DE60212040T2

DE60212040T2 - Telemetriesystem im Frequenzsprungbetrieb für eine implantierbare medizinische Vorrichtung

Info

Publication number: DE60212040T2
Application number: DE60212040T
Authority: DE
Inventors: Timothy J. Friendswood Cox
Original assignee: Pacesetter Inc
Current assignee: Pacesetter Inc
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: US8175715B1; EP1308184A3; US7177700B1; US20030088295A1; EP1308184B1; DE60212040D1; EP1308184A2; US6763269B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen implantierbare medizinische Vorrichtungen.
Es gibt viele Arten von implantierbaren medizinischen Vorrichtungen. Mit einigen wird der Zustand eines Patienten überwacht, während mit anderen eine Form einer Behandlung durchgeführt wird. Eine bestimmte Art einer implantierbaren, medizinischen Vorrichtung ist eine implantierbare Vorrichtung für die Herztherapie oder ICTD. ICTDs werden in den Körper eines Patienten implantiert, um die Herzaktivität zu überwachen, zu regeln und/oder zu korrigieren. ICTDs umfassen implantierbare Vorrichtungen zur Herzstimulation (z.B. implantierbare Herzschrittmacher, implantierbare Defibrillatoren), mit denen das Herz durch Stimulation behandelt wird, sowie implantierbare Herzüberwachungsvorrichtungen, die die Herzaktivität überwachen.
ICTDs weisen üblicherweise eine Steuereinheit in einem Gehäuse auf, das in den Körper implantiert wird, und eine Reihe von Leitungen, die zur Stimulation und/oder Überwachung der Herzaktivität angeordnet werden. Durch die verbesserte Prozessor- und Speichertechnik sind die Steuereinheiten zunehmend ausgereifter geworden, wodurch sie viele Arten von Zuständen überwachen und abgestimmte Stimulationsbehandlungen als Reaktion auf diese Zustände durchführen können.
ICTDs können üblicherweise mit einer externen Programmiervorrichtung fernprogrammiert werden, die häufig als „Programmiereinheit" bezeichnet wird. Heute sind einzelne ICTDs mit Telemetrieschaltungen ausgestattet, die mit der Programmiereinheit kommunizieren. Bei einer Art einer Programmiereinheit wird ein elektromagnetischer Programmierkopf verwendet, der in der Nähe der implantierten Vorrichtung für das Herz angeordnet wird, damit er mit der implantierten Vorrichtung kommuniziert. Der Programmierkopf umfasst eine Spule, die mit der Telemetrieschaltung der ICTD eine transformatorische Kopplung bildet. Durch Veränderung des Stroms in der Spule überträgt der Programmierkopf Niederfrequenzsignale.
Zu Beginn waren telemetrische Systeme passiv, das heißt, dass die Kommunikation einseitig von der Programmiereinheit auf die implantierte Vorrichtung gerichtet war. Mit der passiven Telemetrie konnte der behandelnde Arzt nach der Implantation Befehle an die implantierte Vorrichtung übertragen. Durch Beschränkungen hinsichtlich Leistung und Größe konnten frühe handelsübliche Ausführungen der implantierten Vorrichtungen keine Informationen zurück zur Programmiereinheit übertragen.
Als sich die Leistungsfähigkeit verbesserte, wurde die aktive Telemetrie möglich, mit der eine synchrone Kommunikation zwischen der implantierten Vorrichtung und der Programmiereinheit in beide Richtungen möglich ist. Bei der aktiven Telemetrie wird ein Halbduplexübertragungsverfahren verwendet, bei dem die Programmiereinheit in einem definierten Rahmenformat Befehle sendet und die implantierte Vorrichtung nach dem Ende dieser Übertragung unter Verwendung des Rahmenformats Daten zurücksendet. Mit der aktiven Telemetrie kann der behandelnde Arzt nicht nur die implantierte Vorrichtung programmieren, sondern auch Informationen aus der implantierten Vorrichtung abrufen, um die Herzaktivität und das Betriebsverhalten der Vorrichtung zu beurteilen. Der behandelnde Arzt möchte eventuell in regelmäßigen Abständen die Daten über das Betriebsverhalten der Vorrichtung oder die Herzaktivität für definierte Zeiträume überprüfen, um sicherzustellen, dass die Vorrichtung die Behandlung in gewünschter Art und Weise durchführt. Daher umfassen die jetzigen implantierbaren Vorrichtungen für die Herztherapie Speicher und die Prozessoren fragen in regelmäßigen Abständen verschiedene Messungen von Leistungsparametern ab und speichern sie im Speicher.
Aktuelle telemetrische Systeme weisen eine begrenzte Übertragungsreichweite zwischen dem Programmierkopf und der ICTD auf, die häufig als „Nahbereichstelemetrie" oder „Programmierkopftelemetrie" bezeichnet wird. Um wirksam kommunizieren zu können, wird der Programmierkopf in einem Bereich von zwei Fuß, und üblicherweise in einem Bereich von mehreren Zoll, von der ICTD gehalten. Ein Problem besteht darin, dass die ICTD für die Übertragung von Signalen über größere Entfernungen keine ausreichende Leistung aufweist. Ein weiterer Punkt ist die der ICTD eigene Störfestigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen. Die Schaltungen der ICTDs befinden sich üblicherweise in einer voll abgeschirmten Hülle, um zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen den Betrieb beeinträchtigen. Die Hülle verhindert, dass hohe Frequenzen hineingelangen, wodurch die Kommunikation auf den niedrigen Frequenzbereich von unter 200 KHz beschränkt ist. Bei einem beispielhaften System werden die Signale, die von der Programmiereinheit an die implantierte Vorrichtung gesendet werden, auf einer Trägerfrequenz von etwa 36 KHz übertragen und die Daten zur und von der implantierten Vorrichtung werden mit ungefähr 8 KBaud übertragen.
Herkömmlich werden Daten über den Herzzustand eines Patienten während der Programmierung der ICTDs von der Programmiereinheit erfasst und gespeichert. Die Analyse des Herzzustands erfolgt örtlich begrenzt durch die Programmiersoftware. Programmiereinheiten weisen umfangreiche Diagnosemöglichkeiten, eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung und einfache Bedienung auf, wodurch eine wirksame Programmierung und rechtzeitige Patientennachsorge erleichtert werden.
Zusätzlich zur örtlich begrenzten Analyse werden TransTelephonic Monitoring (TTM)-Systeme verwendet, um aktuelle Herzdaten von Patienten zu erfassen, wenn sich der Patient nicht in der Nähe des Gesundheitsdienstleisters befindet. TTM-Systeme werden in den Haushalten der Patienten angebracht. Sie umfassen üblicherweise eine Basiseinheit, die Informationen von der ICTD erfasst, ganz ähnlich wie dies die Programmiereinheit tun würde. Die Basiseinheit ist mit einer Telefonleitung verbunden, sodass Daten an das medizinische Personal übertragen werden können, das für diesen Patienten zuständig ist. Ein Beispiel für ein TTM-System für ICTDs ist eine Dienstleistung von St. Jude Medical^® und Raytel^® Cardiac Services mit der Bezeichnung „Housecall^TM". Mit dieser Dienstleistung werden aktuelle programmierte Parameter und Diagnoseinformationen über Episoden für eine Vielzahl von Ereignissen bereitgestellt, einschließlich gespeicherten Elektrogrammen (EGM). Es können auch Echtzeit-EGMs mit kommentierten Zustandsinformationen übertragen werden.
Unter Verwendung eines Telefons und eines Senders bietet das TTM-System sowohl für das medizinische Personal als auch für den Patienten die Annehmlichkeit einer sofortigen Analyse der Behandlung, ohne dass der Patient die Annehmlichkeiten seines Zuhauses verlassen muss. Üblicherweise dauert die Übertragung von Echtzeitmessungen lediglich Minuten. Patienten können genau überwacht werden und das medizinische Personal hat mehr Kontrolle über die Behandlung seiner Patienten, womit das Patientenmanagement verbessert wird.
Auch wenn Fortschritte bei der Verbesserung der Patientenüberwachung gemacht wurden, besteht weiter ein anhaltender Bedarf an der Verbesserung der Kommunikationsmöglichkeiten zwischen implantierten Vorrichtungen und externen Vorrichtungen, insbesondere Bedarf an der wirksameren Kommunikation über größere Übertragungsentfernungen.
In US-A-5,626,360 ist eine implantierbare medizinische Vorrichtung offenbart, die Schaltungen zur Überwachung und Durchführung einer Behandlung eines Patienten und einen Hochfrequenz-Transceiver umfasst, der so angeordnet ist, dass er auf einer ersten Frequenz auf ein Abfragesignal hört und anschließend auf der zweiten Frequenz eine Antwort überträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt, umfassend das Abfragen einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung durch eine externe Vorrichtung unter Verwendung einer ersten Frequenz und das Antworten auf die Abfrage durch die implantierbare medizinische Vorrichtung unter Verwendung einer zweiten Frequenz, gekennzeichnet durch das Umschalten auf eine dritte Frequenz, um die Kommunikation zwischen der implantierbaren medizinischen Vorrichtung und der externen Vorrichtung fortzusetzen.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine implantierbare medizinische Vorrichtung geschaffen, umfassend: eine Schaltung, um eine Therapie an dem Patienten abzugeben und/oder zu überwachen; und einen abstimmbaren Hochfrequenz-Transceiver, der konfiguriert ist, auf einer ersten Frequenz auf ein Abfragesignal zu hören und auf einer zweiten Frequenz eine Antwort auf das Abfragesignal zu übertragen; gekennzeichnet durch einen Tuner, um den Transceiver auf die erste und zweite Frequenz abzustimmen, wobei der Tuner konfiguriert ist, um den Transceiver auf eine dritte Frequenz abzustimmen, um das Fortsetzen der Kommunikation zu erleichtern.
Ein System ermöglicht die Hochfrequenzübertragung zwischen einer externen Kommunikationsvorrichtung und einer oder mehreren implantierbaren medizinischen Vorrichtungen. Das System nutzt ein Übertragungsprotokoll, bei dem die externe Kommunikationsvorrichtung alle implantierbaren medizinischen Vorrichtungen in Reichweite abfragt, um zum Zweck des Datenaustauschs und/oder der Programmierung der medizinischen Vorrichtungen Eins-zu-Eins-Verbindungen aufzubauen.
