DE69821667T2

DE69821667T2 - Kardioverter zur Behandlung von Vorhofflattern

Info

Publication number: DE69821667T2
Application number: DE69821667T
Authority: DE
Inventors: M. Gregory Ayers; M. John Adams
Original assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Current assignee: Cardiac Pacemakers Inc
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2018-04-08
Also published as: EP0870519B1; EP0870519A2; CA2234291A1; US5814081A; EP0870519A3; DE69821667D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Vorhof-Kardioverter/Defibrillator und ein Verfahren zum Anlegen kardiovertierender elektrischer Energie an die Vorhöfe eines menschlichen Herzens, das Kardioversion benötigt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf einen verbesserten Vorhof-Kardioverter gerichtet, der Vorhofflattern oder andere organisierte Vorhof-Arrhythmien durch Anlegen eines Impulses kardiovertierender elektrischer Energie an die Vorhöfe in Abhängigkeit von dem Erkennen einer Vorhofaktivierung und außerhalb eines Sperrintervalls, zeitlich von einer erkannten R-Welle gesteuert, kardiovertiert.
Vorhof-Fibrillation ist wahrscheinlich eine der am häufigsten vorkommenden Arrhythmien. Obwohl sie normalerweise keine lebensbedrohende Arrhythmie ist, ist sie mit Herzschlägen verbunden, von denen angenommen wird, dass sie durch Blutgerinnsel verursacht werden, die sich in Bereichen eines stagnierenden Blutstroms im Ergebnis einer längeren Vorhof-Fibrillation bilden. Weiterhin tritt bei Patienten, die von einer Vorhof-Fibrillation betroffen sind, allgemein ein schnelles und unregelmäßiges Schlagen des Herzens ein, und es kann sogar ein Schwindelanfall im Ergebnis einer verringerten Herzleistung auftreten.
Vorhoffibrillation tritt plötzlich auf und kann oft nur durch Abgabe von Energie in die Vorhöfe des Herzens des Patienten korrigiert werden. Diese Behandlung ist vorzugsweise mit einer erkannten R-Welle des Herzens synchronisiert, um ein Schocken der Vorhöfe während der T-Welle oder der Anfälligkeitsperiode des Herzens zu vermeiden. Die Energiemenge, die erforderlich sein kann, um die Vorhöfe erfolgreich zu kardiovertieren, kann so gering wie ein Joule und so groß wie sechs Joule sein. In den meisten Fällen ist Energie von etwa zwei bis vier Joule erforderlich, um die Vorhoffibrillation auf den normalen Sinusrhythmus (NSR) zurück zu kardiovertieren.
Vorhofflattern ist eine weniger häufige, beschleunigte Vorhofarrhythmie. Es handelt sich dabei um eine organisiertere Arrhythmie als die Vorhoffibrillation, gekennzeichnet durch eine sehr schnelle und im Wesentliche konstante Herzfrequenz. Die Herzkammern sind nicht in der Lage, mit der Vorhoffrequenz zu schlagen und schlagen allgemein nur einmal für jede Gruppen einer Anzahl von Vorhofschlägen. Es wird angenommen, dass das Verhältnis der Vorhofschläge zu den Kammerschlägen durch den Vorhof-Kammer-Modus zu steuern ist und es kann 2 : 1, 3 : 1 oder mehr betragen und sich während einer Vorhofflatterepisode oft verändern.
Vorhofflattern führt zu vielen Symptomen, die dieselben sind wie bei der Vorhoffibrillation. Es kann zu Schwindelanfällen, Atemnot und zu einer schnellen Herzkammerfrequenz führen. Jedoch anders als bei der Vorhoffibrillation haben die Kammern selten, wenn überhaupt, die Gelegenheit, vor der Kontraktion vollständig gefüllt zu werden, weil die Kammerreaktion allgemein mit konstanter Frequenz erfolgt. Daher ist die hämodynamische Ausgangsleistung des Herzens konstant gering und oft geringer, als die, welche bei der Vorhoffibrillation auftritt.
Vorhofflattern ist auch eine relativ stabile Arrhythmie. Sie wird normalerweise durch eine einzelne in die Vorhöfe eintretende Wellenfront verursacht, die zu einem chronischen Zustand werden kann und durch fortgesetzte zirkuläre Aktivierung der Vorhöfe, normalerweise um anatomische Hindernisse herum, gekennzeichnet ist. Vorhofflatterperioden können daher unbestimmt lange dauern, wenn die eintretende Wellenfront nicht unterbro chen wird. Eine solche Unterbrechung kann durch Vorhofkardioversion bewirkt werden.
