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Die Erfindung betrifft elektrische Gewebestimulationsgeräte, und spezieller betrifft
sie Ausgangsschaltungen und Meßversiärkerschaltungen für Gewebestimulationsgeräte.
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Elektrische Körpergewebe-Stimulationsgeräte wie Nerven- oder
Muskel-Stimulationsgeräte, Herzschrittmacher und dergleichen sind im Stand der Technik wohlbekannt.
Elektrische Energie wird Körpergewebe unter Verwendung von Batterien, Kondensatoren,
Generatoren für elektrostatische Ladung und Wechselstromgeneratoren entweder aus
wissenschaftlichem Wissensdurst oder zur Behandlung verschiedener Verletzungen und
Krankheiten zugeführt. Kondensatorentladungsimpulse elektrischer Energie in Körpergewebe
hinein werden therapeutisch seit der Erfindung der Leidener Flasche verwendet, und ihre
Verwendung dauert bei implantierbaren Körperstimulatoren, insbesondere
Herzschrittmachern, bis heute an.
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Frühe implantierbare Herzschrittmacher, wie die im US-Patent Nr. 3,057,356
dargestellten, und bis heute folgende Schrittmacher Umfassen kleine, vollständig
implantierbare, transistorierte und batteriebetriebene Impulsgeneratoren, die mit flexiblen Leitungen
verbunden sind, die direkt in Kontakt mit Herzgewebe stehende Elektroden tragen. Bedarfs-
Herzschrittmacher verwenden herkömmlich eine Timerschaltung, eine Stimulierschaltung
und eine gesonderte Meßschaltung, die alle Strom von der Spannungsquelle ziehen. Die
Stimulierschaltungen derartiger Impulsgeneratoren umfassen herkömmlicherweise
Konstantstrom- oder Konstantspannungs-Ausgangsschaltungen, die über eine relativ hohe
Impedanz auf das Batteriepotential geladen werden und über Elektroden entladen werden, die
in Kontakt mit Myokardgewebe stehen, um die Depolarisation des Gewebes zu stimulieren.
Die Ausgangskondensatoren werden typischerweise in den Intervallen zwischen
aufeinanderfolgenden Entladungen wieder aufgeladen.
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Die Entladung eines Ausgangskondensators über das Myokardgewebe führt zu
Nachwirkungen, und zwar aufgrund der Störung des elektrischen Gleichgewichtszustands
an der Gewebe/Elektrode-Grenzfläche und wegen der Polarisation der Eigendipolmomente
des Gewebes. Auf der Nachrelaxation dieser Stimulierung beruhende Nachwirkungen,
typischerweise als "Polarisation" gekennzeichnet, zeigen sich an herkömmlichen Schrittmacher-
Meßverstärkern, die mit der Stimulierelektrode verbunden sind, als Spannungssignale, die
für eine Zeitdauer nach Abgabe eines Stimulierimpulses andauern. Bei herkömmlichen
Schrittmachern stören diese Nachwirkungen die Fähigkeit des Schrittmachers,
Depolarisa
tionen des Herzens während der Abgabe von Stimulierimpulsen, dicht auf diese folgend,
oder durch sie hervorgerufen, zu messen.
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Im Stand der Technik erfolgten verschiedene Versuche, um den "Polarisations"-
Nachwirkungen des Stimulierimpulses entgegenzuwirken und gleichzeitig den
Ausgangskondensator mittels eines schnellen Wiederaufladeimpulses wiederaufzuladen, der im
Anschluß an die Rückflanke des Ausgangsimpulses über die Stimulierelektroden ausgegeben
wird, wie z. B. in den US-Patenten Nr. 4,476,868, 4,406,286, 3,835,865 und 4,170,999
angegeben. Wird jedoch lediglich ausreichender Strom zum Wiederaufladen des
Ausgangskondensators durch die Elektrode/Gewebe-Grenzfläche geleitet, so führt dies das
Elektrode/Gewebe-System nicht notwendigerweise in seinen vorherigen elektrischen
Gleichgewichtszustand zurück. Alternativ wurde vorgeschlagen, den Nachwirkungen der Abgabe eines
Stimulierimpulses dadurch entgegenzuwirken, daß einfach die an der Abgabe eines Impulses
beteiligten Elektroden nach Abgabe eines Impulses miteinander verbunden werden, wie in
dem Bourgeois erteilten US-Patent Nr. 4,498,478 offenbart, oder mittels einer Folge von
Impulsen niedriger Energie entgegenzuwirken, wie in dem Economides u. a. erteilten US-
Patent Nr. 4,811,738 offenbart.
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EP-A-0 236 562 offenbart ein Herzschrittmachersystem, das vom Herz ausgelöste
Potentiale mittels der Position der Schrittmacherleitung in einer Herzkammer erfaßt. Die
natürliche Herzelektrodenaktivität wird in einem Bipolarmodus erfaßt, und ein
Schrittmacherimpuls wird gesperrt, falls ein Herzschlag innerhalb einer Warnperiode erkannt wird.
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Die Erfindung denkt an die Verwendung eines die Felddichte klemmenden
Operationsverstärkers sowohl zum Ausführen einer Körpergewebestimulation als auch zum Messen
elektrischer Aktivität im Körpergewebe. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine
Stimulierimpuls-Ausgabeschaltung zu schaffen, die Körpergewebe, insbesondere
Myokardgewebe, ausreichend stimulieren kann, so daß ein gewünschtes Gewebeansprechverhalten, wie
eine Depolarisation, erzielt wird, während Nachimpuls-Störungen des Elektrode/Gewebe-
Gleichgewichtszustands verringert werden, wie sie normalerweise zwischen
Stimulierimpulsen und/oder Gewebedepolarisation vorliegen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen vereinfachten
Stimulierinipulsgenerator zu schaffen, der ohne Ausgangskondensator arbeitet und die Komplexität von
Schaltungskomponenten vermeidet, wie sie beim Stand der Technik dazu vorhanden waren,
"Polarisations"-Effekte zu korrigieren oder zu kompensieren. Die Beseitigung des
herkömmlichen Ausgangskondensators sorgt für einen zusätzlichen wesentlichen Vorteil
dahingehend, daß beliebige Ausgangssignalverläufe einfach dadurch definiert und an das
erregbare Gewebe gelegt werden können, daß das definierende Steuerspannungssignal
verändert wird. Signalverläufe mit verlängerten Impulsen, Rampenspannungs-Signalverläufe und
Konstantspannungs-Signalverläufe können z. B. alle leicht erhalten werden.
Überschwellenwert- und Unterschwellenwert-Impulse können erzeugt und ausgegeben werden.
