DE3322900A1

DE3322900A1 - Method for sensing the heart action and probe for carrying out the method

Info

Publication number: DE3322900A1
Application number: DE19833322900
Authority: DE
Inventors: Bruce Neil 90274 Palos Verdes Calif. Goldreyer
Original assignee: Applied Cardiac Electrophysiology
Current assignee: Applied Cardiac Electrophysiology
Priority date: 1982-08-05
Filing date: 1983-06-25
Publication date: 1984-04-26
Also published as: FR2533817B1; JPH0414005B2; NL8302742A; IT1161941B; JPS5982831A; IT8321642A0; FR2533817A1

Description

r 6 -r 6 -

des ReizimpulsGS durch die Sande an ein Herz, um dessen Kontraktion zu stimulieren, wodurch ein echter Abruf der SchrittmacheruJirkung auf das Herz vorgenommen werden kann.of the stimulus pulse GS through the sands to a heart, to its To stimulate contraction, which allows a real recall of the pacemaker effect on the heart.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß für das Abfühlen der elektrischen Aktivität an der Mehrzahl von Punkten in der Sonde mit einer entsprechenden Mehrzahl von Elektroden abgefühlt wird, die an der Mehrzahl von Punkten in der Sonde angeordnet sind, und daß keine dieser Elektroden das Myocardgeuebe in der (Mähe der Sonde berührt.27. The method according to claim 26, characterized in that for sensing the electrical activity on the plurality of points in the probe is sensed with a corresponding plurality of electrodes attached to the plurality of Points are arranged in the probe, and that none of these electrodes touches the myocardial tissue in the vicinity of the probe.

28. l/erfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß28. l / experience according to claim 26, characterized in that

im Rahmen der Verarbeitung die Erzeugung eines Reizimpulses in der Schaltung davon abhängig gemacht uiird, ob nach vorangegangenem Reizimpuls eine P-Zacke aufgetreten ist oder nicht.the generation of a stimulus during processing in the circuit it is made dependent on whether after A P-wave has occurred or not after the previous stimulus.

29. Verfahren nach Anspruch 26 ader 2Θ, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Verarbeitung in der Schaltung bestimmt uiird, ob die Stärke eines Reizimpulses erhöht oder erniedrigt üjird, was davon abhängt, ab das Abfühlen und Differenzieren erkennen läßt oder nicht erkennen läßt, ob ein spezielles lokales Herzsignal von der Sonde in dem Herziijellenkomplex an der Stelle, die zu einem Zeitpunkt nach dem Auftreten des unmittelbar vorausgegangenen Reizimpulses durch die Sonde abgefühlt wurde, aufgetreten ist oder nicht, und daß die Stärke des Reizimpulses erhöht wird, Luenn das Abfühlen und Differenzieren in der Sonde bzw. Schaltung erkennen läßt, daß das spezielle lokale Herzsignal von der Sonde nicht auftritt und die Stärke des Reizimpulses durch die Schaltung verringert wird, wenn das Abfühlen und Differenzieren erkennen läßt, daß das spezielle lokale Herzsignal auftritt.29. The method according to claim 26 vein 2Θ, characterized in that that determined as part of the processing in the circuit It is determined whether the strength of a stimulus is increased or decreased, which depends on the feeling and Reveals differentiation or not reveals, whether a special local cardiac signal from the probe in the cardiac ijella complex at the point that at a time after the immediately preceding stimulus was sensed by the probe, occurred is or is not, and that the strength of the stimulus pulse is increased, the sensing and differentiation in the probe is carried out or circuit shows that the special local Cardiac signal from the probe does not occur and the strength of the stimulus pulse is reduced by the circuit, though feeling and differentiating shows that the special local heart signal occurs.

30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verarbeiten in der Schaltung der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Reizimpulsen bestimmt wird,30. The method according to claim 26, characterized in that the time interval during processing in the circuit is determined between successive stimulus pulses,

je nachdem, ob das Abfühlen in der Sande und Differenzieren in der Schaltung das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines speziellen lokalen Herzsignals wan der Sünde erkennen läßt.depending on whether sensing in the sand and differentiating in the circuit, the presence or absence of a particular local cardiac signal where sin reveals.

31. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abfühlen in der Sende die elektromagnetische Aktivität an einer Mehrzahl von Stellen in der Sonde abgefühlt uird, und daß jede Stelle in der Sonde an einer Mehrzahl von eng beieinander liegenden Punkten abgefühlt uird, die auf oder in der Nähe einer Ebene liegen, die annähernd senkrecht auf dem in dem Myocardgeuiebe in der Nähe der Sonde definierten Depolarisationsvektor steht.31. The method according to claim 26, characterized in that when sensing in the transmit the electromagnetic activity sensed at a plurality of locations in the probe, and that each location in the probe is at a plurality of closely spaced points that are on or near a plane that is approximately perpendicular on that defined in the myocardial body near the probe Depolarization vector stands.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß32. The method according to claim 31, characterized in that

, beim Differenzieren in der Schaltung die elektromagnetische Aktivität an jeder Abfühlstelle in der Sonde an der entsprechenden Mehrzahl von Punkten abgetastet wird, um eine entsprechende Mehrzahl von Triggersignalen in der Schaltung zu erzeugen., when differentiating in the circuit the electromagnetic Activity at each sensing point in the probe at the corresponding one Plurality of points is sampled to a to generate a corresponding plurality of trigger signals in the circuit.

33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verarbeiten in der Schaltung die Mehrzahl von Triggersignalen verarbeitet wird, um ein unterscheidend von der Sonde abgefühltes lokales und wiederkehrendes Schema der Herztätigkeit zu ermitteln.33. The method according to claim 31 or 32, characterized in that that when processing in the circuit, the plurality of trigger signals are processed to make one distinctive determine the local and recurring pattern of cardiac activity sensed by the probe.

Verfahren zum Abtasten der Herztätigkeit und Sonde zur Ausübung des Verfahrens.Method for palpation of cardiac activity and probe for carrying out the method.

Die Erfindung bezieht sich auf die Kardiologie und auf Methoden zum Abtasten von intrakardialen elektrischen Signalen/ insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und Geräte zum unterscheidungssicheren Abfühlen eines lokalisierten endokardialen, dem abtastenden Gerät zugrundegelegten Elektrogramms und zum Abgrenzen des Elektrogramms gegenüber allen unerwünschten elektrischen Ereignissen im Fernfeld. The invention relates to cardiology and to methods for sampling intracardiac electrical signals / in particular, the invention relates to methods and apparatus for discriminatory sensing of a localized one endocardial electrogram on which the scanning device is based and to delimit the electrogram from it all undesirable electrical events in the far field.

Das menschliche Herz stellt grundsätzlich eine Pumpe dar, durch welche Blut in den Vorhof oder oberen Herzkammern gesaugt wird/ von wo aus es durch eine Verbindungsklappe hindurch die Ventrikel oder unteren Herzkammern füllt. Dann wird das Blut aus den Ventrikeln hinaus in die lebenswichtigen Organe gepumpt. Jeder Zyklus dieser Pumpe wird durch eine Folge von elektrischen Ereignissen eingeleitet, die in einer speziellen Reihenfolge ablaufen. Die Reihenfolge und die gegenseitige Beziehung dieser elektrischen Ereignisse beeinflussen teilweise den Wirkungsgrad des Herzens als Pumpe. Der elektrische Zyklus beginnt mit einer spontanten Depolarisierung von Zellen des Vorhofsinusknotens, eines kleinen Bereichs von spezialisiertem Gewebe an der Hohlvene am rechten Vorhofrand. Die Depolarisationsfront breitet sich langsam innerhalb des Sinusknotens aus und wandert durch perinodale Gewebe, um den Vorhofmyocard zu erregen. Wenn die Masse des Vorhofmyocardgewebes erregt wird, wird ein elektrisches Ereignis her-The human heart is basically a pump through which blood is drawn into the atrium or upper chambers of the heart from where it fills the ventricles or lower chambers of the heart through a connecting valve. Then it will be the blood is pumped out of the ventricles to the vital organs. Each cycle of this pump is followed by a sequence initiated by electrical events that take place in a special order. The order and the mutual The relationship of these electrical events in part affects the efficiency of the heart as a pump. The electric one The cycle begins with a spontaneous depolarization of cells of the atrial sinus node, a small area of specialized tissue on the vena cava on the right edge of the atrium. The depolarization front slowly spreads within of the sinus node and travels through perinodal tissues to excite the atrial myocardium. When the mass of atrial myocardial tissue is excited, an electrical event is generated.

vorgerufen, das, wenn es an der Körperoberfläche nachgewiesen wird, die Bezeichnung "P-Zacke" führt. Wird es im Inneren der Herzkammern nachgewiesen, erhält das gleiche Ereignis die Bezeichnung "Vorhof-Elektrogramm". Die Eigenschaften sowohl des Vorhof-Diagramms wie der an der Körperoberfläche aufgezeichneten P-Zacke hängen von der Masse des aktivierten erregten Vorhof-Myocards und der speziellen Erregungsfolge ab, die innerhalb des menschlichen Herzens abläuft. Durch diese elektrische Erregungsfolge wird die Kontraktion des Vorhof-Myocards und eine wenigstens teilweise Füllung der Ventrikel hervorgerufen.called, which, if it is detected on the body surface, leads the designation "P-wave". It will be inside detected in the ventricles, the same event is called "atrial electrogram". The properties both of the atrial diagram and that of the body surface recorded P-wave depend on the mass of the activated excited atrial myocardium and the specific excitation sequence, which takes place within the human heart. This electrical excitation sequence causes the atrial myocardium to contract and at least partially filling the ventricles.

Die elektrische Erregungswelle des Vorhofs würde jedoch an der Gewebegrenze zwischen dem Vorhof und den Herzkammern ihr Ende finden, gäbe es nicht das spezielle Mehrkomponentensystern der atrioventrikulären Reizleitung (AV), die für die übertragung von elektrischer Information durch die Gewebegrenze zwischen Vorhof und Herzkammern verantwortlich ist. Der AV-Knoten ist ein kleines, 1 bis 2 cm großes Gebilde im Boden des rechten Vorhofs in der Mitte zwischen dem Zugang des Koronarsinus und dem zentralen Gewebekörper des Herzens. Dieses aus drei verschiedenen Arten von Zellen zusammengesetzte Gebilde wirkt wie ein elektrisches Filter, das einen verzögert leitenden Bereich zwischen dem Vorhof und den Herzkammern ergibt, ausreichend für eine angemessene Füllung der Herzkammern. Die elektrische Einspeisung in den AV-Knoten erfolgt teilweise über den gewöhnlichen Vorhof-Myocard und teilweise über drei spezielle intraaurikuläre Bahnen, die für die Weiterleitung von elektrischer Information zwischen dem Bereich unmittelbar neben dem Vorhofsinusknoten und dem oberen, mittleren und unteren Bereich des atrioventrikulären Knotens verantwortlich sind. Die Leitung innerhalb des AV-Knotens ist sehr empfindlich gegenüber autonomen Einflüssen, den Wirkungen von kardiovaskulärer Medikation und Kranzarterienerkrankungen.The electric wave of excitation of the atrium would, however, be at the tissue boundary between the atrium and the ventricles of the heart Finding an end were it not for the special multi-component system the atrioventricular conduction (AV), which is responsible for the transmission of electrical information through the tissue boundary between Atrium and ventricles is responsible. The AV node is a small, 1 to 2 cm large structure in the bottom of the right one Atrium in the middle between the entrance of the coronary sinus and the central tissue of the heart. This one out of three different Types of cell compound structure acts like an electrical filter that delays a conductive area between the atrium and the ventricles is sufficient to adequately fill the ventricles. the electrical feed into the AV node occurs partly via the usual atrial myocardium and partly via three special ones intraauricular pathways that carry electrical information between the area immediately adjacent the atrial sinus node and the upper, middle, and lower Area of the atrioventricular node are responsible. The conduction within the AV node is very sensitive to this autonomic influences, the effects of cardiovascular medication, and coronary artery disease.

Wenn die elektrische Depolarisationsfront durch den AV-Knoten fortschreitet, tritt sie in das AV- oder His-Bündel ein, das für die Weiterleitung des elektrischen Impulses zwischen dem anatomischen Atrium und den Ventrikeln verantwortlich ist. Dieses Gebilde durchsetzt eigentlich die Gewebestruktur des Herzens und reicht einige Zentimeter weit abwärts in die membranartige Kammerscheidewand hinein. An der Spitze der Kammerscheidewand spaltet sich das spezielle AV-Leitungssystem in zwei Hauptarme auf, in ein rechtes und ein linkes Bündel. Das linke Bündel verzweigt sich in spezialisierte Fasern, die für die Erregung der Kammerscheidewand verantwortlich sind, ferner für die Erregung des oberen seitlichen Ventrikularmyocards und schließlich mit einem hinteren Abschnitt für die Erregung der Masse der Scheidewand und des linken Ventrikularmyocards. Das rechte Bündel ist verantwortlich für die Erregung des rechten Ventrikularbereichs.As the electrical depolarization front progresses through the AV node, it enters the AV or His bundle, the is responsible for the transmission of the electrical impulse between the anatomical atrium and the ventricles. This structure actually penetrates the tissue structure of the heart and extends a few centimeters down into the membrane-like structure Chamber partition into it. At the top of the chamber septum, the special AV conduit system splits into two main arms on, in a right and a left bundle. The left bundle branches into specialized fibers that are responsible for the excitation of the ventricular septum are responsible for the excitation of the upper lateral ventricular myocardium and finally with a posterior section for the excitation of the mass of the septum and left ventricular myocardium. The right bundle is responsible for energizing the right ventricular area.

Durch Anwendung spezieller Techniken kann die elektrische Erregung von bestimmten Gebieten des kardialen Reizleitungssystems zwar ermittelt werden, das Oberflächen-Elektrokardiogramm zeigt aber keine hervortretenden elektrischen Ereignisse auf, die sich während der Erregung der AV-Knoten, der AV-Bündel oder irgendeines Bündelarms abspielen. Im Oberflächen-Elektrokardiogramm wird kein elektrisches Ereignis nach der P-Zacke erkennbar, bis die Masse des Ventrikularmyocards erregt wird und eine QRS-Gruppe geschrieben wird. Wenn diese Gruppe an der Körperoberfläche aufgezeichnet wird, ist ihre Amplitude wegen der viel größeren Masse des sie hervorrufenden Ventrikularmyocards im allgemeinen deutlich größer als die der P-Zacke. Macht man eine Aufzeichnung aus dem Inneren der Herzkammern, so wird die Aufzeichnuna als Ventrikularelektrogramm bezeichnet. Ventrikulare Myocard-Repolarisationen werden, gleichgültig, ob sie an der Körperoberfläche oder in der Herzkammer gemessen werden, als T-Welle bezeichnet.By using special techniques, the electrical excitation The surface electrocardiogram can be determined from certain areas of the cardiac conduction system but does not show any prominent electrical events that occur during excitation of the AV nodes, AV bundles or play any bundle arm. In the surface electrocardiogram, no electrical event is recognizable after the P wave, until the mass of the ventricular myocardium is excited and a QRS group is written. When this group on the body surface is recorded, its amplitude is because of the much larger mass of the ventricular myocardium that produces it generally significantly larger than that of the P wave. If you make a record from inside the heart chambers, then the recording is called the ventricular electrogram. Ventricular Myocardial repolarizations, regardless of whether they are measured on the body surface or in the heart chamber, referred to as the T-wave.