Bekannt sind implantierbare Vorhofdefibrillatoren, die das Vorliegen von Vorhoffibrillation erkennen und einen einzelnen kardiovertierenden Impuls elektrischer Energie an die Vorhöfe liefern, wenn Vorhoffibrillation erkannt wird. Normalerweise wird die Therapie synchron mit einer erkannten R-Welle angewendet, um eine Therapieanwendung während der ventrikularen Anfälligkeitsperiode des Herzens zu vermeiden und dadurch die Einleitung einer lethalen ventrikularen Arrhythmie zu verhindern. Dieselbe Therapie ist auch für das Vorhofflattern empfohlen worden. Es hat sich jedoch erwiesen, daß eine mit der R-Welle synchronisierte Kardioversion des Vorhofflatterns etwa dieselbe Energiemenge erfordert, wie das Kardiovertieren einer mit einer R-Welle synchronisierten Vorhoffibrillation. Weiterhin kann ein Versuch, Vorhofflattern mit einer R-Welle synchronisiert zu kardiovertieren, sogar Vorhoffibrillation hervorrufen. Das ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Vorhof-Anfälligkeitsperiode für normal geführte Schläge mit der R-Welle übereinstimmt. Das Vermeiden der Vorhof-Anfälligkeitsperiode durch Liefern von Schocks, die mit der Vorhofaktivierung synchronisiert sind, kann geringere Kardionsversionsanforderungen erlauben.
Die mit einer A-Welle synchronisierte Kardioversion muss jedoch sorgfältig ausgeführt werden, um einen Kardioversionsversuch während der ventrikularen Anfälligkeitsperiode des Herzens zu vermeiden. Der Grund dafür ist, dass während des Vorhofflatterns eine A-Welle der Vorhöfe mit einer T-Welle der Herzkammer übereinstimmen kann oder dicht dabei liegen kann. Daher könnte ein Versuch, das mit einer A-Welle synchronisierte Vorhofflattern zu kardiovertieren, hinsichtlich der Herzkammern möglicherweise problematisch sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Kardioversion des Vorhofflatterns mit geringerer Energie. Es führt die Niedrig energie-Kardioversion durch das Anlegen von kardiovertierender Energie an die Vorhöfe in Abhängigkeit von der Erkennung einer A-Welle und insbesondere zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach einer erkannten A-Welle durch. Die Sicherheit wird durch Definieren eines Sperrintervalls in Abhängigkeit von jeder erkannten R-Welle, um T-Wellen zu vermeiden, gewährleistet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt einen Vorhofkardioverter für das Kardiovertieren von Vorhofflattern zur Verfügung. Der Vorhofkardioverter weist ein Leitungssystem mit einer Anzahl von Elektroden auf, um einen kardiovertierenden Impuls an die Vorhöfe eines Herzens zu legen, um A-Wellen und R-Wellen des Herzens zu messen. Ein erster Detektor erkennt die A-Wellen, die von dem Leitungssystem gemessen werden. Eine Sperrstufe definiert eine Sperrzeitperiode in Abhängigkeit von jeder erkannten R-Welle, und eine Ausgabeschaltung liefert den kardiovertierenden Impuls an das Leitungssystem in Abhängigkeit von einer erkannten A-Welle und eine Sperrstufe schließt die Lieferung des kardiovertierenden Impulses während jeder Sperrzeitperiode aus, um so zu verhindern, dass während der ventrikularen Anfälligkeitsperiode eine Vorhofkardiovertierung erfolgt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines vollständig implantierbaren Vorhof-Kardioverters/Defibrillators, der die vorliegende Erfindung verkörpert, dargestellt in Verbindung mit einem menschlichen Herz, das Vorhofarrhythmieüberwachung und potentielle Kardioversion benötigt.
2 ist eine Aufzeichnung von drei simultanen Wellenformen als eine Funktion der Zeit, die den Betrieb der vorliegenden Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführung davon darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Nun auf 1 Bezug nehmend, stellt diese einen vollständig implantierbaren Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 dar, der die vorliegende Erfindung verkörpert, gezeigt in Verbindung mit einem schematisch dargestellten menschlichen Herz 10, das eine Vorhof-Arrhythmie-Überwachung und eine potentielle Kardioversion benötigt. Die in 1 dargestellten Teile des Herzens 10 sind die rechte Herzkammer 12, die linke Herzkammer 14, der rechte Vorhof 16, der linke Vorhof 18, die obere Hohlvene 20, der Sinus Corinarius-Kanal 21, der, wie hierin verwendet, den Sinus Corinarius 22 und die große Herzvene 23 bezeichnet, und der Sinus Coronarius Ostium oder die Öffnung 24 und die untere Hohlvene 26.