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Die leichte Einstellbarkeit des Stimulierimpuls-Signalverlaufs in Verbindung mit der
Möglichkeit, Gewebedepolarisationen unmittelbar nach Abgabe eines Stimulierimpulses zu
messen, sorgt auch für ein Meß- und Stimuliersystem, das mit Vorteil bei einem
Schrittmacher verwendet wird, wie er in WO 92/10236 offenbart ist. Diese Anmeldung offenbart
auch einen Schrittmacher, der den Erfolg von Stimulierimpulsen bei der Mitnahme des
Herzgewebes überwacht und die Stimulierimpulsenergie entsprechend einstellt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Erfordernis des Bereitstellens
von Austast- und Refraktärintervallen während und nach der Abgabe eines
Stimulierausgangsimpulses zu beseitigen oder zu verringern, insbesondere in Zusammenhang mit Einzel-
und Doppelkammer-Herzschrittmachersystemen.
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Wieder eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Verstärker sowohl als
Meßverstärker zum Messen natürlicher Herzdepolarisationen als auch als
Ausgangsimpulsgenerator eines Körpergewebe-Stimulationsgeräts, etwa eines Herzschrittmachers, zu
verwenden.
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Gemäß der Erfindung ist ein Gerät zum Stimulieren von Gewebe geschaffen, mit
einer ersten Elektrode zur Anbringung in der Nähe des zu stimulierenden Gewebes, einer
zweiten Elektrode und einem Impulsgenerator, der mit der ersten und der zweiten Elektrode
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator aufweist:
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eine aktive Schaltung mit einem ersten und einem zweiten Eingang, einem Ausgang
und einer Aufrechterhaltungseinrichtung, die den ersten und den zweiten Eingang auf
derselben Spannung hält, einer zwischen die erste Elektrode und den ersten Eingang
eingefügten virtuellen Last, wobei die zweite Elektrode mit dem zweiten Eingang gekoppelt ist, und
einer Spannungsquelleneinrichtung zum Ausgeben pulsierender Spannungssignale (V IN)
mit festgelegten Signalverläufen an den zweiten Eingang, und wobei die
Aufrechterhaltungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die den ersten und den zweiten Eingang
dadurch auf derselben Spannung bezüglich der zweiten Elektrode hält, daß sie elektrische
Energie über die virtuelle Last und die erste Elektrode ausgibt, wodurch bei Abgabe eines
pulsierenden Spannungssignals (V IN) ein Spannungsimpuls von der
Spannungsquelleneinrichtung an die erste Elektrode abgegeben wird.
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In Zusammenhang mit der Erfindung kann die Impedanz der virtuellen Last so
gewählt werden, daß der Verstärker über eine niedrige Eingangsimpedanz von z. B. 100 Ω
oder weniger verfügt. Die Impedanz der virtuellen Last sowie die Kapazitäts- und
Widerstandscharakteristik des Gewebe/Elektrode-Systems legen den Strom fest, wie er an die
Sondenelektrode als Funktion des festgelegten Spannungssignals gegeben wird.
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Die Impedanz der virtuellen Last kann so eingestellt werden, daß sie die
Meßcharakteristik des Verstärkers verändert, wie es in WO 92/02274 offenbart ist. Die
Stimulierimpulscharakteristik kann dadurch verändert werden, daß das festgelegte Spannungssignal
variiert wird, das am zweiten Eingang des Verstärkers liegt, und durch Einstellen der
Impedanz der virtuellen Last und der Rückkopplungsimpedanz. Durch Einstellen dieser
Parameter kann eine große Vielfalt von Meß- und Stimuliercharakteristiken auf einfache Weise
erzielt werden, und die Vorrichtung kann zur Verwendung mit Elektroden verschiedener
Typen optimiert werden.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten, nur beispielhaften Beschreibung eines derzeit bevorzugten
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
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Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Verbindung eines Schrittmacher-
Impulsgenerators und einer Stimulierleitung mit dem Herz zeigt;
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Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das einen die Felddichte klemmenden
Verstärker veranschaulicht, der zur Verwendung lediglich als Meßverstärker
konfiguriert ist;
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Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt; bei dem der erfindungsgemäße Verstärker sowohl als Meßverstärker als
auch als Ausgangsschaltung für ein Herzschrittmacher-System verwendet wird;
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Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das einen Herzschrittmacher mit automatischer
Schwellenwerteinstellung zeigt, der die in Fig. 3 veranschaulichte Schaltung
verwendet;
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein alternatives Ausführungsbeispiel eines die in
Fig. 3 veranschaulichte Schaltung verwendenden Herzschrittmachers zeigt; und
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Fig. 6 ist ein Satz von im Labor aufgenommenen Echtzeit-EKG-Kurven und
zugehörigen Zeitdiagrammen, die den Betrieb des Schrittmachers nach Fig. 4 in
Verbindung mit der Erfassung von Depolarisationen veranschaulichen, die durch
Stimulierimpulse hervorgerufen werden.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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In der folgenden Beschreibung wird auf veranschaulichende Ausführungsbeispiele
zum Ausführen der Erfindung Bezug genommen. Es ist zu beachten, daß andere
Ausführungsformen verwendet werden könnten, ohne vom Schutzbereich der Erfindung
abzuweichen. Beispielsweise wird die Erfindung in Zusammenhang mit einem Einkammer-VVI-
Schrittmachersystem zum Behandeln von Bradykardie offenbart. Es ist zu beachten, daß die
Technik für Stimulierung und Erkennung von Myokarddepolarisation auch auf andere
Formen von Schrittmachern und Herzstimulationsgeräten angewendet werden könnte, wozu
Doppelkammer-Schrittmacher (DDD, VDD, DVI usw.), auf die Pulszahl ansprechende
Schrittmacher (Einzel- und Doppelkammer) und Antitachyarrhythmie-Vorrichtungen
gehö
ren. Die Erkennung von Signalen aus anderem Körpergewebe und/oder die Stimulierung
anderen Körpergewebes als Myokardgewebe kann ebenfalls unter Verwendung der
Erfindung erzielt werden. Beispielsweise können die Konzepte der Erfindung bei elektrischen
Stimuliersystemen zum Stimulieren anderer Organ- und Skelettmuskelsystem und/oder des
Nervensystems eines Patienten verwendet werden.
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Fig. 1 ist eine Wiedergabe eines implantierten Schrittmachers 14 in Beziehung zu
einem Leitungssystem 12 und einem Herz 10, Typischerweise ist der Schrittmacher 14 unter
der Haut eines Patienten außerhalb des Brustkorbs im Brustbereich angebracht. Eine
Stimulierleitung 12 ist pervenös durch den rechten Vorhof in die rechte Kammer des Herzens 10
hindurchgeführt. Die Stimulierleitung 12 wird dazu verwendet, Stimulierimpulse zum Herz
zu führen und elektrische Signale, die von Depolarisationen des Herzgewebes herrühren,
zum Schrittmacher 14 zu leiten.
