Estimulador de Corazón

8/10/2019 Estimulador de Corazn

1/5

United

S t a t e s P a t e n t [ 9 ]

F r a n b e r g

e t a 1 .

l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

[ 5 4 ]

HEART STIMULATOR

[ 7 5 ]

I n v e n t o r s : P e r F r a n b e r g , S t o c k h o l m ; L e n n a r t

M o b e r g ,

S p a n g a ;

A n d e r s

L i n d g r e n ,

T a e b y , a l l o f

Swe d e n

[ 7 3 ] A s s i g n e e : S i e m e n s

E l e m - a A B ,

S o l n a ,

S w e d e n

[ 2 1 ] A p p l .

N O . : 1 5 2 , 1 2 5

[ 2 2 ] F i l e d :

N o v .

1 6 ,

1 9 9 3

[ 3 0 ]

F o r e i g n A p p l i c a t i o n P r i o r i t y D a t a

Nov.

2 5 , 1992 [SE]

Sweden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92035427

[ 5 1 ] I n t . C l . 6

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . A61N

1/368

[ 5 2 ] US.

C l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607/9

[ 5 8 ]

F i e l d of

Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

607/9,

16

[ 5 6 ]

R e f e r e n c e s

C i t e d

U . S . PATENT DOCUMENTS

3,431,912 3/1969

Keller, J r .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

607/9

4,030,519 6/ 1977 Bowers

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

607/9

4,284,082 8/1981 Funke t a 1 .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . 607/9

4,363,325

1 2 /1 9 82 Ro l ine e t a 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607/9

A T R I A L

PULSE

GEN

USOO5417716A

[ 1 1 ]

P a t e n t N u m b e r :

5 , 4 1 7 , 7 1 6

[ 4 5 ] D a t e

o f

P a t e n t :

M ay

2 3 , 1 9 9 5

4,572,195 2/ 1986 Mann e t

a l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

607/9

5,016,630 5/1 9 9 1 Moberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

607/9

FOREIGN

PATENT

DOCUMENTS

WO92/16258

10/1992

w11>o

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

607/9

P r i m a r y

E x a m i n e r W i l l i a m

E . Kamm

A s s i s t a n t Examiner-Marianne P a r k e r

A t t o r n e y ,

A g e n t , o r F i r m H i l 1 ,

S t e a d m a n

S i m p s o n

[ 5 7 ] ABSTRACT

I n

a

h e a r t

s t i m u l a t o r which d e l i v e r s

s t i m u l a t i o n p u l s e s

t o a

h e a r t

w h e n

t h e

h e a r t s

s p o n t a n e o u s r a t e drops

below

a

de?ned

b a s i c r a t e , i n o r d e r

t o

reduce t h e p e r i o d

d u r i n g which

t h e h e a r t

s t i m u l a t o r

e m i t s s t i m u l a t i o n

p u l s e s ,

t h e de?ned b a s i c

r a t e

i s s l o w . hen h e s p o n t a

neous

h e a r t

r a t e

d r o p s belowthe

de?ned

b a s i c

r a t e ,


a r e i n i t i a l l y

e m i t t e d a t a

f a s t e r s t i m u

l a t i o n r a t e ,

i n r e l a t i o n

t o

t h e b a s i c

r a t e ,

t h e s t i m u l a t i o n

r a t e t h e n

dropping toward

t h e

de?ned b a s i c r a t e .

1 2 C l a i m s ,

1 D r a w i n g

S h e e t

ATRlAL

DETECTOR

5

HEART \

s n M u L A T o i 1 \

CONTROL

UNIT

1 7

~ 1 1 3

9

: 1

l

1 L 1 5

E N C L O S U R E \ .

TELEMETRY

um]

V

PROGRAMMING

8

l 3 _

j \ \ / E N T R 1 c u L A R

1 s P U L S E G E N .

\ \ . v E N T R 1

C U L A R

2 i D E T E C T O R

u m \4;

1 9

A C T I V I T Y

S ENS OR


2/5

U . S . Patent M a y 2 3 , 1 9 9 5 5 , 4 1 7 , 7 1 6

F I G

f l

F 1 5 2

1

PULSE A T R I A L

G E N \ D E T E C T O R

F 1 5 3

5 \

~ 1 1 a a

HEART

\

sRMuLAToR\ 7

CONTROL '

UNIT

1 7

ENCLOSURE\ 1 3 _ u .

1 5

\

\VENTRICULAR

TELEMETRY

U N I T

P U L S E

G E N .

P R O G R A M M I N G

U N I T

H

\VENTRICULAR

z d \ D E T E C T O R

A C h V I T Y

1 e SENSOR

I ;


3/5

5 , 4 1 7 , 7 1 6

1

HEART

STIMULATOR

BACKGROUND O F

T H E

INVENTION

1 . F i e l d

o f

t h e

I n v e n t i o n

T h e

p r e s e n t i n v e n t i o n

r e l a t e s t o

a

h e a r t s t i m u l a t o r

o f

t h e

t y p e h a v i n g a p u l s e g e n e r a t o r

f o r g e n e r a t i n g a n d

d e l i v e r i n g

s t i m u l a t i o n p u l s e s t o a h e a r t ,

a t l e a s t

one

d e t e c t o r

f o r

s e n s i n g e v e n t s i n t h e h e a r t and a c o n t r o l

d e v i c e

f o r c o n t r o l l i n g

t h e p u l s e g e n e r a t o r s

e m i s s i o n

o f

s t i m u l a t i o n p u l s e s a c c o r d i n g t o

e v e n t s s e n s e d b y t h e

d e t e c t o r , t h e p u l s e g e n e r a t o r e m i t t i n g


i f a

s p o n t a n e o u s h e a r t

r a t e , amon g

e v e n t s

s e n s e d

by t h e

d e t e c t o r , d r o p s below a

de?ned

b a s i c r a t e .

