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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Vorkammer-Defibrillator
zum Zuführen
von elektrischer Kardioversionsenergie zu den Vorkammern eines menschlichen
Herzens, das eine Kardioversion benötigt. Die vorliegende Erfindung
betrifft insbesondere einen vollständig implantierbaren automatischen
Vorkammer-Defibrillator, der eine verbesserte Sicherheit darstellt,
indem die mögliche
Gefahr einer induzierten Ventrikel-Fibrillation reduziert wird, die
aus der zeitlich fehlgesteuerten Zuführung von elektrischer Kardioversionsenergie
zu den Vorkammern des Herzens resultieren kann. Insbesondere wird
durch den Vorkammer-Defibrillator der vorliegenden Erfindung sichergestellt,
dass die elektrische Kardioversionsenergie zu den Vorkammern des
Herzens nur synchron mit einer erfassten Depolarisations-Aktivierungszacke
zugeführt
wird, die einer wahren Depolarisations-Aktivierungszacke des Herzens entspricht.
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Vorkammer-Fibrillation
ist wahrscheinlich die am häufigsten
auftretende Herz-Arrhythmie. Obwohl sie üblicherweise keine lebensbedrohende
Arrhythmie ist, ist sie mit Schlägen
verbunden, von denen angenommen wird, dass sie durch Blutklumpen
verursacht werden, die sich in Bereichen stagnierender Blutströmung als
ein Ergebnis fortgesetzter Vorkammer-Fibrillation bilden. Patienten,
die unter Vorkammer-Fibrillation
leiden, erfahren allgemein Palpitationen des Herzens und können Schwindelgefühle oder sogar
Bewusstlosigkeit erleiden.
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Verbesserte
Vorkammer-Defibrillatoren und Leitungssysteme, die sowohl einen
automatischen Betrieb als auch eine verbesserte Sicherheit darstellen,
sind vollständig
in der US-A-5,282,837 beschrieben. Wie in diesem Dokument beschrieben,
ist die Synchronisation der Zuführung
der elektrischen Defibrillations- oder Kardioversionsenergie zu
den Vorkammern mit einer elektrischen Ventrikel-Aktivierung (R-Zacke)
des Herzens sehr wichtig, um eine induzierte Ventrikel-Fibrillation
zu verhindern. Ventrikel-Fibrillation ist eine schwerwiegende Arrhythmie, die
dadurch hervorgerufen werden kann, dass elektrische Energie zu einem
falschen Zeitpunkt im Herzzyklus zum Herz geliefert wird, wie beispielsweise während der
Z-Zacke des Zyklus. Durch die Vorkammer-Defibrillatoren des oben
genannten Dokuments wird eine verbesserte Sicherheit gegen das Induzieren
einer Ventrikel-Fibrillation bewirkt, indem die Ventrikel-Aktivierungen
des Herzens in einer Weise gemessen werden, durch die das Erfassen
von Rauschen als elektrische Ventrikel-Aktivierungen verhindert
wird, um zuverlässige
Synchronisationssignale zu erzeugen. Daher gewährleisten diese implantierbaren
Vorkammer-Defibrillatoren eine zuverlässige Synchronisation, indem
sie beim Erfassen der R-Zacke eine Unempfindlichkeit gegen solches
Rauschen bewirken.
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Das
oben genannte US-Patent Nr. 5,282,837 beschreibt eine nicht-koinzidente
Messung einer elektrischen Aktivierung, wie zum Beispiel einer R-Zacke,
in zwei verschiedenen Gebieten des Herzens, um eine zuverlässige Indikation
zur Verfügung zu
stellen, dass die erfasste elektrische Aktivierung eine reale oder
legitime elektrische Aktivierung und kein Rauschen oder andere Interferenzen
ist. Die nicht-koinzident gemessenen elektrischen Aktivierungen
werden gemäß der Lehren
des US-Patents Nr. 5,282,837 als legitime elektrische Aktivierungen betrachtet.
Alle anderen werden als Rauschen oder andere Interferenzen betrachtet.
Die nicht-koinzident gemessene elektrische Aktivierung ist daher
eine verlässige
Basis für
die Synchronisation der Zuführung
von einem elektrischen Defibrillations- oder Kardioversionsimpuls
zu den Vorkammern.
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Es
wurde außerdem
beobachtet, dass die Herzrate während
der Episoden von Vorkammer-Fibrillation auf eine hohe Rate ansteigt
und/oder sehr variabel wird. Bei hohen Herzraten wird der Abstand
der R-Zacke von jedem Herzzyklus zur T-Zacke eines unmittelbar vorausgehenden
Herzzyklus sehr klein. Dies kann zu einem Zustand führen, der
in der Technik als ein "R
auf T" – Zustand
bekannt ist, von dem angenommen wird, dass er zu einer induzierten
Ventrikel-Fibrillation beiträgt,
wenn eine Kardioversion der Vorkammern synchron zu einer R-Zacke
erfolgt, die sich in der Nähe
einer T-Zacke befindet.
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Es
ist sehr wünschenswert,
Depolarisations-Aktivierungszacken (R-Zacken) des Herzens zu erfassen,
um die Synchronisationsimpulse (oder Signale) in einer Weise zu
erzeugen, durch die das Erfassen von Rauschen als eine Depolarisations-Aktivierungszacke
vermieden wird. Es ist außerdem
gewünscht,
Depolarisations-Aktivierungszacken in einer Weise zu messen, bei
der keine Fehler bei der Erfassung von Depolarisations-Aktivierungszacken
mit sehr geringer Amplitude passieren und bei der nicht fehlerhafterweise
Rauschen mit geringer Amplitude oder T-Zacken erfasst werden. Zusätzlich zum
Rauschen besteht ein weiteres Problem bei der zuverlässigen Erfassung
von Depolarisations-Aktivierungszacken zum Erzeugen von Synchronisationsimpulsen in
der Veränderlichkeit
der Amplituden der Depolarisations-Aktivierungszacken. Insbesondere
während der
Vorkammer-Fibrillation sind Depolarisations-Aktivierungszacken durch
eine starke Veränderlichkeit gekennzeichnet.
Eine Depolarisations-Aktivierungszacke mit sehr geringer Amplitude
kann unmittelbar von einer Depolarisations-Aktivierungszacke mit
sehr hoher Amplitude gefolgt werden.
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Die
EP-A-O 564 395 offenbart einen Vorkammer-Defibrillator, der zuverlässig eine
Depolarisations-Aktivierungszacke des Herzens erfasst und elektrische
Kardioversionsenergie zu den Vorkammern des Herzens synchron mit
einer erfassten Depolarisations-Aktivierungszacke liefert. Dieser
Defibrillator gemäß Stand
der Technik beinhaltet eine erste Erfassungsschaltung, eine zweite
Erfassungsschaltung, eine Analyseschaltung und eine Kardioversionsschaltung.
Die Analyseschaltung weist einen ersten Grenzwertdetektor und einen
zweiten Grenzwertdetektor auf. Die Kardioversionsschaltung führt den Vorkammern
des Herzens elektrische Kardioversionsenergie zu, wenn die zweite
Grenzwert-Indikation eine vorbestimmte zeitliche Beziehung zur ersten Grenzwert-Indikation
hat.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen implantierbaren Vorkammer-Defibrillator
nach Anspruch 1.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm von einem vollständig implantierbaren Vorkammer-Defibrillator,
der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verkörpert
und der zusammen mit einem menschlichen Herz gezeigt ist, bei dem
eine Vorkammer-Fibrillationsüberwachung
sowie eine mögliche
Kardioversion der Vorkammern erforderlich ist.
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2 zeigt
eine Reihe von Wellenformen, die die elektrische Aktivität von einem
menschlichen Herz darstellen, die von dem Vorkammer-Defibrillator aus 1 erfasst
wird.
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3 ist
ein Blockdiagramm von einer Synchronisationstest-Funktionsstufe,
die durch den Mikroprozessor aus 1 implementiert
ist.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das die Art und Weise zeigt, in der der Vorkammer-Defibrillator
aus 1 gemäß der Erfindung
implementiert werden kann, um Depolarisations-Aktivierungszacken des Herzens zuverlässig zu
erfassen und um dem Herz elektrische Kardioversionsenergie zuzuführen.
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5 ist
ein Flussdiagramm, das die Art und Weise zeigt, in der der Vorkammer-Defibrillator
aus 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung implementiert werden kann, um eine morphologische Konsistenzanalyse
bezüglich
erfasster Depolarisations-Rktivierungszacken in Zusammenhang mit
dem Flussdiagramm aus 4 durchzuführen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Es
wird nun auf 1 Bezug genommen, die einen
vollständig
implantierbaren Vorkammer-Defibrillator 30, der die vorliegende
Erfindung verkörpert, zusammen
mit einem schematisch dargestellten Herz 10 zeigt, das
eine Vorkammer-Fibrillationsüberwachung
und eine mögliche
Kardioversion der Vorkammern benötigt.