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Es existieren zwei grundlegende Meßkonfigurationen, die unter Verwendung der
Stimulierleitung 12 verwendet werden können. Eine unipolare Elektrodenkonfiguration
verwendet eine Spitzenelektrode 22, die auf eine Gehäuseelektrode 24 bezogen ist.
Typischerweise beträgt der Abstand zwischen der distalen Spitzenelektrode 22 und der
Elektrode 24 in Form des Schrittmachergehäuses zwischen 10 und 30 cm. Eine bipolare
Elektrodenkonfiguration verwendet eine Ringelektrode 21 und die Spitzenelektrode 22.
Typischerweise haben die Spitzen- und die Ringelektrode 22 und 21 einen Abstand zwischen 0,5
und 3,0 cm voneinander. Bei Doppelkammer-Schrittmachern werden Elektroden für
unipolare und/oder bipolare Meßvorgänge auf ähnliche Weise am Vorhof oder am Herzsinus oder
darin angebracht.
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Fig. 2 offenbart einen Verstärker zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung.
Diese Form eines Verstärkers ist auch in den oben zitierten PCT-Patentanmeldungen
beschrieben.
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Die aktive Schaltung des Verstärkers 38 versucht, an ihren zwei Eingängen gleiche
Spannungspegel aufrechtzuerhalten. Der Durchlauf einer Depolarisations-Wellenfront
ändert die Verteilung der elektrischen Ladungen und das elektrische Feld in der Nähe der
Elektrode 22. Diese Störung führt in der aktiven Schaltung des Verstärkers dazu, daß sie
Strom über den Rückkopplungswiderstand 48 und den virtuellen Lastwiderstand 44 liefert,
um an ihren Eingängen gleiche Spannungen aufrechtzuerhalten. Dieser der Elektrode 22
zugeführte Strom dient sowohl dazu, den Gleichgewichtszustand wiederherzustellen, wie er
tatsächlich dem Durchlauf der Depolarisations-Wellenfront vorhergeht, und das Auftreten
dieser Depolarisations-Wellenfront zu signalisieren.
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Wie in dem schematischen Diagramm von Fig. 2 dargestellt, kann der Meßverstärker
in der Praxis mit einem Operationsverstärker 38 versehen sein, dessen nicht-invertierender
Eingang 40 mit der Gehäuseelektrode 24 verbunden ist. Der invertierende Eingang 42 ist
über den variablen Widerstand 44, der als virtueller Lastwiderstand für das System dient,
mit der Spitzenelektrode 22 verbunden. Dieser Widerstand beträgt vorzugsweise zwischen
10 und 1000 Ω und hat vorzugsweise weniger als 100 Ω zur Verwendung in Verbindung
mit Elektroden kleiner Oberfläche, die typischerweise eine Oberfläche von ungefähr 5 mm²
oder weniger aufweisen.
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Der Erfinder hat herausgefunden, daß dann, wenn ein erfindungsgemäßer Verstärker
mittels einer polierten Platinsondenelektrode mit einem Hundeherz verbunden wird, R-
Zacken, wie sie im Verlauf eines normalen S Sinusrhythmus auftraten, einen
Spitzenstrombedarf durch die virtuelle Last von ungefähr 0,5 uA/mm² Elektrodenfläche erfordern.
Vorzugsweise liegt der Spitzenstrombedarf bei etwa 2,5 uA oder weniger, was mit einer
Platinelektrode von ungefähr 2 bis 5 mm² Oberfläche erzielt werden kann. Aus anderen
Metallen hergestellte Elektroden weisen abweichenden Strombedarf auf und verfügen daher über
andere optimale Bemessungsbereiche. Elektroden, die direkt mit dem Myokard in Kontakt
stehen, erfordern typischerweise einen größeren Spitzenstrom pro Quadratmillimeter
Oberfläche und haben daher typischerweise etwas kleinere optimale Oberflächen oder sie
verwenden Stromnebenschlüsse zum Rückführen des übermäßig großen Stroms.
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Für den Verstärker 38 ist ein Rückkopplungspfad durch einen
Rückkopplungswiderstand 48 gebildet, der eine Ausgangsspannung B auf einer Leitung 49 festlegt, die
proportional zum Strom durch die virtuelle Last 44 und den Rückkopplungswiderstand 48 ist.
Ein Differenzverstärker 54 kann wahlweise vorhanden sein, um die Größe der
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 22 und 24 und damit die Spannung über die virtuelle Last
44 zu messen. Der nicht-invertierende Eingang 50 dieses Differenzverstärkers 54 ist mit der
Spitzenelektrode 22 verbunden, während die Gehäuseelektrode 24 mit dem invertierenden
Eingang 52 verbunden ist. Die Ausgangsspannung A des Differenzverstärkers 54 ist
proportional zur Spannung über den Widerstand 44 der virtuellen Last.
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Die Spannungsmeßwerte A und B können dazu verwendet werden, die Leistung zu
berechnen, die als Ergebnis des Durchlaufs einer Herzdepolarisations-Wellenfront über die
virtuelle Last zugeführt wird. Die Erkennung des Durchlaufs der Depolarisationswellenfront
aufgrund der über die virtuelle Last zugeführten, gemessenen Leistung kann für Meßzwecke
in Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden. Jedoch kann auch so gearbeitet
werden, daß das Stromsignal allein zum Erkennen einer Depolarisation verwendet wird, und
bei den nachfolgend erörterten speziellen Ausführungsbeispielen wird nur dieses Signal
verwendet.
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Die Leistungsberechnung wird durch einen Analogmultiplizierer 56 ausgeführt, der
den Leistungswert berechnet und eine Ausgangsspannung C proportional zur berechneten
Leistung erzeugt. Das Stromsignal B oder das Leistungssignal C wird einem Komparator 58
über einen Schalter 57 zugeführt. Der Komparator 58 vergleicht das ausgewählte
Eingangssignal mit einer durch eine Spannungsquelle 46 festgelegten Schwellenspannung VIF.
Überschreitet je nach Auswahl das Stromsignal B oder das Leistungssignal C den Wert
VREF, so erzeugt der Komparator 58 auf der Leitung 32 ein Meßsignal SD betreffend die
V-Erkennung.
