WO1992005836A1 - Anordnung, insbesondere herzschrittmacher, zur erfassung eines messparameters der herzaktivität - Google Patents

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WO1992005836A1
WO1992005836A1 PCT/EP1991/001897 EP9101897W WO9205836A1 WO 1992005836 A1 WO1992005836 A1 WO 1992005836A1 EP 9101897 W EP9101897 W EP 9101897W WO 9205836 A1 WO9205836 A1 WO 9205836A1
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heart
pacemaker
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PCT/EP1991/001897
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Roland Heinze
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Siemens-Elema Ab
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    • A61N1/3702—Physiological parameters

Definitions

  • Arrangement in particular a pacemaker, for recording a measurement parameter of cardiac activity
  • the invention relates to an arrangement, in particular a cardiac pacemaker, with a measuring device for recording a measurement parameter of cardiac activity.
  • EP-A-O 140 472 suggests regulating the stimulation frequency as a function of changes in the heart beat volume, these changes being determined with the aid of the impedance measurement.
  • the publication contains no indication of how the stroke volume can be quantified with the aid of the measured values obtained from the impedance signal. Furthermore, it is not specified how the individual differences in proportionality between the value of the measured impedance signal and the degree of loading can be compensated for.
  • DE-A-35 33 597 describes a method in which the stimulation frequency is related to the stroke volume
  • REPLACEMENT LEAF proportional measured variable is regulated.
  • the control characteristic of the stimulation frequency as a function of the stroke volume is determined independently by setting the frequency at maximum load so that the product of frequency and stroke volume becomes a maximum.
  • the disadvantage of this method is that the maximum load state must be detected by a second measurement parameter or entered externally and that no indication is given as to how the susceptibility to interference of the impedance signal is compensated for, so that the method of this type has not found any practical application either.
  • the invention is based on the object, primarily in connection with cardiac pacemakers, of measuring measurement parameters of cardiac activity in such a way that they are freed from interference signals, and thus can be used for evaluating the physiological functions of the cardiac muscle, in particular for determining changes in cardiac output.
  • a method of active noise blanking is used to suppress the influence of drift, sensitivity change, linearity change and multiple sensitivity. In principle, this involves filtering out the non-specific signal components in the subsequent demodulation by targeted modulation of only the phenomenon to be examined, for example according to temporal criteria.
  • the pacemaker principle offers the best prerequisites for this, since all measurement parameters of cardiac activity depend on the frequency of the heart and can thus be specifically modulated with the stimulation pulse.
  • REPLACEMENT LEAF uses this fact in such a way that the signal curve of a measurement parameter M during a heart pulse n + 1 is analyzed depending on the frequency f or duration t s of the previous heart pulse n and that when f changes by ⁇ f or s by ⁇ t s the measured value change M between the measured values M (n) and M (n + 1) is evaluated depending on the degree of the frequency change ⁇ f or ⁇ t s between the two pulses, with measured value changes AM in the case of stimulation being caused by targeted Changes in the stimulation frequency f were caused to be analyzed.
  • the physiological fact that changes in the pulse frequency can influence the diastolic filling phase of this heart pulse n and thereby the course of the systolic expulsion phase during the next pulse n + 1 .
  • REPLACEMENT BLADE can and / or the stimulation frequency can be optimized hemodynamically and / or tachycardia detection can be carried out.
  • FIG. 1 shows the course of the electrocardiogram and the associated course of the ventricular volume in the event of a frequency change
  • FIG. 2 shows the block diagram of a pacemaker, in which a load-dependent measurement parameter is detected with the aid of the frequency change and is used for frequency control of the pacemaker
  • FIG. 3 in a diagram the course of the stroke volume of a normal heart as a function of the heartbeat frequency at different stress levels
  • FIG. 4 the block diagram of a pacemaker with hemodynamic optimization of the stimulation frequency
  • FIG. 5 shows the block diagram of a pacemaker with means for recognizing tachycardia states of the heart
  • FIG. 1 shows in the upper part the signal course of an electrocardiogram EKG over two successive cardiac cycles n and n + 1 and below the associated course of the volume V of the two ventricles of a heart.
  • the course of the ventricular volume V is shown here in a simplified manner by exponential curve sections.
  • REPLACEMENT LEAF Relax the ventricle and then refill with exponential enlargement of the ventricle volume V.
  • the measurement volume-dependent measurement parameter here the impedance signal
  • the measurement parameter is evaluated as a function of the change in the duration of successive cardiac cycles n and n + 1, as will be shown below.
  • the duration of the cardiac cycle n + 1 is lengthened by t s compared to the previous cycle n, so that the diastolic phase of the second cardiac cycle n + 1 is lengthened by the same amount ⁇ t s if the duration of the systole remains unchanged. If the patient's load remains unchanged, the stroke volume SV n + 1 of the second cardiac cycle is n + 1
  • ⁇ SV ( + ) SV n + 1 - SV n - SV roa ⁇ exp - ( ⁇ t so / T). (1 - exp - ( ⁇ t s / T)). If the cardiac cycle duration is reduced, that is to say a change in the distance between two heartbeats by - ⁇ t s , the change ⁇ SV (-) in the stroke volume SV results accordingly:
  • FIG. 2 shows the block diagram of a cardiac pacemaker, in which the above-described acquisition of a load-dependent measurement parameter is used to control the stimulation frequency.
  • the pacemaker contains a stimulation pulse generator 1, which is connected at an output connection 2 via a controllable switch 3 and an electrode line 4 to an electrode 6 placed in the heart 5 of the patient.
  • the second output connection 7 of the stimulation pulse generator 1 is connected to the housing of the pacemaker, which is not shown here and which serves as a reference electrode.
  • the stimulus is not shown here and which serves as a reference electrode.
  • REPLACEMENT LEAF Lationsimpulsgenerator 1 is connected via a control line 8 to a pacemaker control 9, which causes the stimulation pulse generator 1 to emit stimulation pulses via the control line 8.
  • a heartbeat detector 10 is connected for the detection of stimulated or natural heartbeats between the electrode 6 and the cardiac pacemaker housing with a first input connection 11 at the output connection 2 of the stimulation pulse generator 1 and with a second input connection 12 at the pacemaker housing? On the output side, the beat detector 10 is connected to the pacemaker control 9 via a signal line 13.
  • the electrode line 4 is connected via a further controllable switch 14 to the first input connection 15 of a measuring parameter pickup 16 which, in the exemplary embodiment shown, detects the tissue impedance between the electrode 6 and the pacemaker housing, to which the second input connection 17 of the Measuring parameter pickup 16 is connected.
  • the measurement parameter pickup 16 is connected to the heartbeat detector 10 via a control line 18 and to the pacemaker control 9 via an output signal line 19.