Die normale spontane diastolische Depolarisation des Sinusknotens mit anschließender normaler Ausbreitung der elektrischen Erregung durch Vorhof und Herzkammer ruft einen normalen Herzrhytmus mit einer Frequenz hervor, die auf Einflüsse des Nervensystems anspricht, die sowhl die Frequenz der Sinusknotenentladung als auch die Schnelligkeit der Vorhof- und Herzkammer-Erregung verändern. Eine Vielfalt von Krankheitszuständen kann aber sowohl den Rhythmus des bestimmenden natürlichen Herzschrittmachers als auch das elektrische Erregungsschema des menschlichen Herzens beeinflussen. Abnormale Rhythmen können durch intermittierendes Ausbleiben von sinoaurikulären, aus dem Sinusknoten zu führenden Impulsen erzeugt werden, durch Regelwidrigkeiten des Vorhofmyocards, die zu schnellen Vorhof-Arrhythmien wie Herzjagen oder Herzflimmern führen, durch abnormale oder fehlende AV-Knoten-Leitung, die zum Auftreten von langsamen und ungeeigneten eigentümlichen Schrittmachern aus unteren Gebieten innerhalb der Kerzkammer und abnormal langsamem Herzrhythmus führen, durch Krankheiten in einem oder in allen Bündelarmen, was zu einem teilweisen oder vollständigen AV-Block, wiederum mit niedriger oder unrichtiger Pulszahl, führt, oder auch durch Abweichungen im Ventrikularmyocard, die Tachycardie, Kammerflimmern und Tod zur Folge haben können. Die medizinische Wissenschaft ist jetzt so weit fortgeschritten, daß zahlreiche dieser fehlerhaften elektrischen Depolarisationsfolgen symptomatisch behandelt werden können, indem das Herz durch externe oder implantierte elektronische Vorrichtungen elektronisch stimuliert wird, die allgemein als Herzschrittmacher bezeichnet werden.The normal spontaneous diastolic depolarization of the sinus node with subsequent normal spread of the Electrical excitation through the atrium and ventricle causes a normal heart rhythm with a frequency that influences of the nervous system, which both the frequency of the sinus node discharge and the speed of the atrial and alter ventricular excitation. A variety of disease states can, however, both determine the rhythm of the natural Pacemaker as well as the electrical excitation scheme of the human heart. Abnormal rhythms can be generated by the intermittent absence of sinoauricular impulses leading from the sinus node, due to irregularities of the atrial myocardium that are too rapid Cause atrial arrhythmias such as palpitations or fibrillation, due to abnormal or absent AV node conduction leading to the appearance of slow and improper peculiar pacemakers from lower areas within the candle chamber and abnormally slow heart rhythm result from diseases in one or all of the bundle arms, resulting in partial or complete AV block, again with lower or incorrect Pulse rate, leads to tachycardia, ventricular fibrillation and death due to deviations in the ventricular myocardium can have. Medical science is now so advanced that numerous of these faulty electrical Depolarization sequelae can be treated symptomatically by the heart by external or implanted electronic Electronically stimulated devices, commonly referred to as pacemakers.

Die einfachste und am häufigsten verwendete elektronische Vorrichtung ist ein Standard-WI-Schrittmacher. Das Gerät fühlt das Ventricular-Elektrogramm ab, und wenn die Depolarisationsrate unter einen vorbestimmten Wert abfällt, werden dem Ventricularmyocard Reize zugeführt, die zu einer elektrischen Depolarisationswelle mit nachfolgender Ventrikularmyocard-The simplest and most widely used electronic device is a standard WI pacemaker. The device feels the ventricular electrogram decreases, and when the depolarization rate drops below a predetermined value, the ventricular myocardium Stimuli supplied, which lead to an electrical wave of depolarization with subsequent ventricular myocardial

Kontraktion führen. Ein derartiges elektrisches Hilfs- und Ünterstützungsystem kann im Ventrikular-(WI) - oder Atrium-(AAI)-Bereich implantiert werden, um abnormale Verläufe der AV-Leitung oder der sinoaurikulären Knotenfunktion zu korrigieren. Bei neueren Schrittmachersystemen werden Elektroden sowohl im Atrium- als auch im Ventrikularbereich eingesetzt, um an einem der beiden Bereiche oder an beiden Bereichen abzufiihlen und als Schrittmacher zu wirken, um eine normalere Abfolge von elektrischer Erregung in Atrium und Ventrikel wiederherzustellen. Weitere implantierbare elektrische Geräte sind benutzt worden zur Umwandlung von Atrium- und/oder Ventrikel-Tachykardien und auch als Bestandteil des Eingangs für eine implantierbare elektrische Vorrichtung zur Beendigung von Herzkammerflimmern.Lead contraction. Such an electrical auxiliary and The support system can be in the ventricular (WI) or atrial (AAI) area implanted to correct abnormal AV conduction or sinoauricular nodal function. In newer pacemaker systems, electrodes Used in both the atrial and ventricular areas to sense one or both areas and act as a pacemaker to bring about a more normal sequence of electrical excitation in the atrium and ventricle restore. Other implantable electrical devices have been used to convert atrial and / or ventricular tachycardias and also as part of the input for an implantable electrical termination device of ventricular fibrillation.

Die Fähigkeit aller dieser Geräte zum zweckentsprechenden Arbeiten wird aber in nicht geringem Maße durch die Brauchbarkeit der elektrischen Signale bestimmt, die innerhalb von Atrium oder Ventrikel abgefühlt wurden, weil ein richtiger Schrittmacherausgang allein durch einen geeigneten Signal- oder Abtasteingang bedingt ist. Die meisten der bekannten Geräte verwenden im allgemeinen für die Myocardreizung die gleichen Elektroden, die auch für das Abfühlen der Myocard-Depolarisation bei nicht gegebener Stimulation verwendet werden. Im allgemeinen haben die bekannten Systeme eine einzelne Elektrode, die in das Myocard von Vorhof oder Kammer eingebettet wurde, sowie eine zweite Elektrode entweder in Form eines nächst der Stimulationselektrode längs des Hauptteils des gleichen Katheters angeordneten Ringes (bipolare Abtastung), oder die zweite Elektrode bestand aus dem Gehäuse des Schrittmachers selbst (unipolare Abtastung). überDurchschnitts-Signalamplituden für nachgewiesene P- und QRS-Komplexe bei unipolaren oder bipolaren Abtastsystemen ist seit mehr als zehn Jahren in der einschlägigen Literatur ausführlich berichtet worden.The ability of all of these devices to work appropriately but is determined in no small measure by the usefulness of the electrical signals transmitted within the atrium or ventricles were sensed because a proper pacemaker output was obtained solely from an appropriate signal or sense input is conditional. Most of the known devices generally use the same ones for myocardial stimulation Electrodes that are also used for sensing myocardial depolarization in the absence of stimulation. in the In general, the known systems have a single electrode embedded in the myocardium of the atrium or ventricle as well as a second electrode either next to the stimulation electrode along the main part of the the same catheter arranged ring (bipolar scanning), or the second electrode consisted of the housing of the pacemaker itself (unipolar scanning). above average signal amplitudes for detected P and QRS complexes in unipolar or bipolar scanning systems has been extensively reported in the relevant literature for more than a decade been.

Daß implantierte Elektroden ein Signal abgeben müssen, das nur von dem Myocard herrührt, mit dem sie in Kontakt gebracht wurden, ist seit langem bekannt. Auf elektromechanische, von außen auf den Patienten einwirkende elektromagnetische Störungen, beispielsweise durch magnetische oder elektrische Felder und Störungen beispielsweise aus elektrischen Rasierern und Mikrowellenherden zurückzuführende Probleme sind heute bereits ganz allgemein bekannt. In den letzten Jahren hat sich aber auch immer deutlicher herausgestellt, daß Fehlabtastungen von elektrischen Herzereignissen auch auf elektrische Abläufe zurückgeführt werden müssen, die sich innerhalb des Körpers abspielen. Man vergleiche dazu beispielsweise das Symposium über "Electromagnetic Interference", PACE, Vol. 5, Jan.-Febr. 1982. Insbesondere bei unipolaren Elektrodensysteraen wurde das Abfühlen von elektrischen Signalen aus Skelettmuskeln neben der Schrittmacheranode selbst (Myopotential-Abfühlen) als häufige Ursache für irreführende Beeinflussung dieser Schrittmacher erkannt, übliche Bipolar-Ringelektroden können zwar das Auftreten von Myopotential und Abfühlen von Myopotential und elektromagnetischen Störungen beschränken, diese Systeme sind aber auch nicht unempfindlich gegenüber elektrischen Erscheinungen, die aus dem Fernfeld, vom Patienten oder aus der Umgebung herkommen. Ein gegenüber elektromagnetischen Störungen "immunes" System hätte große klinische Bedeutung.That implanted electrodes must emit a signal that comes only from the myocardium with which they are brought into contact has long been known. Electromechanical electromagnetic interference affecting the patient from outside, for example by magnetic or electric fields and interference from electric razors, for example Problems attributable to microwave ovens are already well known today. In the last few years But it has also become increasingly clear that incorrect sampling of electrical heart events can also lead to electrical Processes that take place within the body must be traced back. Compare this, for example Symposium on "Electromagnetic Interference", PACE, Vol. 5, Jan.-Feb. 1982. Especially with unipolar electrode systems the sensing of electrical signals from skeletal muscles next to the pacemaker anode itself (myopotential sensing) recognized as a common cause of misleading influence on these pacemakers, common bipolar ring electrodes can limit the occurrence of myopotential and the sensing of myopotential and electromagnetic interference, However, these systems are also not insensitive to electrical phenomena from the far field, from the patient or come from the area. A system "immune" to electromagnetic interference would have great clinical results Meaning.

Wenn entweder eine unipolare oder eine bipolare Berührungselektrode in den Ventrikel gebracht wird, um ventrikulare Myocarderregung abzufühlen (das Ventrikular-Elektrogramm), ergeben sich im allgemeinen ausreichende Ventrikular-Elektrogrammsignale von 10 bis 12 mV, und wegen der verhältnismäßig großen Masse des Ventrikelmyocards im Vergleich zum Atriummyocard wird von diesem Katheter nur eine sehr geringfügige oder überhaupt keine, eine Vorhofdepolarisation anzeigende elektrische Aktivität abgefühlt. Das gilt aber nicht für Elektrogramme, die von verschiedenen Stellen innerhalb des Vorhofs abgeleitet werden. An dieser Stelle hatten alle berührend ab-When either a unipolar or bipolar touch electrode is placed in the ventricle to sense ventricular myocardial excitation (the ventricular electrogram), ventricular electrogram signals of 10 to 12 mV are generally adequate, and because of the relatively large mass of the ventricular myocardium compared to the Atrial myocardium, very little or no electrical activity indicative of atrial depolarization is sensed by this catheter. However, this does not apply to electrograms that are taken from different locations within the atrium. At this point everyone had touched

fühlenden elektrischen Systeme, ob unipolar oder bipolar, unter dem gleichen Fehler zu leiden, und zwar fast unabhängig von der Lage der Elektrode innerhalb des rechten Herzohrs an der Seitenwand des rechten Vorhofs oder innerhalb des proximalen oder distalen Koronarsinus. Das Problem scheint mit der Herzanatomie an sich verknüpft zu sein. Das liegt daran, daß die Vorhofmasse gering ist und infolgedessen die Amplituden der P-Zacke im allgemeinen ebenfalls ziemlich niedrig sind und selbst beim Abfühlen aus dem Vorhofinneren bei nur 1 bis 2 mV liegen. Da die Masse des Ventrikelmyocards die Masse des Atriummyocardsso sehr übersteigt, kann die Ventrikeldepolarisation sogar aus dem Vorhof heraus als besonderes elektrisches Ereignis festgestellt werden, das, obwohl es sich in einem gewissen Abstand abspielt, nicht von den elektrischen Ereignissen im Atrium unterschieden werden kann und zwar sowohl hinsichtlich Signalamplitude als auch Signalform.sentient electrical systems, whether unipolar or bipolar, suffer from the same fault, almost independently on the position of the electrode within the right atrial appendage on the side wall of the right atrium or within the proximal or distal coronary sinus. The problem seems to be related to the anatomy of the heart itself. It lies from the fact that the atrial mass is small and consequently the P wave amplitudes are also generally quite low and even when sensed from inside the atrium are only 1 to 2 mV. Since the mass of the ventricular myocardium is so much greater than the mass of the atrial myocardium, the Ventricular depolarization can even be detected from the atrium as a special electrical event that, though it takes place at a certain distance, indistinguishable from the electrical events in the atrium can, both in terms of signal amplitude and signal shape.

Allein dieser Mangel hat dazu geführt, daß die Entwicklung und Verwendung von Vorhof-(AAI)-Systemen und P-Zacken-Synchron-(VAT- oder VDD-)-Systemen nur sehr geringe Fortschritte gemacht hat. Bei der Entwicklung von Zweikammer-Abruf-Schrittmachern hat sich diese Schwierigkeit als fast unüberwindlich erwiesen, wenn sowohl im Vorhof- als auch im Herzkammerbereich abgefühlt werden soll (DDD-Systeme). Die Entwicklung von geeigneten, Tachykardie umwandelnden Schrittmachern im Kammer- und im Vorhofbereich wurde ebenfalls erheblich behindert durch die Unmöglichkeit einer Unterscheidung der Signale von Vorhof- und Herzkammerabläufen, die mit üblichen Schrittmachersystemen abgetastet wurden.This deficiency alone has led to the development and use of atrial (AAI) systems and P-wave synchronous (VAT) or VDD -) systems has made very little progress. In the development of dual-chamber retrieval pacemakers this difficulty has proven to be almost insurmountable, both in the atrial and ventricular areas should be sensed (DDD systems). The development of suitable, Tachycardia converting pacemakers in the ventricular and atrial areas was also significantly hampered by the impossibility of differentiating signals from atrial and ventricular processes with conventional pacemaker systems were scanned.

Bei allen diesen bekannten Schrittmachermethoden wurde versucht, ein zuverlässiges Triggersignal für den Reizimpuls abzuleiten, indem ein Elektrogramm mit Hilfe eines Katheters abgefühlt wurde, der durch die Venen in das Herz eingeführtIn all of these known pacemaker methods, attempts were made to derive a reliable trigger signal for the stimulus pulse, by taking an electrogram using a catheter inserted through the veins into the heart

worden war. Im allgemeinen haben die in der einen Herzkammer abgefühlten Signale - oder das Fehlen solcher Signale - die Information geliefert, die für die Schrittmachereinwirkung auf eben diese Herzkammer erforderlich war. Die Kardiologen haben seit langem ein Schrittmachersystem verlangt, bei dem die elektrische Aktivität im oberen Teil des Herzens, d.h. im Vorhof, abgefühlt werden konnte und anschließend die Herzkammer mit einer an die im Vorhof abgefühlte Frequenz angepaßten Frequenz beeinflußt werden konnte. Bei den meisten üblichen Systemen werden zwei Katheter angewandt: der eine Katheter berührt das rechte Herzohr und ein zweiter berührt die rechte Herzkammerspitze. Auf diese Weise können im Vorhof abgefühlte Signale von dem Impulserzeuger gedeutet werden und können der Herzkammer Reize mit geeigneter Frequenz geliefert werden.had been. Generally, the signals sensed in one ventricle will have - or the absence of such signals - Provided the information that was required for the pacemaker to act on this very chamber of the heart. the Cardiologists have long wanted a pacemaker system that had electrical activity in the upper part of the Heart, i.e. in the atrium, could be sensed and then the ventricle could be influenced with a frequency adapted to the frequency sensed in the atrium. Most common systems use two catheters: one catheter contacts the right atrial appendage and one the second touches the right ventricle tip. This allows signals sensed in the atrium from the pulse generator can be interpreted and stimuli can be delivered to the ventricle at a suitable frequency.