Bei einer Ausführung überträgt die externe Kommunikationsvorrichtung auf einer oder mehreren Frequenzen in einem ersten Satz von Frequenzen ein Abfragesignal. Das Abfragesignal dient als Aufforderung zur Kommunikation mit der implantierbaren medizinischen Vorrichtung. Die implantierbare medizinische Vorrichtung hört auf das Abfragesignal auf einer Frequenz im ersten Satz der Frequenzen. Nach dem Empfang überträgt die implantierbare medizinische Vorrichtung auf einer zweiten Frequenz, die aus einem zweiten Satz von Frequenzen ausgewählt ist, eine Antwort. Der erste und zweite Satz der Frequenzen können sich überlappen oder sich gegenseitig ausschließen. Die externe Kommunikationsvorrichtung überwacht den zweiten Satz der Frequenzen und hört auf die Antwort. Nach dem Empfang der Antwort weist die externe Kommunikationsvorrichtung der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zum Zweck der Fortsetzung der Kommunikation einen Übertragungskanal zu. Dazu können die Vorrichtungen während der Informationsübertragung mehr als einmal zwischen mehreren Kanälen zwischen den Frequenzen springen.
1 ist eine schematische Darstellung einer Netzarchitektur mit einer beispielhaften implantierbaren medizinischen Vorrichtung, die mit einem Netz aus Computersystemen verbunden ist, die von verschiedenen Informationsspezialisten verwendet werden. Die implantierbare medizinische Vorrichtung ist im Kontext einer implantierbaren Vorrichtung für die Herztherapie (ICTD) dargestellt und beschrieben.
2 ist ein Funktionsschema, in dem der Informationsfluss von der ICTD zu den Computersystemen dargestellt ist, die mit den Informationsspezialisten im Zusammenhang stehen.
3 ist ein Funktionsschema, in dem dargestellt ist, wie die verschiedenen Computersysteme Informationen gemeinsam nutzen, um die medizinische Versorgung zu verbessern, die der Patient erhält.
4 ist ein Funktionsschema, in dem der Informationsfluss von den Computersystemen zurück zur ICTD dargestellt ist.
5 ist eine vereinfachte Darstellung einer ICTD, die mit dem Herzen eines Patienten elektrisch leitend in Verbindung steht, um die Herzaktivität zu überwachen und/oder eine Stimulationsbehandlung durchzuführen.
6 ist ein Funktionsdiagramm einer beispielhaften implantierbaren Vorrichtung für die Herztherapie.
7 ist ein Funktionsdiagramm eines beispielhaften Rechners, der in den Computersystemen der Netzarchitektur für die Herztherapie verwendet werden kann.
8 ist ein Funktionsdiagramm der ICTD und einer externen Kommunikationsvorrichtung zur Veranschaulichung, wie die ICTD und die Kommunikationsvorrichtung eine Verbindung aufbauen.
9 ist ein Fließdiagramm eines Verfahrens zum Aufbauen einer Verbindung zwischen der ICTD und der externen Kommunikationsvorrichtung.
10 ist eine schematische Darstellung eines Systems mit mehreren ICTDs, die mit einer gemeinsamen externen Kommunikationsvorrichtung kommunizieren.
11 ist eine schematische Darstellung einer ICTD mit ihrem Gehäuse, die zwei getrennte Kammern definiert, eine zum Aufnehmen des Hochfrequenzschaltkreises und eine zweite zum Aufnehmen der Schaltungen der ICTD für die Überwachung und die Stimulation.
In der folgenden Beschreibung werden ähnliche Ziffern oder Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Teile oder Elemente verwendet.
Die folgende Erörterung steht im Zusammenhang mit einer implantierbaren Vorrichtung für die Herztherapie (ICTD), die mit einem vernetzten System aus Computersystemen verbunden ist. Es ist festzuhalten, dass die ICTD nur ein Beispiel für eine implantierbare medizinische Vorrichtung ist. Es können andere Arten implantierbarer medizinischer Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise implantierbare Vorrichtungen zur Abgabe von Medikamenten, implantierbare Nervenstimulatoren und so weiter.
Herztherapienetzwerk
1 zeigt eine beispielhafte Netzarchitektur 100 für die Herztherapie, die eine implantierbare medizinische Vorrichtung in Form einer implantierbaren Vorrichtung für die Herztherapie (ICTD) 102 aufweist. Die ICTD 102 ist mit einem Netz aus Computersystemen verbunden, das mit verschiedenen Informationsspezialisten in Zusammenhang steht, die sich für die Herztherapie interessieren. Die ICTD ist in einen menschlichen Patienten 104 implantiert dargestellt. Die ICTD 102 kommuniziert elektrisch leitend über mehrere Leitungen 108, die für die Überwachung der Herzaktivität und/oder die Durchführung der Mehrkammerstimulation und der Schockbehandlung geeignet sind, mit dem Herzen 106 eines Patienten.
Die ICTD 102 kann über die Technik der Nahbereichstelemetrie mit einer selbständigen oder nicht vernetzten Programmiereinheit 110 kommunizieren. Die nicht vernetzte Programmiereinheit 110 ist mit einem Programmierkopf versehen, der über induktive Kopplung mit der ICTD 102 kommuniziert, wenn er proximal zur ICTD 102 angeordnet ist.
Die ICTD 102 kann wahlweise oder zusätzlich mit einem lokalen Transceiver 112 kommunizieren. Der lokale Transceiver 112 kann eine Vorrichtung sein, die sich am oder nahe dem Patienten befindet, beispielsweise eine elektronische Kommunikationsvorrichtung, die der Patient trägt oder die sich an einem Element im Zimmer oder in der Wohnung des Patienten befindet. Der lokale Transceiver 112 kommuniziert mit der ICTD 102 unter Verwendung der Nahbereichstelemetrie oder von telemetrischen Verfahren auf Hochfrequenzbasis über größere Entfernung, beispielsweise der Funkübertragung. Wahlweise kann der lokale Transceiver 112 in die ICTD 102 eingebaut sein, wie durch die gestrichelte Linie 111 dargestellt ist. In diesem Fall weist die ICTD einen gesonderten und getrennten Gehäusebereich auf, in dem sich die Vorrichtungen für die Hochfrequenzübertragung befinden, ohne dass der Betrieb der Schaltungen für Überwachung und Stimulation gestört wird.
Je nach Ausführung und Übertragungsreichweite kann der lokale Transceiver 112 mit verschiedenen anderen Vorrichtungen der Netzarchitektur 100 in Verbindung stehen. Bei einer möglichen Ausführung überträgt der lokale Transceiver 112 die Informationen, die er von der ICTD 102 empfängt, an eine vernetzte Programmiereinheit 114, die mit dem Netzwerk 120 verbunden ist. Die Arbeitsweise der vernetzten Programmiereinheit 114 ähnelt der selbständigen Programmiereinheit 110, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass sie mit dem Netzwerk 120 verbunden ist. Die vernetzte Programmiereinheit 114 kann sich in der Nähe des oder entfernt vom lokalen Transceiver 112 befinden; oder kann der lokale Transceiver 112 wahlweise in die vernetzte Programmiereinheit 114 eingegliedert sein, wie durch die gestrichelte Linie 116 dargestellt ist.
Bei einer weiteren möglichen Ausführung ist der lokale Transceiver unmittelbar mit dem Netzwerk 120 verbunden, um mit entfernt aufgestellten Rechnern und/oder Programmiereinheiten zu kommunizieren. Noch eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der lokale Transceiver 112 über eine drahtlose Verbindung mit dem Netzwerk 120 kommuniziert, beispielsweise über ein Satellitensystem 122.
Das Netzwerk 120 kann als eine oder mehrere Arten von Netzwerken (z.B. Internet, Lokale Netzwerke (LAN), Weitverkehrsnetze (WAN), Telefon, Kabelnetz, Satellit usw.) umgesetzt sein, einschließlich als drahtgebundene Technologien (z.B. Telefonleitung, Kabelnetz, Lichtleitertechnik usw.) und/oder drahtlose Technologien (z.B. Funk, Mobilfunk, Mikrowellen, IR, Wireless Personal Area Network usw.). Das Netzwerk 120 kann so konfiguriert sein, dass es jede beliebige Anzahl verschiedener Protokolle unterstützt, einschließlich HTTP (HyperText Transport Protocol), TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), WAP (Wireless Application Protocol), IEEE 802.11, Bluetooth und so weiter.
An den Daten aus der implantierbaren Vorrichtung 102 für die Herztherapie sind mehrere Informationsspezialisten interessiert. Typische Informationsspezialisten umfassen die Gesundheitsdienstleister 130, die Hersteller 132 der Vorrichtung, die Klinikergruppen 134 und die Aufsichtsbehörden 136. Die Informationsspezialisten interessieren sich für unterschiedliche Bestandteile der Daten. Beispielsweise interessieren sich die Gesundheitsdienstleister 130 für Informationen, die den Zustand eines bestimmten Patienten betreffen. Den Hersteller 132 interessiert, wie die Vorrichtung arbeitet. Die Klinikergruppen 134 benötigen bestimmte Daten, um sie in Patientenpopulationen einzubeziehen, die untersucht und analysiert werden können. Für die Aufsichtsbehörden 136 ist von Belang, ob die Vorrichtungen und verschiedene Behandlungen, die mit ihnen durchgeführt werden, sicher sind oder ein Gesundheitsrisiko darstellen.
Durch die Netzarchitektur 100 wird die Verteilung der Daten der Vorrichtung an die verschiedenen Informationsspezialisten erleichtert. Die Informationen aus der Vorrichtung werden integriert, verarbeitet und an die Informationsspezialisten verteilt. In Computersysteme werden die Daten der Vorrichtung gepflegt und gespeichert und die Daten aufbereitet, damit sie den Informationsspezialisten zweckmäßig präsentiert werden können. Die Computersysteme sind in 1 bildlich als Datenbanken dargestellt. Diese Systeme können jedoch unter Verwendung einer großen Vielfalt von Rechnern umgesetzt werden, von kleinen Taschencomputern oder tragbaren digitalen Assistenten (PDAs), die Ärzte mit sich tragen, bis hin zu Workstations oder Großrechnern mit großen Speichermöglichkeiten. Die Gesundheitsdienstleister 130 sind mit den Computersystemen 140 ausgestattet, in denen die Patientenunterlagen 142 gespeichert und verarbeitet werden. Der Hersteller 132 verfügt über ein Computersystem 144, das die Daten 146 der Vorrichtung erfasst, die von den ICTDs 102 zurückgesendet werden. Die Klinikergruppen 134 verfügen über die Computersysteme 148, mit denen Daten quer über Patientenpopulationen gespeichert und analysiert werden, wie durch das Säulendiagramm 150 dargestellt ist. Die Aufsichtsbehörden 136 unterhalten die Computersysteme 152, in denen für ICTDs die Daten 154 über Gesundheitsrisiken aufgezeichnet und erfasst werden.