  • the controllable switches 3 and 14 serve to decouple the stimulation pulse generator 1 and heartbeat detector 10 on the one hand and the measurement parameter pickup 16 on the other hand, so that these cannot influence each other.
  • does the impedance measurement take place between the electrode 6 and the pacemaker housing ? however, a multi-electrode system is also conceivable, in which different electrodes are provided for the stimulation, heartbeat detection and impedance measurement.
  • the pacemaker shown works as follows.
  • the pacemaker control 9 outputs a specific frequency f, for example programmable from the outside with which the stimulation pulse generator 1 is caused to deliver stimulation pulses to the heart 5.
  • the heartbeat detector 10 With the heartbeat detector 10, both natural and stimulated heartbeats are detected. With each detected heartbeat, a time interval of duration t g is started in the pacemaker control 9, after the complete expiration of which a stimulation pulse is initiated and the time interval is restarted. If a natural heartbeat is detected before this time interval has elapsed, the time interval is restarted without generating a stimulation pulse.
  • the distance between two successive stimulation pulses is alternately changed in the cardiac pacemaker control 9 by the amount + ⁇ t s and the amount - ⁇ t g .
  • These isolated changes each lead to an immediate reaction of the stroke volume SV due to the change in the diastolic filling phase, while the general pressure in the circulatory system does not change and the mean cardiac output remains unchanged.
  • the changes lSV (+) and ⁇ SV (-) of the stroke volume correspond to changes ⁇ ( ⁇ Z (+)) and A ( ⁇ Z (-)) of the impedance fluctuations ⁇ Z.
  • the detection of the impedance by means of the measurement parameter pickup 16 is synchronized with the detected heartbeats via the control line 18.
  • the actual value for the load determined in this way is compared in the pacemaker control 9 with a target value, which can either be specified as a constant value by an external programming unit (not shown here) or which is a value dependent on the frequency f can act.
  • the frequency f with which the pacemaker controller 9 causes the stimulation pulse generator 1 to emit stimulation pulses is controlled on the basis of the target / actual value comparison.
  • the body's own circulatory system regulates the cardiac output in relation to the physical and psychological strain on the patient.
  • the peripheral flow resistance R reacts largely autonomously to the load, for example when a muscle is activated, its blood vessels dilate and thus reduce the peripheral flow resistance R.
  • the resulting short-term pressure drop is recorded by the corresponding receptors of the central nervous system and converted into a signal to the heart muscle to increase the cardiac output HZV via the stroke volume SV and the heartbeat frequency f.
  • REPLACEMENT LEAF then settles on average to a value proportional to the load.
  • FIG. 3 shows in a diagram for a normal heart the course of the stroke volume SV as a function of the heartbeat frequency f at different stress levels P.
  • the lines of constant cardiac output HZV are shown in broken lines.
  • the area in which the change in the frequency f results in virtually no change in the cardiac output HZV is hatched in the diagram.
  • the large individual fluctuation range of the cardiac conduction capacity makes it necessary for pacemaker patients to optimize the adaptation of the stimulation frequency to the stress situation in such a way that the cardiac output HZV adapts proportionally to the load and an increase in frequency does not lead to a decrease in the cardiac output HZV leads.
  • ⁇ SV / SV ⁇ f / (f + ⁇ f).
  • FIG. 1 shows, shortening the pulse interval t s by the amount .DELTA.t in such a way that in the second cardiac cycle n + l the stroke volume SV becomes zero. Then for the change ⁇ SV Q of the stroke volume SV:
  • FIG. 4 shows the block diagram of a pacemaker in which the hemodynamic frequency optimization described above is used? the same function blocks as in FIG. 2 provided with the same reference numerals.
  • the pacemaker contains a stimulation pulse generator 1, which is connected to a first output connection 2 via a controllable switch 3 and a first electrode line 4 is connected to a distal tip electrode 6 placed in the heart 5 of the patient.
  • the second output connection 7 of the stimulation pulse generator 1 is connected to the housing of the cardiac pacemaker, not shown here.
  • the stimulation pulse generator 1 is connected via a control line 8 to a frequency control unit 20, which is part of a cardiac pacemaker control 9 and controls the stimulation pulse generator 1 to emit stimulation pulses with a predetermined frequency.
  • the frequency can be controlled as a function of the output signal of a sensor 21 which detects the load condition of the patient, the output signal of which is fed to the frequency control unit 20 via a signal evaluation device 22.
  • a heartbeat detector 10 with a first input connection 11 is connected to the output connection 2 of the stimulation pulse generator 1 and with a second input connection 12 to the pacemaker housing.
  • the heartbeat detector 10 is connected via a signal line 13 to a difference and quotient generator 23 in the pacemaker control 9.
  • a measuring parameter pickup 16 is connected at its first input connection 15 via a further controllable switch 14 and the electrode line 4 to the tip electrode 6 and at its second input connection 17 via a second electrode line 24 to a ring electrode 25 spaced from the first electrode 6.
  • the measurement parameter pickup 16 serves to detect the impedance between the two electrodes 6 and 25.
  • the measurement parameter pickup 16 is also connected to the heartbeat detector 10 via a control line 18 and to a signal treatment stage 26 of the pacemaker control 9 via an output signal line 19.
  • the difference and quotient generator 23 and the signal treatment stage 26 are connected on the output side to a difference comparator 27 connected, the output signal of which is fed to a control stage 28 controlling the frequency control unit 20.
  • the frequency control unit 20 causes the stimulation pulse generator 1 to emit stimulation pulses with a frequency which is dependent on the load condition of the patient detected by the sensor. The distance between two successive stimulation pulses is reduced once by the amount ⁇ t s at intervals of a few seconds. With each such frequency change, the impedance in the heart 5 between the electrodes 6 and 25 is detected in the measurement parameter pickup 16 in synchronism with the heartbeats detected by the heartbeat detector 10, and in the signal treatment stage 26 the difference 1 ( ⁇ Z) between the impedance fluctuations ⁇ Z n at which the Change preceding cardiac cycle n and the impedance fluctuations n + 1 in the cardiac cycle n + 1 formed with the changed duration.
  • the process of the one-time pulse interval reduction is repeated every few seconds with an ever greater shortening ⁇ ⁇ t s and in the signal processing stage 26 the new value for ⁇ ( ⁇ Z) is compared with the previously determined value? If the newly determined value is greater than the previous value, the process of reducing the pulse spacing is continued until the newly determined value for A ( ⁇ Z) is smaller by a predetermined amount than the previously determined value. Then the previously determined value for ⁇ ( ⁇ 2>) is defined as (4Z Q ) and stored.