Es gibt im Stande der Technik einige Beschreibungen von Einzelkathetern, die zum Abfühlen von Vorhofaktivitäten und zum Ausüben von Schrittmacherfunktionen im Herzkammerbereich verwendet werden können. Als Abfühlelement diente in jedem Falle eine Elektrode, die der Stimulationselektrode entsprach, die aber an anderer Stelle längs des Katheterschafts angeordnet war. Zum Beispiel wurden eine oder zwei Ringelektroden im Vorhofbereich angeordnet, um das Vorhof-Elektrogramm abzufühlen (Thaler - US-Patentschrift 4 091 817). Vergleichbare Ausführungen sind beschrieben in den folgenden US-Patentschriften: O'Neill - 4 154 247; Berkovits - 3 825 015; Bures 3 365 118. In den meisten Fällen wurde es früher für erforderlich gehalten, körperlichen Kontakt zwischen der Innenseite des Vorhofs und der Elektrode herzustellen, weil die Herzwelle innerhalb des Myocardgewebes erzeugt wird und eine Berührung, wie bei O'Neill in Fig. 5 bei der Elektrode 715 oder bei Bures in Fig. 1 bei den Elektroden 18 und 19 gezeichnet, für unerläßlich gehalten wurde.There are several descriptions in the prior art of single catheters used for sensing atrial activity and can be used to exercise pacemaker functions in the ventricular area. Served as a sensing element in each Trap an electrode that was the same as the stimulation electrode, but located at a different location along the catheter shaft was. For example, one or two ring electrodes were placed in the atrial area to sense the atrial electrogram (Thaler - U.S. Patent 4,091,817). Similar designs are described in the following US patents: O'Neill - 4,154,247; Berkovits - 3,825,015; Bures 3 365 118. In most cases it was previously required for kept making physical contact between the inside of the atrium and the electrode because of the heart wave is created within the myocardial tissue and a touch, as in O'Neill in Fig. 5 with electrode 715 or in Bures drawn in Fig. 1 at the electrodes 18 and 19, was considered indispensable.

Bei einigen bekannten Geräten wurde die Vorhofberührung nichtWith some known devices, the atrial touch was not

für erforderlich gehalten. Ein bekanntes Gerät ist von Thaler (US-Patentschrift 4 091 817) beschrieben, wonach ein Schrittmacher, der die P-Zacke von zwei herumgeführten Ringelektroden E1 und E2 abfühlt (vgl. insbesondere dort Fig. 5) anschließend die Herzkammerstimulation erzeugt. Thaler ist als Beispiel dafür anzusehen, wie kompliziert die Schaltungen aufgebaut sein mußten, mit denen versucht wurde, die P-Zacke von der Ventrikular-Depolarisation und den weiteren Wellenelementen in dem nachfolgenden Herzwellenkomplex zu unterscheiden, Das Problem ist keineswegs trivial, weil die von nicht-berührenden Ringelektroden abgefühlte P-Zacke praktisch genau mit der nachfolgenden QRS-Gruppe übereinstimmt. So gibt es auch keinen sicheren Weg, eine spektrale Zerlegung oder anderweitige Unterscheidung der P-Zacke von den begleitenden QRST-Zügen mit selbsttätigen Mitteln herbeizuführen. Weitere komplizierte Schaltungen, die in Verbindung mit Herzschrittmachern vorgeschlagen wurden, finden sich bei Verkovits und bei Lin et al. (US-Patentschrift 4 060 090) und Funke (US-Patentschrift 3 937 226).deemed necessary. One known device is described by Thaler (US Pat. No. 4,091,817), according to which a Pacemaker that senses the P-wave of two ring electrodes E1 and E2 that are led around (cf. in particular Fig. 5 there) then the ventricular stimulation is generated. Thaler is as an example of how complicated the circuitry had to be to attempt to create the P-wave to distinguish from the ventricular depolarization and the further wave elements in the subsequent heart wave complex, The problem is by no means trivial because that of non-touching Ring electrodes sensed P-wave corresponds practically exactly with the following QRS group. So there is too no safe way, a spectral decomposition or other differentiation of the P-wave from the accompanying QRST trains to bring about with automatic means. More complicated circuitry associated with pacemakers have been proposed can be found in Verkovits and in Lin et al. (U.S. Patent 4,060,090) and Funke (U.S. Patent 3 937 226).

Die Probleme der Signalunterscheidung im Vorhof- und im Herzkammerbereich treffen zusammen, wenn man die Wirkungen der elektrischen Reizausübung über den Schrittmacher selbst im Bereich entweder des Vorhofs oder der Herzkammer betrachtet. Wenn versucht wird, die Myocard-Depolarisation, die durch eine unipolare oder bipolare künstliche elektrische" 5-Volt-Stimulierung hervorgerufen wird, über die gleichen Elektroden abzufühlen, tritt eine elektrische Erscheinung auf, die sich an der Grenzschicht zwischen Elektrode und Myocard abspielt (unter der Bezeichnung "Nach-Potential" bekannt) und die mit einer Amplitude von einigen Volt einhergeht und eine Dauer von 200 bis 500 msec hat. Dieses Nach-Potential "überschwemmt" die hervorgerufene Reizbeantwortung aus dem benachbarten Myocard vollständig, so daß stimulierte Myocardereignisse ohne eine überaus komplizierte Schaltung von demThe problems of signal differentiation in the atrial and ventricular area meet together when one considers the effects of the electrical stimulus exertion via the pacemaker itself in the Area of either the atrium or the ventricle considered. When attempting the myocardial depolarization caused by a 5 volt unipolar or bipolar artificial electrical stimulation is caused to sense across the same electrodes, an electrical phenomenon occurs, the takes place at the interface between the electrode and myocardium (known as "post-potential") and which is accompanied by an amplitude of a few volts and has a duration of 200 to 500 msec. This after-potential "flooded" the evoked stimulus response from the neighboring myocardium completely, so that stimulated myocardial events without a very complicated circuit of that

Schrittmacher selbst nicht abgefühlt werden können. Im Stande der Technik wird daher eine "Abtast-Refraktärperiode" anerkannt und hingenommen/ die auf alle stimulierten oder hervorgerufenen Depolarisationsvorgänge folgt. Obwohl "Nach-Potential" im Ventrikelbereich infolge der Ventrikelstimulation allein auftritt, ergibt sich im Atriumbereich bei Stimulierung von Atrium oder Ventrikel eine Verschattung des Atrium-Elektrogramms während einer beträchtlichen Zeitspanne.Pacemakers themselves cannot be sensed. A "scan refractory period" is therefore recognized in the art and accepted / which follows any stimulated or evoked depolarization processes. Although "after-potential" occurs in the ventricular area as a result of the ventricular stimulation alone, occurs in the atrium area with stimulation shadowing of the atrium electrogram from the atrium or ventricle for a considerable period of time.

Auf jeden Fall haben die bekannten Geräte im wesentlichen keinen Erfolg gebracht und zu Enttäuschungen hinsichtlich der Entwicklung eines brauchbaren P-synchronen Abrufschrittmachers vom VDD- oder DDD-Typ geführt/ weil es damals nicht möglich war, die P-Zacke einwandfrei aus dem begleitenden Herzwellenkomplex herauszulösen. Die Enttäuschung wurde dadurch noch vergrößert, daß die Abfühlelektroden und die zugehörigen Schaltkreise überschwemmt wurden durch den starken Stimulationsimpuls, der von dem Schrittmacher selbst erzeugt wurde, so daß der Schrittmacher nicht erkennen konnte, ob eine Depolarisation erfolgreich stimuliert worden war oder nicht.In any case, the known devices have been essentially unsuccessful and have led to disappointments with regard to the Development of a usable P-synchronous pacemaker of the VDD or DDD type led / because it was not possible at the time was to properly detach the P-wave from the accompanying heart wave complex. That only made the disappointment worse magnified that the sensing electrodes and associated circuitry were flooded by the strong stimulation pulse, generated by the pacemaker itself, so that the pacemaker could not tell whether a depolarization was occurring had been successfully stimulated or not.

Eine Schwierigkeit, die bei komplizierten Zweikammer-Schrittmachersystemen in zunehmendem Maße auftrat, war die abnormale rückläufige Atriumanregung, die entweder infolge vorzeitiger spontaner Ventrikeldepolarisation oder infolge Ventrikel-Schrittmacherfunktion mit rückläufiger oder entgegengesetzter Leitung über den AV-Knoten auftrat. Rückläufige Leitung ist eine normale Eigenschaft des AV-Knotens und findet sich bei 90 % aller Patienten mit Sinusknoten-Dysfunktion; daher ist dieses Problem außerordentlich wichtig für DDD-Schrittmachersysteme.Versuche zur Feststellung, ob rückläufige Leitung verantwortlich für irgendeine gegebene P-Zacke ist, haben zur Verwendung von außerordentlich komplizierten Schaltungen geführt wegen des den gewöhnlichen elektrischen Sensoren eigentümlichen Unvermögens, die Richtung, in der eine Myocardaktivierung abläuft, genau zu analysieren.A difficulty encountered with complex two-chamber pacemaker systems Increasingly, the abnormal retrograde atrial excitation was either due to premature spontaneous ventricular depolarization or as a result of ventricular pacemaker function with retrograde or opposite Conduction occurred through the AV node. Reverse conduction is a normal characteristic of the AV node and is found at 90% of all patients with sinus node dysfunction; therefore this problem is extremely important for DDD pacing systems. Try to determine whether reverse conduction is responsible for any given P-wave have to Use of extremely complex circuits is made because of the peculiarity of ordinary electrical sensors Inability to accurately analyze the direction in which myocardial activation is occurring.

Die gleiche Schwierigkeit tritt auf bei normalen Ventrikelabtastsystemen, wenn der Versuch unternommen wird, sie zur Unterscheidung zwischen normal geleiteten Impulsen und solchen Impulsen zu benutzen, die in den Ventrikeln selbst durch abnormale Herde erzeugt werden, d.h. zu unterscheiden zwischen normaler Vorwärtsleitung und vorzeitiger Ventrikulardepolarisation. Diese letztere Eigenschaft wird besonders wichtig, wenn das Problem von Tachykardie umwandelnden Schrittmachern betrachtet wird. Bislang kann wegen des Fehlens eines geeigneten Sensors nur die Geschwindigkeit, mit der Ventrikelereignisse auftreten, zur Unterscheidung zwischen erwünschten und unerwünschten Tachykardien herangezogen werden. Normale Sinusrhythmen, Vorhoftachykardien mit 1:1-Leitung, Vorhofjagen mit variabler Leitung und auch Ventrikel-Tachykardien können sämtlich mit Frequenzen auftreten, die oberhalb jeder vorgewählten Frequenz zur Umwandlung von Ventrikulartachykardien liegen. Wenn daher allein die Frequenz herangezogen wird, um das Auftreten von Ventrikulartachykardie zu ermitteln, können erhebliche Diagnosefehler auftreten und sind auch vorgekommen. The same difficulty occurs with normal ventricular scanning systems, when an attempt is made, use them to distinguish between normally conducted impulses and such To use pulses generated in the ventricles themselves by abnormal foci, i.e. to distinguish between normal forward conduction and premature ventricular depolarization. This latter property becomes special important when considering the problem of tachycardia converting pacemakers. So far, due to the lack of one suitable sensor only uses the rate at which ventricular events occur to distinguish between desired ones and unwanted tachycardias can be used. Normal sinus rhythms, atrial tachycardia with 1: 1 lead, atrial chasing Variable conduction and also ventricular tachycardias can all occur at frequencies above any pre-selected rate for converting ventricular tachycardias. Therefore, if only the frequency is used, Significant diagnostic errors can and have occurred in determining the occurrence of ventricular tachycardia.

Somit wird ein Verfahren und ein Gerät benötigt, das die folgenden Forderungen erfüllt:Thus, what is needed is a method and apparatus that does the following Requirements met:

1. Das lokale Elektrogramm aus dem Gewebe unter dem Schrittmacherkatheter kann unterscheidungssicher gegenüber allen elektrischen Ereignissen im Fernfeld, gleichgültig, ob sie hervorgerufen werden durch andere Bereiche der gleichen Kammer, durch abgegebene elektrische Stimulationsreize oder durch Depolarisation der entgegengesetzten Kammer, abgefühlt werden.1. The local electrogram from the tissue under the pacemaker catheter can be differentiated from all electrical events in the far field, regardless of whether they are caused by other areas of the same chamber, by emitted electrical stimulation stimuli or by depolarization of the opposite chamber, be sensed.

2. Das lokale Elektrogramm ist unempfindlich gegenüber Einflüssen durch elektromagnetische Störungen und Myopotentialabtastung gemacht.2. The local electrogram is insensitive to influences made by electromagnetic interference and myopotential sensing.

3. Die hervorgerufene Depolarisation kann ohne Störung durch die Polarisationseffekte an der Grenzschicht zwischen Elektrode und Myocard (Nach-Potential) abgefühlt werden.3. The induced depolarization can be carried out without being disturbed by the polarization effects at the interface between Electrode and myocardium (post-potential) are sensed.

4. Das vom Atriummyocard agenominene Elektrogramm kann mit deutlich höheren Amplituden und deutlich unterschieden von elektrischen Ventrikelereignissen aufgezeichnet werden, trotz der naturgemäß größeren Stärke der von den Ventrikelereignissen hervorgerufenen elektrischen Kräfte.4. The electrogram agenominated by the atrium myocard can be used with significantly higher amplitudes and clearly differentiated from electrical ventricular events are recorded, despite the naturally greater strength of the ventricular events evoked electrical forces.

5 j Die von verschiedenen Bereichen aufgezeichneten lokalen iMyocard-Depolarisationen können dazu benutzt werden, ein normales Aktivierungsschema von einem abnormalen Schema zu unterscheiden.5 j The local recorded from different areas iMyocard depolarizations can be used to initiate a distinguish normal activation scheme from abnormal scheme.

Die Konstruktion eines derartigen einzelnen und speziellen elektrischen Sensors würde/ wenn er bei Problemen eingesetzt würde, die sich bei der Behandlung von Herzschlagstörungen ergeben, zum Entstehen einer Generation von elektrischen Geräten führen, die bei der Behandlung kardialer Arrhythmien erstmalig als genau und zuverlässig betrachtet werden könnten. The construction of such a single and special electrical sensor would / if used for problems related to the treatment of heartbeat disorders lead to the emergence of a generation of electrical devices used in the treatment of cardiac arrhythmias could be considered accurate and reliable for the first time.