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Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer
kombinierten Eingangs/Ausgangs-Stufe veranschaulicht, die den die Felddichte klemmenden, in Fig. 2
veranschaulichten Verstärker verwendet. Der negative Eingang des Operationsverstärkers
100 ist über den virtuellen Lastwiderstand 104 mit der Sondenelektrode 22 verbunden. Der
Lastwiderstand 104 ist als einstellbarer Widerstand dargestellt, wobei eine Einstellung
dieses Lastwiderstands 104 ein Abstimmen des Meßverstärkers ermöglicht, wie es in der oben
zitierten PCT-Anmeldung WO 92/02274 erörtert ist. Durch Verringern der Impedanz der
virtuellen Last 104 wird der Signalbeitrag des von der Elektrode 22 entfernten
Herzgewebes verringert und der relative Beitrag des Gewebes in unmittelbarer Nähe der Elektrode 24
erhöht. Es wird angenommen, daß zu den Zwecken der Erfindung eine Impedanz der
virtuellen Last von 100 Ω oder weniger bevorzugt ist, wobei in der Praxis eine Impedanz 104
der virtuellen Last bis nahe an Null verwendet werden kann. Die indifferente Elektrode 24,
die die Form des gesamten Gehäuses des Schrittmachers oder eines Teils desselben
einnehmen kann, ist über einen einstellbaren Widerstand 134 mit dem positiven Eingang des
Operationsverstärkers 100 verbunden. Der Rückkopplungswiderstand 102 legt am Ausgang des
Verstärkers 100 eine Spannung proportional zu dem durch den virtuellen Lastwiderstand
104 fließenden Strom fest. Die Funktion des Verstärkers 100 zum Messen von
Herzdepolarisationen entspricht der Funktion des Verstärkers 38, wie oben für Fig. 2 erörtert und in
den oben zitierten PCT-Anmeldungen ausführlich erörtert.
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Der Ausgang des Verstärkers 100 ist mit dem Eingang eines Differenzverstärkers
106 verbunden, der als einstellbare Verstärkungsstufe mit herkömmlicher Konstruktion
arbeitet, wobei die Verstärkung durch einen variablen Widerstand 108 eingestellt wird. Ein
Operationsverstärker 112 stellt den Versatz des Verstärkers 106 ein, der mittels einer
variablen Spannung eingestellt werden kann, die von einem variablen Widerstand 114
zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 106 wird, falls erwünscht, an eine
Verstärkerausgangsleitung 118, zur Verwendung als analoges Signal, gegeben. Das Ausgangssignal
des Verstärkers 106 wird auch einem Erkennungsblock 110 zugeführt, der das Auftreten
eines Signals vom Verstärker 106 erkennt, das einen vorgegebenen Meßschwellenwert
überschreitet. Dieser Schwellenwert kann ein einfacher Spannungspegel-Schwellenwert
sein, oder es kann ein zusammengesetztes Ausgangssignal aus einem eine Faltungsoperation
ausführenden Schwellenwertdetektor sein.
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Der Erkennungsblock 110 kann einer Schaltung entsprechen, die dazu verwendet
wird, Meßschwellenwerte bei einem bekannten Schrittmacher zu errichten und wird aus
diesem Grund hier funktionsmäßig veranschaulicht. Auf ein Ausgangssignal vom Verstärker
106 hin, das einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, sei es positiv oder negativ,
wird auf der Leitung 32 ein Meßerkennungssignal (SD) erzeugt. Um zu verhindern, daß
Meßerkennungssignale auf die Abgabe des Stimulierimpulses selbst hin erzeugt werden,
kann der Erkennungsblock während des Stimulierimpulses und für die nachfolgenden
wenigen Millisekunden mittels eines Signals auf einer Leitung INH 138 gesperrt werden. Wird
der Verstärker nicht dazu verwendet, eine Mitnahmeerkennung auszuführen, wie dies unten
erörtert wird, so kann das Signal auf der Leitung INH 138 für bis zu 100 ms nach dem
Stimulierimpuls andauern, entsprechend den digitalen Austastintervallen, wie sie bei vielen
bekannten Schrittmachern verwendet werden. Alternativ kann dann, wenn der Verstärker 26
dazu verwendet wird, Mitnahmeerkennung auszuführen, das Signal auf der Leitung
INH 138 nur ausreichend lang dafür anstehen, daß der Verstärker 100 den
Gleichgewichtszustand an den Elektroden wiederherstellen kann, d. h. für ungefähr 5 ms.
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Die Verwendung des Operationsverstärkers 100 zum Ausgeben eines
Stimulierimpulses wird dadurch bewerkstelligt, daß dem positiven Eingang des Verstärkers 100 eine
positive Spannung auferlegt wird, wie oben erörtert. Operationsverstärker 124 und 130
wirken in Verbindung mit zugeordneten Widerständen 120, 122, 126, L28 und 132 so, daß
sie einen einstellbaren, gesteuerten Strom durch einen Widerstand 134 als Funktion der an
den negativen Eingang des Verstärkers 124 auf der Leitung 47 angelegten Spannung,
markiert mit "VIN" abgeben. Der Strom durch den Widerstand 134 legt ein Spannungssignal
fest, das an den positiven Eingang des Operationsverstärkers 100 gegeben wird und einen
Stromfluß durch den Rückkopplungswiderstand 102 auslöst, der den invertierenden Eingang
des Operationsverstärkers 100 auf dieselbe Spannung treibt, wie sie an den
nicht-invertierenden Eingang angelegt ist. Diese Spannung am virtuellen Knoten (die Spannung am
invertierenden Eingang des Verstärkers 100) wird an den virtuellen Lastwiderstand 104 und
die Sondenelektrode 22 gelegt, um das Herz zu stimulieren.
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Die Einstellung des an den Verstärker 100 gegebenen Spannungssignals kann mittels
der Einstellung des Widerstands 132, des Widerstands 134 oder durch Änderung des über
die Leitung VIN 47 zugeführten Signals bewerkstelligt werden. Allgemein gesagt, reagiert
die in dieser Figur veranschaulichte Ausgangsschaltung dadurch auf eine Spannung auf der
Leitung VIN 47, daß sie einen Strom durch den virtuellen Lastwiderstand 104 erzeugt, der
dazu ausreicht, die Eingänge des Verstärkers 100 auf derselben Spannung zu halten.
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In Zusammenhang mit Herzstimulierung ist es beabsichtigt, daß Rechteckwellen von
2 ms oder kürzerer Dauer im allgemeinen an den negativen Eingang des Verstärkers 124
angelegt werden, um an die Elektrode 22 angelegte Spannungsimpulse auszulösen. Jedoch
können auch rampenförmige Spannungssignalverläufe, sinusförmige
Spannungssignalverläufe oder beliebige Spannungssignalverläufe an den Verstärker 124 gegeben werden, mit
entsprechenden, vom Verstärker I00 erzeugten Spannungssignalverläufen. Es kann eine
Schaltung zum Erzeugen rechteckiger Spannungsimpulse, rampenförmiger
Spannungsimpulse, sinusförmiger Spannungsimpulse und/oder anderer beliebiger Spannungsimpulse
verwendet werden, um den Signalverlauf des stimulierenden Stroms zu beistimmen. Es wird
davon ausgegangen, daß eine derartige Schaltung in der Technik wohlbekannt ist,
weswegen sie hier nicht im einzelnen offenbart wird. Für die meisten Schrittmacherzwecke ist
beabsichtigt, daß einfache Rechteckspannungsimpulse an die Leitung VIN 47 gegeben
werden, wobei entweder die Impulsamplitude oder die Impulsdauer erhöht wird, um den
Energiepegel des durch den Verstärker 100 an die Elektrode 22 gegebenen Stimulierimpulses zu
erhöhen.