  • the frequency control unit 20 changes the stimulation frequency f over longer time intervals (minutes), because either the sensor 21 detects a change in load or because the frequency control unit 20 automatically carries out a frequency optimization, the resulting new value of ⁇ ( ⁇ Z 0 ) m + , in the signal treatment stage 26 with the value ⁇ C ⁇ Z Q ) ⁇ last determined before the longer-term frequency change f and the difference ⁇ ( ⁇ (£ Z 0 )) between the two values formed? the quotient ⁇ (( ⁇ 0 )) /.! ( ⁇ Z 0 ) m is then formed, which corresponds to the relative change ⁇ sv / SV in the stroke volume SV due to the frequency change ⁇ f.
  • the quotient ⁇ f / (f + ⁇ f) is formed in the difference and quotient generator 23 based on the temporal occurrence of the detected heartbeats.
  • the frequency control unit 20 is controlled via the control stage 28 in such a way that frequency changes .DELTA.f, which cause the cardiac output HZV to deteriorate under constant load, are reversed.
  • the effectiveness of the heart muscle can be evaluated in principle by recording the stroke volume SV and, particularly at high frequencies f, it can be determined whether the heart muscle's pulse actions are ineffective, ie tachycardic.
  • the analysis of measurement volume-dependent measurement parameters with the aid of short frequency changes by changing the pulse spacing of successive stimulation pulses enables the detection of such tachycardic states.
  • the heartbeat frequency detected with the aid of a heartbeat detector is increased by brief frequency increases ⁇ f lr ⁇ £ 2 . , , ie short reductions ⁇ t sl , ⁇ t s2 , ... of the distance t g of successive stimulation pulses, modulated and evaluated by difference and quotient formation, whether and how strongly the
  • FIG. 5 shows a corresponding exemplary embodiment for tachycardia detection in a cardiac pacemaker, whereby in comparison to the one shown in FIG. 4 shown pacemaker there are only differences in the structure of the pacemaker control s.
  • the changes ⁇ ( ⁇ Z) in the impedance fluctuations ⁇ Z, which have occurred due to changes At s in the stimulation pulse interval t s with two successive cardiac cycles n and n + l, are recorded in the evaluation circuit 29 downstream of the measurement parameter pickup 16, and are formed by forming quotients as well as in the exemplary embodiment according to FIG. 2, the size subject to interference SV ma ⁇ elimi ⁇ ned.
  • the values determined in this way are stored in a memory 30 in association with the heartbeat frequency f detected by the heartbeat detector 10.
  • the values stored in this way are compared in a further evaluation stage 31 for the detection of a tachycardia with predetermined, programmable values or with a value pattern previously created by the pacemaker.
  • a functional unit 32 for controlling the frequency control unit 20 is activated in the sense of ending the tachycardia.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, insbesondere Herzschrittmacher, mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung eines Meßparameters der Herzaktivität. Um die Meßparameter so zu erfassen, daß sie von Störsignalen befreit werden und damit zur Bewertung der physiologischen Funktionen des Herzschrittmachers genutzt werden können, enthält die Anordnung Schaltmittel, die den Signalverlauf einesMeßparameters während eines Herzzyklus (n+1) abhängig von der Frequenz (f) bzw. Dauer (ts) des vorhergehenden Herzzyklus (n) bewerten.

Description

Anordnung, insbesondere Herzschrittmacher, zur Erfassung eines Meßparameters der Herzaktivität
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, insbesondere Herzschrittmacher, mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung eines Meßparameters der Herzaktivität.
In der internationalen Patentanmeldung WO 89/06990 wird beschrieben, wie es mit Hilfe periodischer Wechsel der Stimulationsfreguenz, der gleichzeitigen Erfassung eines dem Herzminutenvolumen proportionalen Meßparameters und entsprechenden Verrechnungsverfahren möglich ist, eine häraodynamische Optimierung der Freguenzregelung durchzu¬ führen. Wesentlich bei dieser Meßmethode ist aber, daß die Frequenzänderungen über Zeitabstände erfolgen, die nicht nur eine Reaktion des Herzmuskels sondern eine Reaktion des ganzen kardiovasculären Regelsystems zur Folge hat und daß diese Reaktion Voraussetzung für die angestrebte Optimierung des Freguenzbereiches der Stimulationsfrequenz ist.
In der EP-A-O 140 472 wird die Regelung der Stimulationε- frequenz abhängig von Änderungen des Sσhlagvolumens des Herzens vorgeschlagen, wobei diese Änderungen mit Hilfe der Impedanzmessung bestimmt werden. Die Veröffentlichung enthält jedoch keinen Hinweis darauf, wie mit Hilfe der aus dem Impedanzsignal gewonnenen Meßwerte das Schlag¬ volumen quantifiziert werden kann. Außerdem ist nicht angegeben, wie die individuellen Unterschiede der Pro¬ portionalität zwischen dem Wert des gemessenen Impedanz¬ signals und dem Grad der Belastung kompensiert werden können.
In der DE-A-35 33 597 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Stimulationsfrequenz mit einer dem Schlagvolumen
ERSATZBLATT proportionalen Meßgröße geregelt wird. Die Regelkennlinie der Stimulationsfrequenz als Funktion des Schlagvolumens wird dabei selbständig dadurch ermittelt, daß bei maxi¬ maler Belastung die Frequenz so eingestellt wird, daß das Produkt aus Frequenz und Schlagvolumen ein Maximum wird. Nachteil dieser Methode ist, daß der maximale Belastungs¬ zustand durch einen zweiten Meßparameter detektiert oder extern eingegeben werden muß und daß auch kein Hinweis gegeben wird, wie die Störanfälligkeit des Impedanzsignals kompensiert wird, so daß das derartige Verfahren auch keine praktische Anwendung gefunden hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vorrangig in Verbindung mit Herzschrittmachern, Meßparameter der Herzaktivität so zu erfassen, daß sie von Störsignalen befreit werden, und damit zur Bewertung der physiolo¬ gischen Funktionen des Herzmuskels insbesondere zur Bestimmung von Änderungen des Herzzeitvolumens genutzt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt entsprechend den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen.
Im Gegensatz zu den bisherigen in der Schrittmachertechnik benutzten passiven Entstörmethoden wie Frequenzfilterung wird hierzu eine Methode der aktiven Störaustastung angewandt, um den Einfluß von Drift, Sensitivitätsände- rung, Linearitätsänderung und Mehrfachsensitivität zu unterdrücken. Dabei handelt es sich im Prinzip darum, durch gezielte Modulation nur des zu untersuchenden Phäno¬ mens, etwa nach zeitlichen Kriterien, bei der anschließen¬ den Demodulation die nicht spezifischen Signalanteile herauszufiltern. Das Schrittmacherprinzip bietet dazu die besten Voraussetzungen, da alle Meßparameter der Herz- aktivität von der Frequenz des Herzens abhängen und so mit dem Stimulationspuls gezielt modulierbar sind.