Der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 weist allgemein eine Kapsel 32 für das luftdichte Abdichten der inneren Schaltungselemente des Vorhof-Kardioverters/Defibrillators 30, die hierin noch beschrieben werden, und ein Leitungssystem 33, mit einer intravaskulären Leitung 34, einer ersten endokardialen Leitung 36 und einer zweiten endokardialen Leitung 38 auf. Die Kapsel 32 und die Leitungen 34, 36 und 38 sind angeordnet, um unter die Haut eines Patienten implantiert zu werden, um so den Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 vollständig implantierbar zu machen.
Die intravaskuläre Leitung 34 weist allgemein eine längliche erste oder Spitzenelektrode 40 und eine längliche zweite oder proximale Elektrode 42 auf. Wie dargestellt, ist die Leitung 34 flexibel und so angeordnet, dass sie durch die obere Hohlvene 20 nach unten, in den rechten Vorhof 16, in den Sinus Coronarius 24 verläuft und weiter in den Sinus Coronarius-Kanal 21 des Herzens nahe seiner linken Seite vorgeschoben ist, so dass sich die Elektrode 40 in dem Sinus Coronarius-Kanal 21 entweder in dem Sinus Coronarius 22 nahe der linken Herzkammer 14 und unter dem linken Vorhof 18 oder, am bevorzugtesten, in der großen Herzvene 23 unter dem linken Vorhof 18 befindet. Die Elektroden 40 und 42 sind so voneinander beabstandet, dass, wenn die erste Elektrode 40 so angeordnet ist, wie es vorher beschrieben ist, sich die zweite Elektrode 42 in dem rechten Vorhof 16 befindet. Die erste Elektrode 40 liefert zusammen mit der zweiten Elektrode 42 kardiovertierende/defibrillierende elektrische Energie in einer Art und Weise zu den Vorhöfen, die nachfolgend beschrieben wird.
Die erste endokardiale Leitung 36 weist vorzugsweise ein bipolares Paar von Elektroden 44 und 46 auf, die angeordnet sind, um elektrischen Kontakt mit der rechten Kammer 12 des Herzens 10 herzustellen. Die Elektroden 44 und 46 gestatten ein bipolares Erfassen von Herzkammeraktivierungen (R-Wellen) in der rechten Herzkammer. Wie dargestellt, ist die Leitung 36 durch die obere Hohlvene 20, in den rechten Vorhof 16 und dann in die rechte Herzkammer 22 geführt.
Die zweite endokardiale Leitung 38 weist ebenfalls vorzugsweise ein bipolares Paar von Elektroden 48 und 50 auf, die angeordnet sind, um elektrischen Kontakt mit dem rechten Vorhof 16 des Herzens 10 herzustellen. Die Elektroden 48 und 50 sind dicht beieinander angeordnet, um die örtliche Aktivität des rechten Vorhofes zu erfassen. Wie dargestellt, ist die Leitung 38 durch die obere Hohlvene 20 in den rechten Vorhof 16 geführt. Das distale Ende der Leitung 38 ist in einer Weise im Wesentlichen "J"-förmig, die im Fachgebiet bekannt ist, um die Elektroden 48 und 50 in dem Fortsatz des rechten Vorhofes zu positionieren.
In der Kapsel 32 weist der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 einen ersten Erfassungsverstärker 52, einen Vorhof- oder A-Wellen-Detektor 54, einen zweiten Messverstärker 56 und einen R-Wellen-Detektor 58 auf. Der erste Messverstärker 52 bildet zusammen mit den Elektroden 48 und 50 der zweiten endokordialen Leitung 38, mit welcher der Messverstärker 52 gekoppelt ist, eine erste Messeinrichtung, welche die lokalisierte Aktivität der rechten Vorkammer 16 erfasst, um ein Elektrogrammsignal zu dem A-Wellen-Detektor 54 zu liefern. Der zweite Messverstärker 56 bildet zusammen mit den Elektroden 44 und 46 der ersten endo kardialen Leitung 36, mit denen er gekoppelt ist, eine zweite Messeinrichtung und erfasst die Herzaktivität in der rechten Herzkammer, um ein zweites Elektrogrammsignal zu dem R-Wellen-Detektor 58 zu liefern.