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Wie vorstehend erörtert, führt der Verstärker 100 nach Abgabe des
Stimulierimpulses an die Elektrode 22 dem Lastwiderstand 104 einen Strom zu, um den "Polarisations"-
Nachwirkungen entgegenzuwirken, wie sie der Zuführung des Stimulierimpulses zugeordnet
sind (Potential zwischen den Elektroden nach Anlegen eines Stimulierimpulses), und um das
Elektrode/Gewebe-System schnell in seinen vorigen Gleichgewichtszustand
zurückzuführen. Nach Abgabe des Stimulierimpulses kann der Verstärker 100 schnell (innerhalb von 10
ms oder weniger) dazu verwendet werden, das Auftreten von durch den Stimulierimpuls
ausgelösten und natürlichen Depolarisationen des Herzgewebes zu erfassen.
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Da der Verstärker 100 während der Abgabe des Stimulierimpulses aktiv ist,
erscheint an seinem Ausgang eine Spannung, die den Stimulierstrom anzeigt. Dergestalt bildet
die veranschaulichte Schaltung eine einfache Meßeinrichtung für die Charakteristik, die der
Elektrode/Gewebe-Schnittstelle und der Unversehrtheit der Stimulierleitung zugeordnet ist.
Das vom Verstärker 106 verstärkte Signal, das den der Elektrode 22 zugeführten Strom
anzeigt, kann auf einer Leitung 118 zu einer Aufzeichnungs- und Analyseschaltung, falls eine
solche vorhanden ist, geführt werden. Auf ähnliche Weise kann, da der Verstärker 100
kontinuierlich ab der Abgabe des Stimulierimpulses aktiv ist, der Strom durch den virtuellen
Lastwiderstand 104 unmittelbar nach dem Stimulierimpuls zum Entgegenwirken gegen
"Polarisations" Nachwirkungen auch über den Verstärker 106 zu Aufzeichnungs- und
Analysezwecken auf die Leitung 118 gegeben werden. Der Strom, der in den ersten wenigen
Millisekunden nach Abgabe des Stimulierimpulses an der Elektrode 22 liegt, kann
Information hinsichtlich des Zustands des der Elektrode 22 benachbarten Gewebes oder andere
nützliche Information liefern.
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Die gemessenen, hervorgerufenen und natürlichen Depolarisations-Wellenfronten
führen selbstverständlich auch zu entsprechenden Spannungssignalen am Ausgang des
Verstärkers 100, die dazu verwendet werden können, Depolarisationen unter Verwendung der
Erkennungsschaltung 110 zu erkennen, oder können unter Verwendung beliebiger
bekannter Signalverlaufsanalyse-Techniken aufgezeichnet und analysiert werden, wozu die
Messung der Amplitude, der Breite, der Kippgeschwindigkeit usw., des in Verbindung mit der
erkannten Depolarisation auftretenden Spannungssignals gehört. Es wird angenommen, daß
diese Form einer Analyse besonders in Verbindung mit der Verwendung der Erfindung in
Zusammenhang mit einer implantierbaren Tachyarrhythmie-Vorrichtung von besonderem
Wert ist, wo eine Signalverlaufsanalyse von Bedeutung sein dürfte, wenn es darum geht,
natürlich und fehlerhaft übergeleitete Depolarisations-Wellenfronten zu unterscheiden.
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Fig. 4 zeigt die Hauptschaltungselemente innerhalb eines die Erfindung
verwendenden Schrittmachers, der so ausgebildet ist, daß er ermittelt, ob die ausgegebenen
Stimulierimpulse das Herz erfolgreich mitgenommen haben. Der Meßverstärker 26 ist so
angeschlossen, daß er elektrische Herzsignale zwischen der Spitzenelektrode 22 und der
Gehäuseelektrode 24 mißt. Der Stimulierimpuls-Signalverlaufsgenerator 34 ist vorzugsweise an den
Meßverstärker 26 angeschlossen und dient dazu, den Signalverlauf des Stimulierimpulses
festzulegen, wie oben erörtert.
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Es ist auch ein zweiter die Felddichte klemmender Meßverstärker 27
veranschaulicht, der mit der Ringelektrode 21 (Fig. 1) und dem Schrittmachergehäuse 24 verbunden
ist. Der Verstärker 27 kann dem in Fig. 2 veranschaulichten Meßverstärker entsprechen und
dient dazu, die Mitnahmeerkennungsfunktion auszuführen, wie sie im oben zitierten
Dokument WO 92/01236 ("Elektronische Mitnahmeerkennung für einen Schrittmacher")
offenbart ist.
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Im Betrieb erfaßt der Meßverstärker 26 das Auftreten einer Herzdepolarisation und
erzeugt daraufhin ein Meßerkennungssignal (SD) auf der Leitung 32. Das Auftreten des
Signals SD setzt den Escape-Intervalltimer 30 zurück und nimmt so eine Neusynchronisierung
des Schrittmachers auf den zugrundeliegenden Rhythmus des Patientenherzens vor. Wurden
innerhalb des Escape-Intervalls keine Kammerdepolarisationen erfaßt, so erzeugt der Timer
30 mit Ablauf des Escape-Intervalls ein Kammerstimuliersignal auf der Leitung 29. Das
Kammerstimuliersignal (VP) wird über die Leitung 36 an die Signalverlaufsgenerator-
Schaltung 34 für den Stimulierimpuls gegeben und triggert die Erzeugung eines
vorgegebenen Spannungssignals, wie oben erörtert, das den der Sondenelektrode 22 zugeführten
Strom steuert. Typischerweise wird der Escape-Intervalltimer 30 durch Telemetrie
fernprogrammiert, um die Dauer des Kammer-Escape-Intervalls einzustellen, die dem gewünschten
maximalen Zeitintervall zwischen Herzschlägen entspricht.
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Das durch den Escape-Intervalltimer 30 erzeugte Signal VP auf der Leitung 36 wird
über eine Leitung 49 auch an einen elektronischen Mitnahmeerkennungstimer 33 gegeben.
Das Signal VP setzt den Timer 33 zurück, der danach das Zeitfenster für die
Mltnahmeerkennung festlegt. Während des Mitnahmeerkennungsfensters (T2) erzeugt der Timer 33 auf
einer Leitung 43 ein Signal, das ein Gatter 41 freigibt. Das Auftreten des Signals SD vom
Verstärker 26 oder vom Verstärker 27 während des Mitnahmeerkennungsfensters führt zu
einem Mitnahmeerkennungssignal (ECD) vom Gatter 41 auf der Leitung 37.