ERSATZBLATT Das erfindungsgemäße Konzept nutzt diese Tatsach in der Weise, daß der Signalverlauf eines Meßparameters M während eines Herzpulses n+1 abhängig von der Frequenz f bzw. Dauer ts des vorhergehenden Herzpulses n analysiert wird und daß bei Änderung von f um Δf bzw. von s um Δts die Meßwertänderung M zwischen den Meßwerten M(n) und M(n+1) abhängig vom Grad der Frequenzänderung Δf bzw. Δts zwi¬ schen den zwei Pulsen bewertet wird, wobei im Stimu- lationsfall Meßwertänderungen AM, die durch gezielte Änderungen der Stimulationsfrequenz f hervorgerufen wurden, analysiert werden.
Ist prinzipiell die Abhängigkeit eines Meßparameters M von dem Grad der Frequenzänderung Δ f physiologisch genau definiert, können alle nicht vom Frequenzwechsel A f abhängigen störenden Signalanteile mit Hilfe frequenz- wechelbezogener Auswertung nach den bekannten, einfachen Auswerteverfahren wie Differenz-, Quotienten- und Mittel- wertbildung eliminiert werden.
Damit kann z.B. der physiologische Tatbestand ausgenutzt werden, daß Änderungen der Pulsfrequenz etwa durch Verkür¬ zung oder Verlängerung des Pulsabstandes ts zwischen zwei Stimulationspulsen eine Beeinflussung der diastolischen Füllungsphase dieses Herzpulses n und dadurch des Verlaufs der systolischen Austreibungsphase während des nächsten Pulses n+1 bewirken.
Wendet man das Prinzip der frequenzwechselbezogenen Signalauswertung z.B. bei der Analyse von intrakardialen Impedanzmessungen an, deren Nutzung bisher wegen der hohen Störanfälligkeit der Meßmethode mißlang, gelingt es, Veränderungen des Schlagvolumens so störungsfrei zu bewerten, daß mit Hilfe der ausgewerteten Signale u.a. die Stimulationsfrequenz belastungsabhängig geregelt werden
ERSATZBLAT kann und/oder die Stimulationsfrequenz hämodynamisch optimiert werden kann und/oder eine Tachykardiedetektion durchgeführt werden kann.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung bezug genommen? im einzelnen zeigen FIG. 1 den Verlauf des Elektrokardiogramms und den zuge¬ hörigen Verlauf des Ventrikelvolumens bei einem Frequenzwechsel, FIG. 2 das Blockschaltbild eines Herzschrittmachers, bei dem mit Hilfe des Frequenzwechsels ein belastungs¬ abhängiger Meßparameter erfaßt und zur Frequenz¬ steuerung des Herzschrittmachers herangezogen wird, FIG. 3 in einem Diagramm den Verlauf des Schlagvolumenε eines normalen Herzens in Abhängigkeit von der Herzschlagfrequenz bei unterschiedlichen Bela¬ stungsstufen, FIG. 4 das Blockschaltbild eines Herzschrittmachers mit hämodynamischer Optimierung der Stimulations¬ frequenz und FIG. 5 das Blockschaltbild eines Herzschrittmachers mit Mitteln zur Erkennung tachykarder Zustände des Herzens
FIG l zeigt im oberen Teil den Signalverlauf eines Elek¬ trokardiogramms EKG über zwei aufeinander folgende Herz¬ zyklen n und n+1 und darunter den dazugehörigen Verlauf des Volumens V der beiden Ventrikel eines Herzens. Der Verlauf des Ventrikelvolumens V ist hier durch exponen- tiell verlaufende Kurvenabschnitte vereinfacht darge¬ stellt. Beim Auftreten des den Herzzyklus n einleitenden QRS-Komplexes im EKG beginnt die systolische Phase, in der sich der Herzmuskel zunächst anspannt und anschließend bis auf ein Restvolumen zusammenzieht, wobei das Blut aus den Ventrikeln ausgetrieben wird. Die Länge der systolischen Phase ist hier mit tso bezeichnet. Am Ende der T-Welle des EKGs beginnt die diastolische Phase, in der sich die
ERSATZBLATT Ventrikel entspannen und sich anschließend bei exponen- tiell verlaufender Vergrößerung des Ventrikelvolumens V wieder füllen. Die Dauer der systolischen Phase, die durch den nächstfolgenden Herzschlag beendet wird, ist mitΔtso bezeichnet, so daß für die Dauer tg des mit n bezeichneten Herzzyklus gilt: s = tso +ΔtSQ.
Das Schlagvolumen SVn des ersten Herzzyklus n kann, wie FIG 1 verdeutlicht,näherungsweise durch die Gleichung SVn = SVmaχ . (1 - exp - (6tSQ/T)) beschrieben werden, wobei SVmaχ das sich aufgrund der gegebenen Belastung des Patienten bei einer maximalen Dauer des Herzzyklus ergebende Schlagvolumen ist und wobei T die von der Kontraktilität des Herzmuskels abhängige Zeitkonstante für den Anstieg des Ventrikelvolumens V in der diastolischen Phase ist. In die oben stehende Gleich¬ ung für das Schlagvoluraen SVn gehen zwei Parameter, nämlich sv^j. und T ein, die sich durch Änderung der Kontraktilität des Herzmuskels in Abhängigkeit von der physischen und psychischen Belastung des Patienten ändern. Es ist also grundsätzlich möglich, über eine meßtechnische Erfassung des Schlagvolumens SV, wie z.B. die Messung von Änderungen Δ Z der elektrischen Gewebeimpedanz Z im Bereich des Herzens den Belastungszustand des Patienten zu erfassen und beispielsweise zur Frequenzsteuerung eines Herzschrittmachers heranzuziehen. Dabei wird davon ausge¬ gangen, daß die I pedanzschwank igen ΔZ proportional zum Schlagvolumen SV sind. Allerdings ist der schlagvolumenab- hängige Meßparameter, hier also das Impedanzsignal, einer Vielzahl von Störeinflüssen wie z.B. der Atemtätigkeit des Patienten, Bewegungsartefakten, Drif erscheinungen, Sensitivitäts- und Linearitätsänderungen ausgesetzt, die nicht mit der Herztätigkeit korreliern. Zur Eliminierung dieser Störeinflüsse wird, wie im folgenden gezeigt wird, der Meßparameter in Abhängigkeit von der Änderung der Dauer aufeinanderfolgender Herzzyklen n und n+1 bewertet.