Die Bereiche des Herzens 10, die in 1 dargestellt
sind, sind der rechte Ventrikel 12, der linke Ventrikel 14,
die rechte Vorkammer 16, die linke Vorkammer 18,
die obere Hohlvene 20, der Koronarsinus-Kanal 21,
der, wie hier verwendet, den Koronarsinus 22 und die große Herzvene 23 bezeichnet,
das Koronarsinus-Ostium bzw. die Koronarsinus-Öffnung 24, die linke
freie Ventrikel-Wand 26 und die untere Hohlvene 27.
Außerdem
bezeichnet der Begriff "Depolarisations-Aktivierungszacken", wie er hier verwendet
wird, R-Zacken des Herzzyklus, die Depolarisationen der Ventrikel 12 und 14 induzieren.
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Der
Vorkammer-Defibrillator 30 enthält allgemein ein Gehäuse 32,
um die internen Schaltungselemente des Vorkammer-Defibrillators hermetisch abzudichten,
eine endokardiale erste Leitung 34 sowie eine intravaskuläre zweite
Leitung 36. Die zweite Leitung 36 kann alternativ
zwei Leitungen beinhalten. In 1 ist eine
einzelne Leitung dargestellt, um die Figur nicht unnötig kompliziert
zu machen. Das Gehäuse 32 sowie
die erste und die zweite Leitung 34 und 36 sind
angeordnet, um unter der Haut eines Patienten implantiert zu werden,
um dadurch den Vorkammer-Defibrillator 30 vollständig implantierbar
zu machen.
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Die
endokardiale erste Leitung 34 enthält vorzugsweise eine endokardiale
bipolare Leitung mit Elektroden 38 und 40, die
dazu ausgestaltet sind, um einen elektrischen Kontakt mit dem rechten
Ventrikel 12 des Herzens 10 zu bewirken. Die Elektroden 38 und 40 ermöglichen
eine bipolare Messung von Depolarisations-Aktivierungszacken in
dem rechten Ventrikel zwischen einem ersten Paar von Positionen 38a und 42a in
dem rechten Ventrikel 12. Wie dargestellt, ist die Leitung 34 durch
die obere Hohlvene 20, in die rechte Vorkammer 16 und
dann in den rechten Ventrikel 12 geführt. Wie für den Fachmann offensichtlich,
kann ein zweiter Pfad für
die Leitung 34 alternativ durch die untere Hohlvene 28,
in die rechte Vorkammer 16 und dann in den rechten Ventrikel 12 führen.
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Die
zweite Leitung 36 enthält
allgemein eine erste oder distale Elektrode 42 und eine
zweite Elektrode 46. Wie dargestellt, ist die zweite Leitung 36 flexibel
und dazu ausgestaltet, um in der oberen Hohlvene 20 nach
unten, in die rechte Vorkammer 16, in das Koronarsinus-Ostium 24 geführt und
dann in den Koronarsinus-Kanal 21 des Herzens in der Nähe der linken
Seite davon vorgeschoben zu werden. Die erste oder distale Elektrode 42 befindet
sich vorzugsweise in dem Koronarsinus 22 oder in der großen Herzvene 23 benachbart
zum linken Ventrikel 14 an einer Position 42a.
Die Elektrode 42 ist vorzugsweise länglich, so dass sich die Elektrode 42 in
dem Koronarsinus 22 und/oder der großen Herzvene 23 benachbart zum
linken Ventrikel 14 und unter der linken Vorkammer 18 befindet.
Die zweite Elektrode 46 befindet sich vorzugsweise an einer
Position 46a entweder in der rechten Vorkammer 16 oder
in der oberen Hohlvene 20 und vorzugsweise in der rechten
Vorkammer 16.
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Wie
vorstehend erläutert,
kann die zweite Leitung 36 zwei Leitungen beinhalten. In
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann eine der beiden Leitungen die erste Elektrode 42 enthalten,
und die andere der beiden Leitungen kann die zweite Elektrode 46 enthalten.
Wie vorstehend angemerkt, sind die erste Elektrode 42 und
die zweite Elektrode 46 in 1 als kombiniert
an einer einzigen Leitung, die zweite Leitung 36, dargestellt,
um die Figur nicht unnötig
kompliziert zu machen.
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Die
erste Elektrode 42 zusammen mit der zweiten Elektrode 46 der
zweiten Leitung 36 bewirken die Zufuhr von elektrischer
Defibrillations- oder Kardioversionsenergie zu den Vorkammern. Da
sich die erste Elektrode 42 unter der linken Vorkammer 18 nahe
dem linken Ventrikel 14 befindet und sich die zweite Elektrode 46 entweder
in der rechten Vorkammer 16 oder in der oberen Hohlvene 20 und über dem Koronarsinus-Ostium 24 befindet,
wird die elektrische Energie, die zwischen diesen Elektroden zugeführt wird,
im wesentlichen auf die Vorkammern 16 und 18 des
Herzens 10 begrenzt. Als ein Ergebnis wird die elektrische
Energie minimiert, die dem rechten Ventrikel 12 und dem
linken Ventrikel 14 zugeführt wird, wenn eine Kardioversion
oder Defibrillation der Vorkammern durchgeführt wird.
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In
dem Gehäuse 32 enthält der Vorkammer-Defibrillator 30 einen
ersten oder rechten Ventrikel-Kanal (RV) 60, einen zweiten
oder rechten Ventrikel-Koronarsinus-Kanal (RVCS) 62 und
einen dritten oder Vorkammer-Kanal 64. Der RV-Kanal 60 weist
einen ersten Messverstärker 50,
einen ersten Filter 52, einen zweiten Filter 54 und
einen R-Zackendetektor 56 auf. Der RVCS-Kanal 62 enthält einen zweiten
Messverstärker 70,
einen dritten Filter 72, einen vierten Filter 74 und
einen zweiten R-Zackendetektor 76. Der Vorkammer-Kanal 64 enthält einen
dritten Messverstärker 80,
einen fünften
Filter 82, einen sechsten Filter 84 und einen
Vorkammer-Aktivitätsdetektor 86.
In dem Gehäuse 32 enthält der Vorkammer-Defibrillator 30 außerdem einen
Mikroprozessor 88 und einen Speicher 90.
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Der
erste Messverstärker 50 hat
einen ersten Eingang 92, der mit der Elektrode 38 der
ersten Leitung 34 gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang 94, der
mit der Elektrode 40 der ersten Leitung 34 gekoppelt
ist. Der erste Messverstärker 50 verstärkt die
gemessene elektrische Aktivität
des Herzens. Der erste Filter 52 verarbeitet die gemessene
elektrische Aktivität des
Herzens und stellt am Ausgang 96 ein verstärktes Eingangssignal
zur Verfügung,
das die elektrische Aktivität
des Herzens darstellt, wie zum Beispiel Depolarisations-Aktivierungszacken,
die durch die bipolaren Elektroden 38 und 40 in
dem rechten Ventrikel 12 des Herzens gemessen werden. Der
erste Messverstärker 50 kann
eine oder mehrere Verstärkungsstufen
haben, und die Reihenfolge von dem ersten Messverstärker 50 und
dem ersten Filter 52 kann umgekehrt sein. Das heißt, der
erste Filter 52 kann zwischen den Elektroden 38 und
dem ersten Messverstärker 50 angeschlossen
sein. Durch den zweiten Filter 54 wird die gemessene elektrische
Aktivität
des Herzens weiterverarbeitet.
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Der
erste R-Zackendetektor 56 hat einen Eingang 98,
der mit dem zweiten Filter 54 gekoppelt ist. Der erste
R-Zackendetektor 56 erzeugt eine elektrische Ausgabe oder
ein Initiierungssignal, das der Depolarisations-Aktivierungszacke
entspricht, die durch den ersten Messverstärker 50 gemessen wird, wenn
das verstärkte
Eingangssignal, das an dem Eingang 98 des ersten R-Zackendetektors 56 empfangen
wird, einen Grenzwert übersteigt.
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Als
ein Ergebnis bildet der RV-Kanal 60 mit den Elektroden 38, 40,
dem Messverstärker 50,
dem ersten Filter 52, dem zweiten Filter 54 und
dem R-Zackendetektor 56 eine erste Erfassungseinrichtung zum
Messen einer Depolarisations-Aktivierungszacke,
allgemein an einer ersten Position des Herzens und insbesondere
zwischen einem ersten Paar von Positionen 38a und 42a des
Herzens, zum Erzeugen eines ersten Initiierungssignals. Die Elektroden 38 und 40 sowie
der erste Messverstärker 50 bilden
eine erste Messeinrichtung zum Messen der Depolarisations-Aktivierungszacke.
Der erste R-Zackendetektor 56 bildet eine erste Ausgabeeinrichtung
zum Erzeugen des ersten Initiierungssignals in Reaktion auf die erste
Messeinrichtung.