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Bei einem typischen modernen Schrittmacher beträgt die Dauer eines
Schrittmacherimpulses ungefähr 1 ms oder weniger, wobei der Verstärker 26 das elektrische
Gleichgewicht des der Sondenelektrode 22 zugeordneten Elektrode/Gewebe-Systems in
ausreichender Weise wiederherstellt, so daß die Gewebedepolarisation innerhalb einiger weniger
Sekunden danach gemessen werden kann. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen ein mit der
Ringelektrode und der Gehäuseelektrode verbundener Meßverstärker 27 zur
Mitnahmeerkennung verwendet wird, kann das Mitnahmeerkennungsfenster ungefähr 10 ms nach dem
Kammerstimulierimpuls beginnen und 80 bis 100 ms danach enden. Bei Ausführungsformen,
die den Verstärker 26 zur Mitnahmeerkennung verwenden, müßte das zugehörige
Mitnahmeerkennungsfenster typischerweise etwas früher beginnen (z. B. 5 bis 8 ms nach Abgabe
des Stimulierimpulses), um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß die hervorgerufene
Depolarisationsivellenform, wie sie zwischen der Spitzenelektrode und der Gehäuseelektrode
gemessen wird, dichter auf den Stimulierimpuls folgt.
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Die Verwendung des Verstärkers 26 zum Zwecke der Mitnahmeerkennung ist
insbesondere in solchen Fällen zweckmäßig, in denen die Mitnahme mit kleineren
Impulsamplituden erzielt wird, so daß der Verstärker den Gleichgewichtszustand an den Elektroden
innerhalb von ungefähr 5 ms oder weniger nach dem Stimulierimpuls wiederherstellen kann. Der
Betrieb des veranschaulichten Schrittmachers zum Ausgeben eines Schrittmacherimpulses
niedrigster Energie, die eine Mitnahme zuverlässig auslöst, unterstützt die Erzielung dieses
Ergebnisses.
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Das Zeitintervall vom Ende des Kammerstimulierimpulses bis zum Beginn des
elektronischen Mltnahmeerkennungsfensters ist hier als T1 bezeichnet. Mit Ablauf von T1
beginnt das Mitnahmeerkennungsfenster T2. Die Periode T1 beginnt mit Vollendung des
Kammerstimulierimpulses. Die Dauer der Periode T1 sollte kurz sein, und Versuche legen
es nahe, daß bei Systemen, die die Felddichte klemmende Meßverstärker verwenden, 5 bis
10 ms geeignete Werte sind. Die Dauer der Periode T2 soll ausreichend lang sein, um die
Erkennung beliebiger vom Schrittmacher ausgelöster Depolarisationen zu ermöglichen.
Versuche legen es nahe, daß 30 bis 100 ms eine geeignete Dauer für T2 sind.
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Ein Mltnahmeerkennungssignal (ECD) wird erzeugt, wenn der Meßverstärker 26 ein
Signal SD während des Mitnahmeerkennungsfensters T2 erzeugt. Dieses
Mitnahmeerkennungssignal kann auf verschiedene Arten verwendet werden, was in Zusammenhang mit
einem Schrittmacher mit automatischer Schwellenwerteinstellung veranschaulicht wird. In
diesem Fall wird das Mltnahmeerkennungssignal ECD einer Logik 35 für automatische
Schwellenwerteinstellung über eine Leitung 37 mitgeteilt. Die Logik 35 für automatische
Schwellenwerteinstellung steuert den Energieinhalt der durch den Impulsgenerator 34 an
das Leitungssystem ausgegebenen Stimulierimpulse. Falls ein Stimulierimpuls ausgegeben
wird und kein Mltnahmeerkennungssignal folgt, erzeugt die Logik 35 für automatische
Schwellenwerteinstellung ein Steuersignal auf einer Leitung 45, um die Amplitude oder die
Dauer des durch den Signalverlaufsgenerator 34 für den Stimulierimpuls festgelegten
Spannungssignals zu erhöhen, wodurch die Amplitude oder Dauer des an die Elektrode 22
gegebenen Stroms entsprechend erhöht wird. Die Logik 35 für automatische
Schwellenwerteinstellung kann auch die Amplitude oder die Dauer des festgelegten Spannungssignals auf eine
verlängerte Periode hin verringern, in der alle Stimulierimpulse das Herz erfolgreich
mitgenommen haben, um eine Bestimmung der minimalen Energie zu ermöglichen, die
erforderlich ist, das Herz erfolgreich zu stimulieren. Die Logik 35 für automatische
Schwellenwerteinstellung kann auf einen das Herz nicht mitnehmenden Fehl-Stimulierimpuls auch
dadurch reagieren, daß sie schnell einen zusätzlichen Stimulierimpuls mit erhöhtem
Energieinhalt auslöst, und sie kann damit fortfahren, Impulse mit erhöhtem Energieinhalt auszulösen,
bis Mitnahme erzielt wird, wie dies unten anhand von Fig. 6 veranschaulicht wird.
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Beispiele bekannter Vorrichtungen zum Einstellen des Energieinhalts der vom
Impulsgenerator 34 erzeugten Stimulierimpulse sind in dem Callaghan u. a. erteilten US-Patent
Nr. 4,858,610, dem Callaghan u. a. erteilten US-Patent Nr. 4,878,497 und dem DeCote
erteilten US-Patent Nr. 4,729,376 offenbart. Selbstverständlich muß bei der Erfindung die
Einstellung so erfolgen, daß die an den Verstärker 26 gegebenen, festgelegten
Spannungssignale verändert werden, anstatt daß dies durch eine spezielle Schaltung erfolgt, wie sie in
diesen Patenten offenbart ist, jedoch können die allgemeinen offenbarten Vorgehensweisen
immer noch verwendet werden.
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Alternative Stimulierfunktionen, die auf die Erkennung oder Nichterkennung von
Herzdepolarisationen während des Mltnahmeerkennungsfensters modifiziert werden
können, sind in dem Callaghan u. a. erteilten US-Patent Nr., 4,795,366 und dem Wittkampf
erteilten US-Patent Nr. 4,305,396 beschrieben.
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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines mikroprozessorgestützten Schrittmachers, der die
Erfindung verwendet. Der Betrieb des die Feldstärke klemmenden Verstärkers 26 in
Verbindung mit den Elektroden 22 und 24 und dem Stimulierimpuls-Signalverlaufsgenerator 34
entspricht dem Betrieb derselben Komponenten, die oben in Verbindung mit den Fig. 3 und
4 erörtert wurden. Der Verstärker 26 gibt ein Meßerkennungssignal an die Leitung 32 ab,
das an eine Timer- und Logikschaltung 300 für den Schrittmacher gegeben wird. Das
analoge Signal vom Operationsverstärker innerhalb des FDC-Verstärkers 26 wird über eine
Leitung 118 zur Speicherung und Signalverlaufsanalyse an einen Analog/Digital-Umsetzer
306 gegeben.