Der R-Wellen-Detektor 58 weist vorzugsweise einen Differenzierfilter zum Differenzieren des durch den Messverstärker 56 gelieferten Elektrogrammsignals auf. Der R-Wellen-Detektor 58 weist ferner vorzugsweise eine Schwellenschaltung zum Einstellen einer oberen und unteren Schwelle auf, um einen Ausgang zu liefern, wenn die obere oder untere Schwelle überschritten wird. Die Schwellen werden so eingestellt, wie es im Fachgebiet bekannt ist, so dass nur die R-Wellen eine ausreichende Amplitude aufweisen, um die Schwellen des R-Wellen-Detektors 58 zu überschreiten.
Der A-Wellen-Detektor 54 weist vorzugsweise ebenfalls einen Differenzierfilter zum Differenzieren des ersten Elektrogrammsignals und eine Schwellenschaltung zum Einstellen einer oberen und unteren Schwelle auf. Wenn das differenzierte erste Elektrogrammsignal entweder die obere oder die untere Schwelle überschreitet, liefert der Vorhofereignis-Detektor 54 einen Ausgang, der das Vorliegen eines Vorhofereignisses anzeigt.
Die Kapsel 32 des Vorhof-Kardioverters/Defibrillators 30 weist ferner einen Mikroprozessor 60 auf. Der Mikroprozessor 60 ist gemäß der vorliegenden Ausführung der vorliegenden Erfindung vorzugsweise implementiert, um eine Vielzahl von Funktionsstufen zur Verfügung zu haben. Die Stufen enthalten einen ersten Zeitgeber 61, eine erste Synchronisationsstufe 62, eine zweite Synchronisationsstufe 63 und eine Sperrstufe 69 auf. Die Stufen enthalten ferner einen Vorhof-Arrhythmie-Detektor 64 und eine Ladungslieferungs- und Energiesteuerungsstufe 65. Der Vorhof-Arrhythmie-Detektor 64 weist eine Vorhof-Herzzykluslängenbestimmungsstufe 66, eine Durchschnitts-Herzzykluslängenbestimmungsstufe 67 und eine Vergleichsstufe 68 auf.
Der Mikroprozessor 60 ist dazu ausgestaltet, in Verbindung mit einem Speicher 70 zu arbeiten, der über einen Mehrfachbit-Adressbus 72 und einen bidirektionalen Mehrfach-Datenbus 74 mit dem Mikroprozessor 60 gekoppelt ist. Das gestattet es dem Mikroprozessor 60 die gewünschten Speicherpositionen in dem Speicher für das Ausführen von Lese- oder Schreiboperationen zu adressieren. Während einer Schreiboperation speichert der Mikroprozessor Daten, wie zum Beispiel die Vorhof-Herzzykluslängen, oder Betriebsparameter, wie zum Beispiel Klassifizierungskriterien für den Typ der Vorhof-Arrhythmie, in dem Speicher unter Adressen, die durch Mehrfachbit-Adressen definiert sind, welche durch den Adressbus 72 übertragen werden und überträgt die Betriebsparameter und Daten über den Mehrfachbit-Datenbus 74 zu dem Speicher 70. Während einer Leseoperation erhält der Mikroprozessor 60 Daten oder Betriebsparameter aus dem Speicher an den Speicherplätzen, die durch die Mehrfachbit-Adressen identifiziert und über den Adressbus 72 zur Verfügung gestellt werden und empfängt die Betriebsparameter und Daten aus dem Speicher über den bidirektionalen Datenbus 74.
Für das Eingeben programmierbarer Betriebsparameter in den Speicher 70, wie zum Beispiel kardiovertierende oder defibrillierende Spitzenspannungen oder ferner, zum Beispiel, von Vorhof-Arrhythmie-Erfassungskriterien, in die Speicherbereiche 76 und 78 empfängt der Mikroprozessor 60 die programmierbaren Betriebsparameter von einer externen Steuereinrichtung (nicht dargestellt), die sich außerhalb der Haut des Patienten befindet. Die externe Steuereinrichtung kann dazu ausgestaltet sein, mit einem Empfänger/Sender 82 in der Kapsel 32 zu kommunizieren, der mit dem Mikroprozessor 60 über einen bidirektionalen Bus 84 gekoppelt ist. Der Empfänger/Sender 82 empfängt die programmierbaren Parameter von der externen Steuereinrichtung und überträgt sie zum Speichern in dem Speicher 70 zu dem Mikroprozessor 60. Der Empfänger/Sender 82 überträgt ferner verschiedene Informationen, die er von dem Mikroprozessor über den Bus 84 erhält, zu der externen Steuereinrichtung.