Die Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zum Abtasten der elektrischen Herztätigkeit dar und umfaßt die Schritte des Unterscheidens eines gewünschten kardialen elektrischen Ereignisses von einer komplexen Folge von Wellen, Schrittmacherstimulationsreihen und/oder extrakardialen elektrischen Ereignissen durch Agtasten des gesuchten Elektrogramms über mindestens ein Paar von Punkten, die in einer Ebene liegen, die annähernd senkrecht auf dem Depolarisationsvektor in dem Herzgewebe nächst dem Paar von Punkten, an denen die lokale Erregung abgetastet wird, steht. Die an diesem Paar von Punkten oder an diesen Paaren von Punkten abgefühlten SignaleThe invention provides an improved method of sensing electrical cardiac activity and comprises the steps distinguishing a desired cardiac electrical event from a complex sequence of waves, pacemaker stimulation series and / or extracardiac electrical events by touching the electrogram searched for at least one pair of points lying in a plane approximately perpendicular to the depolarization vector in the Heart tissue is closest to the pair of points at which the local excitation is sensed. The ones at this pair of points or signals sensed at these pairs of points

werden dann elektrisch "verglichen", um ein Differentialsignal abzuleiten, das spezifisch für das gewünschte lokale Elektrogramm ist, und die Signale sind praktisch unabhängig von allen anderen Elementen der komplexen Herzwelle oder äußeren elektrischen Ereignissen dank der Tatsache, daß es sich um elektrische "Fernfeld"-Ereignisse handelt. Nach diesem Verfahren kann jedes lokale elektrische Ereignise zuverlässig und eindeutig abgefühlt und aus einer komplexen Herzwelle oder aus nichtlokalen elektrischen Ereignissen ausgewählt werden, selbst wenn diese nichtlokalen Ereignisse Signale von wesentlich größerer Stärke erzeugen.are then electrically "compared" to a differential signal derive that specific to the desired local electrogram is, and the signals are practically independent of all other elements of the complex heart wave or external electrical events thanks to the fact that they are "far field" electrical events. After this Procedure can reliably and unambiguously sense any local electrical event and extract it from a complex heart wave or selected from non-local electrical events, even if those non-local events are signals from produce much greater strength.

Das Unterscheiden des gewünschten lokalen Elektrogramms ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abfühlelektroden nicht notwendigerweise das Myocard (Herzgewebe) berühren. Mit anderen Worten: die Abfühlelektroden liegen frei in der Herzhöhe. Das Verfahren ist außerdem insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die für das Abfühlen des Elektrogramms bestimmten Elektroden nicht für die Myocardstimulation benutzt werden, so daß das Abfühlen von hervorgerufenen (stimulierten) elektrischen Ereignissen in durch Polarisationseffekte an der Grenzfläche Elektrode/Myocard (Nach-Potential) ungestörter Weise erfolgen kann.The differentiation of the desired local electrogram is particularly characterized in that the two sensing electrodes do not necessarily touch the myocardium (heart tissue). In other words, the sensing electrodes lie free in the height of the heart. The method is also particularly characterized in that the for sensing Electrogram electrodes are not intended for myocardial stimulation be used so that the sensing of evoked (stimulated) electrical events in through Polarization effects at the electrode / myocardium interface (post-potential) can take place in an undisturbed manner.

Insbesondere ist der Schritt des Unterscheidens des intraaurikulären Elektrogramms (P-Zacke) von allen anderen Depolarisationsereignissen, etwa jenen, die sich im Ventrikelbereich abspielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlelektroden das Herzgewebe nicht berühren. Unabhängig von ihrer Lage im oberen seitlichen rechten Vorraum oder im rechten rferzohr liegen die Abfühlelektroden frei innerhalb der Herzhönle. Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Schritt des Unterscheidens der P-Zacke auch noch das Abfüiilen des P-Zacken-Signals an mehr als zwei Punkten in der Ebene, die auf dem Depolarisationsvektor im benachbarten Herzgewebe senkrecht steht. Bei einer Ausführungsform wird dasIn particular, is the step of distinguishing the intraauricular Electrograms (P wave) of all other depolarization events, such as those that occur in the ventricular area play, characterized in that the sensing electrodes do not touch the heart tissue. Regardless of theirs In the upper right anteroom on the right side or in the right ear, the sensing electrodes are exposed within the Herzhönle. In a second embodiment of the invention, the step of distinguishing the P-waves also includes filling of the P-wave signal at more than two points in the plane that corresponds to the depolarization vector in the adjacent heart tissue stands vertically. In one embodiment, that will

Herzsignal an drei oder vier Punkten in dieser Ebene abgefühlt; die Punkte liegen in gleichem gegenseitigen Abstand auf einem Kreise in der Ebene, und aus der Abtastung werden mindestens zwei Differentialsignale abgeleitet.Heart signal sensed at three or four points in this plane; the points are equidistant from one another on a circle in the plane, and at least two differential signals are derived from the scan.

Außerdem läßt sich die normale Vorhof- oder Herzkammer-Anregungsreihenfolge/ d.h. die Anregung, die sich aus der normalen Ausbreitung der elektrischen Aktivität des Herzens ergibt, unterscheiden von abnormalen Anregungsreihenfolgen, wie sie etwa durch Tachyarrhythmien, durch vorzeitige Einzeldepolarisationen oder rückläufige Leitung hervorgerufen werden, indem mindestens zwei Sensoren in verschiedenen Teilen des Vorhofs oder der Herzkammer eingesetzt werden. Die Eigenschaften des Sensors in jedem Bereich würden mit den zuvor beschriebenen übereinstimmen, wobei zusätzlich auf die abgefdhlten Signale eine Logik angewendet würde, die die Erregungsreihenfolge jedes abgeleiteten Elektrogramms anzeigt, so daß ein normales Erregungsschema zuverlässig von einem abnormalen Erregungsschema zu unterscheiden wäre.In addition, the normal atrial or ventricular stimulation sequence / i.e. the stimulus that results from the normal spread of electrical activity in the heart, differentiate from abnormal stimulation sequences, such as those caused by tachyarrhythmias or premature individual depolarizations or declining conduction can be caused by having at least two sensors in different parts of the atrium or the ventricle. The properties of the sensor in each area would be the same as before as described match, with additional reference to the sensed Signals would employ logic indicating the excitation order of each derived electrogram, so that a normal arousal scheme would be reliably distinguishable from an abnormal arousal scheme.

Diese und weitere Ausfuhrungsformen der Erfindung lassen sich am besten anhand der Zeichnungen erklären, die das erfindungsgemäße Verfahren unter Heranziehung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verdeutlichen. These and other embodiments of the invention can be best explained with reference to the drawings which illustrate the method of the invention using the preferred embodiment of the invention.

Fig. 1 ist ein Diagramm, in dem die zeitliche Beziehung zwischen einem üblichen Oberflächenelektrokardiogramm und Atrium- und Ventrikel-Elektrogrammen gezeigt wird, die von dem rechten Herzohr und der rechten Herzkammerspitze abgeleitet sind, beides verglichen mit Elektrogrammen, die von erfindungsgemäßen Abfühlsonden aufgezeichnet sind.Fig. 1 is a diagram in which the time relationship between a common surface electrocardiogram and atrial and showing ventricular electrograms derived from the right atrial appendage and the right ventricular apex, both compared to electrograms recorded by sensing probes according to the invention.

Fig. 2 ist ein Diagramm, in dem die zeitliche Beziehung zwischen einem üblichen Oberflächen-Kardiogramm eines normalen Herzschlages, einem üblichen Herzohr-Elektrogramm und dem obe-Fig. 2 is a diagram showing the time relationship between a typical surface cardiogram of a normal Heartbeat, a common atrial appendage electrogram and the upper

ren rechten und unteren rechten Vorhofelektrogramm mit erfindungsgemäßen Abfühlsonden gezeigt wird. Das wird gegenübergestellt der zeitlichen Beziehung zwischen einem rückläufigen Herzschlag, wiedergegeben in einem üblichen Oberflächen-Elektrokardiogramm, im Vergleich zu einem üblichen Vorhof-Elektrokardiogramm und oberen rechten und unteren rechten Vorhofelektrogrammen, die mit erfindungsgemäßen Abfühlsonden gewonnen sind.ren right and lower right atrial electrogram with the invention Sensing probes is shown. That is compared the temporal relationship between a retrograde heartbeat, as reflected in a standard surface electrocardiogram, compared to a standard atrial electrocardiogram and upper right and lower right Atrial electrograms made with sensing probes of the present invention are won.

Fig. 3 ist eine schematisierte Teilansicht eines Katheters mit dem erfindungsgemäßen Sensor neben einem Herzgewebe.3 is a schematic partial view of a catheter with the sensor according to the invention next to a heart tissue.

Fig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linien 4-4 in Fig. 3.FIG. 4 is a cross section taken along lines 4-4 in FIG. 3.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, betrachtet-aus der Richtung 5-5 gemäß Fig. 3.Fig. 5 is a side view viewed from the direction 5-5 according to FIG. 3.

Fig. 6 zeigt schematisch den rechten Vorhof und die rechte Herzkammer eines menschlichen Herzens mit eingelegtem erfindungsgemäßen Katheter.6 shows schematically the right atrium and the right ventricle of a human heart with an inserted according to the invention Catheter.

Fig. 6A zeigt schematisch in größerem Maßstab den mit dem Hinweiszeichen 6A versehenen Bereich der Fig. 6.6A shows schematically on a larger scale the one with the reference symbol 6A of FIG. 6.

Fig. 6B zeigt schematisch in größerem Maßstab den mit dem Hinweiszeichen 6B versehenen Bereich der Fig. 6.FIG. 6B schematically shows, on a larger scale, the area of FIG. 6 provided with the reference symbol 6B.

Fig. 7 zeigt schematisch als Teilansicht eine Ventrikelabfühlsonde und eine Ventrikelreizsonde in der Herzkammerspitze.Fig. 7 shows schematically a partial view of a ventricle sensing probe and a ventricular stimulus probe in the ventricular tip.

Fig. 8 zeigt schematisch als Teilansicht eine Vorhofabfühl- und reizsonde in J-Form im rechten Herzohr.Fig. 8 shows schematically as a partial view an atrial sensing and J-shaped stimulus probe in the right atrial appendage.

Fig. 9 zeigt schematisch im Schnitt einen Einfadenkatheter mit einer Mehrzahl von Abfühlelektroden innerhalb des Vorhofs.Fig. 9 shows schematically in section a single thread catheter with a plurality of sensing electrodes within the atrium.

Fig. 10 zeigt schematisch als Teilbild in größerem Maßstab einen Teil des Katheters mit zwei Elektroden zum Abfühlen.Fig. 10 shows schematically as a partial picture on a larger scale part of the catheter with two electrodes for sensing.

Fig. 11 zeigt schematisch in größerem Maßstab einen Teil des Katheters in einer Ausführungsform mit vier Elektroden.11 shows schematically on a larger scale part of the catheter in an embodiment with four electrodes.

Fig. 12 zeigt schematisch in größerem Maßstab einen Teil des Katheters in einer Ausführungsform mit drei Elektroden.Fig. 12 shows schematically on a larger scale part of the catheter in an embodiment with three electrodes.

Fig. 13 ist ein Fließdiagramm, in dem die der Erfindung zugrundeliegende Methode kurz erläutert wird.Fig. 13 is a flow chart showing the principle underlying the invention Method is briefly explained.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nach welchem lokalisierte Herztätigkeit in der Weise abgefühlt wird, daß ein lokales Herzsignal unterscheidbar gegenüber allen anderen unerwünschten elektrischen Signalen abgefühlt wird, gleichgültig, ob diese unerwünschten Signale in anderen Bereichen der gleichen Herzkammer erzeugt werden oder als elektrische Ereignisse außerhalb des Herzens ablaufen, beispielsweise als Signale in den Skelettmuskeln, oder als von außen wirkendes "Rauschen" auftreten. The invention relates to a method according to which localized heart activity is sensed in such a way that a local The heart signal is distinguishable from all other undesirable electrical signals, regardless of whether or not they are sensed unwanted signals can be generated in other areas of the same ventricle or as electrical events outside of the heart, for example as signals in the skeletal muscles, or as "noise" acting from the outside.

Der Mechanismus des elektrischen Feldes, der der erfindungsgemäßen Methode zugrundeliegt, ist noch nicht vollständig geklärt. Wenn man jedoch die Herzwelle an mindestens zwei Punkten abfühlt, die praktisch in einer Ebene senkrecht zu der Richtung des lokalen Depolarisationsvektors in naheliegendem oder anstoßendem Herzgewebe liegen, und anschließend diese mindestens zwei abgefühlten Signale durch Differentialverstärkung verstärkt, hat es sich gezeigt, daß ein lokales Elektrogramm mit großer Amplitude und außerordentlich hohem Signal/Rausch-Verhältnis entsteht. Beispielsweise hat sich herausgestellt, daß das Vorhandensein der QRS-Gruppe mit viel grösserer Amplitude, die folgende T-Welle oder die massiven Reizimpulse, die von einem zugeordneten Schrittmacher ausgehen,The mechanism of the electric field, that of the invention The underlying method is not yet fully understood. However, if you have the heart wave at at least two points senses practically in a plane perpendicular to the direction of the local depolarization vector in the proximate or abutting heart tissue, and then these at least two sensed signals by differential amplification amplified, it has been shown that a local electrogram with a large amplitude and an extremely high signal-to-noise ratio arises. For example, it has been found that the presence of the QRS group is much greater with Amplitude, the following T-wave or the massive stimulation impulses emanating from an assigned pacemaker,

keinerlei Einfluß auf die Leistung der vorliegenden Methode haben, die viel niedrigere P-Zacke im Herzen abzufühlen und auf diese Weise die P-Zacke zuverlässig von allen anderen natürlichen oder künstlichen elektrischen Ereignissen zu unterscheiden.have no effect whatsoever on the performance of the present method of sensing the much lower P-wave in the heart and in this way the P-wave reliably protects itself from all other natural or artificial electrical events differentiate.