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Die Timer- und Logikschaltung 300 für den Schrittmacher enthält programmierbare
Digitalzähler und eine zugehörige Logik zum Steuern der Intervalle, die
Herzschrittmacherfunktionen zugeordnet sind. Am wichtigsten ist es, daß die Schrittmacher-Timerlogik 300
den Escape-Intervalltimer, den elektronischen Timer für das Mitnahmeerkennungsfenster
und die Logik für automatische Schwellenwerteinstellung wie in Fig. 4 veranschaulicht,
enthält. Die speziellen, von der Schrittmacher-Timerlogik 300 vorgegebenen Intervalle werden
durch einen Mikroprozessor 308 über einen Adressen/Datenbus 302 gesteuert. Auf die
Erkennung einer Depolarisationswellenfront hin, wie durch ein Logiksignal auf der Leitung
SD 32 angegeben, setzt die Schrittmacher-Timerlogik 300 den
Schrittmacher-Escape-Intervalltimer zurück und startet unter Steuerung durch den Mikroprozessor 308 eine beliebige
andere Timerfunktion, die erwünscht sein kann.
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Hierzu können die Mitnahmeerkennungsfenster T1 und T2 gehören. Mit Ablauf des
Kammer-Escape-Intervalls wird auf einer Leitung 304 ein Triggersignal erzeugt, gemäß
dem der Stimulierimpuls-Signalverlaufsgenerator 34 einen Spannungssignalverlauf auf der
Leitung 47 erzeugt, wie durch den Mikroprozessor 308 über den Adressen/Datenbus 302
definiert. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 308 dann, wenn der Verstärker 26
während eines elektronischen Mitnahmeerkennungsfensters T2 keine Depolarisationswellenfront
erkennt, was dem Mikroprozessor 308 über den Adressen/Datenbus 302 mitgeteilt wird, die
unmittelbare Abgabe eines zweiten Stimulierimpulses bei oder kurz nach Ablauf des
Intervalls T2 mit erhöhter Amplitude oder Dauer bewirken. Auf die Erkennung einer gemessenen
Kontraktion während des elektronischen Mltnahmeerkennungsfensters T2 hin kann der
Mikroprozessor 308 stattdessen die Schrittmacher-Timerlogik 300 anweisen, mit dem
nächstfolgenden Kammerstimulierintervall zu beginnen. Ähnlich kann der Mikroprozessor 308
gelegentliche allmähliche Verringerungen des Energieinhalts der Ausgangsimpulse
anweisen, um zu ermitteln, ob die ausgegebenen Stimulierimpulse eine angemessene
Sicherheitstoleranz aufweisen, wie es in einigen der oben zitierten Patente erörtert ist. Das analoge
Ausgangssignal vom Verstärker 26 wird an einen A/D-Umsetzer 306 gegeben, der unter
Steuerung durch den Mikroprozessor 308 über den Adressen/Datenbus 302 arbeitet. Diese
Struktur ermöglicht die Einspeicherung des Ausgangssignals vom Verstärker 26 während
und nach Erzeugung von Stimulierimpulsen sowie auf das Erkennen spontaner oder
stimulierter Herzdepolarisationen hin. Beispielsweise kann ein Teil eines Direktzugriffsspeichers
310 als Umlaufpuffer konfiguriert sein, in den das digitalisierte Ausgangssignal des
Verstärkers 26 unter Steuerung durch eine DMA Schaltung 312 eingespeichert wird.
Beispielsweise können die vorangehenden 200 oder 300 ms eines digitalisierten Signals dauernd im
Umlaufpuffer enthalten sein. Entweder auf die Abgabe eines Stimulierimpulses oder auf das
Erkennen einer Depolarisations-Wellenfront hin kann der Mikroprozessor 308 den
Umlaufpufferspeicher 100 oder 200 ms später einfrieren und den Inhalt des Puffers zur späteren
Analyse an einen gesonderten Ort innerhalb des Speichers 310 übertragen. Auf diese Weise
können der Verlauf des Signals auf der Leitung 118, entsprechend dem ausgegebenen
Stimulierimpuls, der Signalverlauf entsprechend dem Betrieb des Verstärkers 26 zum
Wiederherstellen des Elektrode/Gewebe-Systems in seinen vorigen Gleichgewichtszustand sowie
die ausgelösten oder spontanen Depolarisations-Signalverläufe alle für eine Analyse unter
Verwendung einer Kurvenanpassung oder anderer Formen digitaler Signalverlaufsanalyse
aufbewahrt werden.
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Während das in Fig. 5 veranschaulichte Ausführungsbeispiel in Form eines
Schrittmachers vorliegt, kann die erörterte Signalspeicher- und Analyseschaltung auch gut in
Zusammenhang mit einem implantierbaren Antitachyhardie-Schrittmacher, einem
implantierbaren Kardioverter oder einem implantierbaren Defibrillator verwendet werden, wie oben
erörtert, wobei Ergebnisse der Signalverlaufsanalyse dazu verwendet werden, normal
übergeleitete und ektopische Schläge usw. voneinander zu unterscheiden.
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Der Betrieb der Erfindung in Zusammenhang mit einem Schrittmacher mit
automatischer Schwellenwerteinstellung, wie oben erörtert, ist in Fig. 6 in den Kurven 1 bis 6
veranschaulicht.
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Die Kurve 1 entspricht dem Spannungssignal am Ausgang des Verstärkers 26 auf
der Leitung 118 (Fig. 3), wobei die an die Elektrode 22 ausgegebenen Impulse und R-
Zacken veranschaulicht sind, die eine Herzdepolarisation veranschaulichen.
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Die Kurve 2 entspricht dem Spannungssignal am Ausgang eines
Operationsverstärkers, der dem Verstärker 38 in Fig. 2 entspricht, dessen invertierender Eingang mit der
Ringelektrode 21 und dessen nicht-invertierender Eingang mit dem Schrittmachergehäuse
24 verbunden ist.
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Die Kurve 3 veranschaulicht den Logikpegel am Ausgang des Meßverstärkers 26
(Fig. 5) auf der Leitung 32; die veranschaulichten Impulse entsprechen daher den oben in
Verbindung mit Fig. 4 erörterten Signalen SD.
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Die Kurve 4 entspricht dem Logikpegel am Ausgang des Verstärkers 27 auf der
Leitung 39 (Fig. 4) und zeigt auf ähnliche Weise das Auftreten erfaßter
Kammerdepolarisationen an.