Der Empfänger/Sender 82 weist eine Sendespule 86 auf, so dass der Empfänger/Sender 82 und die Spule 86 zusammen mit der externen Steuereinrichtung ein Kommunikationssystem bilden. Solche Kommunikationssysteme sind im Fachgebiet gut bekannt. Ein bevorzugtes Kommunikationssystem ist in dem US-Patent Nr. 5,342,408 offenbart, das am 30. August 1994 für ein "Telemetriesystem für eine implantierbare Herzvorrichtung" ausgegeben wurde, wobei dieses Patent dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung durch Abtretung übertragen wurde.
Um das Erkennen der verschiedenen Strukturelemente in der Kapsel 32 abzuschließen, weist der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 ferner eine Lade- und Speicherkondensatorschaltung 88 der Art, die im Fachgebiet gut bekannt ist, und die einen Speicherkondensator bis auf eine ausgewählte Spitzenspannung auflädt und eine Entladeschaltung 90 zum Entladen des Speicherkondensators in der Schaltung 88 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf, um eine gesteuerte Entladungsabgabe von elektrischer Energie zu den Vorhöfen des Herzens zu liefern, wenn es erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist die Entladeschaltung 90 mit den Elektroden 40 und 42 der intravaskulären Leitung 34 zum Anlegen der kardiovertierenden oder defibrillierenden elektrischen Energie an die Vorhöfe gekoppelt. Schließlich weist der Vorhof-Kardioverter/Defibrillator 30 eine entladbare Stromquelle 94, wie zum Beispiel eine Lithiumbatterie, auf, um Strom zu den elektrischen Komponenten des Vorhof-Kardioverters/Defibrillators 30 zu liefern.
Die Vorhof-Arrhythmie-Erkennungskriterien sind in dem Speicher 70 und insbesondere in den Speicherbereichen 76 und 78 enthalten. Der Speicherbereich 76 speichert die Kriterien für Vorhofflattern und der Speicherbereich 78 speichert die Kriterien, die der Vorhoffibrillation entsprechen.
Zu vorherbestimmten Zeiten, wird der Vorhof-Arrhythmiedetektor 64 aktiviert, um festzustellen, ob eine Vorhof-Arrhythmie-Episode in den Vorhöfen auftritt und um die Arrhythmie zu klassifi zieren, wenn eine solche vorliegt. Die Bestimmungsstufe für die Vorhof-Herzzykluslänge 66 ermittelt über eine vorherbestimmte Zeit oder über eine vorherbestimmte Anzahl von Vorhof-Herzzyklen die Längen der Vorhof-Herzzyklen und speichert sie in dem Speicher 70. Die Vorhof-Herzzykluslängen sind die Zeitspannen zwischen benachbarten Vorhof-Ereignissen, wie sie durch den A-Wellen-Detektor 54 identifiziert sind. Nachdem die Zykluslängen ermittelt sind, wird durch die Bestimmungsstufe für die durchschnittliche Zykluslänge 67 eine durchschnittliche Zykluslänge ermittelt. Die durchschnittliche Zykluslänge wird dann durch die Vergleichsstufe 68 mit den in den Speicherbereichen 76 und 78 gespeicherten Klassifizierungskriterien für den Vorhof-Arrhythmietyp verglichen.
Zuerst greift der Mikroprozessor 60 auf normale Sinusrhythmus-Kriterien zu, die in dem Speicher 70 gespeichert sind, um zu bestimmen, ob sich die Vorhöfe in normalem Sinusrhythmus befinden. Genauer ausgedrückt, werden, wenn die durchschnittliche Zykluslänge größer ist, als ein gespeichertes Kriterium von zum Beispiel 250 Millisekunden, die Vorhöfe als sich im normalen Sinusrhythmus befindend angesehen und daher wird angenommen, dass ein Fehlen einer Vorhof-Arrhythmie erfasst wurde. Wenn sich die Vorhöfe nicht im normalen Sinusrhythmus befinden und somit eine arrhythmische Episode erfahren, wird darauf der Typ der Vorhof-Arrhythmie bestimmt.
Um zu bestimmen, ob die Vorhöfen flattern oder fibrillieren, greift der Mikroprozessor 60 zuerst auf den Speicherbereich 76 zu, der die Vorhofflattern-Kriterien enthält. Wenn die durchschnittliche Vorhof-Herzzykluslänge kleiner ist als 250 Millisekunden, jedoch größer als das in dem Speicherbereich 76 gespeicherte 150-Millisekunden Kriterium, werden die Vorhöfe als sich im Zustand des Vorhofflatterns befindend angesehen. Eine Therapie gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann auf die Vorhöfe angewendet.