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Der
RVCS-Kanal 62 arbeitet vorzugsweise in einer Art und Weise,
die ähnlich
der Funktion des RV-Kanals 60 ist. Der zweite Messverstärker 70 hat einen
ersten Eingang 100, der mit der Elektrode 42 der
zweiten Leitung 36 gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang 102,
der mit der Elektrode 38 der ersten Leitung 34 verbunden
ist. Der zweite Messverstärker 70 verstärkt die
gemessene elektrische Aktivität
des Herzens. Der dritte Filter 72 verarbeitet die gemessene
elektrische Aktivität
und stellt an einem Ausgang 104 ein verstärktes Signal
zur Verfügung,
das die elektrische Aktivität
des Herzens darstellt, wie zum Beispiel Depolarisations-Aktivierungszacken,
die von den Elektroden 38 und 42 gemessen werden.
Der zweite Messverstärker 70 kann
eine oder mehrere Verstärkungsstufen
haben. Durch den vierten Filter 74 wird die verstärkte elektrische
Aktivität
weiterverarbeitet.
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Der
zweite R-Zackendetektor 76 hat einen Eingang 106 zum Empfangen
des verstärkten
Signals. Der zweite R-Zackendetektor 76 erzeugt eine elektrische
Ausgabe oder ein Initiierungssignal, wenn das verstärkte Eingangssignal,
das am Eingang 106 anliegt, einen Grenzwert übersteigt.
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Als
Ergebnis bildet der RVCS-Kanal mit der Elektrode 42, der
Elektrode 38, dem zweiten Messverstärker 70, dem dritten
Filter 72, dem vierten Filter 74 und dem R-Zackendetektor 76 eine
zweite Erfassungseinrichtung zum Messen einer Depolarisations-Aktivierungszacke,
allgemein an einer zweiten Position des Herzens und insbesondere
zwischen einem zweiten Paar von Positionen 38a und 42a des Herzens,
und zum Erzeugen eines zweiten Initiierungssignals. Der zweite Messverstärker 70 und
der dritte Filter 72 bilden eine zweite Messeinrichtung zum
Messen der Depolarisations-Aktivierungszacke. Der R-Zackendetektor 76 bildet
eine zweite Ausgabeeinrichtung zum Erzeugen des zweiten Initiierungssignals
in Reaktion auf die zweite Messeinrichtung.
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Der
dritte Messverstärker 80 misst
die elektrische Aktivität
in den Vorkammern 16 und 18 des Herzens 10.
Dazu hat der dritte Messverstärker 80 einen
ersten Eingang 110, der mit der Elektrode 46 gekoppelt
ist, und einen zweiten Eingang 112, der mit der Elektrode 42 gekoppelt
ist. Der fünfte
Filter 82 und der sechste Filter 84 verarbeiten
die verstärkte elektrische
Aktivität,
die durch den dritten Messverstärker 80 gemessen
wird. Der Vorkammer-Aktivitätsdetektor 86 hat
einen Eingang 114 zum Empfangen der verarbeiteten, verstärkten elektrischen
Aktivität
und einen Ausgang 114, um eine Indikation der elektrischen
Aktivität
des Herzens zur Verfügung
zu stellen, die durch den dritten Messverstärker 80 gemessen wird.
Daher bildet der Vorkammer-Kanal 64 mit den Elektroden 42 und
46, dem dritten Messverstärker
80, dem fünften
Filter 82, dem sechsten Filter 84 und dem Vorkammer-Aktivitätsdetektor 86 eine dritte
Erfassungseinrichtung zum Messen der Aktivität des Herzens in zumindest
einer der Vorkammern des Herzens.
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Der
Mikroprozessor 88 ist vorzugsweise in einer Art und Weise
implementiert, wie in dem US-Patent Nr. 5,282,837 offenbart ist
und wie außerdem
anschließend
unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 4 und 5 beschrieben
wird. Die Implementierung des Mikroprozessors 88 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung führt
zu einer Vielzahl von Funktionsstufen. Diese Stufen beinhalten einen
Intervall-Zeitgeber 116, einen Vorkammer-Arrhythmiedetektor
in der Form von einem Vorkammer-Fibrillationsdetektor 118 und eine
Ladezuführ-
und Energiesteuerungsstufe 120. Die Funktionsstufen, die
durch den Mikroprozessor 88 implementiert sind, beinhalten
außerdem
einen Synchronisationstest 119, einen Abtastraten-Zeitgeber 123,
einen Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125,
einen Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 und einen
RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129,
wie weiter in Verbindung mit 4 und 5 beschrieben
wird. Der Mikroprozessor 88 ist dazu ausgestaltet, um zusammen
mit dem Speicher 90 zusammenzuarbeiten, der mit dem Mikroprozessor 88 über einen
Mehrfachbit-Adress-
und -Datenbus 121 gekoppelt ist.
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Der
Vorkammer-Defibrillator 30 enthält außerdem einen analogen Multiplexer 122,
einen Analog/Digital-Wandler 124 und eine Direktspeicherzugriffssteuerung
(DMA) 126. Der Ausgang 96 des ersten Filters 52,
der Ausgang 104 des dritten Filters 72 und der
Ausgang 87 des fünften
Filters 82 sind mit dem analogen Multiplexer 122 gekoppelt.
In Reaktion auf Steuersignale, die von dem Mikroprozessor 88 an einem
Steuerungseingang 128 empfangen werden, koppelt der analoge
Multiplexer 122 Signale, die entweder von dem ersten Filter 52,
dem dritten Filter 72, dem fünften Filter 82 empfangen
werden oder eine zeitlich sequentielle Kombination dieser Signale,
mit dem Ausgang 130 des analogen Multiplexers 122. Der
Ausgang 130 ist mit dem Analog/Digital-Wandler 124 gekoppelt,
der analoge Signale, die von dem Ausgang 130 empfangen
werden, in digitale Signale umwandelt. Die digitalen Daten werden über einen Mehrfachbit-Datenbus 132 zu
der Direktspeicherzugriffssteuerung 126 geleitet. Die Direktspeicherzugriffssteuerung 126 leitet
digitale Daten zusammen mit Speicheradressinformationen über einen
Mehrfachbit-Bus 134 zu dem Speicher 90. Als Folge
werden Daten, die entweder von dem ersten Filter 52, dem
dritten Filter 72 oder dem fünften Filter 82 empfangen
werden, durch die DMA-Steuerung 126 in dem Speicher 90 gespeichert,
und zwar ohne weitere Intervention durch den Mikroprozessor 88.
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Für die Bestimmung,
ob das Herz eine Kardioversion oder Defibrillation benötigt, und
um die Zufuhr von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
mit der Erfassung einer Ventrikel-Aktivierung zu synchronisieren,
benötigt
der Vorkammer-Defibrillator 30 ein Intrakardial-Elektrogramm-Segment (EGM). Um
ein Einzelkanal-EGM-Segment zu erhalten, leitet der Mikroprozessor 88 Steuersignale
zu dem Steuereingang 128 des analogen Multiplexers 122,
um zu bewirken, dass der analoge Multiplexer 122 entweder
den Ausgang 96 von dem ersten Filter 52 oder den
Ausgang 104 von dem dritten Filter 72 oder den
Ausgang 87 von dem fünften
Filter 82 mit dem Ausgang 130 von dem analogen
Multiplexer 122 koppelt. Der Analog/Digital-Wandler 124 wandelt
analoge Signale von dem Ausgang 130 in digitale Daten um.
Die DMA-Steuerung 126 empfängt die digitalen Daten und
speichert die Daten in dem Speicher 90.
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Um
ein Mehrfach-Kanal-EGM-Segment zu erhalten, leitet der Mikroprozessor 88 Steuersignale zu
dem Steuereingang 128 des analogen Multiplexers 122,
um zu bewirken, dass der analoge Multiplexer 122 eine periodische,
zeitlich sequentielle Kombination von zwei oder mehr der Filterausgänge 96, 104 oder 87 mit
dem Ausgang 130 des analogen Multiplexers 122 koppelt.
Der Analog/Digital-Wandler 124 wandelt sequentielle analoge
Signale von jedem der angeforderten Filterausgänge 96, 104 oder 87 in digitale
Daten um. Die DMA-Steuerung 126 empfängt die digitalen Daten in
einem Zeit-Multiplex-Format und speichert die Daten in dem Speicher 90.
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Auf
diese Weise kann der Vorkammer-Defibrillator 30 Daten speichern,
die der elektrischen Aktivität
des Herzens entsprechen, die durch jeden von dem ersten Messverstärker 50,
dem zweiten Messverstärker 70 und
dem dritten Messverstärker 80 gemessen
werden. Nach dem Erhalten eines EGM-Segments durch den Vorkammer-Defibrillator 30 können die
Daten, die das EGM-Segment
bilden, durch den Mikroprozessor 88 analysiert werden.