Die Netzarchitektur 100 unterstützt die Zweiwegekommunikation. Es werden nicht nur Daten aus der ICTD 102 erfasst und an die verschiedenen Computersysteme der Informationsspezialisten verteilt, sondern es können auch Informationen von diesen Computersystemen an die vernetzte Programmiereinheit 114 und/oder den lokalen Transceiver 112 zurückgesendet werden, um sie zurück an die ICTD 102 zu übertragen. Informationen, die an die ICTD 102 zurückgesendet werden, können zur Einstellung der Betriebsweise der Vorrichtung oder zur Abänderung der Behandlungen verwendet werden, die mit der Vorrichtung durchgeführt werden. Diese Informationen können der ICTD 102 automatisch übermittelt werden, ohne Wissen des Patienten.
Zusätzlich können Informationen an eine Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 gesendet werden, um dem Patienten ein Ereignis oder eine Einzelheit mitzuteilen. Die Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 kann auf verschieden Arten umgesetzt sein, einschließlich beispielsweise als Telefon, Mobiltelefon, Pager, PDA (Personal Digital Assistant), als spezielle Kommunikationsvorrichtung für Patienten, als Computer, Warneinrichtung und so weiter. Mitteilungen können ganz einfach ein Befehl sein, eine Warnung ertönen zu lassen, um den Patienten darüber zu informieren, dass er sich bei dem Gesundheitsdienstleister melden soll, oder können so vielschichtig wie HTML-basierte Seiten mit Grafiken und Textdaten sein, um den Patienten zu informieren. Mitteilungen, die an die Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 gesendet werden, können im Wesentlichen jede Art von Informationen enthalten, die mit dem Herz und dessen Behandlung oder mit dem Betrieb der Vorrichtung in Zusammenhang stehen. Diese Informationen könnten neue Untersuchungen umfassen, die von Klinikergruppen über den Betrieb der Vorrichtung und Patientenaktivitäten veröffentlicht wurden (z.B. Gewohnheiten, Ernährung, sportliche Betätigung usw.), Rückrufschreiben und Betriebsdaten vom Hersteller, patientenspezifische Anweisungen von den Gesundheitsdienstleistern oder Warnhinweise, die von Aufsichtsorganen veröffentlicht wurden.
Die Mitteilungen können unmittelbar vom Informationsspezialisten an den Patienten übermittelt werden. Zusätzlich kann die Netzarchitektur 100 ein Benachrichtigungssystem 170 aufweisen, das Computersysteme 172 betreibt, die ausgestaltet sind, im Namen der Informationsspezialisten die Mitteilungen 174 zu erstellen und zuzustellen. Das Benachrichtigungssystem 170 stellt die Mitteilungen in Formaten zu, die von den unterschiedlichen Arten von Patientenbenachrichtigungsvorrichtungen 160 unterstützt werden. Beispielsweise könnte, wenn der Patient einen Pager hat, eine Mitteilung aus einer einfachen Textinformation in einem Pagerprotokoll bestehen. Bei einem weiterentwickelten PDA mit drahtloser Übertragungsmöglichkeit oder einem internetfähigen Mobiltelefon, könnten die Mitteilungen mehr als Textdaten enthalten und unter Verwendung von WAP-Formaten formatiert sein.
2 zeigt den Datenfluss von der implantierbaren Vorrichtung 102 für die Herztherapie zu den verschiedenen Computersystemen, die die Informationsspezialisten nutzen. Die Daten von der ICTD werden als digitale Daten ausgegeben, wie durch die Folge von Nullen und Einsen dargestellt ist. Die Daten können aus jeder beliebigen Anzahl von Elementen bestehen, einschließlich Herzaktivität (z.B. EKG), Informationen über den Patienten, Betrieb der Vorrichtung, Untersuchungsergebnissen der vorrichtungseigenen Diagnose und so weiter.
Eine Datenintegriereinheit 200 sammelt die Daten und speichert sie in einem Repository 202. Ein Verarbeitungssystem 204 verarbeitet Datenbestandteile gemäß den verschiedenen Anwendungen 206, die speziell darauf zugeschnitten sind, die Daten für verschiedene Informationsspezialisten in den gewünschten Zustand zu bringen. Beispielsweise könnten sich Mitarbeiter des Gesundheitswesens für bestimmte Datenbestandteile interessieren, beispielsweise die EKG-Daten und die Informationen über den Patienten. Klinische Wissenschaftler könnten an den Herzdaten interessiert sein, möchten jedoch keine Informationen über den Patienten erfahren. Die Hersteller können an dem Rohdatenstrom selbst als Hilfsmittel interessiert sein, um festzustellen, wie die Vorrichtung funktioniert. Entsprechend den Bedürfnissen der Zielperson greift das Verarbeitungssystem 204 auf die Rohdaten der Vorrichtung zu, bewertet ihre Richtigkeit und Vollständigkeit und erzeugt unterschiedliche Datenpakete, um sie den verschiedenen Informationsspezialisten zuzustellen. Die verarbeiteten Datenpakete werden auch im Repository 202 gespeichert.
Wenn die Daten zur Zustellung bereit sind, stellt ein Zustellungs- und Präsentationssystem 208 den entsprechenden Computersystemen 140, 144, 148, 152 und 172 die verschiedenen Pakete zu. Das Zustellungs- und Präsentationssystem 208 ist so konfiguriert, dass es die Pakete gemäß den Protokollen und Formaten zustellt, die die Computersysteme benötigen. Auf diese Art können mit der Netzarchitektur 100 relevante Bestandteile der Vorrichtungsdaten aus der ICTD in einer Form an die entsprechenden Informationsspezialisten verteilt werden, die sie bevorzugen.
Sind die ICTD-Daten zugestellt, werden die Daten von den Computersystemen 140, 144, 148, 152 und 172 gespeichert und/oder die Daten dem Informationsspezialisten präsentiert. Die Computersysteme können eine weitere Verarbeitung vornehmen, die auf ihre Verwendung der Daten zugeschnitten ist. Durch diese Vorgänge erstellen die Informationsspezialisten zusätzliche Informationen, die für den Patienten oder für weitere Informationsspezialisten mit einem Interesse an ICTDs hilfreich sind. Beispielsweise könnten die Informationsspezialisten anhand der ICTD-Daten bessere Behandlungen für einen bestimmten Patienten entwickeln oder Anweisungen zur Abänderung des Betriebs einer bestimmten ICTD erstellen oder besser verstehen, wie implantierbare Vorrichtungen für das Herz im Allgemeinen arbeiten oder bessere Technologien für zukünftige Generationen von ICTDs entwickeln. Ein großer Teil dieser neuen Informationen kann von den verschiedenen Informationsspezialisten gemeinsam genutzt werden.
3 zeigt, wie die verschiedenen Computersysteme 140, 144, 148, 152 und 172 zusammenwirken und Informationen gemeinsam nutzen können, um die medizinische Versorgung zu verbessern, die ein Patient erhält. Wenn dies angemessen und vom Gesetz her akzeptabel ist, können die Computersysteme so konfiguriert sein, dass sie Informationen nicht privater Natur an die verschiedenen Informationsspezialisten weiterleiten, damit deren Verständnis des Gebiets implantierbarer medizinischer Vorrichtungen verbessert wird. Die klinischen Ergebnisse 150, die durch die Computersysteme 148 der Kliniker erzeugt werden, können von Gesundheitsdienstleistern mitgenutzt werden, um die medizinische Versorgung des Patienten zu verbessern, oder von Herstellern, um sie bei der Ausgestaltung von Vorrichtungen der nächsten Generation zu unterstützen. Die gemeinsame Nutzung von Informationen kann ferner eine bessere und zeitgerechtere medizinische Versorgung der Patienten bewirken.
Wenn aus der gemeinsamen Informationsbank Informationen entstehen, die sich als hilfreich für den Patienten erweisen können, können diese Informationen an das Benachrichtigungssystem 172 geleitet werden, damit sie einem oder mehreren Patienten zugestellt werden können. Außerdem kann jeder Informationsspezialisten das Benachrichtigungssystem 172 eventuell zum Senden von Mitteilungen an den oder die Patient(en) nutzen wollen.
4 zeigt ausführlicher den Informationsfluss von den verschiedenen Computersystemen, die die Informationsspezialisten verwenden, zurück zur implantierbaren Vorrichtung 102 für die Herztherapie oder zur Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160. Es können Informationen aus allen Computersystemen – dem/den Computersystem(en) 140 der Gesundheitsdienstleister, dem/den Computersystem(en) 144 der Hersteller, dem/den Computersystem(en) 148 der Klinikergruppen, dem/den Computersystem(en) 152 der Aufsichtsbehörden – oder aus dem Benachrichtigungssystem 172 an ein Patientenrückübertragungssystem 400 gesendet werden. Das Patientenrückübertragungssystem 400 vereinfacht die Zustellung der Informationen zurück an den Patienten. Es kann sich um ein unabhängiges System handeln oder es kann in einem oder mehreren der Computersysteme enthalten sein. Es kann wahlweise in dem Benachrichtigungssystem 172 enthalten sein.
Das Patientenrückübertragungssystem 400 kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt sein. Als eine beispielhafte Ausführung kann das Patientenrückübertragungssystem 400 als Server ausgeführt sein, der Inhalte zurück an die vernetzte Programmiereinheit 114 sendet, die anschließend die Informationen verwendet, um über einen eingebauten Transceiver 116, den lokalen Transceiver 112 oder über Telemetrie auf Basis eines Programmierkopfs die ICTD 102 zu programmieren. Als weitere mögliche Ausführung kann das Patientenrückübertragungssystem ein Mobilfunk- oder Funkübertragungssystem sein, das Informationen zurück zur Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 sendet.
Durch die Netzarchitektur 100 wird die ununterbrochene ganztägige Versorgung vereinfacht, unabhängig davon, wo sich der Patient befindet. Angenommen, der Patient fährt zum Beispiel Auto, wenn ein das Herz betreffender Vorfall eintritt. Die ICTD 102 erfasst die Gegebenheit und überträgt einen Warnhinweis über den Zustand an den lokalen Transceiver 112. Die Meldung wird verarbeitet und über das Netzwerk 120 an den Computer oder PDA eines Arztes gesendet. Der Arzt kann eine Diagnose erstellen und Befehle zurück an die ICTD des Patienten senden. Der Arzt könnte über das Benachrichtigungssystem 170 an die Patientenbenachrichtigungsvorrichtung 160 auch eine Mitteilung senden lassen, die den Patienten zur weiteren Behandlung zur nächsten Gesundheitseinrichtung führt. Gleichzeitig kann der Arzt die Patientenunterlagen online gemeinsam mit einem behandelnden Arzt in der Gesundheitseinrichtung nutzen, damit der behandelnde Arzt die Unterlagen durchsehen kann, bevor der Patient ankommt.