ERSATZBLATT Wie FIG. 1 zeigt, ist die Dauer des Herzzyklus n+1 gegen¬ über dem vorangehenden Zyklus n um ts verlängert, so daß bei unveränderter Dauer der Systole die diastolische Phase des zweiten Herzzyklus n+1 um denselben Berag Δts ver¬ längert ist. Bei unveränderter Belastung des Patienten ergibt sich somit für das Schlagvolumen SVn+1 des zweiten Herzzyklus n+1
Svn+1 - Svmax d - « - (Atβo+Äβ ) ) . Damit ergibt sich für die Änderung A SV(+) des Schlag¬ volumens SV aufgrund der Vergrößerung des Abstands aufein¬ anderfolgender Herzschläge um den Betrag +Δtg:
ΔSV(+) = SVn+1 - SVn - SVroaχ exp - (Δtso/T). (1 - exp - (Δts/T)). Bei einer Verringerung der Herzzyklusdauer, also einer Änderung des Abstandes zwischen zwei Herzschlägen um -Δts ergibt sich entsprechend für die Änderung ΔSV(-) des Schlagvolumens SV:
SV(-) = Svmaχ exp - (Δtso/T).(l - exp (Δts/T) . Das Verhältnis der beiden Schlagvolumenänderungen ergibt sich damit zu SV(+)/ΔSV(-) = - exp - (Δts/T) und enthält nur noch die belastungsabhängige Zeitkonstante T ohne die störungsbehaftete Größe SVmaχ.
FIG. 2 zeigt das Blockschaltbild eines Herzschrittmachers, bei dem die oben beschriebene Erfassung eines belastungs¬ abhängigen Meßparameters zur Steuerung der Stimulations¬ frequenz herangezogen wird. Der Herzschrittmacher enthält einen Stimulationsimpulsgenerator 1, der an einem Aus¬ gangsanschluß 2 über einen steuerbaren Schalter 3 und eine Elektrodenleitung 4 mit einer im Herzen 5 des Patienten plazierten Elektrode 6 verbunden ist. Der zweite Aus¬ gangsanschluß 7 des Stimulationsirapulsgenerators 1 ist mit dem hier nicht gezeigten Gehäuse des Herzschrittmachers, das als Bezugselektrode dient, verbunden. Der Stimu-
ERSATZBLATT lationsimpulsgenerator 1 ist über eine Steuerleitung 8 mit einer Herzschrittmachersteuerung 9 verbunden, die über die Steuerleitung 8 die Abgabe von Stimulationsimpulsen durch den Stimulationsimpulsgenerator 1 veranlaßt. Ein Herz- schlagdetektor 10 ist zur Detektion von stimulierten oder natürlichen Herzschlägen zwischen der Elektrode 6 und dem Herzschritt achergehäuse mit einem ersten Eingangsanschluß 11 an dem Ausgangaanschluß 2 des stimulationsimpulsgene- rators l und mit einem zweiten Eingangsanschluß 12 an dem Herzschrittmachercjehäuse angeschlossen? ausgangsseitig ist der Herschlagdetektor 10 über eine Signalleitung 13 mit der Herzschrittmachersteuerung 9 verbunden. Die Elek¬ trodenleitung 4 ist über einen weiteren steuerbaren Schalter 14 mit dem ersten Eingangsanschluß 15 eines Meßparometeraufnehmers 16 verbunden, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Meßparameter die Gewebeimpedanz zwischen der Elektrode 6 und dem Herzschrittmachergehäuse erfaßt, an dem zu diesem Zweck der zweite Eingansanschluß 17 des Meßparameteraufnehmers 16 angeschlossen ist. Der Meßparameteraufnehmer 16 ist über eine Steuerleitung 18 mit dem Herzschlagdetektor 10 und über eine Ausgangs¬ signalleitung 19 mit der Herzschrittmachersteuerung 9 verbunden. Die steuerbaren Schalter 3 und 14 dienen zur Entkopplung des Stimulationsimpulsgenerators 1 und Herz- schlagdetektors 10 einerseits und dem Meßparameterauf- nehmer 16 andererseits, so daß sich diese nicht gegen¬ seitig beeinflussen können. Bei dem gezeigten Aus¬ führungsbeispiel erfolgt die Impedanzmessung zwischen der Elektrode 6 und dem Herzschrittmachergehäuse? es ist aber auch ein Mehrelektrodensystem denkbar, bei dem unter¬ schiedliche Elektroden für die Stimulation, Herzschlag- detektion und Impedanzmessung vorgesehen sind.
Die Funktionsweise des gezeigten Herzschrittmachers ist wie folgt. Die Herzschrittmachersteuerung 9 gibt eine bestimmte, z.B. von außen her programmierbare Frequenz f vor, mit der der Stimulationsimpulsgenerator 1 zur Abgabe von Stimmulationsimpulsen an das Herz 5 veranlaßt wird. Der Frequenz f entspricht der Abstand tg der einzelnen Stimulationsimpulse mit ts = 1/f. Mit dem Herzschlagdetek- tor 10 werden sowohl natürliche, als auch stimulierte Herzschläge detektiert. Mit jedem detektierten Herzschlag wird in der Herzsehrittmachersteuerung 9 ein Zeitintervall der Dauer tg gestartet, nach dessen vollständigem Ablauf die Abgabe eines Stimulationsimpulses veranlaßt wird und das Zeitintervall neu gestartet wird. Wird vor Ablauf dieses Zeitintervalles ein natürlicher Herzschlag detek¬ tiert, so wird das Zeitintervall ohne Erzeugung eines Stimulationsimpulses neu gestartet.