Kurve 10 in Fig. 1 zeigt ein übliches Oberflächen-Elektrokardiogramm (EKG) eines normalen Herzschlages; man sieht die P-Zacke 12 als Oberflächenwiedergabe der Vorhof-Herzmuskel-Depolarisation, darauf folgend die QRS-Gruppe 14, die in entsprechender Weise die Kammermuskeldepolarisation darstellt, und anschließend die T-Welle 16, die die Herzkammer-Repolarisation wiedergibt. Kurve 18 ist ein übliches Vorhof-EKG, wie es im allgemeinen mit bekannten Ringelektrodensonden gemessen wird, die im Vorhof "schweben" oder das rechte Herzohr berühren. Die üblichen Vorhof-EKGs zeigen eine bipolare P-Zacke, die insgesamt mit 20 bezeichnet ist, darauf folgt eine niedrigere bipolare QRS-Reaktion, die insgesamt mit 22 bezeichnet ist. Die Wellenform des QRS-Abschnitts 22 ist etwa dieselbe wie die der P-Zacke 20, ist aber etwas mehr geglättet und hat geringere Höhe. Aber sogar bei einem ganz normalen Menschen kann ein Herzschlag-Komplex sich ganz deutlich von demjenigen unterscheiden, der bei einem anderen Menschen festgestellt wurde, oder von demjenigen, der bei dem gleichen Menschen in einem anderen Zeitpunkt gemessen wurde. Bei abnormal arbeitendem Herzen sind geringe Variationen in den Intervallen zwischen den Reizbeantwortungen von verschiedenen Komponenten gegenüber den in Kurve 18 für das Vorhof-EKG dargestellten Intervallen, ferner auch Änderungen hinsichtlich der relativen Amplitudenhöhen der jeweiligen Reizbeantwortung zu erwarten. Die Variationen in Wellenform und Amplitude der P-Zacke 20 und der QRS-Reaktion 22 sind derart, daß es sogar für den untersuchenden Fachmann sehr schwierig werden kann, unter allen Umständen zwischen den beiden Reaktionen zu unterscheiden. Noch schwierigerCurve 10 in Figure 1 shows a typical surface electrocardiogram (EKG) of a normal heartbeat; The P-wave 12 is seen as a surface reproduction of the atrial-myocardial-muscle depolarization, followed by the QRS group 14, which represents the ventricular muscle depolarization in a corresponding manner, and then the T-wave 16, which reproduces the ventricular repolarization. Curve 18 is a conventional atrial EKG, as is generally measured with known ring electrode probes that "float" in the atrium or touch the right atrial appendage. The usual atrial EKGs show a bipolar P-wave, which is designated as a whole by 20, followed by a lower bipolar QRS response, which is designated as a whole by 22. The waveform of the QRS section 22 is about the same as that of the P-wave 20, but is slightly more smooth and has a lower height. But even in a perfectly normal person , a heartbeat complex can be very different from what was seen in another person or from what was measured in the same person at a different point in time. If the heart is working abnormally , slight variations in the intervals between the stimulus responses of various components compared to the intervals shown in curve 18 for the atrial ECG, and also changes in the relative amplitude levels of the respective stimulus responses are to be expected. The variations in waveform and amplitude of the P-wave 20 and the QRS response 22 are such that it can become very difficult, even for the examining expert, to distinguish between the two responses under all circumstances. Even more difficult

wird es aber für eine elektronische Schaltlogik, zuverlässig zwischen P-Zacke 20 und QRS-Gruppe 22 zu unterscheiden, und dieses Hindernis hat ganz allgemein dazu geführt, daß die heutigen Herz-Schrittmacher in ihrer Entwicklung nicht weiter vorangekommen sind.However, it will be necessary for an electronic switching logic to reliably differentiate between P-wave 20 and QRS group 22, and this obstacle has generally led today's cardiac pacemakers in their development have made no further progress.

Die Kurve 24 zeigt ein übliches Herzkammerelektrogramm, abgeleitet von einem normalen Kontaktelektrodensystem, wobei die verhältnismäßig ausgeprägte, mit 26 bezeichnete Reizbeantwortung auftritt, die die Herzkammeraktivierung entsprechend der QRS-Gruppe und der T-Welle wiedergibt, die in dem Oberflächen-EKG nach Kurve 10 gezeigt sind. Das ventrikulare EKG zeigt keine erkennbare, einer P-Zacke 12 entsprechende Reaktion.Curve 24 shows a typical ventricular electrogram derived from a normal contact electrode system, with the relatively pronounced stimulus response labeled 26 occurs, which reflects ventricular activation corresponding to the QRS group and the T wave that occurs in the Surface EKG according to curve 10 are shown. The ventricular ECG shows no recognizable reaction corresponding to a P-wave 12.

Das Elektrogramm entsprechend Kurve 28 ist in dem rechten Herzohr mit Hilfe einer Orthogonalsonde und entsprechend den Anweisungen der vorliegenden Erfindung aufgenommen worden. Das abgefühlte Signal ist eine insgesamt mit 30 bezeichnete Reizbeantwortung, die eine P-Zacke anzeigt und diese in Form einer scharfen, herausgehobenen Spannungsspitze von 2 bis 10 mV und 15 bis 40 msec Dauer wiedergibt, wobei praktisch keinerlei Reaktion auf irgendein anderes elektrisches Herzereignis auftritt. Kurve 32 stellt ein Herzkammerelektrogramm dar, das entsprechend der Lehre der Erfindung aufgenommen wurde und eine starke, herausgehobene QRS-Reaktion zeigt, die insgesamt mit 34 bezeichnet ist. Daneben eine sehr niedrige T-Wellen-Reaktion, die mit 36 bezeichnet ist; daneben findet sich keinerlei Hinweis auf irgendein anderes Herzereignis, auch nicht auf die Vorhofzacke P.The electrogram corresponding to curve 28 is in the right one Atrial appendage was recorded using an orthogonal probe and in accordance with the instructions of the present invention. The sensed signal is a stimulus response, denoted overall by 30, which displays a P-wave and this in form a sharp, prominent voltage spike of 2 to 10 mV and 15 to 40 msec duration reproduces, whereby practical there is no response to any other cardiac electrical event. Curve 32 represents a ventricular electrogram which has been incorporated in accordance with the teachings of the invention and shows a strong, outlined QRS response, the is designated as a whole with 34. In addition, a very low T-wave response, which is designated by 36; next to it finds there is no evidence of any other cardiac event, including the atrial spike P.

Vergleicht man die Kurven 10, 18 und 24 mit den Kurven 28 und 32, werden die lokalisierten und herausgehobenen Reaktionen, die durch das intrakardiale Elektrogramm in der erfindungsgemä3en Ableitung gewonnen sind, ganz besonders deutlich, verglichen mit den Ergebnissen, die mit bekannten GerätenComparing curves 10, 18 and 24 with curves 28 and 32, the localized and highlighted reactions, which are obtained by the intracardiac electrogram in the recording according to the invention, very particularly clearly, compared with the results obtained with known devices

und Verfahren erzielt werden können. Nicht nur das Signal/ Rausch-Verhältnis ist in den Kurven 28 und 32 ganz deutlich besser, auch die Dauer der Reaktion hängt nur von einem lokalen oder nahe benachbarten Herzereignis ab. Wird beispielsweise eine Sonde in das rechte Herzohr gelegt, so ergibt sich ein Kurvengang entsprechend Kurve 28, bei dem keinerlei Beeinflussung durch eine Herzkammeraktivität stattfindet, ganz im Gegensatz zu einem üblichen Vorhof-Elektrogramm, wie es in Kurve 18 wiedergegeben ist.and procedures can be achieved. It is not just the signal / noise ratio that is very clear in curves 28 and 32 better, the duration of the reaction only depends on a local or nearby cardiac event. For example If a probe is placed in the right atrial appendage, the result is a curve path corresponding to curve 28, in which there is no influence whatsoever takes place through ventricular activity, in contrast to a standard atrial electrogram like that is shown in curve 18.

Fig. 2 zeigt ferner, daß nach der vorliegenden Erfindung nur Nahfeld-Ereignisse im Herzen abgefühlt werden und scharfe Depolarisationsspannungsspitzen als Reaktion darauf auftreten, die ein außerordentlich hohes Signal/Rausch-Verhältnis besitzen. Ein Oberflächen-EKG 10 ist in der ersten Kurve 16 in Fig. 2 wiedergegeben, ferner ein übliches Vorhof-Elektrogramm als Kurve 18 in der gleichen Fig. 2. Dem ist gegenübergestellt eine Gruppe von Elektrogrammen, die mit einem Katheter mit orthogonalen Mehrfachabfühlelektroden aufgenommen sind, und zwar ein Elektrogramm von einer Abfühlelektrode im oberen rechten Vorhof (Kurve 38) und ein Elektrogramm in dem unteren rechten Vorhof (Kurve 40). Während der normalen antegraden Führung wird eine P-Zacke 42, abgefühlt im oberen rechten Vorhof, deutlich in der Kurve 38 angezeigt; der Anfang liegt danach in einer Zeit während des Beginns der P-Zacke. Die P-Zacke, die durch die Elektroden im unteren rechten Vorhof abgefühlt wurde (Kurve 40), zeigt eine P-Zacken-Reaktion 44 zu einem im Vergleich zu 42 späteren Zeitpunkt. Dieses Zeitintervall ist kennzeichnend für die normale Verzögerung innerhalb des Herzens vom oberen zum unteren Vorhofteil. In jedem Falle zeigen die im oberen oder unteren rechten Vorhof aufgenommenen Elektrogramme praktisch keine Reaktion auf das massive Herzkammersignal, das in der darunterliegenden ventrikularen Herzkammer erzeugt wird.Figure 2 also shows that according to the present invention, only near-field events in the heart are sensed and sharp Depolarization voltage spikes occur in response thereto, which have an extraordinarily high signal-to-noise ratio. A surface EKG 10 is shown in the first curve 16 in FIG. 2, furthermore a conventional atrial electrogram as curve 18 in the same FIG. 2. This is compared with a group of electrograms recorded with a catheter with multiple orthogonal sensing electrodes, one electrogram from a sensing electrode in the upper right atrium (curve 38) and an electrogram in the lower right atrium (curve 40). During the normal antegraden As a guide, a P-wave 42, sensed in the upper right atrium, is clearly indicated in curve 38; the beginning lies thereafter at a time during the beginning of the P wave. The P-wave created by the electrodes in the lower right atrium was sensed (curve 40) shows a P-wave response 44 at a later time compared to 42. This time interval is indicative of the normal delay within the heart from the upper to the lower atrium. In in either case, the electrograms recorded in the upper or lower right atrium show virtually no response the massive ventricular signal generated in the underlying ventricular ventricle.

Fig. 2 zeigt weiter in Kurve 46 ein übliches Oberflächen-Fig. 2 further shows in curve 46 a conventional surface

Elektrogramm einer retrograd fortschreitenden Herzwelle, worin die P-Zacken-Reaktion 12' umgekehrt ist und auf die QRS-Gruppe folgt. Die gleichen Elektroden wie für Fig. 1, deren' Ausgang in den Kurven 38 und 40 wiedergegeben ist, erzeugen ein mit der Kurve 48 dargestelltes Elektrogramm aus dem oberen rechten Vorhof sowie dem unteren rechten Vorhof (Kurve 50). Die Reaktion aus dem oberen rechtenVorhof ist wie zuvor, eine scharfe P-Zacken-Reaktion 52 und für den Fall des unteren rechten Vorhofs eine scharfe P-Zacken-Reaktion Die Wellenformen der Elektrokardiogramme 48 und 50 stimmen im wesentlichen überein mit denjenigen nach den Elektrokardiogrammen 38 und 40, abgesehen davon, daß die zeitliche Aufeinanderfolge in ihnen gegensätzlich ist. Beim oberen rechten Vorhof ist die P-Zacken-Reaktion 52 deutlich später als bei der Reaktion 54 vom unteren rechten Vorhof (diese retrograde Vorhof-Depolarisation führt zu einer Umkehrung der P-Zacke 12'). Dagegen ist ein übliches Vorhof-Elektrogramm, etwa die Kurve 53, die einer retrograden Herzwelle entspricht, praktisch nicht unterscheidbar von dem üblichen Vorhof-Elektrogramm einer normalen Herzwelle (vg^.. Kurve 18) . Durch die Anwendung von Mehrfachabfühlstellen gemäß der Erfindung kann erstmalig die Ablauffolge von Ereignissen innerhalb einer bestimmten Herzkammer genau ermittelt werden, und diese Folge kann anschließend benutzt werden, um normale Herzschläge von abnormalen zu unterscheiden.Electrogram of a retrograde progressive heart wave in which the P-wave response 12 'is reversed and to the QRS group follows. The same electrodes as for Fig. 1, the output of which is shown in curves 38 and 40, generate an electrogram represented by curve 48 from the upper right atrium and the lower right atrium (Curve 50). The response from the upper right atrium is as before, a sharp P-wave response 52 and for the case lower right atrium a sharp P-wave response. The waveforms of electrocardiograms 48 and 50 are correct essentially the same as those according to electrocardiograms 38 and 40, except that the time sequence is opposite in them. In the upper right atrium, the P-wave response 52 is significantly later than in the Response 54 from the lower right atrium (this retrograde atrial depolarization leads to a reversal of the P wave 12 '). Against this is a common atrial electrogram, such as the Curve 53, which corresponds to a retrograde heart wave, is practically indistinguishable from the usual atrial electrogram a normal heart wave (vg ^ .. curve 18). Through the application of multiple sensing points according to the invention can for the first time the sequence of events within a certain Chamber of the heart can be accurately identified, and this sequence can then be used to detect normal heartbeats from to distinguish abnormal.

Fig. 3 zeigt die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem menschlichen Herzen. Ein Teilschnitt durch ein insgesamt mit 56 bezeichnetes Herz ist in Fig. 3 schematisch wiedergegeben; man erkennt einen einzelnen Fadenkatheter 58, der durch eine der Hauptvenen nach der üblichen medizinischen Methode in das Herz 56 eingeführt ist. Fig. 3 zeigt eine ganz allgemeine Lage in dem Herzen, und die Darstellung soll so verstanden werden, daß eine beliebige Stelle in Vorhof oder Herzkammer gemeint ist. Der Katheter 58 weist mindestens zwei Elektroden 60 auf, die in einer Ebene liegen, die3 shows the implementation of the method according to the invention on a human heart. A partial cut through a heart designated as a whole by 56 is shown schematically in FIG. 3; one recognizes a single thread catheter 58 inserted into the heart 56 through one of the major veins in accordance with the standard medical technique. Fig. 3 shows a very general position in the heart, and the representation is to be understood to mean any point in the auricle or ventricle is meant. The catheter 58 has at least two electrodes 60 which lie in a plane, the

ungefähr senkrecht zu dem Depolarisationsvektor 62 in dem benachbarten Myocardgewebe 64 verläuft. Der Depolarisationsvektor 62 symbolisiert mathematisch die Richtung der fortschreitenden Herzwelle im Myocardgewebe 64 und steht senkrecht auf jedem Punkt der Wellenfront. Die an den Elektroden 60 aufgenommenen Abtastsignale werden dann über übliche, innerhalb des Katheters 58 untergebrachte biegsame Leiter in eine (nicht gezeichnete) Schrittmacherschaltung übertragen. Man kann mit einer üblichen Schrittmacherschaltung arbeiten, wahrscheinlich wird die Erfindung aber das Entstehen bislang nicht zu verwirklichender Schrittmacher begünstigen. runs approximately perpendicular to the depolarization vector 62 in the adjacent myocardial tissue 64. The depolarization vector 62 mathematically symbolizes the direction of the advancing heart wave in myocardial tissue 64 and stands perpendicular to any point on the wavefront. The scanning signals recorded at the electrodes 60 are then transmitted via conventional, Flexible conductors housed within catheter 58 into pacemaker circuitry (not shown) transfer. A common pacemaker circuit can be used, but the invention is likely to come about favor a pacemaker that has not yet been realized.

Fig. 4 zeigt als schematisch gehaltenen Schnitt längs der Linien 4-4 in Fig. 3 die Umgebung der Elektroden 60 innerhalb des Katheters 58 in der Nähe des Myocardgewebes 64. Bei der Erfindung hat es sich gezeigt, daß die Elektroden 60 unabhängig von ihrer Winkelanordnung innerhalb der Bildebene von Fig. 4 elektrische Vorgänge nur in der unmittelbaren Nachbarschaft der Elektroden 60 abfühlen. Die Elektroden reagieren nicht auf die in den anderen Kammern des Herzens, in Muskelgewebe außerhalb, aber in der Nähe des Herzens ablaufenden elektrischen Vorgänge oder auf äußere elektromagnetische Störungen. Ausdrücklich ist darauf hinzuweisen, daß in Fig. 4 der Katheter 58 und vor allem die Elektroden 60 die Wand 68 des Herzens 56 nicht berühren und auch nicht zu berühren brauchen, um Nutzsignale zu erzeugen; die im Stande der Technik vertretene gegenteilige Meinung ist unzutreffend.FIG. 4 shows, as a schematic section along the lines 4-4 in FIG. 3, the surroundings of the electrodes 60 within of the catheter 58 in the vicinity of the myocardial tissue 64. In the invention, it has been found that the electrodes 60 are independent from their angular arrangement within the image plane of FIG. 4, electrical processes only in the immediate vicinity of the electrodes 60 sense. The electrodes do not respond to those in the other chambers of the heart, in muscle tissue electrical processes occurring outside of, but close to, the heart or external electromagnetic interference. It should be expressly pointed out that in FIG. 4 the catheter 58 and, above all, the electrodes 60, the wall 68 of the heart 56 do not touch and do not need to touch in order to generate useful signals; who are capable of Technology to the contrary is incorrect.