Beispielhafte ICTD
5 zeigt eine beispielhafte ICTD 102, die mit dem Herzen 106 eines Patienten elektrisch leitend in Verbindung steht, um die Herzaktivität zu überwachen und/oder eine Stimulationsbehandlung durchzuführen, beispielsweise Schrittmacher- oder Defibrillationsbehandlungen. Die ICTD 102 steht mit dem Herzen 106 eines Patienten elektrisch leitend über die drei Leitungen 108(1) bis (3) in Verbindung. Um Signale des Herzvorhofs wahrzunehmen und die Stimulationsbehandlung des rechten Vorhofs durchzuführen, ist die ICTD 102 mit einer implantierbaren Leitung 108(1) für den rechten Vorhof mit mindestens einer spitzen Vorhofelektrode 502 verbunden, die üblicherweise im rechten Herzohr des Patienten implantiert wird. Um Signale des linken Vorhofs und der linken Herzkammer wahrzunehmen und eine Schrittmacherbehandlung für die linke Kammer durchzuführen, ist die ICTD 102 mit einer Koronarsinusleitung 108(2) verbunden, die dafür bestimmt ist, über den Koronarsinus im Bereich des Koronarsinus angeordnet zu werden. Mit der Koronarsinusleitung 108(2) wird eine distale Elektrode neben der linken Herzkammer und/oder (eine) zusätzliche Elektrode(n) neben dem linken Vorhof angeordnet. Eine beispielhafte Koronarsinusleitung 108(2) ist für den Empfang von Vorhof- und Herzkammersignalen und unter Verwendung mindestens einer spitzen Elektrode 504 für die linke Herzkammer für die Durchführung einer Schrittmacherbehandlung für die linke Herzkammer bestimmt, unter Verwendung mindestens einer Ringelektrode für den linken Vorhof 506 für die Durchführung einer Schrittmacherbehandlung für den linken Vorhof und unter Verwendung mindestens einer spulenförmigen Elektrode 508 für den linken Vorhof für die Durchführung einer Schockbehandlung.
Es ist auch dargestellt, dass die ICTD 102 über eine implantierbare Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer mit dem Herzen 106 eines Patienten elektrisch leitend in Verbindung steht, die bei dieser Ausführung eine spitze Elektrode 510 für die rechte Herzkammer, eine Ringelektrode 512 für die rechte Herzkammer, eine spulenförmige Elektrode 514 für die rechte Herzkammer (RV) und eine spulenförmige SVC-Elektrode 516 aufweist. Üblicherweise wird die Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer transvenös in das Herz 106 geführt, damit die spitze Elektrode 510 für die rechte Herzkammer in die Spitze der rechten Herzkammer eingesetzt werden kann, sodass sich die spulenförmige RV-Elektrode 514 in der rechten Herzkammer befindet und sich die spulenförmige SVC-Elektrode 516 in der oberen Hohlvene befindet. Folglich kann die Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer Herzsignale empfangen und in Form einer Schrittmacher- oder Schockbehandlung die rechte Herzkammer stimulieren.
6 zeigt ein beispielhaftes vereinfachtes Funktionsdiagramm, in dem die verschiedenen Bestandteile der ICTD 102 dargestellt sind. Die ICTD 102 kann so konfiguriert sein, dass sie aus einer Vielzahl von Aufgaben eine oder mehrere ausführt, einschließlich beispielsweise der Überwachung der Herzaktivität, der Überwachung der Patientenaktivität und der Behandlung schneller und langsamer Herzrhythmusstörungen mit einer Stimulationsbehandlung, die Kardioversion, Defibrillation und Schrittmacherstimulation umfasst. Obwohl eine bestimmte Mehrkammervorrichtung dargestellt ist, ist zu erkennen und versteht sich, dass dies zur Veranschaulichung erfolgt ist.
Die Schaltungen befinden sich im Gehäuse 600, das häufig als „Hülle", „Ummantelung", „Umhüllung" oder „Gehäuseelektrode" bezeichnet wird und bei unipolaren Betriebsarten durch Programmierung als indifferente Elektrode ausgewählt werden kann. Das Gehäuse 600 kann ferner als indifferente Elektrode allein oder in Verbindung mit einer oder mehreren der spulenförmigen Elektroden zur Schockbehandlung verwendet werden. Das Gehäuse 600 umfasst ferner eine Anschlusseinheit (nicht dargestellt) mit mehreren Anschlüssen 602, 604, 606, 608, 612, 614, 616 und 618 (vereinfacht dargestellt und der Einfachheit halber sind die Bezeichnungen der Elektroden, mit denen sie verbunden sind, neben den Anschlüssen dargestellt).
Für die Wahrnehmung und Schrittmacherstimulation im rechten Vorhof weist die Anschlusseinheit mindestens einen Anschluss (A_R TIP) 602 für den rechten Vorhof auf, der angepasst ist, damit er mit der spitzen Vorhofelektrode 502 verbunden werden kann. Für die Wahrnehmung sowie Schrittmacherstimulation und Schockbehandlung in der linken Herzkammer weist die Anschlusseinheit mindestens einen Anschluss (V_L TIP) 604 für die linke Herzkammer, einen Anschluss (A_L RING) 606 für den linken Vorhof und einen Anschluss (A_L COIL) 608 für die Schockbehandlung im linken Vorhof auf, die angepasst sind, damit sie mit der spitzen Kammerelektrode 504, der Ringelektrode 506 für den linken Vorhof beziehungsweise der spulenförmigen Elektrode 508 für den linken Vorhof verbunden werden können. Zur Unterstützung der Wahrnehmung sowie der Schrittmacherstimulation und Schockbehandlung in der rechten Herzkammer weist die Anschlusseinheit einen Anschluss (V_R TIP) 612 für die rechte Herzkammer, einen Anschluss (V_R RING) 614 für die rechte Herzkammer, einen Anschluss (RV COIL) 616 für die Schockbehandlung in der rechten Herzkammer und einen Anschluss (SVC COIL) 618 für die Schockbehandlung in der oberen Hohlvene auf, die angepasst sind, damit sie mit der spitzen Elektrode 510 für die rechte Herzkammer, der Ringelektrode 512 für die rechte Herzkammer, der spulenförmigen RV-Elektrode 514 beziehungsweise der spulenförmigen SVC-Elektrode 516 verbunden werden können.
Im Inneren der ICTD 102 befindet sich ein programmierbarer Mikrocontroller 620, der verschiedene Vorgänge der ICTD steuert, einschließlich der Herzüberwachung und der Stimulationsbehandlung. Der Mikrocontroller 620 weist einen Mikroprozessor (oder eine gleichwertige Steuereinheit), einen RAM- und/oder ROM-Speicher, Logik- und Zeitsteuerungsschaltkreise, Schaltkreise für die Ablaufsteuereinheit und E/A-Schaltkreise auf. Der Mikrocontroller 620 kann Eingangssignale (Daten) verarbeiten oder überwachen, gesteuert von einem Programmcode, der in einem dafür reservierten Speicherblock gespeichert ist. Jeder geeignete Mikrocontroller 620 kann verwendet werden. Die Verwendung von Steuerschaltkreisen auf der Basis von Mikrocontrollern zur Durchführung von Zeitgeber- und Datenanalyseaufgaben sind im Fachgebiet bekannt.
Zur Erörterung ist der Mikrocontroller 620 so dargestellt, dass er die Zeitsteuerung 632 zur Steuerung des Zeitpunkts der Stimulationsimpulse (z.B. Schrittmacherfrequenz, atrioventrikuläre (AV)-Verzögerung, Verzögerung der Leitung zwischen den Vorhöfen (A-A) oder Verzögerung der Leitung zwischen den Herzkammern (V-V) usw.) sowie zur Beobachtung der Zeitpunkte von Refraktärphasen, Blankingintervalle, Rauscherfassungsfenstern, Fenstern evozierter Antworten, Alarmintervallen, der Zeitsteuerung von Markierungskanälen und so weiter aufweist. Der Mikrocontroller 220 kann ferner verschiedene Arten von Vorrichtungen 634 zur Erfassung des Herzzustands aufweisen (z.B. eine Vorrichtung zur Erfassung von Herzrhythmusstörungen, eine Vorrichtung zur Erfassung der Morphologie usw.) und verschiedene Arten von Ausgleichsvorrichtungen 636 (z.B. Vorrichtungen zum Ausgleich orthostatischer Erscheinungen; Einheiten, die auf Synkopen reagieren usw.). Diese Bestandteile können von der Vorrichtung 102 zur Festlegung wünschenswerter Zeitpunkte für die Durchführung verschiedener Behandlungen verwendet werden. Die Bestandteile 632 bis 636 können als Hardware als Teil des Mikrocontrollers 620 ausgeführt sein oder als Software-/Firmwarebefehle, mit denen die Vorrichtung programmiert wird und die während bestimmter Betriebsarten im Mikrocontroller 620 ausgeführt werden.
Die ICTD 102 umfasst ferner einen Vorhof-Impulsgenerator 622 und einen Herzkammer-Impulsgenerator 624, die Schrittmacherimpulse erzeugen, die die Leitung 108(1) für den rechten Vorhof, die Koronarsinusleitung 108(2) und/oder die Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer über einen Elektrodenkonfigurationsschalter 626 weiterleiten. Es versteht sich, dass zur Durchführung einer Stimulationsbehandlung in jeder der vier Herzkammern Vorhof- und Herzkammer-Impulsgenerator, 622 und 624, speziell dafür vorgesehene Generatoren unabhängiger Impulse, Generatoren von Multipleximpulsen oder Generatoren gemeinsamer Impulsen umfassen können. Die Impulsgeneratoren 622 und 624 werden vom Mikrocontroller 620 über die entsprechenden Steuersignale 628 beziehungsweise 630 gesteuert, damit sie die Stimulationsimpulse auslösen oder hemmen.