Im Abstand von mehreren Sekunden wird in der Herzschritt¬ machersteuerung 9 der Abstand zwischen zwei aufeinander¬ folgenden Stimulationsimpulsen abwechselnd um den Betrag +Δts und den Betrag -Δtg verändert. Diese vereinzelten Änderungen führen jeweils zu einer sofortigen Reaktion des Schlagvolumens SV wegen der Änderung der diastolischen Füllphase, während der allgemeine Druck im Kreislauf¬ system sich nicht ändert und damit das mittlere Herzzeit¬ volumen unverändert bleibt. Den Änderungen lSV(+) und ΔSV(-) des Schlagvolumens entsprechen Änderungen Δ(ΔZ(+)) und A(ΔZ(-)) der Impedanzschwankungen ΔZ. Die Erfassung der Impedanz mittels des Meßparameteraufnehmers 16 wird über die Steuerleitung 18 mit den detektierten Herz¬ schlägen synchronisiert. Bei einer Verlängerung des Stimulationsimpulsabstandes um ts wird also zunächst in dem vorangehenden Herzzyklus n die Impedanzschwankung ΔZn und danach in dem verlängerten Herzzyklus n+1 die Impe¬ danzschwankung ΔZn+1 erfaßt? anschließend wird die Diffe¬ renz beider ImpedanzSchwankungen mitΔ(ΔZ(+)) = iZn+1 - ΔZn gebildet. Auf dieselbe Weise wird bei einer Verkürzung des Stimulationsimpulsabstandes um Δts die Impedanz¬ schwankungsänderung Δ(ΔZ(-)) ermittelt. Von diesen beiden
ERSATZBLATT Werten wird in der Herzsehrittmachersteuerung 9 der Quotient Δ(ΔZ(+) )/Δ(ΔZ(-) ) gebildet, der dem Verhältnis der durch den Stimulationsfrequenzwechsel hervorgerufenen Schlagvolumenänderungen SV(+)/ΔSV(-) = - exp - (Δts/T) entspricht und somit, wie oben bereits gezeigt, ein Maß für den Belastungszustand des Patienten darstellt. Der so ermittelte Istwert für die Belastung wird in der Herz- schrittmachersteuerung 9 mit einem Sollwert verglichen, der entweder als konstanter Wert durch eine hier nicht gezeigte äußere Programmiereinheit vorgeben werden kann, oder bei dem es sich um einen von der Frequenz f abhängi¬ gen Wert handeln kann. Aufgrund des Soll- Istwert -Ver¬ gleichs wird die Freguenz f, mit der die Herzschritt¬ machersteuerung 9 den Stimulationsimpulsgeber 1 zur Abgabe von Stimulationsimpulsen veranlaßt, gesteuert.
Im folgenden wird anhand von FIG. 3 und FIG. 4 ein Aus¬ führungsbeispiel im Rahmen der Erfindung zur hämodyna- mischen Frequenzoptimierung bei einem Herzschrittmacher erläutert. Die körpereigene Kreislaufregelung regelt das Herzzeitvolumen HZV in Abhängigkeit von der physischen und psychischen Belastung des Patienten. Das Herzzeitvolumen HZV als Produkt aus der Herzschlagfrequenz f und dem Schlagvolumen SV ist dabei abhängig von der Druckdifferenz Δp und dem peripheren Strömungswiderstand R, d.h. : HZV = SV»f =Δp/R. Dabei reagiert der periphere Strömungswider¬ stand R weitgehend autonom auf die Belastung, indem beispielsweise bei der Aktivierung eines Muskels dessen Blutgefäße sich erweitern und somit eine Reduzierung des peripheren StrömungswiderStandes R bewirken. Der dadurch verursachte kurzfristige Druckabfall wird von entsprechen¬ den Rezeptoren des zentralen Nervensystems aufgenommen und in ein Signal an den Herzmuskel zur Erhöhung des Herzzeit¬ volumens HZV über das Schlagvolumen SV und die Herzschlag- frequenz f umgewandelt. Das Herzzeitvolumen HZV stabili-
ERSATZBLATT siert sich dann im Mittel auf einen der Belastung propor¬ tionalen Wert.
FIG. 3 zeigt in einem Diagramm für ein normales Herz den Verlauf des Schlagvolumens SV in Abhängigkeit von der Herzschlagfrequenz f bei unterschiedlichen Belastungs¬ stufen P. Die Linien konstanten Herzzeitvolumens HZV sind strichpunktiert eingezeichnet. Wie das Diagramm zeigt, gibt es für jeden Belastungszustand P einen Frequenzwert f , ab dem eine weitere Erhöhung der Herschlagfrequenz f keine weitere Erhöhung des Herzzeitvolumens HZV ergibt. In dem Diagramm ist der Bereich, in dem die eine Änderung der Frequenz f so gut wie keine Änderung des Herzzeitvolumens HZV ergibt, schraffiert eingezeichnet. Die große individu- eile Schwankungsbreite der kardialen Leitungsfähigkeit macht es für Herzschrittmacherpatienten erforderlich, die Anpassung der Stimulationsfrequenz an die Belastungs¬ situation derart zu optimieren, daß sich das Herzzeit¬ volumen HZV proportional der Belastung anpaßt und eine Frequenzerhöhung nicht zu einer Erniedrigung des Herzzeit- volumens HZV führt.
Bei der folgenden Erläuterung eines Beispiels zur hämody- namischen Frequenzoptimierung bei einem Herzschrittmacher wird der oben angegebene Tatbestand ausgenutzt, daß die körpereigene Kreislaufregelung bei gleichbleibender Belastungssituation das Herzvolumen HZV annähernd konstant hält, indem ab einem belastungsabhängigen, individuell typischen Frequenzwert fp Erhöhungen Δf der Stimulations- frequenz f durch eine entsprechende Erniedrigung -ΔSV des Schlagvolumens SV kompensiert werden? d.h.: bei konstanter Belastung gilt für f größer fp:
HMV = SV.f = (SV-ΔSV).(f-^f) Damit ergibt sich für die relative Änderung des Schlag- volumens SV die Beziehung:
ΔSV/SV =Δf/(f+Δf). Wie FIG. 1 zeigt, führen Verkürzungen des Impulsabstandes ts um den Betrag Δtso dazu, daß in dem zweiten Herzzyklus n+l das Schlagvoluroen SV zu Null wird. Dann gilt für die Änderung ΔSVQ des Schlagvolumens SV:
4sv0 = svn+1 - svn - o - svn.
Bei einer gegebenen Stimulationsfrequenz f läßt sich demnach das Schlagvolumen SV dadurch bestimmen, daß mehrmals in Zeitatständen von einigen Sekunden der Abstand zwischen zwei, den Herzzyklus n+l definierenden Stimu¬ lationsimpulsen um einen jedesmal größeren Betrag ts verkürzt wird und die dadurch hervorgerufene ÄnderungΔSV des Schlagvolumens SV erfaßt wird. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, so lange SV dabei größer wird. Sobald jedoch für ΔSV ein gegenüber dem vorangegangenen Wert kleinerer Wert ermittelt wird, wird der vorange¬ gangene, d.h. maximale Wert für ΛSV als ΔSVQ = -SVn definiert und der Betrag Δts, um den der Impulsabstand tg verkürzt wurde, als -Δtso definiert. Wie schon bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel gezeigt, können die Änderungen ΔSV bzw. ΔSVQ des Schlagvolumens SV über eine Impedanzmessung im Bereich des Herzens erfaßt werden. Da die ImpedanzSchwankungen ΔZ eine Funktion des Schlag¬ volumens SV sind, kann die oben geforderte Bestimmung von ΔSV/sv = - ΔSV/ΔSVQ durch das Verhältnis der Änderungen der Impedanzschwankungen Δ(ΔZ)/Δ(ΔZQ) ermittelt werden, wobei ΔZQ die ImpedanzSchwankungen bei einer Verlängerung des Stimulationsimpulsabstandes umΔts *-*** -Δtso sind.
