DE2263834B2

DE2263834B2 - Vorrichtung zum kontrollieren der von einem herzschrittmacher an die in das herz eingesetzten elektroden gelieferten spannung

Info

Publication number: DE2263834B2
Application number: DE19722263834
Authority: DE
Inventors: Robert Maurice Georges Paris Gaillard
Original assignee: L'electronique Medicale S.E.R.D.A.L. S.A., Saint Remy Les Chevreuse, Yvelines (Frankreich)
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1977-10-20
Also published as: FR2166517A5; US3800801A; DE2263834C3; JPS4874084A; GB1394718A; DE2263834A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kontrollieren der von einem Herzschrittmacher an die in das Herz eingesetzten Elektroden gelieferten Spannung vermittels eines Elektrokardiogramms.

Eine solche Vorrichtung ist aus der Zeitschrift »Biomedizinische Technik« Bd. 16,1971, Nr. 4, S. 145 bis :48 bekannt. Hierbei wird die richtige Funktion eines herkömmlichen implantierten Herzschrittmachers dadurch überwacht, daß die Elektrokardiogramme geprüft werden, die aus den an verschiedenen Stellen der Oberfläche des Körpers des Patienten abgenommenen Spannungen erhalten werden. Auf diese Weise kann nicht nur überprüft werden, ob der Herzschrittmacher zu einem bestimmten Zeitpunkt gut arbeitet, sondern kann auch der Stimulationsimpuls analysiert werden, der über den elekirokaruiographischen Anschluß erhalten wird, wobei diese Analyse dazu benutzt wird, eventuelle Mängel, wie ein Absinken der Spannung der Batterien, die dem Herzschrittmacher die Spannung liefern, und eine Funktionsstörung des Schrittmachers selbst anzuzeigen. Die Spannung, die tatsächlich an den im Herz implantierten Elektroden liegt, kann dadurch jedoch nur ungenau ermittelt werden. Die Spannung, die der Elektrokardiograph anzeigt, hängt nämlich von vielen Faktoren, insbesondere dem Abstand der Stimulationselektroden und vor allem davon ab, wie die elektrische Achse dieser beiden Elektroden bezüglich des Spannungsmeßanschlusses orientiert ist.

Aus der DT-OS 15 64 047 und der US-PS 34 26 748 ist weiterhin eine Vorrichtung zur Bestimmung der geringsten Impulsenergie bekannt, die ein implantierter Herzschrittmacher liefern muß, um das Herz anzuregen. Diese außen am menschlichen Körper anzubringende Vorrichtung ist induktiv an den Herzschrittmacher gekoppelt und mit einer aufwendigen, !mpulsgeneratoren aufweisenden Schaltung versehen, durch die möglicherweise gefährliche Störungen der Herztätigkeit verursacht werden können.

In der DT-OS 15 39 119 ist schließlich ein implantierter Herzschrittmacher beschrieben, der einen von außerhalb des Körpers zu betätigenden Magnetschalter aufweist, durch den der Schrittmacher in Gang gesetzt oder abgeschaltet werden kann. Eine Kontrolle der vom Schrittmacher an das Herz abgegebenen Spannung ist damit nicht möglich.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Amplitude der an den eingesetzten Elektroden liegenden Impulse, d. h. den tatsächlichen Wert der Spannung zum Zeitpunkt der Stimulation möglichst genau zu ermitteln. Dabei soll es gleichfalls möglich sein, den Spielraum zwischen dem physiologischen Bedarf und dem Funktionszustand des in den menschlichen Körper eingesetzten Schrittmachers zu beurteilen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Elektroden mehrere parallele Zweige angeschlossen sind, von denen jeder einen Spannungsbegrenzer und einen durch Fernsteuerung betätigbaren Schalter enthält, wobei die Spannungsbegrenzer so abgestuft sind, daß die Spannung des auf den höchsten

Wert eingestellten Spannungsbegrenzers noch kleiner ist als die bei der implantation des Herzschrittmachers von diesem gelieferte Spannung, während die Spannung des auf den niedrigsten Wert eingestellten Spannungsbegrenzers höher ist als die urspiüngliche Schwellen- reizspannung für das Herz.

Bei der Verwendung einer solchen Vorrichtung werden durch die Fernsteuerung nach und nach die parallelen Zweige angeschaltet, wobei mit demjenigen Zwe(3 begonnen wird, der die höchste Spannung zuläßt. ,₀ Arn Elektrokardiographen werden die Spannungen abgelesen, die am menschlichen Körper abgenommen werden. Aus den Spannungen am Elektrokardiographen, die auf bekannte Höhe begrenzten Impulsen des Schrittmachers entsprechen, wird eine Eichung erhalten, die die Bestimmung der direkt an den Elektroden liegenden Spannung ohne Spannungsbegrenzung der Impulse erlaubt. Durch Anlegen einer auf eine bekannte Höhe begrenzten Spannung an die Elektroden im Herzen kann dann auch das Verhältnis zwischen der zugehörigen am Elektrokardiographen abgelesenen Spannung und derjenigen Spannung, die am Elektrokardiographen ohne Spannungsbegrenzung abgelesen wird, bestimmt werden. Die Spannungsbegrenzung ist jeweils durch eine kurzzeitige Steuerung von außerhalb des Körpers möglich.

