsen aan het hart; en j) een verder poortorgaan, die het orgaan voor het produceren van de cardioverte puls met de uitgang van het eerste poortorgaan en het orgaan voor het detecteren van veranderingen in lengte van de pre- ej ectieperiode.

5. Werkwijze voor het detecteren van het optreden van een pathologische tachy-cardie in een levende persoon, waarbij: a) het harttempo van de persoon gemeten wordt; b) de pre-ejectieperiode van het hart van de persoon gemeten wordt; en c) gedetecteerd wordt, wanneer het harttempo een vooraf bepaald referentietempo waarde overschrijdt, terwijl de pre-ejeetieperiode relatief vast in lengte blijft.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij: a) een verwachte pre-ejectieperiode, gebaseerd op het bestaande harttempo berekend wordt; b) de verwachte pre-ejectieperiode vergeleken wordt met de gemeten pre-ejectieperiode; en c) uit de vergelijking bepaald wordt of de gemeten pre-ejectieperiode aan het veranderen is met veranderingen in harttempo.