Der Schalter 626 zur Konfiguration der Elektroden weist mehrere Schalter zur Verbindung der gewünschten Elektroden mit den entsprechenden E/A-Schaltkreisen auf, wodurch eine vollständige Programmierbarkeit der Elektroden gegeben ist. Folglich legt der Schalter 626 als Reaktion auf ein Steuersignal 642 vom Mikrocontroller 620 die Polarität der Stimulationsimpulse (z.B. unipolar, bipolar, combipolar usw.) fest, indem er die gezielt entsprechende Verbindung von Schaltern (nicht dargestellt) schließt.
Es können auch die Schaltungen 644 für die Wahrnehmung im Vorhof und die Schaltungen 646 für die Wahrnehmung in der Herzkammer gezielt mit der Leitung 108(1) für den rechten Vorhof, der Koronarsinusleitung 108(2) und/oder der Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer über den Schalter 626 angeschlossen sein, um die vorhandene Herzaktivität in jeder der vier Herzkammern zu erfassen. Folglich können die Schaltungen für die Wahrnehmung im Vorhof (ATR. SENSE) und in der Herzkammer (VTR. SENSE), 644 and 646, speziell dafür ausgelegte Wahrnehmungsverstärker, Multiplexverstärker oder gemeinsam genutzte Verstärker aufweisen. Bei jeder Wahrnehmungsschaltung 644 und 646 kann ferner ein oder können mehrere Präzisionsverstärker mit geringem Stromverbrauch und mit programmierbarer und/oder automatischer Verstärkungsregelung, Bandpassfilterung und eine Schwellwertdetektorschaltung für die gezielte Wahrnehmung des interessierenden Herzsignals aufweisen. Durch die automatische Verstärkungsregelung kann sich die ICTD 102 wirksam mit dem schwierigen Problem der Wahrnehmung der Signale des Vorhof- oder Herzkammerflimmerns mit niedriger Amplitude befassen. Durch den Schalter 626 wird die „Wahrnehmungspolarität" des Herzsignals bestimmt, indem gezielt die entsprechenden Schalter geschlossen werden. So kann der Kliniker die Wahrnehmungspolarität unabhängig von der Stimulationspolarität programmieren.
Die Ausgänge der Schaltungen für die Wahrnehmung im Vorhof und in der Herzkammer 644 und 646 sind mit dem Mikrocontroller 620 verbunden, der wiederum die Vorhof- und Herzkammer- Impulsgeneratoren 622 beziehungsweise 624 bei Bedarf als Reaktion auf die nicht vorhandene oder vorhandene Herzaktivität in den entsprechenden Herzkammern aktivieren oder hemmen kann. Die Wahrnehmungsschaltungen 644 und 646 empfangen über die Signalleitungen 648 und 650 vom Mikrocontroller 620 Steuersignale zur Steuerung der Verstärkungsregelungs- und Schwellwertschaltungen und der Schaltungen für die Polarisationsentladung (nicht dargestellt) und für die Zeitsteuerung aller Sperrschaltungen (nicht dargestellt), die mit den Eingängen der Abtastschaltungen 644 und 646 verbunden sind.
Herzsignale werden auch an den Eingängen eines Analog-Digital-(A/D)-Datenerfassungssystems 652 angelegt. Das Datenerfassungssystem 652 ist so konfiguriert, dass es Signale intrakardialer Elektrogramme erfasst, die analogen Rohdaten in ein digitales Signal umwandelt und die digitalen Signale zur späteren Verarbeitung und/oder telemetrischen Übertragung an eine externe Vorrichtung 654 speichert. Das Datenerfassungssystem 652 ist über den Schalter 626 mit der Leitung 108(1) für den rechten Vorhof, der Koronarsinusleitung 108(2) und der Leitung 108(3) für die rechte Herzkammer verbunden, um über jedes beliebige Paar gewünschter Elektroden Herzsignale abzugreifen.
Das Datenerfassungssystem 652 kann mit dem Mikrocontroller 620 oder anderen Detektorschaltungen verbunden sein, um eine evozierte Reaktion des Herzens 106 auf einen ausgeübten Reiz zu erfassen und dadurch dazu beizutragen, die Depolarisation („capture") nachzuweisen. Es kommt zur Depolarisation, wenn ein elektrischer Reiz, der auf das Herz ausgeübt wird, ausreichend Energie aufweist, dass er das Herzgewebe depolarisiert, wodurch der Herzmuskel sich zusammenzieht. Der Mikrocontroller 620 erfasst während eines Fensters nach dem Stimulationsimpuls ein Depolarisationssignal, dessen Vorhandensein anzeigt, dass die Depolarisation stattgefunden hat. Durch den Mikrocontroller 620 kann die Depolarisation erfasst werden, indem er den Vorhof-Impulsgenerator 624 aktiviert, einen Stimulationsimpuls zu erzeugen, unter Verwendung der Zeitsteuerung 632 im Mikrocontroller 620 ein Fenster zur Depolarisationserfassung gestartet wird und das Datenerfassungssystem 652 über das Steuersignal 656 dazu in die Lage versetzt wird, das Herzsignal abzugreifen, das in das Fenster zur Depolarisationserfassung fällt, und wird auf der Grundlage der Amplitude festgestellt, ob die Depolarisation stattgefunden hat.
Der Mikrocontroller 620 ist ferner über einen geeigneten Daten-/Adressbus 662 mit einem Speicher 660 verbunden, in dem die programmierbaren Betriebsparameter, die der Mikrocontroller 620 verwendet, gespeichert und nach Bedarf verändert werden, um den Betrieb der implantierbaren Vorrichtung 102 individuell anzupassen, damit sie den Bedürfnissen eines bestimmten Patienten entspricht. Diese Betriebsparameter definieren beispielsweise die Amplitude des Schrittmacherimpulses, Impulsdauer, Elektrodenpolarität, Frequenz, Empfindlichkeit, automatische Merkmale, Kriterien für den Nachweis von Rhythmusstörungen und die Amplitude, Wellenform und den Vektor jedes Schockimpulses, den das Herz 106 des Patienten während der jeweiligen Behandlungsreihe erhalten soll. Durch den Speicher 660 kann die ICTD 102 eine verhältnismäßig große Datenmenge (z.B. aus dem Datenerfassungssystem 652) erfassen und abspeichern, die zur anschließenden Analyse an das externe Netzwerk aus Informationsspezialisten weitergeleitet werden kann.
Der Speicher 660 kann nicht invasiv über eine Telemetrieschaltung 664, die telemetrisch mit einer externen Vorrichtung, beispielsweise einer Programmiereinheit 110 oder einem lokalen Transceiver 112, in Verbindung steht, mit den Betriebsparametern der ICTD 102 programmiert werden. Über die Telemetrieschaltung 664 können vorteilhafterweise intrakardiale Elektrogramme und Zustandsinformationen über den Betrieb der Vorrichtung 102 (wie sie im Mikrocontroller 620 oder im Speicher 660 enthalten sind) an die externen Vorrichtungen gesendet werden.
Die ICTD 102 kann ferner einen oder mehrere physiologische Sensoren 670 aufweisen, die häufig als „frequenzadaptive" Sensoren bezeichnet werden, da sie üblicherweise verwendet werden, um die Stimulationsfrequenz der Schrittmacherstimulation gemäß dem Belastungszustand des Patienten anzupassen. Der physiologische Sensor 670 kann jedoch ferner zum Nachweis von Veränderungen des Herzzeitvolumens, von Veränderungen des physiologischen Herzzustands oder von täglichen Änderungen der Aktivität (z.B. zum Nachweis von Schlaf- und Wachphasen, zum Nachweis von Lage- oder Haltungsänderungen usw.) verwendet werden. Folglich reagiert der Mikrocontroller 620 durch Anpassen der verschiedenen Schrittmacherparameter (beispielsweise Frequenz, AV-Verzögerung, V-V-Verzögerung usw.), mit denen der Vorhof- und der Herzkammer-Impulsgenerator, 622 und 624, Stimulationsimpulse erzeugen. Obwohl dargestellt ist, dass der physiologische Sensor 670 in der Vorrichtung 102 enthalten ist, versteht sich, dass er sich auch außerhalb der Vorrichtung 102 befinden kann, jedoch weiter im Patienten implantiert sein oder von ihm getragen werden kann. Beispiele für physiologische Sensoren, die bei der Vorrichtung 102 verwendet werden können, umfassen bekannte Sensoren, die beispielsweise die Atemfrequenz und/oder das Atemminutenvolumen, den Blut-pH-Wert, den Ventrikelgradienten und so weiter erfassen.
Die ICTD 102 umfasst zusätzlich eine Batterie 676, die allen Schaltungen, die in 2 dargestellt sind, den Betriebsstrom liefert. Wenn die Vorrichtung 102 so konfiguriert ist, dass sie eine Schrittmacher- oder Schockbehandlung durchführt, kann die Batterie 676 über lange Zeiträume bei geringem Stromverbrauch (z.B. vorzugsweise unter 10 μA) arbeiten und kann Hochstromimpulse liefern (zum Aufladen des Kondensators), wenn der Patient einen Schockimpuls benötigt (z.B. vorzugsweise über 2 A, bei einer Spannung von über 2 V, über einen Zeitraum von 10 Sekunden oder mehr). Es ist auch wünschenswert, dass die Batterie 676 ein vorhersagbares Entladeverhalten aufweist, damit der Zeitpunkt der Wahl für den Austausch ermittelt werden kann. Als ein Beispiel werden bei der Vorrichtung 102 Lithium/Silber-Vanadiumoxidbatterien verwendet.
Die ICTD 102 kann ferner Magneterfassungsschaltungen (nicht dargestellt) aufweisen, die mit dem Mikrocontroller 620 verbunden sind, um festzustellen, wann ein Magnet über der Vorrichtung 102 angeordnet ist. Ein klinischer Arzt kann einen Magneten verwenden, um an der Vorrichtung 102 verschiedene Funktionstests durchzuführen und/oder dem Mikrocontroller 620 mitzuteilen, dass sich die externe Programmiereinheit an der richtigen Stelle befindet, damit sie über die Telemetrieschaltungen 664 Daten vom Mikrocontroller 620 empfangen oder ihm senden kann.