Fig. 6 stellt einen Schnitt in Seitenrichtung längs der Linie 5-5 in Fig. 3 dar und zeigt die Anordnung der Elektroden 60 in einer durch die gestrichelte Linie 68 angedeuteten Ebene, die insgesamt und annähernd senkrecht zu dem örtlichen Depolarisationsvektor 62 in dem benachbarten Myocardgewebe verläuft.Fig. 6 is a sectional view taken in the lateral direction along the line 5-5 in Fig. 3 and shows the arrangement of the electrodes 60 in a plane indicated by the dashed line 68, the total and approximately perpendicular to the local Depolarization vector 62 runs in the adjacent myocardial tissue.

In dem schematischen Schnitt nach Fig. 6 ist ein Herz 56 nach Einführung des Katheters 58 in die fluidgefüllten Herzkammern, und zwar in den rechten Vorhof 70 und die rechte Ventrikel 72, dargestellt. Die Abfühlelektroden 60 in der Vorhofabfühl- und Ventrikelstimulierungs-Ausführung gemäß Fig. 6 befinden sich im oberen rechten Vorhof im Bereich 6A (in Fig. 6A in größerem Maßstab gezeichnet). Der Katheter 58 läuft weiter durch den Vorhof 70, durch die Trikuspidalklappe 74 und reicht dann hinunter bis in die Spitze 76 des Herzens 56. Am Ende des Katheters 58 befindet sich eine Stimulierungsspitze 78, die in die Ventrikelspitze geführt werden soll, wie in größerem Maßstab in Fig. 6B dargestellt, die den in Fig. 6 mit 6B bezeichneten Herzbereich wiedergibt. Am Ende des Katheters 58 befindet sich eine Stimulierungsspitze 78, die das Myocardgewebe der Ventrikelspitze 76 direkt berührt. Der Reizimpuls hoher Spannung wird von einem üblichen Schrittmacher in die Spitze 78 geleitet, um nach der üblichen medizinischen Methode die verlangte Ventrikelkontraktion hervorzurufen. Als Stimulierungsspitze 78 kann jede übliche Spitze dienen, die das Einbringen und Festlegen der Spitze 78 in dem anliegenden Myocardgewefcje der Ventrikelspitze 76 erleichtert. ^In the schematic section according to FIG. 6, a heart 56 is shown after the catheter 58 has been inserted into the fluid-filled heart chambers, namely in the right atrium 70 and the right ventricle 72 are shown. The sensing electrodes 60 in FIG Atrial sensing and ventricular pacing designs of Figure 6 are located in the upper right atrium in area 6A (drawn on a larger scale in Fig. 6A). The catheter 58 continues through the atrium 70, through the tricuspid valve 74 and then extends down into the tip 76 of the heart 56. At the end of the catheter 58 is a stimulation tip 78 to be guided into the apex of the ventricle, as shown on a larger scale in FIG. 6B, showing the reproduces the heart area labeled 6B in FIG. 6. At the end of the catheter 58 there is a stimulation tip 78, which directly contacts the myocardial tissue of the ventricular apex 76. The high voltage stimulus is generated by a standard pacemaker passed into the tip 78 to induce the required ventricular contraction by conventional medical practice. Any conventional tip which facilitates the introduction and fixing of the tip 78 in the adjacent myocardial tissue of the ventricular tip 76. ^

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform gestellt; danach besitzt der Katheter 58 eine AbfühlelektrBiJe^Γ""^-~~~Ξ~ 80 im Inneren des Ventrikels 72, der hier schematisiert und in größerem Maßstabe teilweise gezeichnet ist. Die.Elek-In Fig. 7, a further embodiment is shown; thereafter the catheter 58 has a sensing electrode ^Γ "" ^ - ~~~ Ξ ~ 80 inside the ventricle 72, which is here schematically and partially drawn on a larger scale. The.Elek-

Myo-Myo-

troden 80 befinden sich in der Nähe des ventrikularen Myocardgewebes 82 in der Ventrikelwand des Herzens 56. Wie zuvor werden von den Elektroden 80 ausgesandte Signale durch übliche biegsame Leiter in eine übliche Schrittmacherschaltung übermittelt; dort wird dann ein Reizimpuls erzeugt, der in die Spitze 78 gelangt.Trodes 80 are located near the ventricular myocardial tissue 82 in the ventricular wall of the heart 56. As before, signals emitted by the electrodes 80 are conventional flexible conductors conveyed into a standard pacemaker circuit; a stimulus is then generated there, which in the tip 78 arrives.

Wenn das Abfühlen nach den bislang benutzten Methoden vorge-If sensing is carried out according to the methods previously used

nommen wird, überschwemmt die Zuführung eines großen Reizimpulses in die Spitzenelektrode 78 vollständig die Abfühlschaltungen, die mit der in dem Ventrikel untergebrachten Reizeinrichtung verbunden ist. Daher kann eine Herztätigkeit, die mit dem an der Spitze 78 abgegebenen Reizimpuls zusammenhängen könnte, durch keine der bislang bekannten Methoden zuverlässig abgefühlt werden. Wird dagegen die elektrische Herzaktivität am Ort der Elektroden 80 abgetastet, die in einer Ebene liegen, die praktisch senkrecht auf dem in dem benachbarten Myocardgewebe 8*2 verlaufenden Depolarisationsvektor steht, und werden dann die abgefühlten Signale in einem Differentialverstärker differenziert, so ergibt sich ein lokaler Elektrogrammgang 34 wie in Kurve 32 nach Fig. 1; dieser Kurvengang erscheint zuverlässig und unbeeinflußt durch stimulierende Einflüsse auf die Spitzenelektrode 78, selbst in der Anwendung nach Fig. 7, wenn Abfühlelektroden sich in 1 bis 3 cm Abstand von der Zuführungszone des Reizimpulses befinden.is taken, the delivery of a large stimulus floods into the tip electrode 78 completely the sensing circuitry associated with that housed in the ventricle Stimulator is connected. Therefore, cardiac activity associated with the stimulation pulse delivered at tip 78 may be related could not be reliably sensed by any of the previously known methods. If, on the other hand, the electric Cardiac activity is sensed at the location of the electrodes 80, which lie in a plane which is practically perpendicular to that in the adjacent one Myocardial tissue 8 * 2 extending depolarization vector stands, and then the sensed signals are in a differential amplifier differentiated, the result is a local electrogram curve 34 as in curve 32 according to FIG. 1; this Curve movement appears reliable and unaffected by stimulating influences on the tip electrode 78, even in FIG the application of Fig. 7 when sensing electrodes are 1 to 3 cm from the delivery zone of the stimulus pulse.

Die erfindungsgemäße Methode erlaubt somit den Bau des ersten wirklichen Abruf-Schrittmachers. Mit anderen Worten, der Reizimpuls kann erzeugt werden in ausschließlicher Abhängigkeit davon, ob ein vorausgegangener Ventrikelreizimpuls eine Herzkontraktion zur Folge gehabt hat oder nicht.The method according to the invention thus allows the construction of the first real polling pacemaker. In other words, the stimulation pulse can be generated exclusively as a function of whether a previous ventricular stimulation pulse has resulted in a heart contraction or not.

Fig. 8 erläutert eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wonach ein kardialer Reiz in dem rechten Herzohr zugeführt wird, das insgesamt mit 86 bezeichnet ist; Fig. 8 zeigt den Bereich schematisch in größerem Maßstab. Der Katheter 88 hat die Form eines "J", so daß eine Abfühlung im Vorhof an der oberen Seitenwand oder in dem rechten Herzohr 86 mit Hilfe von Elektroden 90 vorgenommen werden kann. Auch hier liegen die Elektroden 90 insgesamt in einer Ebene, die annähernd senkrecht auf dem nahegelegenen (nicht gezeichneten) Depolarisationsvektor im benachbarten Myocardgewebe steht. Das EndeFig. 8 illustrates a third embodiment of the present invention, according to which a cardiac stimulus is in the right atrial appendage is supplied, which is designated as a whole at 86; Fig. 8 shows the area schematically on a larger scale. The catheter 88 is in the shape of a "J" so that sensing in the atrium on the superior sidewall or in the right atrial appendage 86 with With the help of electrodes 90 can be made. Here, too, the electrodes 90 lie overall in one plane that is approximately perpendicular to the nearby (not shown) depolarization vector in the neighboring myocardial tissue. The end

des Katheters 88 besitzt eine Stimulierungsspitze 92, die der Stimulierungsspitze 78 in der in Fig. 7 gezeichneten Ausführung entspricht. Das in Fig. 8 gezeichnete Herzohr 86 liegt nahe an der rechten Ventrikelabfoußbahn, die insgesamt mit 94 bezeichnet ist. Ungeachtet aller elektrischen Vorgänge, die in dem Ventrikel oder der Abflußbahn 94 ablaufen k^Äflten, fühlen die Elektroden 90 in dem Herzohr 86 nur 'die Nahfeld- und benachbarte Herztätigkeit ab und erzeugen das in Kurve 28 (Fig. 1) gezeichnete Ausgangssignal mit hohem Signal/Rausch-Verhältnis. of the catheter 88 has a stimulation tip 92, which corresponds to the stimulation tip 78 in the embodiment shown in FIG. The auricular appendage 86 shown in FIG. 8 is close to the right ventricular tract, which is designated 94 as a whole. Regardless of all electrical processes, which can drain in the ventricle or the drainage path 94, feel the electrodes 90 in the auricle 86 only 'the near-field and neighboring heart activity and generate that in curve 28 (Fig. 1) drawn output signal with a high signal-to-noise ratio.

-i-i

Die Erfindung läßt sich ferner in einer vierten Ausführungsform verwirklichen (vgl. Fig. 9), wonach man die lokale Myocard-Depolarisa-tion aus mehreren Zonen abfühlen kann. Elektrogramrae werden aus dem unteren Vorhofbereich 98 mit Hilfe von Elektroden 100 und aus der Nähe des Vorhofbodens 102 mit Hilfe von Elektroden 104 abgefühlt. Die oberen rechten Vorhofsignale werden, wie zuvor, von Elektroden 60 abgefühlt. Die jeweiligen Elektroden 60, 100 und 104 liegen in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu dem nahegelegenen Depolarisationsvektor in dem benachbarten Myocardgewebe verläuft. Die Elektroden 60, 100 und 104 erzeugen jeweils herausgehobene Spannungsspitzen, die kennzeichnend sind für die Herztätigkeit in der nächsten Nachbarschaft; die Kurven sind vom Typ der Darstellungen 38, 40, 48 und 50 in Fig. 2. Alle Elektroden 60, 100 und 104 stehen über flexible Leiter im Inneren des Katheters 106 mit einer (nicht gezeichneten) Schrittmacherschaltung in Verbindung, wo eine Verarbeitung der Signale und anschliessende Erzeugung eines Reizimpulses stattfindet. Die Verwendung von Hehrfach-Abfühlelektroden der in Fig. 9 gezeichneten Art ermöglicht eine Beeinflussung des Herzens auf der Grundlage der Aufeinanderfolge von Herzaktivitäten innerhalb des Herzens und nicht nur auf der Grundlage der Abwesenheit oder Anwesenheit solcher Aktivitäten.The invention can also be implemented in a fourth embodiment (cf. FIG. 9), according to which the local myocardial depolarization is carried out can sense from several zones. Elektrogramrae are obtained from the lower atrial area 98 with the aid of electrodes 100 and from near the atrium floor 102 with the aid of Electrodes 104 sensed. The upper right atrial signals are sensed by electrodes 60 as before. The respective electrodes 60, 100 and 104 lie in a plane that is shown in FIG is substantially perpendicular to the nearby depolarization vector in the adjacent myocardial tissue. The electrodes 60, 100 and 104 each generate stressed voltage peaks that are characteristic of cardiac activity in the next neighborhood; the curves are of the type shown in FIGS. 38, 40, 48 and 50 in FIG. 2. All electrodes 60, 100 and 104 are via flexible conductors inside the catheter 106 with a (not shown) pacemaker circuit in connection, where a processing of the signals and subsequent generation of a stimulus pulse takes place. The usage of multiple sensing electrodes of the type shown in Fig. 9 enables the heart to be influenced on the basis of the sequence of cardiac activities within the heart and not just on the basis of the absence or presence of such activity.

rj.y. xu aargestellte Sonde symbolisch in jeder der vorangehenden Figuren eingesetzt; sie besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Elektrodenplatten 108 und 110. Jede Elektrodenplatte hat zugeordnete Leitungsdrähte 112, 114. DieElektroden 108 und 110 sind mantelartig um den Katheter 116 auf der Oberfläche eines gedachten Zylinders 118 angeordnet. Die Oberfläche des Zylinders 118 kann in Wirklichkeit knapp unter der Mantelaussenseite 120 des Katheters 116 liegen. Die Außenhaut des Katheters 116/ bei der es sich um eine äußere Schutz- und Isolierschicht handeln kann, wird aufgeschnitten, so daß die Elektroden 108 und 110 freiliegen und das Blut in der Umgebung unmittelbar berühren.rj.y. xu a represented probe symbolically in each of the preceding Figures inserted; it consists of two opposing electrode plates 108 and 110. Each electrode plate has associated lead wires 112, 114. Electrodes 108 and 110 are sheathed around catheter 116 on FIG Surface of an imaginary cylinder 118 is arranged. The surface of the cylinder 118 can in reality be just below the outer side of the jacket 120 of the catheter 116. The outer skin of the catheter 116 / which is an outer protective and insulating layer is cut open so that electrodes 108 and 110 are exposed and the blood in the vicinity touch directly.