Zur Bestimmung der Schwellenreizspannung für das Herz kann die Spannung auch kurzzeitig auf einen sehr niedrigen, unterhalb der Schwellenreizspannung liegenden Wert begrenzt werden. _J0

Als Schalter dienen vorzugsweise Reed-Relais mit geringer Trägheit, die durch ein Magnetfeld betätigt werden, wobei diese Relais elektrisch parallel geschaltet sind und jedes Relais in Reihe mit einer Zenerdiode verbunden ist. Die Zenerdioden haben verschiedene Zündspannungen. Die Dioden sind mit einer der Elektroden im Herzen verbunden. Zur wahlweisen Betätigung der Relais ist außerhalb des Körpers des Patienten ein Magnet vorgesehen.

Die Relais sind vorzugsweise Reed-Relais mit beweglichen Lamellen, obwohl auch andere Relais-Typen, beispielsweise Kugel-, Quecksilberrelais oder ähnliche Relais, verwandt werden können.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das schematische Schaltbild der Spannungsamplitudenbegrenzung.

Fig.2 zeigt in einer schematischen Ansicht eine radiale Anordnung der Relais.

Fig.3 zeigt in einer schematischen Ansicht eine parallele Anordnung der Relais.

F i g. 4 zeigt das Diagramm eines Spannungsimpulses.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß der Herzschrittmacher 1, der eine nicht dargestellte Batterie aufweist, an seinen Klemmen a und b eine Spannung an einen Stromkreis liefert, der mittels der Elektroden cund düber das Herz des Patienten geschlossen ist.

Der menschliche Körper ist durch ein Volumen V dargestellt, auf dessen Oberfläche Spannungsabgriffe e und /vorgesehen sind, die mit einem Elektrokardiographen 3 verbunden sind, dessen Registrierschreiber 4 die aufgenommenen !mpulse 5 aufzeichnet. Die an den Klemmen a und b auftretenden Spannungsimpulse mit steller Flanke haben eine Amplitude von etwa 6 V. Ihre Impulsdauer beträgt 1 bis 2 msec bei einer Stromstärke von etwa 2 bis 3 mA. Zwischen den Leitungen a, c einerseits und b, d andererseits liegen drei parallele Zweige, von denen jede/ ein Relais R₁, R₂, Rj enthäl!_: deren Kontakte a_;, a₂, aj auf der einen Seite mit dem Leiter a, c, und auf der anderen Seite mit einer Zenerdiode Z/, Z₂, Zj verbunden sind, deren Anschlüsse bi, b₂, bj mit dem Leiter b, d verbunden sind. Die Zündspannungen für die Zenerdioden betragen beispielsweise 4,5 V für Z₁, 3 V für Z₂ und 1,5 ν für Z₃. Wenn ein äußeres Magnetfeld wahlweise auf die drei Relais Ri, Rj, Rjeinwirkt, kann die Spannung, die vom Herzschrittmacher ausgeht, auf die angegebenen Spannungswerte begrenzt werden.

Fig.4 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den erhaltenen Impuls 5, wobei mit Ti die am Elektrokardiographen aufgenommene Spannung bezeichnet ist, die einer unbekannten Klemmenspannung an den Klemmen a, b entspricht. Wenn das Relais Ri anzieht, wird eine Spannung Ui erhalten, die einer Begrenzung auf 4,5 V entspricht. Aus den Werten 4,5 V, der gemessenen Spannung Ui und der gemessenen Spannung T, kann der tatsächliche Wert der Spannung ermittelt werden, die bei normaler Funktion an den Klemmen a, b erscheint. Wenn die durch das Relais Ri bewirkte Begrenzungsspannung zu groß ist, d. h. über der wirklichen Spannung Tj im Normaibetrieb liegt, dann geschieht nichts, da die Zündspannung der Zenerdiode Zi nicht erreicht wird. In diesem Falle wird der zweite Zweig über das Relais R₂ geschlossen und die gleiche Messung nochmals durchgeführt. In Fig.4 ist die am Elektrokardiographen abgelesene und der begrenzten Impulsspannung entsprechende Spannung mit U₂ und die abgelesene Spannung, die der nicht begrenzten Spannung des Schrittmachers entspricht, mit T₂ bezeichnet. F.s ist auch noch ein dritter Zweig über das Relais Rj mit einem dritten Begrenzungswert vorgesehen, bei dem sich eine abgelesene Spannung Uj ergibt, wobei diese Begrenzungsspannung immer höher als die ursprüngliche Schwellenreizspannung für das Herz ist. Sie ist jedoch niedrig genug, um später bei einer unzureichenden Stimulation eine Erhöhung der Schwellenreizspannung auf die Spannung Uj festzustellen. Es können im übrigen auch mehr als drei Relais und Zenerdioden vorgesehen sein, um weitere Zwischenwerte zu erhalten.