Die ICTD 102 umfasst ferner eine Impedanzmessschaltung 678, die durch den Mikrocontroller 620 über das Steuersignal 680 aktiviert wird. Verwendungsmöglichkeiten für eine Impedanzmessschaltung 678 sind, jedoch nicht beschränkt auf, die Überwachung der Leitungsimpedanz während der akuten und chronischen Phasen, damit die Leitungen richtig angeordnet oder versetzt werden können; Erkennung betriebsbereiter Elektroden und automatisches Umschalten auf ein betriebsbereites Paar, wenn es zur Dislokation kommt; Messen der Atmung oder des Atemminutenvolumens; Messen der Thoraximpedanz zur Festlegung von Schwellenwerten bei der Schockbehandlung; Ermittlung, wann die Vorrichtung implantiert ist; Messung des Schlagvolumens und Ermittlung des Öffnens der Herzklappen usw. Die Impedanzmessschaltung 678 ist vorteilhafterweise mit dem Schalter 626 verbunden, sodass jede gewünschte Elektrode verwendet werden kann.
Wenn die Vorrichtung 102 als implantierbare Kardioversions-/Defibrillationsvorrichtung (ICD) arbeiten soll, erfasst sie das Auftreten einer Rhythmusstörung und führt automatisch eine geeignete Elektroschockbehandlung des Herzens durch, die darauf abzielt, die festgestellte Rhythmusstörung zu beenden. Dazu steuert der Mikrocontroller 620 durch das Steuersignal 684 ferner eine Spannungsabgabeschaltung oder Schockschaltung 682. Die Schockschaltung 682 erzeugt Schockimpulse geringer (bis zu 0,5 Joule), mäßiger (0,5 bis 10 Joule) oder hoher Energie (11 bis 40 Joule), gesteuert durch den Mikrocontroller 620. Diese Schockimpulse werden von mindestens zwei Schockelektroden an das Herz 106 des Patienten abgegeben, die, wie bei dieser Ausführung dargestellt ist, aus der spulenförmigen Elektrode 508 für den linken Vorhof, der spulenförmigen RV-Elektrode 514 und/oder der spulenförmigen SVC-Elektrode 516 ausgewählt sind. Wie zuvor festgehalten wurde, kann das Gehäuse 600 in Verbindung mit der spulenförmigen RV-Elektrode 514 als aktive Elektrode dienen oder unter Verwendung der spulenförmigen SVC-Elektrode 516 oder der spulenförmigen Elektrode 508 für den linken Vorhof als Teil eines geteilten elektrischen Vektors (d.h. unter Verwendung der RV-Elektrode als gemeinsame Elektrode).
Im Allgemeinen gilt, dass Kardioversionsschocks eine geringe oder mäßige Energiemenge aufweisen (um die Schmerzen auf ein Mindestmaß zu senken, die der Patient fühlt) und/oder synchronisiert zu einer R-Zacke sind und/oder zur Behandlung von Tachykardien gehören. Defibrillationsschocks weisen im Allgemeinen eine mäßige bis hohe Energiemenge auf (d.h. Schwellwerten im Bereich von 5 bis 40 Joule entsprechend), die asynchron abgegeben werden (da R-Zacken zu ungeordnet sein können) und ausschließlich zur Behandlung des Herzflimmerns gehören. Folglich kann der Mikrocontroller 620 die synchrone oder asynchrone Abgabe der Schockimpulse steuern.
Die ICTD 102 ist ferner so ausgestaltet, dass sie die drahtlose Hochfrequenzübertragung unterstützen kann, üblicherweise im Hochfrequenz-(RF)-Bereich. Die ICTD 102 ist mit einem Hochfrequenz-Transceiver 692 und einer Frequenzweiche 694 ausgestattet.
Hochfrequenzsignale, die eine speziell dafür vorgesehene Antenne 696 empfängt oder über die Leitungen 108 empfangen werden, werden unmittelbar oder über die Frequenzweiche 694 an den Transceiver 692 geleitet. Der Hochfrequenz-Transceiver 692 kann so konfiguriert sein, dass er auf einer oder einigen Frequenzen arbeitet. Wahlweise kann der Transceiver 692 einen Tuner 696 aufweisen, der auf verschiedene Frequenzen abstimmt, wenn versucht wird, eine Verbindung zur externen Kommunikationsvorrichtung aufzubauen (z.B. Programmiereinheit, lokaler Transceiver usw.).
Bei einer Ausführung kann die Hochfrequenzschaltung in einem zweiten, getrennten Gehäuse 690 enthalten sein, damit Hochfrequenzsignale getrennt von den Schaltungen für die Herztherapie verarbeitet werden können. So können die Hochfrequenzsignale sicher empfangen und übertragen werden, wodurch die telemetrische Übertragung verbessert wird, ohne dass der Betrieb der anderen Schaltungen der Vorrichtung beeinträchtigt wird.
Beispielhafter Rechner
7 zeigt einen beispielhaften Rechner 700, der in den Computersystemen der Netzarchitektur 100 für die Herztherapie verwendet wird. Er umfasst eine Verarbeitungseinheit 702 und den Speicher 704. Der Speicher 704 umfasst sowohl den flüchtigen Speicher 706 (z.B. RAM) als auch den nichtflüchtigen Speicher 708 (z.B. ROM, EEPROM, Flash-Speicher, Diskette, optische Speicher, persistenter Speicher usw.). Ein Betriebssystem und verschiedene Anwendungsprogramme 710 sind im nichtflüchtigen Speicher 708 gespeichert. Wenn ein Programm läuft, werden verschiedene Befehle in den flüchtigen Speicher 706 geladen und von der Verarbeitungseinheit 702 ausgeführt. Beispiele für mögliche Anwendungen, die im Rechner gespeichert und ausgeführt werden können, umfassen die spezifischen Anwendungen 206 für Informationsspezialisten, die in 2 dargestellt sind.
Der Rechner 700 kann ferner mit einer Netzwerk-E/A-Verbindung 720 ausgestattet sein, um die Kommunikation mit einem Netzwerk zu vereinfachen. Die Netzwerk-E/A-Verbindung 720 kann eine drahtgebundene Verbindung sein (z.B. Netzwerkkarte, Modem usw.) oder eine drahtlose Verbindung (z.B. Funktransceiver, Bluetoothvorrichtung usw.). Der Rechner 700 kann auch eine Eingabeeinheit 722 (z.B. Tastatur, Maus, Stift, Touchpad, Touchscreen, Spracherkennungssystem usw.) und eine Ausgabeeinheit 724 (z.B. Monitor, LCD, Lautsprecher, Drucker usw.) umfassen.
Verschiedene Gesichtspunkte der Verfahren und Systeme, die in dieser Offenbarung beschrieben sind, können als ausführbare Befehle in Computersoftware oder Firmware ausgeführt sein. Wenn sie ausgeführt werden, veranlassen diese Befehle den Rechner (allein oder gemeinsam mit anderen Rechnern des Systems), verschiedene Funktionen und Aufgaben auszuführen, mit denen die Netzarchitektur 100 für die Herztherapie aktiviert wird.
Übertragungsprotokoll
Ein Merkmal der Netzarchitektur ist eine bessere Übertragungsreichweite zwischen der ICTD 102 und einer externen Vorrichtung wie der nicht vernetzten Programmiereinheit 110, dem lokalen Transceiver 112 und/oder der Programmiereinheit 116. Mithilfe der Telemetrie über große Entfernungen ist die Kommunikation mit implantierten medizinischen Vorrichtungen möglich, die eine größere Entfernung als bei der „Programmierkopftelemetrie" mit einigen Zoll aufweisen. Die Telemetrie über größere Entfernungen wird durch die Verwendung von Hochfrequenzsignalen wie Funksignalen ermöglicht. Die Telemetrie über größere Entfernungen stellt jedoch eine Herausforderung hinsichtlich des Verbindungsaufbaus zu einer oder mehreren ICTDs 102 dar, die mehr als einige Zoll entfernt sind.
Um diese Herausforderung anzugehen, ist in der Netzarchitektur ein Verfahren zum Abfragen einer oder mehrerer ICTDs berücksichtigt, die sich innerhalb der Reichweite einer externen Vorrichtung befinden könnten, um eine Verbindung aufzubauen. Sobald sie hergestellt ist, können die Vorrichtungen die Verbindung zum Datenaustausch und zum Herunterladen von Programmierungsparametern nutzen. Die Abfrage- und Kommunikationsverbindungen werden über mehr als ein zugewiesenes Frequenzband geleitet, um die Kommunikation mit mehreren implantierbaren Vorrichtungen zu unterstützen.
8 zeigt eine beispielhafte ICTD 102 und eine externe Kommunikationsvorrichtung 800, um zu veranschaulichen, wie die Kommunikationsvorrichtung 800 eine ICTD 102 zum Aufbau einer Verbindung abfragt. Die externe Vorrichtung 800 ist mit einem Transceiver 802 ausgestattet, der Signale über einen großen Frequenzbereich senden und empfangen kann, beispielsweise Breitbandfunksignale. Zur Abstimmung auf diese unterschiedlichen Frequenzen ist ein Tuner 804 vorgesehen. Die externe Kommunikationsvorrichtung 800 kann auf mehrere Arten ausgeführt sein, einschließlich als Programmiereinheit 110, als lokaler Transceiver 112 und so weiter.
Die externe Vorrichtung 800 ist mit einer Abfrage-/Höreinheit 808 ausgestattet. Sie erzeugt ein Abfragesignal (in 8 mit „IFF" bezeichnet), das dafür bestimmt ist, alle hörenden ICTDs aufzurufen, eine Verbindung aufzubauen. Die Abfrage-/Höreinheit 808 richtet den Tuner 804 auf eine oder mehrere Frequenzen in einem Satz möglicher Abfragefrequenzen. Bei jeder Frequenz sendet der Transceiver 802 das Abfragesignal.
Der Transceiver 692 der ICTD hört auf das Abfragesignal. Bei einer Ausführung ist der ICTD-Transceiver 692 dafür bestimmt, auf einer Frequenz im möglichen Bereich von Abfragefrequenzen zu hören, obwohl weiterentwickelte Transceiver so konfiguriert sein können, dass sie über einen ganzen Bereich von Frequenzen hören. Wenn die ICTD das Abfragesignal empfängt, überträgt der Transceiver 692 der ICTD auf einer Antwortfrequenz in einem Satz möglicher Antwortfrequenzen eine Antwort. Die Antwort kann in Form eines Identifizierungscodes der Vorrichtung (in 8 als „ID" bezeichnet) oder einer anderen Mitteilung vorliegen. Die Antwort kann auf einer vorher ausgewählten Frequenz oder auf einer beliebigen aus zahlreichen Frequenzen im Satz der Antwortfrequenzen übertragen werden. Der Satz der Abfragefrequenzen und der Satz der Antwortfrequenzen können sich überlappen oder gegenseitig ausschließen.