Die Elektroden 108 bzw. 110 sind über Leitungen 112 bzw. 114 mit einem Differentialverstärker 122 verbunden, der in Fig. 10 schematisch dargestellt ist und dessen Ausgang der Auslöseimpuls ist, der in den Fig. 1 und 2 gezeichnet und im Zusammenhang damit beschrieben ist. Die Leitungen 112 und 114 sind schematisch als geradlinige Drähte gezeichnet, in der praktischen Ausführung bestehen die Leiter aber aus mehradrigen Wicklungsdrähten mit außerordentlich hoher Dauerfestig-The electrodes 108 and 110 are connected via lines 112 and 114 to a differential amplifier 122, which is shown in FIG Fig. 10 is shown schematically and the output of which is the trigger pulse drawn in FIGS. 1 and 2 and shown in FIG Connection with it is described. Lines 112 and 114 are drawn schematically as straight wires, in FIG In the practical version, however, the conductors consist of multi-core winding wires with an extremely high level of fatigue strength.

keit, die ausgenützt wird, um die in einem menschlichen Herzen zu erwartenden Verbiegungen zu ermöglichen. Bei der in Fig. 10 gezeichneten Ausführung, nach welcher nur zwei Punkte, Elektroden 108 und 110, benutzt werden, um den nahegelegenen Depolarisationsvektor 150 abzufühlen, werden zwei Signale als Eingang für einen üblichen Differentialverstärker 122 verwendet.Der Ausgang des Differentialverstärkers 122, die gezeichneten Spannungsspitzen, werden in die Verarbeitungsund Impulserzeugungsschaltung 124 eingespeist, die den üblichen Aufbau zeigen kann und die sich in dem subkutan eingesetzten Schrittmacher befindet, der schematisch und nur ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 126 gekennzeichnet ist. Die Verarbeitungs- und Logikschaltung 124 bildet in der üblichen Weise einen Reizimpuls aufgrund des Triggerimpulses, den der Differentialverstärker 122 abgibt. Der Reizimpuls wird dann über übliche flexible Leiter 128 zurück in den (nicht gezeichneten) Katheter 116 an die Spitze der stimulierenden Elektrode geleitet.that is used to enable the bending to be expected in a human heart. In the 10, after which only two points, electrodes 108 and 110, are used to mark the nearby To sense depolarization vector 150, two signals are input to a common differential amplifier 122 is used. The output of differential amplifier 122, the drawn voltage peaks, are fed into the processing and pulse generation circuit 124, the usual Structure can show and which is located in the subcutaneously inserted pacemaker, the schematic and only completely generally indicated by the reference numeral 126. The processing and logic circuit 124 forms in the usual Mode, a stimulus pulse based on the trigger pulse that the differential amplifier 122 emits. The stimulus will then via conventional flexible conductors 128 back into the catheter 116 (not shown) to the tip of the stimulating electrode directed.

In Fig. 11 ist schematisch ein Ausschnitt eines Katheters gezeichnet, der vier Abfühlelektroden 132 bis 138 aufweist. Wie bei den Elektroden 108 und 110 aus Fig. 10 liegen alle Elektroden 132 bis 138 auf der Oberfläche eines gedachten Zylinders 140, der innerhalb des Katheters 130 zu denken ist. Bei der praktischen Ausführung kann die tragende Zylinderfläche, die hier als der gedachte Zylinder 140 bezeichnet ist, unter dem Mantel des Katheters 130 liegen, oder es kann ein nichtleitender zylindrischer Ring als Unterlage zum Aufnehmen der Elektroden 132 bis 138 vorgesehen sein. Wenn, wie in Fig.Il gezeigt, vier Elektroden vorgesehen sind, lassen sich tatsächlich orthogonal abgefühlte Signale ableiten. Beispielsweise haben die Elektroden 132 bis 138 gleichen gegenseitigen Abstand auf dem Umfang des Katheters 130, d.h. sie stehen um 90° gegeneinander versetzt. Die Elektrode 134 ist der Elektrode 138 zugeordnet, die Elektrode 136 der Elektrode 132. DieA section of a catheter which has four sensing electrodes 132 to 138 is shown schematically in FIG. 11. As in the case of electrodes 108 and 110 from FIG. 10, all electrodes 132 to 138 lie on the surface of an imaginary one Cylinder 140, which is to be thought of as being inside the catheter 130. In the practical implementation, the load-bearing cylinder surface, which is referred to here as the imaginary cylinder 140, lie under the jacket of the catheter 130, or it can be a Non-conductive cylindrical ring can be provided as a base for receiving the electrodes 132 to 138. If, as in Fig.Il shown, four electrodes are provided, orthogonally sensed signals can in fact be derived. For example If the electrodes 132 to 138 are equidistant from one another on the circumference of the catheter 130, that is, they stand over 90 ° offset from one another. The electrode 134 is assigned to the electrode 138, the electrode 136 to the electrode 132. The

Elektrodenpaare sind jeweils mit zugehörigen biegsamen Leitern an einen zugeordneten Differentialverstärker geführt. Beispielsweise liefern die Elektroden 134 und 138 die Eingangssignale für den Differentialverstärker 142» während die Elektroden 136 und 132 die Eingangsgröße für den Differentialverstärker 144 liefern. Die Ausgangsgrößen der Differentialverstärker 142 und 144 werden dann als Eingangssignale in die Verarbeitungs- und Impulsbildungsschaltung 146 gegeben, die der Schaltung 124 entspricht und die sich in dem Subkutanschrittmacher 148 befindet. Die Ausgangsgrößen der beiden Differentialverstärker enthalten dann ein "X"-Signal und ein "Y"-Signal, das anschließend verarbeitet werden kann, um ein Absolutgrößensignal zu erhalten, das von der Winkelorientierung des Katheters 130 in der Ebene, die senkrecht auf dem lokalen Depolarisationsvektor steht (symbolisch in den Fig. 10 bis 12 durch 150 gekennzeichnet), unabhängig ist.Electrode pairs are each led with associated flexible conductors to an associated differential amplifier. For example electrodes 134 and 138 provide the inputs to differential amplifier 142 while the electrodes are 136 and 132 supply the input variable for the differential amplifier 144. The outputs of the differential amplifiers 142 and 144 are then given as inputs to the processing and pulse forming circuit 146, which corresponds to circuit 124 and which is located in hypodermic pacemaker 148. The starting points of the two Differential amplifiers then contain an "X" signal and a "Y" signal which can then be processed to obtain an absolute magnitude signal derived from the angular orientation of the catheter 130 in the plane which is perpendicular to the local depolarization vector (symbolically in FIG. 10 up to 12 marked by 150), is independent.

Bei der Ausführung nach Fig. 12 befinden sich die Elektroden 152 bis 156 gleichabständig auf der Oberfläche eines gedachten Zylinders 158 innerhalb des Katheters 160. Bei dieser Ausführung, bei der drei Elektroden eingesetzt werden, können diese Elektroden einen gegenseitigen Abstand von 120° haben, es hat sich aber gezeigt, daß das Abfühlen auch möglich ist, wenn zwei der Elektroden, beispielsweise die Elektroden 152 und an den entgegengesetzten Enden des Durchmessers diametral einander gegenüberstehen, während die Elektrode 154 auf halbem Wege zwischen ihnen steht und 90 Abstand von jeder der beiden Elektroden 152 und 156 hat. Auf jeden Fall lassen sich die Elektroden 152 bis 156 auf verschiedene vernünftige Weise zu Elektrodenpaaren zusammenfassen, von denen pseudo-orthogonale Signale abgenommen werden können. Zum Beispiel kann die Elektrode 156 willkürlich zur gemeinsamen Elektrode bestimmt werden, und ein erstes Signal zwischen den Elektroden 152 und läßt sich dem Differentialverstärker 162 zuführen. Ein zweites Signal läßt sich in entsprechender Weise an den Elektroden 156 und 154 abnehmen und als Eingang dem Differentialver-In the embodiment according to FIG. 12, the electrodes 152 to 156 are equally spaced on the surface of an imaginary one Cylinder 158 within catheter 160. In this embodiment, in which three electrodes are used, these Electrodes have a mutual distance of 120 °, but it has been shown that sensing is also possible when two of the electrodes, for example electrodes 152 and at opposite ends of the diameter diametrically opposite each other facing while electrode 154 is halfway between them and 90 ° from each of them Electrodes 152 and 156 has. In any event, electrodes 152-156 can be used in various reasonable ways Combine pairs of electrodes from which pseudo-orthogonal signals can be picked up. For example, the electrode 156 can be determined arbitrarily to the common electrode, and a first signal between electrodes 152 and can be fed to the differential amplifier 162. A second signal can be sent to the electrodes in a corresponding manner 156 and 154 and as input to the differential

stärker 164 zuführen. Die Ausgangsgrößen der Differentialverstärker 162 und 164 liefern somit ein Pseudo-"X"-Signal und ein Pseudeo-"Y"-Signal; diese Signale können nacheinander von der Schaltung 146 in der in Verbindung mit Fig. 11 beschriebenen Weise verarbeitet werden. supply more strongly 164. The outputs of the differential amplifiers 162 and 164 thus provide a pseudo "X" signal and a pseudo "Y" signal; these signals can be sent sequentially from of circuit 146 can be processed in the manner described in connection with FIG.

Die Figuren 10 bis 12 zeigen, daß die Elektroden ausdrücklich zweidimensional ausgebildet sind, wenn auch im Rahmen der Beschreibung zu den Fig. 1 bis 9 so argumentiert wurde, als wären sie Punkte gegenüber der jeweiligen Umgebung. Punktuelles Abtasten ist aber natürlich nur eine mathematische Vorstellung, die in der Praxis niemals zu verwirklichen ist. Die Elektroden sind aber andererseits ausreichend klein, um näherungsweise eine punktuelle Abtastung vornehmen zu können. Der Katheterdurchmesser kann zwischen 1 und 4 mm betragen, und aus Versuchen hat sich ergeben, daß der optimale Querschnitt fürFIGS. 10 to 12 show that the electrodes are expressly designed two-dimensionally, albeit within the scope of the description 1 to 9 was argued as if they were points in relation to the respective surroundings. Punctual However, scanning is of course only a mathematical concept that can never be realized in practice. The electrodes on the other hand, they are sufficiently small to be able to carry out an approximate punctual sampling. The catheter diameter can be between 1 and 4 mm, and tests have shown that the optimal cross-section for

eine Elektrode zwischen etwa 1 und 4 mm liegt. Die Signalamplitude wird ungünstiger, wenn der Elektrodenquerschnitt an electrode is between about 1 and 4 mm. The signal amplitude becomes less favorable if the electrode cross-section

2
auf beispielsweise 10 mm vergrößert wird.2
is enlarged to, for example, 10 mm.

Betrachtet man die Fig. 10 bis 12 insgesamt, so gibt der Pfeil 150 symbolisch die Richtung des Depolarisationsvektors in dem benachbarten Myocardgewebe in der Nähe der Abfühlelektrode in dem jeweiligen Katheter an. Die winkelmäßige Ausrichtung der Elektroden gegenüber dem Depolarisationsvektor ist unerheblich, solange die Elektroden nahe nebeneinander liegen, und zwar innerhalb von höchstens 1 cm voneinander, und solange die geometrische Mitte jeder Elektrode allgemein in einer Ebene liegt, die praktisch senkrecht zu dem Depolarisationsvektor 150 verläuft. Der Abfühlvorgang verläuft anscheinend optimal, wenn die Ebene der Oberfläche jeder Elektrode annähernd parallel zu einer gedachten Ebene liegt, in der auch der Depolarisationsvektor liegen würde. Geringe Abweichungen gegenüber dieser Ideallage verschlechtern die Anwendbarkeit und Brauchbarkeit der Erfindung nicht wesentlich.Looking at FIGS. 10 to 12 as a whole, the arrow 150 symbolically indicates the direction of the depolarization vector in the adjacent myocardial tissue near the sensing electrode in the respective catheter. The angular alignment of the electrodes with respect to the depolarization vector does not matter as long as the electrodes are close to each other, within 1 cm or less of each other, and as long as the geometric center of each electrode lies generally in a plane practically perpendicular to the depolarization vector 150 runs. The sensing process appears to be optimal when the plane of the surface of each electrode lies approximately parallel to an imaginary plane in which the depolarization vector would also lie. Slight deviations compared to this ideal situation, the applicability and usefulness of the invention do not deteriorate significantly.

Bei jeder Ausführungsform, die im Zusammenhang mit den Fig. bis 9 beschrieben worden ist, sind die Abfühlelektroden im Herzen so angeordnet, daß sie das benachbarte Myocardgewebe nicht berühren. Das steht in direktem Widerspruch zu den im Stande der Technik vertretenen Ansichten, wonach die Elektrode Kontakt mit dem Gewebe haben muß, damit ein zuverlässiges and brauchbares Signal gewonnen wird. Diese Auffassung traf für das Einleiten eines Reizimpulses in das Herz zu, hat sich aber als Irrtum bezüglich der Abfühlsignale herausgestellt. In Wirklichkeit wird der Effekt beim Abtasten eines lokalen elektrischen Herzereignisses von einem benachbarten Myocardgewebe verbessert, wenn keine Berührung stattfindet. Ständiger Kontakt führt zu Fibröse, und infolgedessen tritt eine vollständige oder unvollständige Bedeckung des Berührungsbereichs des Katheters mit Körpergewebe ein. Fibröse führt insgesamt zu einer Schwächung des von einer derart bedeckten Elektrode abgefühlten Signals. Zwar läßt sich noch keine vollständige Erklärung dafür finden, es scheint aber so, als ob das lokale Herzereignis wirkungsvoller abgefühlt werden kann, wenn die Elektroden keinen physischen Kontakt mit dem benachbarten Myocardgewebe haben. Daher sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung und im Gegensatz zu der im Stande der Technik gegebenen Lehre keine Vorkehrungen getroffen, die Elektroden das benachbarte Gewebe berühren zu lassen oder sie damit zu verbinden. Die in Verbindung mit den Ausführungen nach den Fig. 10 bis 12 beschriebenen Elektroden sind vielmehr in den jeweiligen Kathetern etwas zurückgenommen, so daß selbst dann, wenn der Katheter das benachbarte Gewebe berühren sollte, keine körperliche Berührung mit den Elektroden selbst Zustandekommen würde.In each embodiment described in connection with Figs Hearts arranged so that they do not touch the adjacent myocardial tissue. This is in direct contradiction to the im The prior art held that the electrode must be in contact with tissue in order for it to be reliable and usable signal is obtained. This view applied to the introduction of a stimulus impulse into the heart, but it has become but found to be an error regarding the sensing signals. In reality, the effect will be when scanning a local cardiac electrical event from neighboring myocardial tissue improves when no contact occurs. More permanent Contact leads to fibrous tissue, and as a result, complete occurs or incomplete coverage of the area of contact of the catheter with body tissue. Fibrous leads overall to a weakening of the signal sensed by such a covered electrode. It is true that a complete Find an explanation for this, but it seems that the local cardiac event can be sensed more effectively if the Electrodes are not in physical contact with neighboring myocardial tissue. Therefore are within the scope of the present invention and contrary to the teaching given in the prior art, no precautions are taken, the electrodes the adjacent Touching or connecting tissue to tissue. In connection with the embodiments according to FIGS. 10 to 12 described electrodes are rather withdrawn in the respective catheters, so that even if the catheter should touch the adjacent tissue, there should be no physical contact with the electrodes themselves would.

Fig. 13 zeigt ein Fließschema, das das in Verbindung mit den in den Fig. 2 bis 9 angegebenen Ausführungsformen bei den in den Fig. 10 bis 12 gezeichneten Sonden beschriebene Vorgehen zusammenfaßt. Das Fließdiagrammschema in Fig. 13 betrifft einenFig. 13 shows a flow diagram which in connection with the embodiments indicated in FIGS. 2 to 9 in the in 10 to 12 drawn probes summarizes the procedure described. The flow chart scheme in Fig. 13 relates to one

einzigen Herzzyklus.single cardiac cycle.