FIG. 4 zeigt das Blockschaltbild eines Herzschrittmachers, bei dem die oben beschriebene hämodynamische Frequenzop¬ timierung Anwendung findet? dabei sind gleiche Funktions¬ blöcke wie in FIG. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Herzschrittmacher enthält einen Stimulationsimpuls- generator l,der an einem ersten Ausgangsanschluß 2 über einen steuerbaren Schalter 3 und eine erste Elektroden- leitung 4 mit einer im Herzen 5 des Patienten plazierten distalen Spitzenelektrode 6 verbunden ist. Der zweite Ausgangsanschluß 7 des Stimulationsimpulsgenerators 1 ist mit dem hier nicht gezeigten Gehäuse des Herzschritt- machers verbunden. Der Stimulationsimpulsgenerator 1 ist über eine Steuerleitung 8 mit einer Frequenzsteuereinheit 20 verbunden, die Bestandteil einer Herzschrittmacher¬ steuerung 9 ist und den Stimulationspulsgenerator l zur Abgabe von Stimulationsimpulsen mit einer vorgegebenen Frequenz steuert. Die Frequenz ist in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines den Belastungszustand des Patienten detektierenden Sensors 21 steuerbar, dessen Ausgangssignal über eine Signalauswerteeinrichtung 22 der Frequenzsteuer¬ einheit 20 zugeführt wird. Zur Detektion von natürlichen und stimulierten Herzschlägen zwischen der Spitzenelek¬ trode 6 und dem Gehäuse des Herzschrittmachers ist ein Herzschlagdetektor 10 mit einem ersten Eingangsanschluß 11 an dem Ausgangsanschluß 2 des Stimulationsimpulsgerators 1 und mit einem zweiten Eingangsanschluß 12 an dem Herz- schrittmachergehäuse angeschlossen. Ausgangsseitig ist der Herzschlagdetektor 10 über eine Signalleitung 13 mit einem Differenz- und Quotientenbildner 23 in der Herzschritt¬ machersteuerung 9 verbunden. Ein Meßparameteraufnehmer 16 ist an seinem ersten Eingangsanschluß 15 über einen weiteren steuerbaren Schalter 14 und die Elektrodenleitung 4 mit der Spitzenelektrode 6 und an seinem zweiten Ein¬ gangsanschluß 17 über eine zweite Elektrodenleitung 24 mit einer von der ersten Elektrode 6 beabstandeten Ringelek¬ trode 25 verbunden. Der Meßparameteraufnehmer 16 dient zur Erfassung der Impedanz zwischen den beiden Elektroden 6 und 25. Der Meßparameteraufnehmer 16 ist ferner über eine Steuerleitung 18 mit dem Herzschlagdetektor 10 und über eine Ausgangssignalleitung 19 mit einer Signalbehandlungs- εtufe 26 der Herzschrittmachersteuerung 9 verbunden. Der Differenz- und Quotientenbildner 23 und die Signalbe¬ handlungsstufe 26 sind ausgangsseitig an einem Differenz- vergleicher 27 angeschlossen, dessen Ausgangssignal einer die Frequenzsteuereinheit 20 steuernden Regelstufe 28 zugeführt ist.
Die Frequenzsteuereinheit 20 veranlaßt den Stimulations¬ impulsgeber 1 zur Abgabe von Stimulationsimpulsen mit einer von dem mit dem Sensor erfaßten Belastungszustand des Patienten abhängigen Frequenz. Dabei wird im Abstand von einigen Sekunden der Abstans zwischen zwei aufein- anderfolgenden Stimulationsimpulsen einmalig um den Betrag Δts verkürzt. In dem Meßparameteraufnehmer 16 wird bei einem jeden derartigen Frequenzwechsel die Impedanz im Herzen 5 zwischen den Elektroden 6 und 25 synchron zu den von dem Herzschlagdetektor 10 detektierten Herzschlägen erfaßt und in der Signalbehandlungsstufe 26 die Differenz 1(ΔZ) zwischen den Impedanzschwankungen ΔZn bei dem der Änderung vorangehenden Herzzyklus n und den Impedanz¬ schwankungen n+1 bei dem Herzzyklus n+l mit der verän¬ derten Dauer gebildet. Der Vorgang der einmaligen Impuls- abstandsverringerung wird im Abstand von einigen Sekunden mit einer immer größeren Verkürzung ~Δts wiederholt und dabei in der Signalbehandlungsstufe 26 der jeweils neue Wert fürΛ(ΔZ) mit dem zuvor ermittelten Wert verglichen? ist der neu ermittelte Wert größer als der vorangegangene Wert, wird der Vorgang der ImpulsabstandsVerringerung so lange fortgesetzt, bis der neu ermittelte Wert für A(ΔZ) um einen vorgegebenen Betrag kleiner als der zuvor ermit¬ telte Wert ist. Dann wird der zuvor ermittelte Wert für Δ (Δ2> ) als (4ZQ) definiert und gespeichert.
Ändert die Frequenzsteuereinheit 20 die Stimulationsfre¬ quenz f über längere Zeitabstände (Minuten), weil entweder der Sensor 21 eine Belastungsänderung detektiert oder weil die Freguenzsteuereinheit 20 selbstätig eine Frequenzop- timierung durchführt, dann wird der dadurch bedingte neue Wert von Δ(ΔZ0)m+, in der Signalbehandlungsstufe 26 mit dem vor der längerfristigen Frequenzänderung f zuletzt ermittelten Wert ΔCΔZQ)^ verglichen und die Differenz Δ(Δ(£Z0)) beider Werte gebildet? anschließend wird der Quotient Δ( (^ 0))/.!(ΔZ0)m gebildet, der der relativen Änderung Δsv/SV des Schlagvolumens SV aufgrund der Fre¬ quenzänderung Δf entspricht. In dem Differenz- und Quo¬ tientenbildner 23 wird aufgrung des zeitlichen Auftretens der detektierten Herzschläge der Quotient Δf/(f+Δf) gebildet. In dem Differenzvergleicher 27 wird durch Vergleich der Ausgangswerte der Funktionsblöcke 23 und 26 entschieden, ob der Quotient Δ( Δ( ZQ) ) / A (ΔZ0)m, d.h. SV/SV größer oder kleiner als Quotient Δf/(f+Δf) ist und damit, ob die Frequenzänderung Δf zu einer Verbesεerung oder Verschlechterung des Herzzeitvolumens HMV = SV«f geführt hat. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis wird die Frequenzsteuereinheit 20 über die Regelstufe 28 so gesteuert, daß Frequenzanderungen Δf, die bei konstan¬ ter Belastung eine Verschlechterung des Herzzeitvolumens HZV bewirken, zurückgenommen werden.