Die Abfrage-/Höreinheit 808 hört über die Antwortfrequenzen auf die Antwort des ICTD-Transceivers 692. Die Einheit 808 hört während eines festgelegten Zeitintervalls für die Antwort, das durch die Übertragung des Abfragesignals ausgelöst wird. Wird innerhalb des Zeitintervalls keine Antwort erfasst, überträgt die Abfrage-/Höreinheit 808 das Abfragesignal erneut und startet das Intervall erneut. Wenn die Einheit 808 andererseits eine Antwort erfasst, gibt sie der ICTD den Befehl zur Einstellung auf einen spezifizierten Frequenzkanal, um die bestehende Kommunikation zwischen der ICTD 102 und der externen Vorrichtung 800 zu erleichtern. Die Frequenz, die der CTD zugeteilt wird, wird im Verzeichnis 810 der zugeteilten Frequenzen gespeichert und mit der ICTD verknüpft. Bei Empfang dieses Befehls stimmt der Tuner 696 der ICTD den Transceiver 692 auf den spezifizierten Kanal ab.
Ab diesem Zeitpunkt können die ICTD und die externe Vorrichtung Frequenzsprünge auf andere Frequenzen vornehmen. Gemäß einem Gesichtspunkt sind die ICTD und die externe Vorrichtung so konfiguriert, dass sie während der Übertragung von Informationen (z.B. eines Informationsabschnitts oder -bits) mehr als einmal Kanalsprünge zwischen Frequenzen vornehmen. Das Kanalsprungverfahren bringt den Vorteil einer größeren Toleranzen gegenüber extern erzeugten elektromagnetischen Störungen mit sich. Dies beruht auf der Annahme, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass Interferenzen in getrennten Frequenzbändern als in einem durchgehenden Band auftreten. Jedes Informationssymbol kann als zwei getrennte Frequenzen kodiert werden, um die geringere Wahrscheinlichkeit von Interferenzen zu nutzen.
9 zeigt einen Vorgang 900 zum Aufbau einer Verbindung zwischen der ICTD 102 und der externen Vorrichtung 800. Einzelne Gesichtspunkte dieses Vorgangs können in Form von Hardware, Firmware oder Software oder einer Verbindung daraus ausgeführt sein. Zur Durchführung dieses Vorgangs 900 erfolgen Operationen in der ICTD 102 und der externen Vorrichtung 800. Um zu veranschaulichen, welche Vorrichtungen welche Operationen ausführen, sind die verschiedenen Operationen als Blöcke dargestellt, die unter Überschriften angeordnet sind, mit denen die Vorrichtungen gekennzeichnet sind, die die Operationen im Allgemeinen ausführen.
Im Block 902 wählt die externe Vorrichtung 800 Frequenzbereiche für die Übertragung und den Empfang von Signalen aus, die beim Aufbau der Verbindung zur ICTD verwendet werden. Der ausgewählte Übertragungsbereich umfasst eine Abfragefrequenz, auf die die ICTD 102 abgestimmt ist, um alle Abfragesignale von der externen Vorrichtung 800 zu empfangen. Der ausgewählte Empfangsbereich der Frequenzen umfasst eine Antwortfrequenz, von der erwartet wird, dass die ICTD 102 darauf eine Antwort auf das Abfragesignal zurücksendet. Der Übertragungs- und Empfangsbereich können dieselben Frequenzen abdecken oder sich überlappen, damit sowohl bei der Übertragung als auch beim Empfang gemeinsame Frequenzen verwendet werden, oder sich gegenseitig ausschließende Frequenzbänder ohne eine gemeinsame Frequenz sein.
Im Block 904 weist die Abfrage-/Höreinheit 808 den Transceiver 802 an, den Abfragecode IFF auf einer oder mehreren der Abfragefrequenzen zu überfragen. Gemäß einer möglichen Ausführung überträgt der Transceiver 802 das Abfragesignal auf mehreren oder allen Abfragefrequenzen, entweder beliebig oder in einer vorgeschriebenen Reihenfolge. Die externe Vorrichtung 800 beginnt anschließend damit, auf einer oder mehreren Antwortfrequenzen auf eine Antwort von der ICTD 102 zu hören (Block 906). Sie hört darauf während eines festgelegten Zeitintervalls für die Antwort.
Unterdessen hört die ICTD 102 im Block 910 auf einer oder mehreren Frequenzen auf den Abfragecode. In Abhängigkeit von der Stromversorgung kann das Hören durchgängig oder unterbrochen erfolgen. Sobald der Abfragecode erfasst ist, wartet die ICTD 102 wahlweise eine beliebige Zeitperiode innerhalb des Zeitintervalls für die Antwort (Block 912) und überträgt anschließend eine Antwort auf einer der Antwortfrequenzen (Block 914). Durch die beliebige Verzögerung kann die externe Vorrichtung auf mehrere ICTDs hören. Das heißt, wenn mehrere ICTDs auf denselben Abfragecode auf derselben Antwortfrequenz antworten, werden durch die beliebigen Verzögerungen die Antworten getrennt, sodass sie an der externen Vorrichtung 800 empfangen werden können. Die Antworten können in Form von Identifizierungscodes der Vorrichtung vorliegen, sodass die externe Vorrichtung die eine oder die mehreren ICTDs erkennen kann.
Die externe Vorrichtung 800 hört während eines festgelegten Zeitintervalls für die Antwort über eine oder mehrere Empfangsfrequenzen auf jede Antwort (Block 906, 920, 922). Wird keine Antwort empfangen, hört die externe Vorrichtung weiter, bis das Antwortintervall abgelaufen ist (d.h. die Schleife, die den Block 906, die „Nein"-Abzweigung von Block 920 und die „Nein"-Abzweigung von Block 922 umfasst). Wird innerhalb des Antwortintervalls keine Antwort empfangen, überträgt die externe Vorrichtung 800 den Abfragecode erneut (d.h. die „Ja"-Abzweigung von Block 922 zu Block 904).
Wird innerhalb des Antwortintervalls eine Antwort empfangen (d.h. die „Ja"-Abzweigung von Block 920), teilt die externe Vorrichtung 800 der ICTD 102 einen Übertragungskanal zu (Block 924). Die externe Vorrichtung 800 zeichnet den Kanal im Protokoll 810 in Verbindung mit der jeweiligen ICTD auf und überträgt den spezifizierten Kanal an die ICTD (Block 926). Die ICTD und die externe Vorrichtung verwenden den spezifizierten Kanal für die bestehende Kommunikation.
Sobald eine bestimmte ICTD und die externe Vorrichtung auf dem zugewiesenen Kanal kommunizieren, kann dieser Übertragungskanal zum Herunterladen von Daten aus der ICTD, zum Abfragen der ICTD oder zum Senden von Programmierungsbefehlen an die ICTD verwendet werden. Die kommunizierenden Vorrichtungen können die gesamte laufende Kommunikation auf dem zugewiesenen Kanal vornehmen oder unter Verwendung bekannter Frequenzsprungverfahren auf andere Frequenzen springen. Folglich können die ICTD und die externe Vorrichtung im Block 928 wahlweise während der Informationsübertragung mehrere Male Kanalsprünge auf mehrere Frequenzen vornehmen.
Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Verfahrensablauf zur Auswahl desselben oder eines neuen Satzes von Frequenzen zurück zu Block 902, um eine weitere ICTD abzufragen und eine Verbindung mit ihr aufzubauen.
10 veranschaulicht das Übertragungsprotokoll für den Verbindungsaufbau zwischen der externen Vorrichtung 800 und mehreren ICTDs 102(1), 102(2), ..., 102(M). Die externe Vorrichtung 800 überträgt über eine oder mehrere Abfragefrequenzen einen Abfragecode IFF. Die ICTDs 102(1) bis 102(M) sind so eingestellt oder konfiguriert, dass sie von diesen Abfragefrequenzen auf dieselben oder unterschiedliche hören. Empfängt eine ICTD den Abfragecode, sendet sie eine Antwort auf einer anderen Frequenz zurück, die von der externen Vorrichtung 800 überwacht wird. Die Antwort umfasst einen Identifizierungscode ID, der die implantierbare Vorrichtung D₁, D₂, ..., D_M eindeutig kennzeichnet.
Die ICTDs 102(1) bis 102(M) können so konfiguriert sein, dass sie die Antworten nach einer beliebigen Verzögerungszeit übertragen. Beispielsweise könnte die ICTD 102(1) zum beliebigen Zeitpunkt t₁ antworten, der sich innerhalb des Zeitintervalls für die Antwort T₀ (d.h. 0 < t₁ < T₀) befindet. Entsprechend antworten die ICTDs 102(2), ..., 102(M) zu den beliebigen Zeitpunkten t₂, ..., t_M, die sich wahrscheinlich voneinander unterscheiden, sich jedoch immer noch im Zeitintervall für die Antwort T₀ befinden. Wenn mehrere ICTDs auf derselben Frequenz hören und auf denselben Abfragecode antworten, besteht auf diese Art und Weise eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass die ICTDs zu verschiedenen Zeitpunkten antworten, sodass die externe Vorrichtung alle Antworten empfängt.
Wenn die externe Vorrichtung 800 die Antworten empfängt, teilt sie den ICTDs 102(1) bis 102(M) verschiedene Übertragungskanäle zu. Beispielsweise wird der Kanal CC1 der Kommunikation zwischen der ICTD 102(1) und der externen Vorrichtung 800 zugeteilt; der Kanal CC2 wird der Kommunikation zwischen der ICTD 102(2) und der externen Vorrichtung 800 zugeteilt und der Kanal CCM wird der Kommunikation zwischen der ICTD 102(M) und der externen Vorrichtung 800 zugeteilt.
Die zugewiesenen Übertragungskanäle werden im Protokoll 810 in Verbindung mit den Identifizierungscodes der ICTDs aufgezeichnet, sodass die laufende Kommunikation zwischen den ICTDs und den externen Vorrichtungen in einer Eins-zu-Eins-Verbindung ausgeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass Daten, die aus einzelnen ICTDs ausgelesen werden, mit den entsprechenden Patienten in Verbindung gebracht werden und dass alle Programmierungsbefehle zu den entsprechenden ICTDs gelangen, wodurch Situationen verhindert werden, in denen eine ICTD so programmiert wird, dass sie eine Behandlung durchführt, die für einen anderen Patienten bestimmt ist.