Im Schritt 166 wird eine Herzwelle abgefühlt, um ein oben erläutertes lokales Elektrogramm zu gewinnen. Im Falle des Katheters nach Fig. 10 wird als Ausgang des Differentialverstärkers 122 ein Einzelsignal erzeugt, während die Ausführungsformen nach den Fig. 11 und 12 jeweils zu Multipolarsignalen aus der entsprechenden Mehrzahl von Differentialverstärkern führen.At step 166 a heart wave is sensed to obtain a local electrogram discussed above. In the case of the Catheter according to FIG. 10, a single signal is generated as the output of the differential amplifier 122, while the embodiments 11 and 12 each to multipolar signals from the corresponding plurality of differential amplifiers to lead.

Auf jeden Fall wird mit dem Schritt 166 eine Mehrzahl von Signalpaaren erzeugt, wobei jedes zugehörige Paar bei dem Schritt 168 differenziert wird, um mindestens einen Triggeroder Reaktionsimpuls zu erzeugen. Bei der gezeichneten Ausführungsform soll das Differenzieren mit einem Analog-Differentialverstärker erfolgen. Stattdessen können aber gleichwirkende Schaltungen verwendet werden, beispielsweise lassen sich die abgefühlten Signale digitalisieren und im Schritt 166 ihr arithmetisches Mittel bestimmen.In any event, step 166 generates a plurality of signal pairs, each associated pair in the Step 168 is differentiated to generate at least one trigger or response pulse. In the embodiment shown is supposed to differentiate with an analog differential amplifier take place. Instead, however, equivalent circuits can be used, for example, can digitize the sensed signals and in step 166 determine their arithmetic mean.

Die mit dem Schritt 166 abgeleiteten Triggersignale werden dann im Schritt 168 nach einem der zahlreichen bekannten Verfahren verarbeitet oder auch nach noch neu zu entwickelnden Verfahren behandelt, nachdem nun einmal erfindungsgemäß ein zuverlässig abgefühltes Signal verfügbar ist.The trigger signals derived with step 166 are then processed in step 168 according to one of the numerous known methods or also according to methods still to be developed Method dealt with now that a reliably sensed signal is available according to the invention.

Bei einer Art der Signalverarbeitung im Schritt 168 läßt sich der Einsatz eines Schrittmachers mit wechselnder Amplitude verwirklichen. Die Spannung eines Zuges von Stimulationsimpulsen kann in Abhängigkeit von dem Erfolg des gerade vorangegangenen Impulses oder von dem prozentualen Erfolg einer Gruppe von vorangegangenen Impulsen zur Stimulation einer als Reaktion auftretenden Herzkontraktion variiert werden. Wenn beispielsweise der Stimulierungsimpuls keine DepolarisationIn one type of signal processing in step 168, it is possible to use a pacemaker with varying amplitude realize. The tension of a train of stimulation pulses can vary depending on the success of the preceding one Impulse or the percentage success of a group of previous impulses to stimulate an as Response to occurring heart contraction can be varied. For example, if the stimulation pulse does not have depolarization

des Herzmuskels herbeiführt, weil die Stärke des Impulses zu gering war, wird dieser Mangel festgestellt, und das Ausbleiben eines Reaktions- oder Triggerimpulses am Ausgang des Differentialverstärkers an den Abfühlelektroden wird im Schritt 168 an der Verarbeitungsschaltung vermerkt. Der nächstfolgende Impuls kann dann mit einer vorbestimmtenZunahme der Impulshöhe erzeugt werden. Der Vorgang kann wiederholt werden, bis ein Impulsausgang erzielt worden ist, und an diesem Punkt kann der Schrittmacherimpulsausgang stabil gehalten werden, bis die Bedingungen am Herzen sich wieder ändern. Das ist beispielsweise zu erwarten, wenn die Reaktionsfähigkeit des Myocardgewebes durch Medikamente oder Ischämie sich verändert.of the heart muscle, because the strength of the impulse was too weak, this deficiency is determined and the absence a reaction or trigger pulse at the output of the differential amplifier at the sensing electrodes is im Step 168 is noted on processing circuitry. The next following pulse can then increase with a predetermined increase in the Pulse height can be generated. The process can be repeated until a pulse output has been achieved, and at that point the pacemaker pulse output can be kept stable until conditions in the heart change again. That is to be expected, for example, when the reactivity of the myocardial tissue changes due to drugs or ischemia.

Die Stromstärke des Stimulierungsimpulses läßt sich demnach ändern nach Maßgabe des Erfolges des vorhergehenden Impulses oder einer Gruppe von Impulsen, eine Herzkontraktion oder eine andere vorbestimmte Art von Herztätigkeit herbeizuführen. Nach Maßgabe allgemein bekannter medizinischer Prinzipien läßt sich das Kriterium, aufgrund dessen der Zeitabstand der Stimulierungsimpulse oder ihrer Stärke begründet wird, in verschiedener Weise bestimmen. Die Art und Weise, in der die Information durch die beschriebene Abfühlmethode verarbeitet wird, ist durch die Abfühlmethode in keiner Weise begrenzt oder eingeschränkt.The current strength of the stimulation pulse can accordingly be changed according to the success of the previous pulse or a group of impulses to induce a heart contraction or other predetermined type of heart activity. In accordance with generally known medical principles, the criterion on the basis of which the time interval of the Stimulation impulses or their strength is justified in various ways. The way in which the Information processed by the described sensing method is in no way limited by the sensing method or restricted.

Im Schritt 170 kann eine Entscheidungslogik enthalten sein, die zu einer Entscheidung darüber führen kann, ob die Erzeugung eines Herzstimulierungsimpulses unterdrückt werden soll, wodurch der Schrittmacher beim Schritt 172 in seine Anfangslage zurückgestellt wird. Andererseits ist aufgrund objektiver Kriterien eine Entscheidung möglich, eine Herzstimulation hervorzubringen oder auszulösen, wodurch man zum Schritt 174 übergeht, bei dem der geeignete Reiz erzeugt und ausgesandt wird. Danach kann der Schrittmacher zurückgestellt werden und in seinen Ausgangszustand zurückkehren (Schritt 176).In step 170, a decision logic may be included that can lead to a decision as to whether the generation a cardiac stimulation pulse is to be suppressed, whereby the pacemaker in step 172 in its initial position is postponed. On the other hand, based on objective criteria, a decision can be made about cardiac stimulation bring about or trigger, which leads to step 174 passes over, in which the appropriate stimulus is generated and sent out. The pacemaker can then be reset and return to its original state (step 176).

Als Ergebnis des Verfahrens bei Schritt 170 wird nach den Verarbeitungsregeln eine Entscheidung getroffen, ob ein Stimulierungsimpuls erzeugt wird oder nicht, und im Falle der Erzeugung eines Impulses, welcher Art der Impuls sein soll. Dabei kann nicht nur die zeitliche Folge und die Höhe des Impulses verändert werden, wie das oben beschrieben worden ist, sondern es kann auch der Zuführungsort des Impulses gewählt werden. Beispielsweise können zwei Stimulierungselektroden an dem gleichen oder an verschiedenen Kathetern vorgesehen werden, damit eine Wahl der Punkte getroffen werden kann, an denen der Reiz an das benachbarte Herzgewebe abgegeben werden soll. Ferner können gegabelte Katheter oder Katheter mit mehreren Spitzen einen geeigneten Reiz an jedem einzelnen einer Mehrzahl von Punkten des Herzens abgeben, beispielsweise einerseits an der Herzkammerspitze und andererseits am Herzohr. In entsprechender Weise kann, je nach der Herzaktivität, die nach der vorliegenden Methode an einem beliebigen Punkt oder an beliebigen Punkten im Herzen festgestellt worden ist, leicht eine selektive Stimulierung im Vorhof und Ventrikel vorgenommen werden.As a result of the method at step 170, a decision is made according to the processing rules whether a stimulation pulse is generated or not, and in the case of generating a pulse, what type of pulse will it be target. Not only can the time sequence and the height of the pulse be changed, as described above is, but the place where the pulse is applied can also be selected. For example, two stimulation electrodes be provided on the same or on different catheters so that a choice of points can be made which the stimulus is to be delivered to the neighboring heart tissue. Furthermore, bifurcated catheters or catheters with several Tips emit a suitable stimulus at each one of a plurality of points of the heart, for example on the one hand at the apex of the ventricle and on the other hand at the auricular appendage. Correspondingly, depending on the activity of the heart, the has been determined at any point or points in the heart by the present method, easily selective pacing can be performed in the atrium and ventricle.

Fig. 13 läßt somit die Flexibilität und die Möglichkeiten der Abfühlmethode nach der vorliegenden Erfindung erkennen. Indem man in die Lage versetzt wird, die lokale elektrische Herzwelle zuverlässig und unterscheidungssicher aus dem Durcheinander von teils natürlichen, teils künstlichen elektrischen Signalen im menschlichen Herzen zu ermitteln, kann das Herz nun erstmalig in praktisch unbegrenzter und völlig willkürlicher Weise durch Schrittmacher unterstützt werden. Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zum Abfühlen einer lokalen Herzwelle an jeder Stelle innerhalb des Herzens erhöht ganz wesentlich die Möglichkeit, bislang unentdeckte Verhaltensweisen und Zustände im Herzen festzustellen und gezielt darauf zu reagieren.13 thus illustrates the flexibility and capabilities of the sensing method of the present invention. By doing one is put in a position to reliably and distinguish the local electrical heart wave from the mess The heart can determine from partly natural, partly artificial electrical signals in the human heart are now supported for the first time in a practically unlimited and completely arbitrary manner by pacemakers. The efficiency the method of sensing a local heart wave at any point within the heart increases significantly the possibility to determine previously undiscovered behaviors and conditions in the heart and to target them in a targeted manner react.

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Claims

Patent application P 33 22 900.7-01.35 Jan. 11

Applied Cardiac ^x G.Lb/ω A 11761

Claims JnaOHQEREIOHT j ■

Method of using a probe to scan the Cardiac activity, characterized by the following steps: distinguishing a local cardiac signal from other intracardiac ones Signals by sensing this local heart LJEHe at two points in a probe that is in one plane

which are approximately perpendicular to the depolarization vector stands in the neighboring periosteum, and comparing the two points of the probe in signals sensed at this level to derive a

1D ι difference signal in a circuit which said | ι
- Indicates the local heart signal and is practically independent of the other intracardiac signals mentioned, which means that the local heart signal can be reliably and unambiguously sensed and delimited from the other intracardiac signals.

2. The method according to claim 1, characterized in that for distinguishing the local cardiac signal by sensing cardiac activity at the two points in the called level in a probe the cardiac activity at a point within the level in the vicinity of the heart is sensed, ujübei neither of the two points in the Probe is in contact with the heart.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for the differentiation of the local heart signal, the heart activity is sensed at more than two points in the said plane in the probe.

if. Method according to claim 3, characterized in that to distinguish the heart activity is sensed at three points in the probe.

5. V / experience according to claim U, characterized in that the three points at which the heart activity is sensed are distributed equally spaced over a circle in the said plane in the sand.

6. The method according to claim 1, characterized in that for the differentiation of the local cardiac signal the cardiac activity with the probe in the vicinity of the ventricular geujebes is sensed.

7. The method according to claim 1, characterized in that the difference signal is processed in a circuit uird to sense a responsive response to the distinguishable generate local cardiac signal from the probe.

B. V / experience according to claim 7, characterized in that the response comprises generating a pacing signal in circuitry for the ventricle.

2G 9. The method according to claim 8, characterized in that the generation of the pacemaker signal for the ventricle in response to the verification of the presence of the discriminating is the local cardiac signal sensed in the probe and that the pacemaker signal for the ventricle generated in the circuit if this is distinguishable sensed local cardiac signal indicating the probe does not occur.

1D. Method according to claim 9, characterized in that

the pacing signal for the ventricle in the circuit 3D generated with a frequency that is calculated by a Measure from a plurality of earlier distinguishable from the probe sensed local heart signals is determined.

11. The method according to claim 8, characterized in that the pacemaker signal for the ventricle is generated in the circuit with a current intensity which is variable is held according to the occurrence or non-occurrence an earlier distinguishable local cardiac signal sensed by the probe.

12. The method according to claim 1, characterized in that for distinguishing the local cardiac signal in the Probe the activity of the heart in the vicinity of the atrial tissue sensed with the probe.

13. l / experience according to claim 12, characterized in that for sensing the heart's activity in the probe, the heart's activity near the upper side of the

The auricle is sensed with the probe. 1D

14. The method according to claim 12, characterized in that the heart activity for sensing the heart activity in the probe felt with the probe near the auricle

Ldird.
15th

15; Method according to Claim 12, characterized in that, in order to sense the heart activity in the probe, the heart activity in the vicinity of the Koranic sinus is sensed with the probe.
2D

16. The method according to claim 12, characterized in that the heart activity for sensing the heart activity in the probe is sensed with the probe near the floor of the atrium.

17. The method according to claim 1, characterized in that the difference signal is ueiterververarbeitung uird in the circuit, selectively in the circuit a response to the distinctly sensed local cardiac signal sensed by the probe

3D generate.

18. The method according to claim 17, characterized in that a pacemaker signal for the response of the circuit Ventricle is created in the circuit.

19. Uerfahren according to claim 17, characterized in that that in response of the circuit, a pacing signal for the atrium is generated in the circuit.

2G. Learn how to use a probe and circuit for differentiating the local cardiac signal from intracardiac signals occurring within a heart through the following steps: Feeling the activity of the heart on at least two closely

1D adjacent locations in the probe, each lying on or near a plane that is approximately perpendicular to the depolarization vector in the myocardial tissue adjacent to these locations and
Difference formation between the signals sensed at at least two points in order to derive a trigger pulse indicating the local cardiac signal, whereby the local cardiac signal can be reliably and unambiguously sensed in the probe and separated from the cardiac wave regardless of the origin of the local cardiac signal in the heart.

21. Uerfahren according to claim 20, characterized in that for sensing the local heart signal in the probe local cardiac signal sensed at three locations in the probe that is at or near the said level lie, and that these three places in the probe to two Pairs of locations in the probe are grouped together, being one of the three places in the probe in this one Summary a common point in the probe

3D forms.

22. Uerfahren according to claim 21, characterized in that for sensing the local heart signal in the probe the local heart signal is sensed at three equally spaced locations in the probe.

.1 5: - - ■

23. The method according to claim 20, characterized in that for sensing the local cardiac signal at the specified locations in the send to the local cardiac signal each of these places in the probe with the help of an electrade that is sensed in one of the depolarization vectors in the myocardial tissue adjacent to the probe parallel plane.

2k. Method according to Claim 20 or 23, characterized in that an electrode with a wound surface is provided in the probe for sensing the local cardiac signal in the probe at each point in the probe.

25). Method according to Claim 2k, characterized in that, for sensing the local cardiac signal with the aid of the electrode, the local cardiac signal is sensed by means of an electrode, the geometric extent of which is within

2 lies on a flat geometric surface of 1 to k mm, the distance between the points in the probe not being more than 10 mm.

26. A method of using a probe and a circuit for discriminatingly sensing a local cardiac signal from a cardiac wave complex and extracardiac electromagnetic noise, characterized by the following steps: sensing the local electrical activity in the probe at a plurality of closely spaced points in the probe which are on one or being near a plane perpendicular to the depolarization vector defined in myocardial tissue near the probe, differentiating the local electrical activity sensed at the plurality of points in the probe in the circuit; to derive at least one trigger pulse indicative of the local cardiac signal, processing the at least one trigger pulse in the circuit to decide whether to deliver a stimulus pulse, and
Generating the stimulus in the coupling circuit