Wenn sich die Vorhöfe nicht im Zustand des Vorhofflatterns befinden, greift der Mikroprozessor 60 auf den Speicherbereich 78 zu, der ein Kriterium für die Vorhoffibrillation enthält. Wenn die Vergleichsstufe 68 feststellt, dass die durchschnittliche Vorhof-Herzzykluslänge kleiner ist als 150 Millisekunden, werden die Vorhöfe als sich im Zustand der Vorhoffibrillation befindend angesehen. Gemäß der bevorzugten Ausführung ist die auf die Vorhöfe angewendete Therapie, um die Vorhoffibrillation zu kardiovertieren oder zu defibrillieren, die elektrische Vorhofkardioversion oder Defibrillation mit einer Energie in der Größenordnung zwischen 1 und 6 Joule. Um diese Therapie anzuwenden, wird der Kondensator der Schaltung 88 auf eine vorprogrammierte Spannung aufgeladen. Die Synchronisationsstufe 62 analysiert dann die ventrikulare Aktivität in einer im Fachgebiet bekannten Art und Weise, um eine sichere R-Welle zum Synchronisieren der angelegten Energie zu identifizieren. wenn eine solche R-Welle geartet ist, bewirkt die Synchronisationsstufe 62, dass die Ladungslieferungs- und Energiesteuerung 65 die Entladeschaltung 90 aktiviert, die wiederum den Kondensator entlädt. Die entladene Spannung wird den Elektroden 40 und 42 zum Anlegen an die Vorhöfe 16 und 18 zugeführt.
Nun auf 2 Bezug nehmend, wird die Vorkammerflattern-Therapie gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 stellt drei verschiedene, zeitlich übereinstimmende Wellenformen dar. Die erste Wellenform 100 stellt die Ausgangsleistung des A-Wellen-Detektors über der Zeit dar. Die zweite Wellenform 102 stellt die Ausgangsleistung des Messverstärkers 56 dar, so dass sowohl die R-Wellen als auch die T-Wellen dargestellt werden. Schließlich ist die dritte Wellenform 104 die Wellenform des Zustands der Sperrstufe 69.
Wie vorher erwähnt, ist Vorhofflattern eine beschleunigte Vorhofarrhythmie, gekennzeichnet durch eine hohe und im Wesentlichen konstante Vorhoffrequenz und eine schnelle und über die Zeit variierende Herzkammerfrequenz. Den Herzkammeraktivierungen oder R-Wellen folgen Repolarisationen oder T-Wellen, die ver mieden werden müssen, da das Schocken des Herzens bei oder nahe einer T-Welle das Herz in ventrikulare Fibrillation beschleunigen könnte. Die Wellenform 100 stellt das Erkennen von A-Wellen 106 dar, die mit einer viel schnelleren Frequenz auftreten als die R-Wellen 108 der Wellenform 102. In der Wellenform 102 können die Wellenformen 110 auch bemerkt werden.
Gemäß der vorliegen Erfindung hat es sich herausgestellt, dass während des Vorhofflatterns zumindest ein wiederkehrender Punkt in der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden A-Wellen vorhanden ist, an dem die Schwellenenergie für ein erfolgreiches Kardiovertieren des Flatterns ein Minimum ist. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung, um das Vorhofflattern zu kardiovertieren, die kardiovertierende elektrische Energie in Reaktion auf das Erkennen einer A-Welle angelegt, und insbesondere zu einer vorgegebenen Zeit nach dem Erkennen einer A-Welle, die sich nicht in der Anfälligkeitsperiode oder dem Anfälligkeitsbereich der Herzkammern befindet. Wenn das so erfolgt, wird die elektrische Energie sicher angelegt, ohne eine lebensbedrohende ventrikuläre Fibrillation zu induzieren. Der Patient wird mit der geringst möglichen Energiemenge geschockt, die auch das Flattern erfolgreich kardiovertiert. Somit erleidet der Patient wenig, wenn überhaupt, Unbehagen während des Prozesses. Schließlich wird Batterieleistung gespart und dadurch die Nutzlebensdauer der implantierten Vorrichtung verlängert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine unsichere Zeit für das Anlegen des Schocks aus dem Ventrikel-Messkanal bestimmt, der die Leitung 36 mit den Elektroden 44 und 46, den Messverstärker 56 und den R-Wellen-Detektor 58 umfasst. Das wird vorzugsweise durch die Sperrstufe 69 ausgeführt. In Reaktion auf das Erkennen jeder R-Welle steuert die Sperrstufe 69, die vorzugsweise den Zeitgeber 61 umfasst, zeitlich eine voreingestellte und vorher festgelegte Zeitperiode oder ein Intervall, die lang genug sind, um es jeder T-Welle zu erlauben aufzutreten und sich vollständig zu zerstreuen. In der Praxis können Sperrintervalle zwischen 250 und 600 Millisekunden Anwendung finden. So lange die Sperrstufe die Zeit zählt, ist der Sperrzustand z. B. eine logische 1 und schließt das Liefern von kardiovertierender Energie aus.