Beispielhafte Ausgestaltung der Einheit
11 zeigt eine beispielhafte ICTD 102, die mit einer zusätzlichen Hochfrequenzeinheit und -schaltungen zur Unterstützung der Telemetrie über große Entfernungen ausgestattet ist. Im Allgemeinen ist die ICTD 102 mit einer voll abgeschirmten Hülle 600 ausgestaltet, um zu verhindern, dass elektromagnetische Störungen den Betrieb der Wahrnehmungs- und/oder Stimulationsschaltungen beeinträchtigen. In der Hülle 600 wird ein oder werden mehrere Filter zur Blockierung der Hochfrequenzübertragung (z.B. Funkfrequenzen) und anderer Quellen elektromagnetischer Störungen (z.B. Kraftfahrzeugmotoren) verwendet. Beispielsweise dämpfen die Filter üblicherweise Signale, die wesentlich größer als 1 MHz sind. Damit verhindert die Hülle 600, dass hohe Frequenzen hineingelangen und versucht, die Übertragung auf die niedrigen Frequenzbereiche von unter 200 KHz zu beschränken.
Die ICTD 102 weist ein Kopfteil 1102 auf, das die Anschlüsse für die Leitungen 108(1) bis 108(3) enthält. Das Kopfteil besteht im Allgemeinen aus einem Epoxidmaterial, das auf der Hülle 600 angebracht ist, die gewöhnlich aus einem leitenden Material wie Titan besteht. Bei dieser Ausführung ist die Hochfrequenzschaltung in einem getrennten frequenzgetrennten Bereich 1104 der Einheit neben dem Kopfteil 1102 enthalten. Der Bereich 1104 wird teilweise durch die Wand 690 definiert, die beispielsweise aus einem leitenden Material wie Titan besteht. Den Hochfrequenzbereich 1104 der Einheit kann man sich als getrennte Hülle oder Kammer vorstellen, in der die HF-Bestandteile vom Hauptstromkreis getrennt sind. Durch die Ausgestaltung mit zwei Hüllen kann die ICTD in einer Hülle der Vorrichtung Hochfrequenzsignale verarbeiten, die Daten und Steuerinformationen tragen, ohne dass der Betrieb des Hauptstromkreises in der zweiten Hülle oder Kammer der Vorrichtung gestört wird.
Der Transceiver 692 und die Frequenzweiche 694 befinden sich im Hochfrequenzbereich 1104 der Einheit. Signale, die von einer Leitung 108 oder einer speziell dafür vorgesehenen Antenne 696 aus empfangen werden, werden durch eine Durchführung 1106 ohne Filter an eine Frequenzweiche 694 geleitet. Mit der Frequenzweiche 694 können zwei Signale mit unterschiedlichen Frequenzen denselben Leiter entlang geleitet werden und werden die Signalfrequenzen auf zwei unterschiedliche Verbindungen aufgeteilt. Bei der dargestellten Ausführung ist die Frequenzweiche 694 so ausgestaltet, dass sie Funksignale an den HF-Transceiver 692 leitet und die Signale des EKG-Schreibers an den Hauptstromkreis in der Hauptkammer.
Die erste Verbindung 1108 der Frequenzweiche führt zu einer Durchführung 1110 in den ICTD-Stromkreis in der Hauptkammer. Diese erste Verbindung wird von der Frequenzweiche 694 so gefiltert, dass die niedrigen Frequenzen des EKG-Signals hindurch gelassen werden. Hohe Frequenzen werden gesperrt und beeinträchtigen daher nicht die Wahrnehmung der EKG-Signale.
Eine zweite Verbindung 1112 an der Frequenzweiche 694 ist mit dem Transceiver 692 verbunden. Der Filter an dieser Verbindung ist so eingestellt, dass er ein Band hoher Frequenzen durchlässt. Der Transceiver kann Hochfrequenzsignale wie die empfangen und senden, die im Hochfrequenzbereich vorgefunden werden. Als einen beispielhaften Bereich verarbeitet der Transceiver Signale im Bereich von 200 bis 900 MHz. Niederfrequenzsignale an der Verbindung 1112, beispielsweise die EKG-Signale, werden gesperrt. Der Transceiver 692 entnimmt aus der Frequenzmodulation der Trägerfrequenz alle Codes, Daten und/oder Steuerbefehle und leitet die Informationen über die Verbindungen 1114 und die Durchführung 1116 an die Schaltkreise der ICTD. Die Durchführung 1116 kann einen Filter aufweisen, um zu verhindern, dass hochfrequente Bestandteile in die Kammer der Hauptstromkreise gelangen. Die Metallabschirmung, die die Hochfrequenzkammer 1104 umgibt, verhindert, dass Störsignale aus dem HF-Transceiver 692 die Wahrnehmungs- und Schrittmacherfunktionen des Hauptstromkreises beeinträchtigen. Aus der Batterie in der Kammer der Hauptstromkreise erhalten der Transceiver 692 und die Frequenzweiche 694 Strom über die Durchführungen 1110 und 1116.
Durch die Ausgestaltung mit zwei Kammern wird die bestmögliche Trennung erreicht. Mit Frequenzweiche, den zwei Gehäusebereichen und Durchführungen mit Filtern werden bei der Ausgestaltung die Hauptstromkreise für Überwachung und Stimulation von den Hochfrequenzstörungen getrennt, die von der Frequenzweiche oder dem Transceiver ausgehen, während gleichzeitig die telemetrische HF-Kommunikation über große Entfernungen ermöglicht wird. Außerdem können bei der Ausgestaltung die Leitungen sowohl als Leitungen für Stimulation und Wahrnehmung sowie als Antenne für hohe Frequenzen (HF) verwendet werden, ohne dass die Wahrnehmungs- und Stimulationsfunktionen beeinträchtigt werden.
Bei der dargestellten Ausführung ist der Hochfrequenzbereich 1104 neben dem Kopfteil 1102 und über der Kammer des Hauptstromkreises dargestellt, umhüllt von der Außenwand der Hülle der Vorrichtung und der Innenwand 690. Es ist festzuhalten, dass sich der Bereich 1104 an jeder beliebigen Stelle befinden kann. Er kann beispielsweise als getrennter Hohlraum ausgeführt sein, der sich vollständig in der Kammer des Hauptstromkreises befindet. Wahlweise kann er außerhalb der ICTD 102 konstruiert werden, jedoch einen Teil der Außenhülle 600 nutzen, damit sie einen Abschnitt des Bereichs definiert. Bei einer weiteren möglichen Ausführung wird der Hochfrequenzbereich als getrennte implantierbare Hülle entworfen, die mit der ICTD in Verbindung steht, jedoch entfernt von der ICTD 102 implantiert wird.
Die Antenne zum Senden und Empfangen der Hochfrequenzdatensignale kann auf mehrere Arten ausgeführt werden. Eine Herangehensweise besteht darin, eine oder mehrere der Leitungen 108(1) bis 108(3) als Antenne zu verwenden. Eine weitere Herangehensweise besteht darin, eine speziell dafür vorgesehene Antenne zu verwenden, die im Bereich des Kopfteils 1102 angeordnet wird. Eine dritte Herangehensweise besteht darin, eine speziell dafür vorgesehene Antenne zu verwenden, die über den Bereich des Kopfteils 1102 hinausgeht. Noch eine weitere Herangehensweise besteht darin, die Antenne in das Gehäuse 600 einzugliedern.

Claims

Verfahren umfassend das Abfragen (904) einer implantierbaren, medizinischen Vorrichtung durch eine externe Vorrichtung unter Verwendung einer ersten Frequenz und das Antworten (914) auf die Abfrage durch die implantierbare, medizinische Vorrichtung unter Verwendung einer zweiten Frequenz, gekennzeichnet durch das Umschalten (924) auf eine dritte Frequenz, um die Kommunikation zwischen der implantierbaren, medizinischen Vorrichtung und der externen Vorrichtung fortzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragen das Übertragen eines Abfragesignals und das Abwarten eines definierten Zeitintervalls für eine Antwort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz ausgewählt wird aus einem ersten Satz von Frequenzen, und dass das Abfragen das Übertragen der Abfragesignale auf mehreren Frequenzen in dem ersten Satz der Frequenzen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antworten das Übertragen eines Antwortsignals nach einer beliebigen Zeitverzögerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Frequenz ausgewählt wird aus einem zweiten Satz von Frequenzen, und dass das Antworten das Übertragen eines Antwortsignals von der implantierbaren, medizinischen Vorrichtung auf wenigstens einer des zweiten Satzes der Frequenzen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz ausgewählt wird aus einem ersten Satz von Frequenzen, und dass die zweite Frequenz ausgewählt wird aus einem zweiten Satz von Frequenzen, wobei der erste Satz und der zweite Satz sich wenigstens teilweise überlappen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten das Übertragen eines Befehls an die implantierbare, medizinische Vorrichtung umfasst, wobei der Befehl die implantierbare, medizinische Vorrichtung zu einem Übergang in eine dritte Frequenz anleitet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt eines Kanalsprungs von der dritten Frequenz auf eine andere Frequenz.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch das Kanalspringen zwischen Frequenzen mehr als einmal während der Kommunikation der Information.
Implantierbare, medizinische Vorrichtung umfassend: eine Schaltung (620), um eine Therapie an dem Patienten abzugeben und/oder zu überwachen; und einen abstimmbaren Hochfrequenz-Transceiver (692), der konfiguriert ist, auf eine erste Frequenz eines Abfragesignals zu hören und auf einer zweiten Frequenz eine Antwort auf das Abfragesignal zu übertragen; gekennzeichnet durch einen Tuner (696), um den Transceiver auf die erste und zweite Frequenz abzustimmen, wobei der Tuner (696) konfiguriert ist, um den Transceiver auf eine dritte Frequenz abzustimmen, um das Fortsetzen der Kommunikation zu erleichtern.
Implantierbare, medizinische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz ausgewählt wird aus einem ersten Satz von Frequenzen, dass die zweite Frequenz ausgewählt wird aus einem zweiten Satz von Frequenzen, wobei der erste Satz und der zweite Satz sich wenigstens teilweise überlappen.
Implantierbare, medizinische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Transceiver die Antwort nach einer Verzögerung um eine beliebige Zeitperiode überträgt.
Implantierbare, medizinische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tuner konfiguriert ist, um den Transceiver so abzustimmen, dass er zwischen mehreren Frequenzen mehr als einmal während der Kommunikation der Information springt.
Implantierbare, medizinische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine Herztherapieschaltung ist, um eine Herztherapie anzuwenden und/oder zu überwachen.
Netzwerksystem umfassend: eine implantierbare, medizinische Vorrichtung nach Anspruch 10 und ein Rechennetzwerk, um eines oder mehrere Computersysteme mit der implantierbaren, medizinischen Vorrichtung zu verknüpfen.