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Der
Vorkammer-Defibrillator 30 enthält außerdem eine Lade- und Speicherkondensatorschaltung 140 von
dem in der Technik bekannten Typ, die einen Speicherkondensator
auf einen vorbestimmten Spitzenspannungswert auflädt, und
eine Entladeschaltung 142, um den Speicherkondensator in
der Schaltung 140 für
eine vorbestimmte Zeit zu entladen, um eine gesteuerte Entlade-Ausgabe
an elektrischer Energie zur Verfügung
zu stellen, wenn diese von den Vorkammern des Herzens 10 gefordert
wird. Dazu ist die Entlade-Schaltung 142 mit der ersten Elektrode 42 und
der zweiten Elektrode 46 der zweiten Leitung 36 gekoppelt,
um den Vorkammern die elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie zuzuführen. Der
Vorkammer-Defibrillator 30 enthält außerdem eine
sich erschöpfende
Energiequelle 144, wie zum Beispiel eine Lithium-Batterie,
um den elektrischen Komponenten des Vorkammer-Defibrillators 30 Energie
zuzuführen.
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Wenn
der Vorkammer-Defibrillationsdetektor 118 bestimmt, dass
sich die Vorkammern 16 und 18 in Fibrillation
befinden und somit eine Kardioversion benötigen, dann bewirkt die Lade-Zuführsteuerung 120,
dass die Lade- und Speicherkondensatorschaltung 140 den
Speicherkondensator in der Schaltung 140 auflädt. Die
Lade-Zuführsteuerung 120 bewirkt, dass
die Entlade-Schaltung 142 den Kondensator der Schaltung 140 entlädt, um den
Vorkammern 16 und 18 synchron mit einer R-Zacke,
die durch den ersten Messverstärker 50 und
den ersten R-Zackendetektor 56 sowie durch den zweiten
Messverstärker 70 und
den zweiten R-Zackendetektor 76 erfasst wird, elektrische
Kardioversionsenergie zuzuführen.
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Zum
Eingeben von Betriebsparameter in den Mikroprozessor 88 empfängt der
Vorkammer-Defibrillator 30 programmierbare Betriebsparameter
von einer externen Steuerung 146, die sich außerhalb
der Haut des Patienten befindet. Die externe Steuerung 146 ist
dazu ausgestaltet, um mit einem Empfänger/Sender 148 in
dem Gehäuse 32 zu
kommunizieren, der mit dem Mikroprozessor 88 über einen
bidirektionalen Bus 150 gekoppelt ist. Der Empfänger/Sender 148 kann
von dem in der Technik bekannten Typ sein, um externen Steuerung 146 verschiedene
Informationen zuzuführen,
die er von dem Mikroprozessor 88 erhält, oder um Programmierparameter
von der externen Steuerung 146 zu erhalten, die der Empfänger/Sender 148 dann
zu dem Mikroprozessor 88 liefert, um in einem internen
Speicher oder in dem Speicher 90 in dem Gehäuse 32 gespeichert
zu werden.
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Der
Empfänger/Sender 148 enthält eine Sende-Spule 152.
Solche Kommunikationsschaltungen sind in der Technik bekannt und
können
verwendet werden, wie oben erläutert,
um Befehle von außen
in dem implantierbaren Gehäuse 32 zu
empfangen und um Daten zu der externen Steuerung 146 von
dem implantierten Gehäuse 32 zu
senden.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, in der eine
Reihe von Wellenformen gezeigt ist, die die elektrische Aktivität des menschlichen
Herzens 10 darstellen, die durch den Vorkammer-Defibrillator 30 aus 1 erfasst
werden. Die Wellenformen aus 2 sind mit
der Spannung an der vertikalen Achse und der Zeit an der horizontalen
Achse ausgedruckt.
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2 zeigt
ein Intrakardial-Elektrogramm-Segment 160 (RV EGM) für den rechten
Ventrikel, das durch den ersten Messverstärker 50 zwischen einem
ersten Paar von Positionen 38a und 40a erfasst
wurde. Das RV EGM 160 kann durch den Analog/Digital-Wandler 124 in
digitale Daten umgewandelt und in dem Speicher 90 durch
die Direktspeicherzugriffssteuerung 126 für eine Analyse
durch den Mikroprozessor 88 gespeichert werden. Das RV EGM-Segment 160 beinhaltet
eine Darstellung von einer erfassten Depolarisations-Aktivierungszacke oder
R-Zacke 162, die einen Spitzenwert 164 hat. Das
RV EGM 160 hat außerdem
einen Anfangsbereich 166 mit einer negativen Steigung und
einen Endbereich 168 mit einer positiven Steigung. Das
RV EGM 160 hat eine Spitzenwertbreite 165, die
bei einer vorbestimmten Spannung 167 gemessen wird.
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2 zeigt
außerdem
eine Darstellung von einem erfassten Grenzwertereignis 170,
das durch den ersten R-Zackendetektor 56 erfasst wird.
Der zweite Filter 54 empfängt das RV EGM 160 von
dem ersten Filter 52 und, nach einer weiteren Verarbeitung,
liefert das RV EGM zu dem ersten R-Zackendetektor 56. Wenn
der Signalpegel von dem RV EGM einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
dann liefert der R-Zackendetektor 56 eine elektrische Indikation,
wie zum Beispiel ein RV-Grenzwertereignis 170, zum Mikroprozessor 88.
Das erfasste RV-Grenzwertereignis 170 kann in dem Speicher 90 als
die Zeit gespeichert werden, zu der der erste R-Zackendetektor 56 ein
Grenzwertereignis in dem rechten Ventrikel 12 des Herzens 10 erfasst.
Der Mikroprozessor 88 verwendet das erfasste Grenzwertereignis 170,
um beispielsweise die Zeit, bei der das Grenzwertereignis 170 erfasst
wurde, mit dem Zeitverlauf von dem RV EGM 160 zu vergleichen,
wie genauer in Verbindung mit dem Flussdiagramm der 4 und 5 beschrieben
wird.
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2 zeigt
außerdem
ein Intrakardial-Elektrogramm-Segment 172 (RVCS
EGM) für
den rechten Ventrikel-Koronarsinus, das durch den zweiten Messverstärker 70 zwischen
einem zweiten Paar von Positionen 38a und 42a erfasst
wurde. Das RVCS EGM 172 kann durch den Analog/Digital-Wandler 124 in
digitale Daten umgewandelt und in dem Speicher 90 durch
die DMA-Steuerung 126 für
eine Analyse durch den Mikroprozessor 88 gespeichert werden.
Das RVCS EGM-Segment 172 beinhaltet eine Darstellung der
erfassten Depolarisations-Aktivierungszacke oder R-Zacke 174,
die einen Spitzenwert 176 hat. Das RVCS EGM 172 hat
außerdem
einen Anfangsbereich 178 mit einer positiven Steigung und einen
Endbereich 180 mit einer negativen Steigung. Das RVCS EGM 172 hat
eine Spitzenwertbreite 177, die bei einer vorbestimmten
Spannung 179 gemessen wird.
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2 zeigt
außerdem
noch eine Darstellung von einem erfassten Grenzwertereignis 182,
das von dem zweiten R-Zackendetektor 76 erfasst wird. Wenn
der Signalpegel von dem RVCS EGM, der von dem zweiten R-Zackendetektor 76 erfasst
wird, einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, dann liefert der
zweite R-Zackendetektor 76 eine elektrische Indikation,
wie zum Beispiel ein RVCS-Grenzwertereignis 182, zum Mikroprozessor 88.
Das erfasste RVCS-Grenzwertereignis 182 kann in dem Speicher 90 als
die Zeit gespeichert werden, zu der der zweite R-Zackendetektor 76 zwischen
den Positionen 38a und 42a ein Grenzwertereignis
erfasst.
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3 ist
ein Blockdiagramm von der Synchronisationstest-Funktionsstufe 119,
die durch den Mikroprozessor 88 aus 1 implementiert
ist. Gemäß dem bevorzugten
Ausführungs beispiel
der vorliegenden Erfindung arbeitet die Synchronisationstest-Funktionsstufe 119,
nachdem der Vorkammer-Fibrillationsdetektor 118 eine
Vorkammer-Fibrillationsepisode erfasst hat und nachdem der Speicherkondensator
in der Schaltung 140 auf eine vorbestimmte Spitzenwertspannung
aufgeladen ist, um die Zufuhr von elektrischer Kardioversions- oder
Defibrillationsenergie von dem Speicherkondensator in der Schaltung 140 mit
einer R-Zacke zu synchronisieren, die durch den RV-Kanal 60 erfasst
wird.
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Die
Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 enthält vorzugsweise
eine Anzahl von unabhängigen Tests
oder Überprüfungen,
um die Konsistenz von R-Zacken zu verifizieren, die durch RV-Kanal 60 und den
RVCS-Kanal 62 erfasst werden. Die Funktion der Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 wird
in weiterem Detail in Verbindung mit 4 und 5 erläutert.