Als ein Beispiel für die vorhergehenden Ausführungen ist anzumerken, dass nach dem Erkennen der R-Welle 108a die Sperrstufe 69 zurückgestellt wird und mit der Zeitsteuerung beginnt. Während sie das Sperrzeitintervall zeitlich steuert, ist ihr Zustand eine logische 1, wie es bei 112 dargestellt ist. Wenn bei 114 die zeitliche Steuerung des Sperrzeitintervalls abgeschlossen ist, ist es sicher, die kardiovertierende Energie anzulegen, bis die nächste R-Welle 108b erkannt ist. Zu diesem Zeitpunkt stellt sich der Sperrzeitgeber zurück und beginnt ein anderes Sperrzeitintervall zeitlich zu steuern, das bei 116 beginnt. Es kann bemerkt werden, dass das bei 114 endende Sperrzeitintervall beendet wird, nachdem die T-Welle 110a der R-Welle 108A beendet wurde. Dadurch ist gesichert, dass die kardiovertierende Energie nicht während der T-Wellen-Anfälligkeitsperiode des Herzens angelegt wird.
Wie vorher erwähnt wird die kardiovertierende Energie in Abhängigkeit von dem Erkennen einer A-Welle durch den A-Wellen-Detektor 54 angelegt. Genauer ausgedrückt wird die kardiovertierende Energie nach einem vorbestimmten Zeitintervall nach dem Erkennen einer A-Welle angelegt, um bei der minimalen Schwelle zu kardiovertieren, solange das Kardiovertieren nicht durch die Sperrstufe 69 gesperrt ist. So kann die A-Wellen-Erkennung 106a verwendet werden, um die Kardioversion auszuführen. Wenn das vorbestimmte Zeitintervall nach der A-Wellen-Erkennung, um die kardiovertierende Energie anzulegen, t₁ ist, kann zu der Zeit 118 die kardiovertierende Energie angelegt werden, wenn sie nicht gesperrt ist. Wie aus 2 ersichtlich ist, tritt die Zeit 118 nach der Zeit 114 und vor der Zeit 116 auf. Somit ist sie nicht gesperrt und die kardiovertierende Energie zum Kardiovertieren des Vorhofflatterns kann zu der Zeit 118 in Abhängigkeit von der A-Wellen-Erkennung 106a angelegt werden. In der Praxis können kardiovertierende Energien in der Größenordnung von 50 bis 500 Millijoule verwendet werden. Herkömmliche Impulsdauern zwischen sechs und zwanzig Millisekunden sind beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung geeignet.
Das vorbestimmte Zeitintervall (t₁) wird vorzugsweise durch die Vorhof-Synchronisierungsstufe 63 zeitlich gesteuert, die vorzugsweise einen Zeitgeber umfasst. Nachdem Vorhofflattern erkannt ist, bewirkt jede durch den A-Wellen-Detektor 54 erkannte A-Welle, dass die Vorhof-Synchronisierungsstufe 63 die vorbestimmte Zeit steuert.
Das vorbestimmte Zeitintervall (t₁) ist vorzugsweise ein programmierbarer Parameter. Es kann am Implantat durch Testen festgelegt werden. Es kann ferner über die Zeit durch Festhalten erfolgreicher Flattern-Kardioversionsenergien und durch die Zeitrelationen zu ihren unmittelbar vorhergehenden A-Wellen-Erkennungen, bei denen sie angelegt wurden, bestimmt werden.
Als ein Beispiel der Sperre für das Anlegen kardiovertierender Energie kann bemerkt werden, dass die A-Wellen-Erkennung 106b zu einem potentiellen Anlegen von kardiovertierender Energie zu der Zeit 120 führt. Zu der Zeit 120 ist jedoch der Sperrzustand eine logische 1 und somit ist die Therapieanwendung zu der Zeit 120 gesperrt.