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Die Kurve 5 entspricht den Signalen auf der Leitung 43 vom
Mitnahmeerkennungs
timer 33 (Fig. 4). Signale mit hohem Logikpegel in der Kurve 4 entsprechen demgemäß den
Dauern der Eingangserkennungsfenster T2, und die Abstände zwischen den ausgegebenen
Schrittmacherimpulsen (62, 63, 72, 73, 74) und den Fenstern T2 entsprechen den
Intervallen T1.
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Die Kurve 6 entspricht dem Ausgangssignal des Signalverlaufsgenerators 34 (Fig. 5)
für Kammerstimulierimpulse. Der Energieinhalt der ausgegebenen Schrittmacherimpulse
spiegelt sich in der Höhe der Impulsmarkierungen wieder. Das Auftreten von
Stimulierimpulsen spiegelt sich auch durch die Störsignale 62, 63, 72, 73 und 74 wieder, die sich über
die Kurven 1 bis 5 erstrecken und dem Ausgangssignal des Verstärkers 26 (Fig. 4) während
der Abgabe der Stimulierimpulse entsprechen.
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Der erste Herzsignalverlauf 60a, 60b rührt von einer normalen Sinusdepolarisation
des Herzens her. Das Signal SD 61 auf der Kurve 3 und das Signal SD 65 auf der Kurve 4
geben die Erfassung dieses Ereignisses wieder. In Zusammenhang mit dem Schrittmacher
von Fig. 5 setzt die Erfassung dieser Depolarisation den Escape-Intervalltimer 30 zurück.
Mit dem Ablauf des Escape-Intervalls erzeugt der Timer 30 ein V-Stimuliersignal, das einen
Kammerstimulierimpuls auslöst.
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Das Störsignal 62 und die Stimulierimpuls-Markierung 69 auf der Kurve 6
kennzeichnen die Abgabe eines Stimulierimpulses. Danach wird, wie bei 67 auf der Kurve 5
gekennzeichnet, ein Mitnahmeerkennungsfenster T2 definiert. Es ergibt sich keine
Depolarisation, da der Stimulierimpuls unzureichende Energie zur Mitnahme des Herzens hat. Dieser
Mitnahmeausfall ist aus der Tatsache heraus deutlich, daß der Abgabe des Stimulierimpulses
bei 62 kein V-Meßerkennungssignal auf der Kurve 4 folgt. In diesem Fall erzeugt die Logik
35 für automatische Schwellenwerteinstellung (Fig. 4) einen weiteren
Kammerstimulierimpuls, wie durch das Störsignal 63 gekennzeichnet. Die Amplitude dieses Stimulierimpulses
ist erhöht, wie durch die Stimulierimpuls-Markierung 70 in der Kurve 6 angezeigt.
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In diesem Fall nimmt der zweite Stimulierimpuls das Herz mit, wie es durch den
Depolarisationssignalverlauf 64a, 64b auf den Kurven 1 und 2 erkennbar ist. Diese
Kammerdepolarisation wurde innerhalb des Mitnahmeerkennungsfensters 68 nach Abgabe des
Stimulierimpulses bei 63 erfaßt, wie aus dem V-Meßerkennungssignal 66 in der Kurve 4
hervorgeht.
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Die dem Depolarisationssignalverlauf 71a, 71b zugehörigen Kurven
veranschaulichen eine Folge von drei bei 72, 73, 74 ausgegebenen Stimulierimpulsen. Die ersten zwei
Stimulierimpulse vermochten es nicht, das Herz mitzunehmen, wie aus dem Fehlen
anschließender V-Meßerkennungssignale in der Kurve 4 erkennbar. Die
Stimulierimpulsenergie wird mit jedem Impuls erhöht, wie durch die Stimulierimpuls-Markierungen 80, 81, 82
angezeigt. Der dritte, bei 74 ausgegebene Impuls ist hinsichtlich der Mitnahme des Herzens
erfolgreich, wie durch das V-Meßerkennungssignal 76 angezeigt.
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Es ist angenommen, daß das in Fig. 6 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der
Erfindung den Meßverstärker 27 verwendet, um Mitnahmeerkennung auszuführen. Aus
diesem Grund sind in der Kurve 3 nach den Stimulationen keine Signale SD veranschaulicht,
da angenommen ist, daß der Detektor 110 (Fig. 3) für die R-Zacke während und kurz nach
der Abgabe des Stimulierimpulses gesperrt ist. Würde jedoch der Verstärker 26 zur
Mitnahmeerkennung verwendet, so wären auch in der Kurve 3 dem Ausgangssignal des UND-
Gatters 41 (Fig. 4) entsprechende, auf die Stimulierimpulse 63 und 74 folgende Signale SD
entsprechend denen bei 66 und 76 vorhanden.
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Während die vorstehend erörterten Ausführungsbeispiele durchgehend die
Feldstärke klemmende Verstärker dazu verwenden, sowohl Depolarisationen zu erfassen als
auch Stimulierimpulse auszugeben, kann ein die Feldstärke klemmender Verstärker auch
dazu dienen, Stimulierimpulse in Verbindung mit bekannten Meßverstärkern, die mit
Stimulierelektroden verbunden sind, auszugeben. In diesen Fällen kann eine gewisse Austastung
des Meßverstärkers erforderlich sein, jedoch bleibt die Fähigkeit zur Abgabe von
Spannungsimpulsen mit beliebigen Signalverläufen ebenso erhalten wie die Fähigkeit, das
Elektrode/Gewebe-System in einen Zustand zurückzuführen, in dem Depolarisationen kurz nach
Stimulierimpulsen gemessen werden können.
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Zwar sind die offenbarten Ausführungsbeispiele Kammerschrittmacher, jedoch kann
die Erfindung ebenso gut in Verbindung mit einem Vorhofschrittmacher oder einem
Doppelkammer-Schrittmacher, der sowohl im Vorhof als auch in der Kammer stimuliert und
mißt, verwendet werden. Während die in der vorliegenden Anmeldung offenbarten
Schrittmacher solche zur Behandlung von Bradykardie sind, kann die Erfindung in ähnlicher Weise
auch in Verbindung mit einem Antitachykardie-Schrittmacher, einem implantierbaren
Kardioverter oder einem implantierbaren Defibrillator eingesetzt werden. Ähnlich kann die
Erfindung in Verbindung mit Nerven- oder Muskel-Stimulationsgeräten von Wert sein, bei
denen die Abgabe von Stimulierimpulsen, ausgelöst durch das Erkennen von Nerven- oder
Muskelimpulsen erwünscht ist, oder bei denen beliebige Ausgangssignalverläufe oder solche
Signalverlaufe, die nicht leicht mittels einer herkömmlichen Ausgangsschaltung vom
Kondensatortyp erzielbar sind, erwünscht sind. Daher soll der Schutzbereich der folgenden
Ansprüche nicht so ausgelegt werden, daß er auf die hier offenbarten speziellen
Ausführungsbeispiele beschränkt ist.