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Diese
Tests beinhalten eine Zeitgeberbereich-Überprüfung 184 zum Verifizieren,
dass das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden R-Zacken, das durch
den Intervall-Zeitgeber 116 bestimmt wird, größer ist
als ein vorbestimmtes Minimum und kleiner ist als ein vorbestimmtes
Maximum. Die Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 umfasst
außerdem eine
Zweikanal-Grenzwertereignis-Überprüfung 186 zum
Verifizieren der Zeit zwischen R-Zacken oder Grenzwertereignissen,
die durch den RV-Kanal 60 und den RVCS-Kanal 62 erfasst
werden. Die Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 beinhaltet
außerdem
einen Zweikanal-Spitzenwerttest 188 zum Verifizieren der
zeitlichen Beziehung zwischen den Spitzenwerten der R-Zacken, die
durch den RV-Kanal 60 und den RVCS-Kanal 62 erfasst
werden.
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Die
Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 beinhaltet außerdem eine
RV-Spitzenwert- und Grenzwertereignis-Überprüfung 190 zum Verifizieren der
zeitlichen Beziehung zwischen dem Spitzenwert und dem erfassten
Grenzwertereignis, gemessen durch den RV-Kanal 60. Die
Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 beinhaltet außerdem eine Zweikanal-Morphologie-Überprüfung 192 zum
Verifizieren der Amplituden und Zeitdauern von Bereichen von Depolarisations-Aktivierungszacken,
erfasst durch den RV-Kanal 60 und den RVCS-Kanal 62.
Die Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 beinhaltet außerdem einen
Kanal-zu-Kanal-Überlappungstest 194 zum
Verifizieren der zeitlichen Beziehung von vorbestimmten Bereichen
der Depolarisations-Aktivierungszacke, erfasst durch den RV-Kanal 60 und RVCS-Kanal 62.
Die Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 beinhaltet
außerdem
eine Zweikanal-Rausch- und Amplituden-Überprüfung 196 zum Verifizieren,
dass die Depolarisations-Aktivierungszacken, erfasst durch den RV-Kanal 60 und
den RVCS-Kanal 62, vorbestimmte Rausch- und Amplituden-Bereichskriterien
erfüllen.
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Die Überprüfungen oder
Tests, die in der Synchronisationstest-Funktionsstufe 119 enthalten sind,
werden vorzugsweise durch den Mikroprozessor 88 in Reaktion
auf Befehle und Daten durchgeführt,
die in dem Speicher 90 gespeichert sind. Der Mikroprozessor 88 kann
einen oder mehrere der Tests oder Überprüfungen durchführen, die
in 3 dargestellt sind, und kann weitere Verifikationstests durchführen, die
dort nicht dargestellt sind.
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Die
Funktion des Vorkammer-Defibrillators 30 wird nun unter
Bezugnahme auf 4 und auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zum Zwecke dieser Beschreibung
wird angenommen, dass der Vorkammer-Fibrillationsdetektor 118 eine
Vorkammer-Fibrillationsepisode erfasst hat und dass der Speicherkondensator
in der Schaltung 140 auf eine vorbestimmte Spitzenwertsparinung
aufgeladen ist.
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Es
wird nun auf 4 Bezug genommen, wobei der
Mikroprozessor zuerst in Schritt 200 die Elemente zurücksetzt
und initialisiert, die für
das Synchronisieren der Zuführung
von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie mit
einer erfassten R-Zacke verwendet werden. Der Mikroprozessor 88 setzt
den Abtastraten-Zeitgeber 123 (1), den Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125,
den Schock-Verzögerung- Zeitgeber 127 und
den RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129 zurück. Außerdem startet
der Mikroprozessor 88 in Schritt 200 den Abtastraten-Zeitgeber 123 und
initiiert eine Mehrkanal-EGM-Datenerfassung
von dem RV-Kanal-Filter-Ausgang 96 und dem RVCS-Kanal-Filter-Ausgang 104.
Der Abtastraten-Zeitgeber 123 signalisiert bei Ablaufen,
dass ein einzelner Daten-Abtastwert durch die DMA-Steuerung 126 von
sowohl dem RV-Kanal-Filter-Ausgang 96 als
auch dem RVCS-Kanal-Filter-Ausgang 104 erfasst wurde. Nach
diesem Ablaufen kann der Mikroprozessor 88 dann den digitale
Daten-Abtastwert verarbeiten, der von jedem dieser beiden Kanäle erfasst
wurde.
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Bei
Schritt 200 startet der Mikroprozessor 88 außerdem den
Intervall-Zeitgeber 116 in Reaktion auf eine Ventrikel-Aktivierung (R-Zacke),
die entweder von dem RV-Kanal 60 oder dem RVCS-Kanal 62 erfasst
wird. Eine R-Zacke wird erfasst, wenn das RV EGM 160 einen
vorbestimmten Grenzwert in dem RV-Kanal 60 überschritten
hat und der R-Zackendetektor 56 ein RV-Grenzwertereignis
oder ein Initiierungssignal 170 an den Mikroprozessor 88 geliefert hat
oder wenn das RVCS EGM 172 einen vorbestimmten Grenzwert
in dem RVCS-Kanal 62 überschritten
hat und der R-Zackendetektor 76 ein RVCS-Grenzwertereignis
oder ein Initiierungssignal 182 an den Mikroprozessor 88 geliefert
hat. Nach dieser Signalisierung einer Ventrikel-Aktivierung ist
Schritt 200 beendet, und es geht weiter zu Schritt 202.
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In
Schritt 202 wird der Abtastraten-Zeitgeber 123 getestet.
Wenn der Abtastraten-Zeitgeber 123 nicht abgelaufen ist,
dann kehrt der Mikröprozessor zurück. Wenn
der Abtastraten-Zeitgeber 123 abgelaufen ist, dann setzt
der Mikroprozessor in Schritt 204 den Abtastraten-Zeitgeber 123 zurück und verarbeitet
den aktuellsten erfassten digitale Daten-Abtastwert (gespeichert im Speicher 90)
von sowohl dem RV-Kanal 60 als auch dem RVCS-Kanal 62.
Diese beiden Daten-Abtastwerte stellen einen einzigen Datenpunkt
in einem Elektrogramm in dem RV-Kanal 60 und dem RVCS-Kanal 62 dar.
Das heißt,
die elektrische Aktivität
des Herzens 10, die durch den ersten Messverstärker 50 und
den zweiten Messverstärker 70 gemessen
wird, wird durch den analogen Multiplexer 122 zu dem Analog/Digital-Wandler 124 zur Umwandlung
in digitale Daten und zur Speicherung durch die DMA-Steuerung 126 in
dem Speicher 90 geliefert. Während dieser Erfassung verarbeitet
der Mikroprozessor 88 diese Daten, die in dem Speicher 90 gespeichert
sind, Punkt für
Punkt weiter, wie sie durch die DMA-Steuerung 126 erfasst
werden und wie durch den Abtastraten-Zeitgeber- 123 signalisiert werden.
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Der
Abtastraten-Zeitgeber 123 kann zurückgesetzt werden, um nach einem
vorbestimmten Zeitintervall abzulaufen, beispielsweise zwei Millisekunden
oder vier Millisekunden. Der Abtastraten-Zeitgeber 123 steuert
somit die Rate, mit der Daten-Abtastwerte, die Elektrokardiogramme
darstellen, von dem RV-Kanal 60 und dem RVCS-Kanal 62 erfasst
werden, nachdem der Vorkammer-Fibrillationsdetektor 118 eine
Vorkammer-Fibrillationsepisode erfasst hat. Während die DMA-Steuerung 126 Elektrogramme von
dem RV-Kanal 60 und von dem RVCS-Kanal 62 erfasst,
kann der Mikroprozessor 88 zuvor erhaltene Elektrokardiogrammdaten
analysieren, indem beispielsweise Morphologie-Tests durchgeführt werden, wie nachstehend
in Verbindung mit 5 beschrieben wird.
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Es
ist gewünscht,
den Vorkammern des Herzens elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
unmittelbar nach der Erfassung einer R-Zacke zuzuführen, um
die Gefahr einer induzierten Ventrikel-Fibrillation zu minimieren.
Jedoch neigen R-Zacken, die durch den RV-Kanal 60 an Positionen 38a und 40a (1)
erfasst werden, zu stark variierenden Amplituden, insbesondere dann,
wenn sich das Herz in einer Vorkammer-Fibrillation befindet. Daher besteht
eine Gefahr, dass eine R-Zacke mit kleiner Amplitude nicht durch
den RV-Kanal 60 erfasst wird, was bedeuten kann, dass der
Intervall-Zeitgeber 116 nicht zurückgesetzt wird, und was bewirkt,
dass der Intervall-Zeitgeber 116 ein Intervall mit falscher
Länge misst.
Um zu gewährleisten,
dass alle R-Zacken erfasst werden, und um zu bewirken, dass der
Intervall-Zeitgeber 116 zurückgesetzt wird, setzt der Vorkammer-Defibrillator 60 gemäß der vorliegenden
Erfindung den Intervall-Zeitgeber 116 in Reaktion auf die
Erfassung einer R-Zacke durch entweder den RV-Kanal 60 oder
den RVCS-Kanal 62 zurück.