Im folgenden wird schließlich ein Ausführungsbeiεpiel zur Erkennung tachykarder Zustände des Herzens beschrieben. Über die Erfassung des Schlagvolumens SV läßt sich prinzi¬ piell die Effektivität des Herzmuskels bewerten und speziell bei hohen Frequenzen f feststellen, ob die Pulsaktionen des Herzmuskels ineffektiv, d.h. tachykard sind. Die Analyse schlagvolumenabhängiger Meßparameter mit Hilfe kurzer Frequenzwechsel durch Änderung des Impuls¬ abstandes aufeinanderfolgender Stimulationsimpulse ermög- licht die Detektion derartiger tachykarder Zustände. Dazu wird im Rahmen der Erfindung die mit Hilfe eines Herz¬ schlagdetektors detektierte Herzschlagfrequenz durch kurze Frequenzanhebungen Δfl rΔ£2 , . . . , d.h. kurze Verringerungen Δtsl, Δts2, ... des Abstands tg aufeinanderfolgender Stimulationsimpulse, moduliert und durch Differenz- und Quotientenbildung bewertet, ob und wie stark sich der
ERSATZBLATT schlagvolumenabhängige Meßparameter in Abhängigkeit von den Frequenzwechseln Δfn, -ü 2, • • • geändert hat. Liegt die Änderung des sσhlagvolumenabhängigen Meßparameters unter einer vorgegebenen Schwelle, so wird ein tachykarder Zustand detektiert und angezeigt.
Eine verbesserte Analyse kann erreicht werden, indem für mehrere hohe Grundfrequenzen f^, f2, ••• ein von Ände¬ rungen Δ llf Δf12 •••# Δf21' *^f22' •** der Grundf e" quenzen abhängiges Änderungsmuster des schlagvolumen- abhängigen Meßparameters erstellt und gespeichert wird und für eine Vergleichsanalyse zur Detektion einer Tachykardie benutzt wird.2
FIG 5 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel für die Tachykardiedetektion bei einem Herzschrittmacher, wobei im Vergleich zu dem in FIG. 4 gezeigten Herzschrittmacher nur Unterschiede im Aufbau der HerzSchrittmacherSteuerung s bestehen. In der dem Meßparameteraufnehmer 16 nachge- ordneten Auswerteschaltung 29 werden die aufgrund von Änderungen Ats des Stimulationsimpulsabstandes ts bei zwei aufeinanderfolgenden Herzzyklen n und n+l erfolgten Änderungen Δ(ΔZ) der Impedanzschwankungen ΔZ erfaßt und durch Quotientenbildung ebenso wie bei dem Ausführungsbei- spiel nach FIG. 2 die störbehaftete Größe SVmaχ elimi¬ niert. Die damit bestimmten Werte werden zugehörig zu der von dem Herzschlagdetektor 10 detektierten Herzschlagfre¬ quenz f in einem Speicher 30 festgehalten. Die so gespei¬ cherten Werte werden in einer weiteren Auswertestufe 31 zur Detektion einer Tachykardie mit vorgegebenen, program¬ mierbaren Werten oder mit einem vorher von dem Herz¬ schrittmacher erstellten Wertemuster verglichen. Bei Detektion einer Tachykardie wird eine Funktionseinheit 32 zur Steuerung der Frequenzsteuereinheit 20 im Sinne einer Beendigung der Tachykardie aktiviert.
ERSATZBLATT

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung, insbesondere Herzschrittmacher, mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung eines Meßparameters (M) der
Herzaktivität, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Schaltmittel, die den Signalverlauf eines Meßparameters während eines Herzyklus (n+l) abhängig von der Frequenz (f) bzw. Dauer (t_) des vorhergehenden Herzzykluε (n) bewerten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß im besonderen die Differenz (ΔM) von zwei aufeinanderfolgenden Meßwerten (Mn) und (Mn+1) nach einer Änderung von (f) um (Δf) bzw. von (ts) um (Δts) zwischen den Pulsen (n-1) und (n) abhängig vom Grad der Frequenzänderung (Δf) bewertet wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e- k e n n z e i c h n e t, daß Parameteranderungen ( M) bewertet werden, die durch die von einer Frequenzsteuer¬ einheit (20) gesteuerten definierten Änderungen der Stimulationsfrequenz (Δf) hervorgerufen werden.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Bewertung der Quotient zweier Meßparameteränderungen (ΔM1) und (ΔM2) berechnet wird, die abhängig von unterschiedlichen Puls¬ abstandsanderungen (Δtsl) und (Δtg2) gemessen werden.
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a- d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehrere Bewertungen bei verschiedenen Grundfrequenzen (fj_, f2, ...) durchgeführt werden, die über einen längeren Zeitraum bei konstanter Belastung konstant sind, und daß diese Werte frequenzbezogen gespeichert werden.
ERSATZBLATT
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Quotien¬ ten von Änderungen belastungsabhängiger Meßparameter durch Vergleich mit einem gegebenenfalls frequenzabhängigen Sollwert zur Regelung der Stimulationsfrequenz benutzt werden.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche l bis 4, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Diffe¬ renzwerte (ΔM) eines schlagvolumenabhängigen Meßwertes (M) bei steigendem Wert der Frequenzanderungen (Δf) derart ausgewertet werden, daß eine maximale Meßwertänderung
(ΔM a > bei Δfo = 1 4 so detektiert wird.
8. Anordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Differenz von zwei maximalen Meßwertänderungswerten bei zwei unterschiedlichen Grund¬ frequenzen (fl) und (f2) aber gleicher Belastung bezogen auf den Wert (ΔM_aχ) bei der Frequenz (fl) mit dem Quoti¬ enten Δf/(f +Δf) verglichen werden und daß der Ver¬ gleichswert zur hämodynamisehen Optimierung der Frequenz¬ regelung genutzt wird.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Quotienten verschiedener kurzer Änderungen schlagvolumenabhängiger Meßparameter bei gleicher Grundfrequenz mit gespeicherten Quotienten-Sollwerten für diese Frequenz verglichen werden und daß damit die Effektivität des Herzmuskels zur Tachy- kardiedetektion analysiert wird.
10. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Differenzen von kurzen Änderungen frequenz- und belastungsabhängiger Meßparameter mit mittelfristigen Änderungen dieser Parameter nach
ERSATZBLATT Laständerungen verglichen werden und zur Trennung der Frequenz- von der Belastungsabhängigkeit dieser Parameter verwendet werden.
ERSATZBLATT
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