Gemäß einer weiteren Ausführung kann das Sperrzeitintervall für jede erkannte R-Welle verkürzt werden, um mehr Gelegenheit für die Therapieanwendung zur Verfügung zu stellen. Innerhalb von etwa der ersten fünfzig Millisekunden nach einer R-Welle sind die Herzkammern resistent und reagieren nicht nachteilig auf einen angelegten Schock. Dadurch kann der Beginn der zeitlichen Steuerung des Sperrzeitintervalls um eine vorbestimmte Zeit, wie zum Beispiel fünfzig Millisekunden, verzögert werden. Die Verzögerung des Beginns der zeitlichen Steuerung kann mit einem Verzögerungszeitgeber 53 erfolgen, der in der Lage ist, den Sperrzeitgeber um eine vorbestimmte Verzögerungszeit nach dem Erkennen jeder R-Welle durch den R-Wellen-Detektor 58 auszulösen.
Wenn auch gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführung die Unterscheidung zwischen Vorhoffibrillation und Vorhofflattern allein durch die Länge des Vorhof-Herzzyklus bestimmt wird, kann auch die Vorhof-Herzzykluslängenvariabilität in Kombination damit für Unterscheidungszwecke verwendet werden. Wenn eine solche Variabilität verwendet wird, kann die Vergleichsstufe 68 jede festgelegte Vorhof-Herzzykluslänge mit der durchschnittlichen Zykluslänge vergleichen. Die maximale Differenz dazwischen kann dann als ein Unterscheidungsfaktor verwendet werden. Vorhofflattern und Vorhoffibrillation können auch durch die Verwendung von Korrelationsfunktionen bestimmt werden, die zum Beispiel auf die Vorhofaktivität angewendet werden, die in verschiedenen Gebieten der Vorhöfe gemessen wird. Solche Korrelationsfunktionen sind im Fachgebiet gut bekannt.
Weiterhin ist, obwohl die Echtzeitverarbeitung der Vorhofaktivität zur Bestimmung der Vorhof-Herzzykluslängen durch die vorliegende bevorzugte Ausführung vorgesehen ist, von Fachleuten zu erkennen, dass solche Bestimmungen auch aus Daten erfolgen können, die im Speicher während einer Datenerfassungsperiode gespeichert werden, bevor der Vorhof-Arrhythmie-Detektor für das Verarbeiten der gespeicherten Daten aktiviert ist, um die Vorhof-Herzzykluslängen, die durchschnittliche Zykluslänge und die maximale Varianz zwischen den Zykluslängen und der durchschnittlichen Zykluslänge zu bestimmen. Somit können, wenn auch eine spezielle Ausführung der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben ist, Modifikationen durchgeführt werden und es ist daher in den beigefügten Ansprüchen beabsichtigt, alle solche Veränderungen und Modifikationen einzubeziehen.

Claims

Vorhofkardioverter zum Kardiovertieren von Vorhofflattern, mit einem Leitungssystem (33), das eine Anzahl von Elektroden (40, 42; 48, 50; 44, 46) aufweist, um einen kardiovertierenden Impuls an den Vorhof eines Herzens zu legen, zum Messen von A-Wellen des Herzens, und zum Messen von R-Wellen des Herzens, mit einem ersten Detektor (54) zum Erkennen der A-Wellen, die von dem Leitungssystem gemessen wurden, und mit einem zweiten Detektor (58) zum Erkennen von R-Wellen, die von dem Leitungssystem gemessen wurden, wobei der Kardioverter durch eine Sperrstufe (69) gekennzeichnet ist, die eine Sperrzeitperiode in Abhängigkeit von jeder erkannten R-Welle definiert, und eine Ausgabeschaltung (90) zum Liefern des kardiovertierenden Impulses an das Leitungssystem in Abhängigkeit von einer erkannten A-Welle, wobei die Sperrstufe die Lieferung des kardiovertierenden Impulses während jeder Sperrzeitperiode ausschließt, um zu verhindern, dass während der ventrikularen Anfälligkeitsperiode eine Vorhofkardiovertierung erfolgt.
Vorhofkardioverter nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrstufe einen Zeitgeber (61) zum zeitlichen Abstimmen der Sperrzeitperiode aufweist.
Vorhofkardioverter nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrstufe einen Zeitgeber (61) aufweist, der die Sperrzeitperiode zeitlich steuert, die mit der Erkennung von jeder R-Welle beginnt.
Vorhofkardioverter nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch einen Verzögerungszeitgeber (53), der den Zeitgeber (61) veranlasst, die Sperrzeitperiode zeitlich so zu steuern, das sie nach einer vorgegebenen Zeit nach der Erkennung von jeder R-Welle beginnt.
Vorhofkardioverter nach Anspruch 1, ferner mit einer Stufe (63), die die Ausgabe veranlasst, den kardiovertierenden Impuls an das Leitungssystem eine vorgegebene Zeit nach dem Erkennen einer A-Welle zu liefern.