Wenn festgestellt wird, daß die Spannung, die der tatsächlichen Spannung an den Klemmen entspricht, beispielsweise gleich T^ist, so ergibt sich die Spannungsreserve, über die der Herzschrittmacher verfügt, als Differenz L= T₂- Uj. Wenn diese Reserve zu klein ist, ist ein Einschreiten erforderlich, um dem Schrittmacher mehr Energie zu geben. So wird ein Kalibrieren des Herzschrittmachers, d. h. des Unterschiedes zwischen der Energie, die gegeben wird, und der Energie, die der Organismus braucht, oder der tatsächlichen Abweichung zwischen dem anliegenden Signal und der Reizschwelle des Myokard erreicht.

F i g. 2 zeigt eine mögliche Anordnung der Relais mit beweglichen Lamellen Ri, R₂, Rj, die in einem Körper Ei eingeschlossen sind. Die Längsachsen der Relais sind strahlenförmig im Winkel von 45° zueinander angeordnet. Ein außerhalb des Körpers befindlicher Magnet 6 kann um einen Pol gedreht werden, der dem Punkt entspricht, an dem sich die Relais-Achsen treffen. Durch diese Drehbewegung können die Relais Ri, R₂, Rj nacheinander eingesetzt werden.

!n F i g. 3 umschließt ein Körper E₂ drei Relais Ru R2, Rj, die seitlich oder auch senkrecht zur Zeichenebene parallel angeordnet sind. Bei seitlicher Anordnung wird der Magnet 6 parallel zur Körperoberfläche verscho-

ben, um die drei Relais nacheinander einzuschalten. Bei einer Parallelanordnung senkrecht zur Zeichenebene und gleicher Ansprechempfindlichkeit wird das sukzessive Einschalten der Relais durch eine schrittweise Annäherung des Magneten erreicht. Durch diese abgestimmte Annäherung können auch Relais betätigt

werden, die nebeneinander in gleicher Tiefe angeordnet sind, aber verschiedene magnetische Sensibilität besitzen. Eine Anregung der Relais zu einem falschen Zeitpunkt durch einen zu weit entfernt liegenden Magneten wird dabei verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

/i Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kontrollieren der von einem Herzschrittmacher an die in das Herz eingesetzten Elektroden gelieferten Spannung vermittels eines Elekirokardiogramms, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektroden (c, d) mehrere parallele Zweige angeschlossen sind, von denen jeder einen Spannungsbegrenzer (Zi, Z₂, Zj) und einen durch Fernsteuerung betätigbaren Schalter (Ri, R₂, Rj) enthält, wobei die Spannungsbegrenzer (Z), Z2, Zj) so abgestuft sind, daß die Spannung des auf den höchsten Wert eingestellten Spannungsbegrenzers noch kleiner ist als die bei der implantation des Herzschrittmachers von diesem gelieferte Spannung, während die Spannung des auf den niedrigsten Wert eingestellten Spannungsbegrenzers höher ist als die ursprüngliche Schwellenreizspartnung für das Herz.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des auf den niedrigsten Wert eingestellten Spannungsbegrenzers um einen bestimmten, einer möglichen späteren Erhöhung der Schwellenreizspannung für das Herz entsprechenden Betrag über der ursprünglichen Schwellenreizspannung liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schalter (Ri, Rz RJ) aus einem Reed-Relais mit Kontaktfedern geringer Trägheit besteht, das von einem außerhalb des Körpers erzeugten Magnetfeld geschaltet werden kann, daß jeweils einer der Kontakte dieser Relais an eine der Elektroden (c, d) angeschlossen ist, daß jeweils der andere der Kontakte der Relais mit einer den Spannungsbegrenzer (Z_u Z₂, Zj) bildenden Zenerdiode verbunden ist, daß diese Zenerdioden verschiedene Durchbruchsspannungen aufweisen, und daß die Zenerdioden mit ihrer freien Klemme mit der anderen der Elektroden (c, d) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais (Ri, R₂, Rj) biegsame Kontaktfedern aufweisen, die in ein Röhrchen eingeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Relais (Ri, R₂, Rj) vorgesehen sind, die von einem Punkt aus radial und im Winkel zueinander angeordnet sind, und daß die Schaltung der Relais (R_t, R₂, R₃) durch eine schrittweise Drehbewegung eines außerhalb des Körpers befindlichen Magneten erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Relais (Ri, R₂, Rj) vorgesehen sind, die parallel zueinander angeordnet sind, und daß die Schaltung der Relais (R_t, R₂, Rj) durch Verschiebung eines außerhalb des Körpers befindlichen Magneten erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Relais (Rt, R₂, Rj) vorgesehen sind, die eine verschiedene Ansprech· empfindlichkeit aufweisen und parallel angeordnet sind, und daß die Schaltung der Relais (R₁, R₂, Rj) durch Veränderung des Abstandes eines außerhalb des Körpers befindlichen Magneten erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Relais (Ri, R& R3) vorgesehen sind, die eine gleiche Ansprechempfindlichkeit aufweisen und in verschiedener Tiefe eingesetzt sind, und daß die Schaltung der Relais (R₁, R₂, Rj) durch Veränderung des Absiandes eines außerhalb des Körpers befindlichen Magneten zu den Relais (R₁, R₂, Rj) erfolgt.