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Da
die Herzaktivität,
die durch den RVCS-Kanal 62 erfasst wird, zum Rauschen
neigt, und zwar in Folge von Vorkammer-Fibrillation oder anderem Rauschen,
und da eine R-Zacke, die durch den RVCS-Kanal 62 erfasst
wird, dazu tendiert, sich zeitlich auszudehnen, ist es bevorzugt,
elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie nur in Reaktion auf
eine R-Zacke zuzuführen,
die durch den RV-Kanal 60 erfasst wird. Wie jedoch in 2 gesehen werden
kann, kann ein RVCS EGM 172, das durch den RVCS-Kanal 62 erfasst
wird, relativ zu einem RV EGM 160, das von dem RV-Kanal 60 erfasst
wird, zeitlich ausgedehnt sein. Ein RVCS-Grenzwertereignis 182 kann
tatsächlich
zeitlich früher
erfasst werden als ein RV-Grenzwertereignis 170 für die gleiche
Depolarisations-Aktivierungszacke erfasst wird. Daher wird gemäß der vorliegenden
Erfindung das Zurücksetzen
des Intervall-Zeitgebers 116 in Reaktion auf ein RVCS-Grenzwertereignis 182 um
eine vorbestimmte Zeit verzögert,
zum Beispiel 20 Millisekunden, was durch den RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129 zeitlich
gesteuert wird. Das Zurücksetzen
des Intervall-Zeitgebers 116 in Reaktion auf ein RV-Grenzwertereignis 170 wird
vorzugsweise nicht verzögert. Der
RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129,
der die Verzögerungszeit
zum Rücksetzen
des Intervall-Zeitgebers 116 in Reaktion auf ein RVCS-Grenzwertereignis 182 bewirkt,
wird vorzugsweise unter Verwendung der externen Steuerung 146 programmierbar. Der
duale Rücksetzvorgang,
einschließlich
der Verzögerung
des Rücksetzens
des Intervall-Zeitgebers 116 in Reaktion auf ein erfasstes
RVCS-Grenzwertereignis 182 ermöglicht es, dass die Zufuhr
von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie genau
mit einer R-Zacke synchronisiert wird, die in dem RV-Kanal 60 erfasst
wird.
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Um
diesen dualen Rücksetzvorgang
zu starten, bestimmt der Mikroprozessor 88 in Schritt 206 zunächst, ob
ein RV-Grenzwertereignis stattgefunden hat. Ein RV-Grenzwertereignis
hat stattgefunden, wenn das RV EGM 160 einen vorbestimmten Grenzwert
in dem RV-Kanal 60 überschritten
hat und wenn der R-Zackendetektor 56 ein Initiierungssignal zu
dem Mikroprozessor 88 geleitet hat. Wenn ein RV-Grenzwertereignis
erfasst wurde, bestimmt der Mikroprozessor 88 in Schritt 208,
ob das Zeitintervall seit dem letzten RV-Grenzwertereignis oder
dem letzten RVCS-Grenzwertereignis, gemessen durch den Intervall-Zeitgeber 116,
in einem vorbestimmten Bereich liegt. Dieser Bereich wird durch
Minimum- und Maximum-Zeitintervalle bestimmt, die von außen in dem
implantierbaren Vorkammer-Defibrillator 30 mit
Hilfe der externen Steuerung- 146 und des Sender/Empfängers 148 eingestellt
werden können.
Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann das Minimum-Zeitintervall in dem
Bereich von 500 Millisekunden liegen, und das Maximum-Zeitintervall
kann in dem Bereich von 2000 Millisekunden liegen. Wenn das Zeitintervall, das
durch den Intervall-Zeitgeber 116 gemessen wird, kleiner
ist als das Minimum-Zeitintervall oder größer ist als das Maximum-Zeitintervall, dann
startet der Mikroprozessor 88 den Intervall-Zeitgeber in Schritt 212 noch
einmal. Es wird keine elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
in Reaktion auf das RV-Grenzwertereignis zugeführt, das in Schritt 206 erfasst
wurde, und der Mikroprozessor 88 wartet, bis ein nachfolgendes
RV-Grenzwertereignis erfasst wird, bevor elektrische Kardioversions-
oder Defibrillationsenergie zugeführt wird. Wenn das Zeitintervall,
das durch den Intervall-Zeitgeber 116 gemessen
wird, in dem vorbestimmten Bereich von Intervall-Zeiten liegt, dann
startet der Mikroprozessor 88 in Schritt 210 den
Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 und
startet in Schritt 212 erneut den Intervall-Zeitgeber 116.
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Wenn
in Schritt 206 durch den Mikroprozessor 88 kein
RV-Grenzwertereignis erfasst wird, dann bestimmt der Mikroprozessor 88 in
Schritt 214, ob der RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129 abgelaufen
ist. Der RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129 kann
in Reaktion auf ein zuvor erfasstes RVCS-Grenzwertereignis erneut
gestartet worden sein. Wenn der RVCS-Verzögerung-Zeitgeber abgelaufen
ist, dann setzt der Mikroprozessor 88 in Schritt 216 den
RVCS-Verzögerung-Zeitgeber
zurück
und hält
diesen an, und der Intervall-Zeitgeber wird in Schritt 212 erneut
gestartet.
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In
Schritt 218 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
ein RVCS-Grenzwertereignis erfasst wurde. Ein RVCS-Grenzwertereignis
wird erfasst, wenn das RVCS EGM 172 einen vorbestimmten
Grenzwert in dem RVCS-Kanal 62 überschritten hat und der R-Zackendetektor 76 ein
Initiierungssignal 182 an den Mikroprozessor 88 geliefert
hat. In Reaktion auf die Erfassung von einem RVCS-Grenzwertereignis
startet der Mikroprozessor 88 den RVCS-Verzögerung-Zeitgeber 129 in
Schritt 220.
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In
Schritt 222 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
der Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 abgelaufen
ist. Der Schock-Verzögerungs-Zeitgeber 127 wurde
in Schritt 210 in Reaktion auf das Erfassen von einem RV-Grenzwertereignis
gestartet, das das R-zu-R-Intervallkriterium erfüllt. Der Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 gewährleistet,
dass elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie nur
eine vorbestimmte Verzögerungszeit
nach Erfassung von einem R-Grenzwertereignis zugeführt wird,
das das R-zu-R-Intervallkriterium erfüllt. Beispielsweise kann der
Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 die
Zuführung
von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie um
30–50
Millisekunden nach Erfassung von einem R-Grenzwertereignis verzögern, das das
R-zu-R-Intervallkriterium erfüllt.
Die vorbestimmte Verzögerungszeit,
die durch den Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 gemessen
wird, wird vorzugsweise unter Verwendung der externen Steuerung 146 programmiert.
Wenn der Mikroprozessor 88 in Schritt 222 bestimmt,
dass der Schock-Verzögerung-Zeitgeber
abgelaufen ist, dann bestimmt der Mikroprozessor 88 in
Schritt 224, ob das RV EGM 160 und das RVCS EGM 172 eine
Anzahl von vorbestimmten morphologischen Tests oder Prüfungen erfüllt, wie
in 5 dargestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist ein Flussdiagramm gezeigt,
das die Art und Weise darstellt, in der der Vorkammer-Defibrillator aus 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung implementiert werden kann, um eine morphologische Konsistenzanalyse bezüglich erfasster
Depolarisations-Aktivierungszacken in Verbindung mit dem Flussdiagramm
aus 4 durchzuführen.
Bei Durchführung
in 5 dargestellten Schritte analysiert der Mikroprozessor 88 die
in dem Speicher 90 gespeicherten Daten, die der elektrischen
Aktivität
des Herzens 10 entsprechen und die durch den ersten Messverstärker 50 und
den zweiten Messverstärker 70 (1)
erfasst wurden. Bis zu einem möglichen
Ausmaß wird
diese Analyse auf einer Punkt-zu-Punkt-Basis
durchgeführt,
wenn die Daten erfasst werden, wie in Schritt 204 angegeben.
Durch diese Echtzeit-Analyse wird die Berechnungszeit minimiert,
die erforderlich ist, um die Entscheidungen durchzuführen, die
in 5 gezeigt sind, so dass elektrische Defibrillationsenergie
so schnell wie möglich
nach Ablauf des Schock-Verzögerun-Zeitgebers 127 zugeführt werden
kann.
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Um
zu gewährleisten,
dass der Vorkammer-Defibrillator 30 den Vorkammern des
Herzens 10 in Reaktion auf eine fehlerhaft erfasste R-Zacke oder
Grenzwertereignis keine elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
zuführt,
führt der Vorkammer-Defibrillator
gemäß der vorliegenden
Erfindung zusätzlich
zu dem R-zu-R-Intervall-Zeittest morphologische und Grenzwert-Konsistenz-Überprüfungen durch.
Die Morphologie von einer erfassten Depolarisations-Aktivierungszacke
sind die Form, Dauer und Amplitudeneigenschaften der Depolarisations-Aktivierungszacke.
Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erläutert, wird
eine digitale Darstellung von dem erfassten Depolarisations-Aktivierungszackensegment
in dem Speicher 90 gespeichert, um durch den Mikroprozessor 88 analysiert
zu werden. Außerdem
werden morphologische Analyse- und Konsistenz-Überprüfungen gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung der R-Zackensegmente und Grenzwertereignisse
durchgeführt,
die durch sowohl den RV-Kanal 60 als auch den RVCS-Kanal 62 erfasst werden.
Bevor eine Kardioversion oder Defibrillation stattfinden kann, müssen die
R-Zackensegmente und Grenzwertereignisse vorbestimmte Kriterien
erfüllen,
um zu gewährleisten, dass
eine erfasste R-Zacke eine echte oder legitime R-Zacke ist. Daher
wird die elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
den Vorkammern des Herzens nur dann zugeführt, wenn die Vorkammern des
Herzens eine Kardioversion benötigen
und wenn ein erstes Signal, das durch den RV-Kanal 60 erfasst
wird, ein erstes Kriterium erfüllt,
und wenn ein zweites Signal, das durch den RVCS-Kanal 62 erzeugt
wird, ein zweites Kriterium erfüllt.
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In
Schritt 226 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
Grenzwertereignisse, die durch den RV-Kanal 60 und den
RVCS-Kanal 62 erfasst -werden, relativ zueinander in einer
vorbestimmten Zeit stattgefunden haben, beispielsweise 20 Millisekunden.
Die vorbestimmte Zeit kann unter Verwendung der externen Steuerung 146 programmiert
werden. Wenn eine erfasste R-Zacke eine echte R-Zacke ist, dann
muss sie sowohl in dem RV-Kanal 60 als auch in dem RVCS-Kanal 62 innerhalb
einer vorbestimmten Zeit erfasst worden sein. Wenn die erfasste
Depolarisations-Aktivierungszacke diese Kriterien nicht erfüllt, dann
geht der Mikroprozessor 88 zu Schritt 242 weiter
(4).
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In
Schritt 228 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
die morphologischen Spitzenwerte der Depolarisations-Aktivierungszackensegmente,
die durch den RV-Kanal 60 und den RVCS-Kanal 62 erfasst werden,
in einer vorbestimmten Zeitperiode auftreten, wie zum Beispiel 20
Millisekunden. Die vorbestimmte Zeitperiode ist vorzugsweise unter
Verwendung der externen Steuerung 146 programmierbar. Beim
Durchführen
dieses Tests bestimmt der Mikroprozessor 88 den Spitzenwert 164 von
einem RV EGM 160 und den Spitzenwert 176 von einem
RVCS EGM 172 (2). Wenn die zeitlichen Beziehungen zwischen
den Spitzenwerten 164 und 176 diese Kriterien
nicht erfüllen,
dann geht der Mikroprozessor 88 weiter zu Schritt 242.
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In
Schritt 228 bestimmt der Mikroprozessor 88 außerdem,
ob die Breiten der morphologischen Spitzenwerte der erfassten Depolarisations-Aktivierungszackensegmente
in einem, vorbestimmten Spitzenwertbreite-Zeitbereich liegen. Beispielsweise muss
die Breite 165 von dem RV EGM 160 (2) kleiner
sein als eine maximale Breite, beispielsweise 50 Millisekunden,
und größer sein
als eine minimale Breite, beispielsweise 12 Millisekunden. Auf ähnliche Weise
muss die Breite 177 von dem RVCS EGM 172 kleiner
als eine maximale Breite und größer als
eine minimale Breite sein. Die jeweiligen Maxima und Minima sind
vorzugsweise unabhängig
definierbar.
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In
Schritt 230 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
der morphologische Spitzenwert 164 von der R-Zacke, die
von dem RV-Kanal 60 erfasst wird, innerhalb einer vorbestimmten
Zeit, zum Beispiel 20 Millisekunden, von dem RV-Grenzwertereignis 170 auftritt,
das durch den RV-Kanal 60 erfasst wird. Das vorbestimmte
Zeitintervall ist vorzugsweise unter Verwendung der externen Steuerung 146 programmierbar.
Der Spitzenwert 164 von dem RV EGM 160 sollte
innerhalb einer vorbestimmten Zeit von dem RV-Grenzwertereignis 170 auftreten.
Wenn die R-Zacke, die durch den RV-Kanal 60 erfasst wird,
diese Kriterien nicht erfüllt,
dann geht der Mikroprozessor 88 weiter zu Schritt 242.
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In
Schritt 232 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
das RV EGM 160, das durch den RV-Kanal 60 erfasst
wird, und das RVCS EGM 172, das durch den RVCS-Kanal 62 erfasst
wird, vorbestimmte morphologische Kriterien erfüllen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 88 bestimmen,
ob die Amplituden von dem Anfangsbereich 166 und dem Endbereich 168 des
RV EGM 160 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Werten
liegen. Auf ähnliche
Weise kann der Mikroprozessor 88 bestimmen, ob die Amplituden
von dem Anfangsbereich 178 und dem Endbereich 180 des
RVCS EGM 172 in einem vorbestimmten Bereich von Werten
liegen. Außerdem kann
der Mikroprozessor 88 beispielsweise bestimmen, ob die
Zeitdauer von dem Anfangsbereich 166 und dem Endbereich 168 des
RV EGM 160 in einem vorbestimmten Bereich von Werten liegen,
und ob die Zeitdauer von dem Anfangsbereich 178 und dem Endbereich 180 des
RVCS EGM 172 in einem vorbestimmten Bereich von Werten
liegen. Durch diese Tests wird gewährleistet, dass den Vorkammern
des Herzens 10 die elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
nur in Reaktion auf eine echte R-Zacke zugeführt wird, und dass die erfasste
R-Zacke. eine echte R-Zacke ist und nicht durch Rauschen oder andere
Interferenzen überlagert
ist. Wenn das erfasste RV EGM 160 und das erfasste RVCS
EGM 172 diese Kriterien in Schritt 232 nicht erfüllen, dann
geht der Mikroprozessor 88 zu Schritt 242 weiter.
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In
Schritt 234 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
die Zeitdauer von dem Endbereich 180 eines erfassten RVCS
EGM 172 die Zeitdauer von dem Endbereich 168 eines
erfassten RV EGM 160 um eine vorbestimmte Zeit überschreitet,
wie zum Beispiel vier Millisekunden. Die vorbestimmte Zeit kann in
Reaktion auf die externe Steuerung 176 programmiert werden.
Dieser Test trägt
zur Gewährleistung bei,
dass die erfasste Herzaktivität
einen physiologischen Ursprung und keinen künstlichen Ursprung hat, wie
zum Beispiel Rauschen. R-Zacken, die durch den RVCS-Kanal 62 erfasst
werden, wie zum Beispiel das RVCS EGM 172, haben allgemein
eine nachlaufende R-Zacken-Zeitdauer, wie zum Beispiel der Endbereich 180,
die die nachlaufenden R-Zacken-Zeitdauern
von R-Zacken übersteigt,
die durch den RV-Kanal 60 erfasst wurden, wie zum Beispiel der
Endbereich 168. Wenn das erfasste RV EGM 160 und
das erfasste RVCS EGM 172 diese Kriterien nicht erfüllen, dann
geht der Mikroprozessor 88 zu Schritt 242 weiter.
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In
Schritt 236 bestimmt der Mikroprozessor 88, ob
die erfasste Signalqualität
ausreichend ist, um zu gewährleisten,
dass eine echte R-Zacke zuverlässig
erfasst wurde. Zum Beispiel kann der Mikroprozessor 88 beim
Analysieren des im Speicher 90 gespeicherten RV EGM 160 alle
Bereiche des erfassten RV EGM 160 bestimmen, wie zum Beispiel
Anfangsbereiche 166 und Endbereiche 168, die eine
vorbestimmte Amplitude übersteigen
(den Amplitudengrenzwert). Wenn die Anzahl von solchen Bereichen eine
vorbestimmte Anzahl überschreiten
(der Zählgrenzwert),
dann kann der Mikroprozessor 88 daraus schließen, dass
das erfasste RV EGM verrauscht und von unzureichender Qualität ist. Ein ähnlicher Test
kann bei dem erfassten RVCS EGM 172 durchgeführt werden.
Der Amplitudengrenzwert und der Zählgrenzwert sind vorzugsweise
sowohl für
den RV-Kanal 60 als auch für den RVCS-Kanal 62 unter Verwendung
der externen Steuerung 146 programmierbar.
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Ein
zusätzlicher
Test, der in Schritt 236 durchgeführt werden kann, besteht in
der Analyse der maximalen Amplitude des erfassten RV EGM 160 und
des erfassten RVCS EGM 172. Zum Beispiel kann der Mikroprozessor 88 bestimmen,
dass der Spitzenwert 164 des erfassten RV EGM 160 in
einem vorbestimmten Bereich von Werten liegt und dass der Spitzenwert 176 des
erfassten RVCS EGM 172 in einem vorbestimmten Bereich von
Werten liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass beispielsweise der Analog/Digital-Wandler
124 während
eines R-zu-R-Intervalls vor der Zuführung von elektrischer Kardioversions-
und Defibrillationsenergie nicht gesättigt wird. Wenn das erfasste
RV EGM 160 und das erfasste RVCS EGM 172 diese
Kriterien nicht erfüllen,
dann geht der Mikroprozessor 88 zu Schritt 242 weiter.
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Die
genaue Reihenfolge der in den Schritten 226–236 dargestellten Tests ist
unkritisch. Vorzugsweise muss die erfasste Herzaktivität alle Kriterien
in diesen Schritten oder Tests erfüllen, bevor die Entladeschaltung 142 den
Vorkammern des Herzens die elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
zuführt.
Jedoch können
ein oder mehrere dieser Tests weggelassen werden, wovon der Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung unberührt
bleibt. Um in der sich erschöpfenden
Energiequelle 144 gespeicherte Energie zu konservieren,
kann es außerdem
bevorzugt sein, zuerst rechentechnisch einfache Tests durchzuführen.
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Es
wird nun wieder auf 4 Bezug genommen, wobei in Schritt 244,
wenn die erfasste Ventrikel-Aktivierung jede der vorbestimmten Morphologie- und
Konsistenzkriterien (Schritte 226–236) erfüllt hat, und wenn das Zeitintervall
zwischen den letzten beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Ventrikel-Aktivierungen, die
durch den Intervall-Zeitgeber gemessen werden, größer sind
als das vorbestimmte minimale Zeitintervall und kleiner sind als
das vorbestimmte maximale Zeitintervall, und wenn der Vorkammer-Fibrillationsdetektor 118 bestimmt
hat, dass die Vorkammern eine Defibrillation benötigen, dann bewirkt die Lade-Zuführsteuerungsstufe 120 des
Mikroprozessors 88, dass die Entladeschaltung 142 unmittelbar
die elektrische Energie entlädt,
die in dem Speicherkondensator der Schaltung 140 gespeichert ist,
um den Vorkammern 16 und 18 des Herzens 10 die
elektrische Kardioversions- oder Defibrillationsenergie zuzuführen. Da
der Mikroprozessor 88 in der Lage ist, die Schritte 202–222 sehr
schnell nach dem Auftreten der zuletzt erfassten Ventrikel-Aktivierung zu
verarbeiten und die Schritte 226–236 sehr schnell nach dem
Ablaufen des Schock-Verzögerung-Zeitgebers 127 durchzuführen, führt die
Entladeschaltung 142 die elektrischen Kardioversionsenergie
den Vorkammern des Herzens im wesentlichen koinzident oder synchron
zu der zuletzt erfassten Ventrikel-Aktivierung zu, wie durch den
Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 bestimmt.
Vorzugsweise führt
die Entladeschaltung 76 den Vorkammern des Herzens die
elektrische Kardioversionsenergie innerhalb von 30–50 Millisekunden
nach der zuletzt erfassten Ventrikel-Aktivierung zu.
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Wenn
in Schritt 242 die erfasste Ventrikel-Aktivität nicht
die vorbestimmten Morphologie- und Konsistenzkriterien von einem
der Tests der Schritte 226–236
erfüllt,
dann führt
der Vorkammer-Defibrillator 30 den Vorkammern des Herzens
in Reaktion auf das Ablaufen des Schock-Verzögerung-Zeitgebers keine elektrische
Kardioversions- oder Defibrillationsenergie zu, bewirkt durch das RV-Grenzwertereignis,
das in Schritt 206 erfasst wurde. Stattdessen wird der
Schock-Verzögerung-Zeitgeber 27 durch
den Mikroprozessor 88 zurückgesetzt und angehalten, bis
ein nachfolgendes RV-Grenzwertereignis erfasst wird, das das R-zu-R-Intervallkriterium
erfüllt.
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Wenn
in Schritt 222 der Schock-Verzögerung-Zeitgeber 127 nicht
abgelaufen ist, oder wenn in Schritt 224 ein oder mehrere
der morphologischen Tests nicht bestanden wurden und der Schock-Verzögerung-Zeitgeber
in Schritt 242 zurückgesetzt
wurde, geht der Mikroprozessor weiter zu Schritt 246 weiter,
um zu bestimmen, ob der Synchronisations-Timeout-Zeitgeber abgelaufen
ist. Der Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125 wird von
dem Mikroprozessor 88 verwendet, um den Schock-Synchronisationsvorgang
nach einer vorbestimmten Zeit zu unterbrechen, wie in 4 und 5 dargestellt. Zum
Beispiel kann der Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125 in
Schritt 200 zurückgesetzt
und gestartet werden, wenn der Mikroprozessor 88 mit der
Suche nach einer geeigneten Ventrikel-Aktivierung beginnt, die für eine synchronisierte
Zuführung von
elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie geeignet
ist. Der Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125 kann zum
Beispiel nach einer Minute abgelaufen sein, wodurch angegeben wird, dass
kein geeigneter Synchronisationszustand bestimmt werden kann. Um
einen fortgesetzten Betrieb der Schock-Synchronisations-Prozedur zu verhindern,
die in 4 dargestellt ist, wodurch die sich erschöpfende Energiequelle 144 entladen
werden kann, wenn der Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125 abgelaufen
ist, wird die Synchronisationsvorgang in Schritt 248 beendet.
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Wenn
der Synchronisations-Timeout-Zeitgeber 125 in Schritt 246 nicht
abgelaufen ist, dann geht der Mikroprozessor weiter zu Schritt 202 und
wartet auf das nächste
Ablaufen des Abtastraten-Zeitgebers 123, wodurch signalisiert
wird, dass die DMA-Steuerung 126 weitere digitale Daten-Abtastwerte
von jedem von dem RV- und RVCS-Kanal 60, 62 erfasst
hat. Der Abtastraten-Zeitgeber 123 läuft in regelmäßigen Intervallen
ab, zum Beispiel alle zwei Millisekunden oder alle vier Millisekunden.
Nach jedem Ablaufen des Abtastraten-Zeitgebers 123 werden
die in 4 und 5 gezeigten Schritte möglicherweise ausgeführt, wie
durch die Entscheidungsschritte in diesen Figuren dargestellt.
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Als
Ergebnis des Vorstehenden verhindert der Vorkammer-Defibrillator der
vorliegenden Erfindung die Zuführung
von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie zu
den Vorkammern des Herzens bei Vorhandensein eines möglichen
vulnerablen Zustands, der aus einer Herzrate, die zu hoch ist, oder
aus einer Herzrate resultiert, von der angenommen wird, dass sie
sehr variabel ist. In beiden Fällen
kann der Vorkammer-Defibrillator der vorliegenden Erfindung die
Gefahr des Induzierens einer Ventrikel-Fibrillation während der
Zufuhr von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
zu den Vorkammern des Herzens wesentlich reduzieren.
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Außerdem verhindert
der Vorkammer-Defibrillator der vorliegenden Erfindung die Zufuhr
von elektrischer Kardioversions- oder
Defibrillationsenergie zu den Vorkammern des Herzens, wenn die erfassten
Ventrikel-Aktivierungen nicht die vordefinierten Morphologie- und
Konsistenzkriterien erfüllen. Der
Vorkammer-Defibrillator
der- vorliegenden Erfindung vermindert somit die Gefahr von fehlerhaft
erfassten Ventrikel-Aktivierungen und die Gefahr des Induzierens
einer Ventrikel-Fibrillation während
der Zufuhr von elektrischer Kardioversions- oder Defibrillationsenergie
zu den Vorkammern des Herzens in Reaktion auf eine solche fehlerhaft
erfasste Ventrikel-Aktivierung.
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Obwohl
ein spezielles Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, können Modifikationen
durchgeführt
werden. Beispielsweise können
die Intervallzeit- und
Morphologie-Kriterien der vorliegenden Erfindung vorteilhaft in
einem externen Vorkammer-Defibrillator verwendet werden, bei dem
eine Elektrode oder Elektroden, die an der Hautoberfläche eines
Patienten angebracht sind, zusammen mit einem R-Zackendetektor verwendet
werden, um Ventrikel-Aktivierungen
zu erfassen, und Oberflächen-Plattenelektroden
verwendet werden, um den Vorkammern des Herzens die elektrische Kardioversionsenergie
zuzuführen.
Diese Oberflächen-Erfassungs- und Plattenelektroden
sind in der Technik allgemein bekannt. Außerdem kann die Erfindung modifiziert
werden, indem einige oder alle der in 5 gezeigten
Tests weggelassen werden. Beispielsweise können die RVCS-Morphologie-Überprüfungen oder
der RV-zu-RVCS-Test weggelassen werden. Es ist folglich beabsichtigt,
dass die beigefügten
Patentansprüche
all solche Veränderungen
und Modifikationen umfassen, die in den Schutzbereich der Erfindung
fallen.