2 . D e s c r i p t i o n

o f

t h e

P r i o r A r t

A h e a r t s t i m u l a t o r o f t h e t y p e

d e s c r i b e d

above i s

g e n e r a l l y

r e f e r r e d t o a s i n h i b i t i n g ,

i . e . ,

i t i n h i b i t s e m i s

s i o n

o f s t i m u l a t i o n p u l s e s a s

l o n g

a s

t h e

h e a r t n a t u r a l l y

o p e r a t e s

a t

an a d e q u a t e

b e a t

r a t e .

T h e


c a n

b e f o r

s i n g l e chamber p a c i n g o r d u a l chamber

pac

i n g . The o p e r a t i n g mode s d e s i g n a t e d

w i t h a t h r e e - l e t

t e r a l p h a b e t i c

code i n

which t h e ? r s t

l e t t e r

d e s i g n a t e s

t h e s i t e o f s t i m u l a t i o n , A h e r e f o r e d e s i g n a t i n g a n a t r i a l

s i t e , V

e s i g n a t i n g

a v e n t r i c u l a r

s i t e a n d

D

e s i g n a t i n g

b o t h a t r i a l

a n d

v e n t r i c u l a r

s i t e s , t h e s e c o n d

l e t t e r

d e s i g

n a t e s t h e s i t e

o f

s e n s i n g and t h e

t h i r d l e t t e r

d e s i g n a t e s

t h e

r e s p o n s e

t o s i g n a l s ,

I d e s i g n a t i n g i n h i b i t i o n .

T h u s ,

AAI s a h e a r t s t i m u l a t i o n mo d e i n which t h e a t r i u m i s

s t i m u l a t e d a n d s e n s e d a n d

i n

which


a r e

i n h i b i t e d

w h e n spontaneous events a r e d e t e c t e d .

VVI

s

t h e same mode

a l t h o u g h w i t h

a

v e n t r i c u l a r s i t e ,

and

DDI

p p l i e s t o

b o t h

t h e a t r i u m

and

t h e

v e n t r i c l e .

DDI e q u i r e s

a

d u a l

chamber

s t i m u l a t o r , whereas AAI

and VVI a n b e programmed i n b o t h s i n g l e chamber

and

d u a l chamber s t i m u l a t o r s .

S t i m u l a t i o n

p u l s e s a r e e m i t t e d a t a b a s i c

r a t e

w h e n

t h e s p o n t a n e o u s

h e a r t

r a t e d r o p s below

t h e

b a s i c r a t e .

The

b a s i c r a t e i s n o r m a l l y 6 0

t o 8 0

b e a t s / m i n .

T h e h e a r t

s t i m u l a t o r c a n be programmed w i t h

h y s t e r e s i s

t o p r e

v e n t c o m p e t i t i v e s t i m u l a t i o n w h e n t h e s p o n t a n e o u s

h e a r t r a t e

o s c i l l a t e s around t h e de?ned b a s i c

r a t e . T h e

h y s t e r e s i s r a t e i s a r a t e slower t h a n t h e b a s i c r a t e .

T h e

s p o n t a n e o u s h e a r t r a t e

must

t h e n drop below

t h i s

slower r a t e b e f o r e s t i m u l a t i o n p u l s e s a r e e m i t t e d .

O n e

t y p e

o f p a t h o l o g i c a l c o n d i t i o n

i n

t h e

h e a r t ,

t h e

v a s o v a g a l

s y n d r o m e , i s m a n i f e s t e d i n a

s u d d e n

d r o p

i n

t h e

s p o n t a n e o u s h e a r t r a t e , c a u s i n g

t h e

p a t i e n t

t o f a i n t ,

f o l l o w e d

by r e s t o r a t i o n

o f

t h e

normal

r a t e

i n a few

s e c o n d s

o r

m i n u t e s .

The

s p e e d w i t h which t h e

s p o n t a

neous h e a r t r a t e drops

v a r i e s from

one p a t i e n t

t o

an

o t h e r .

P a t i e n t s

w i t h

t h i s c o n d i t i o n

a r e

g e n e r a l l y

p r o

v i d e d

with a

h e a r t s t i m u l a t o r which s t i m u l a t e s t h e

h e a r t

when t h e s p o n t a n e o u s r a t e p l u m m e t s t o

k e e p

t h e

p a t i e n t

f r o m

f a i n t i n g .

I n known

h e a r t s t i r n u l a t o r s c u r r e n t l y

a v a i l a b l e ,

t h e s p o n t a n e o u s

h e a r t r a t e ,

once

t h e h e a r t

s t i m u l a t o r h a s begun s t i m u l a t i o n , must e x c e e d t h e s t i m

u l a t i o n r a t e b e f o r e t h e

i n h i b i t i n g

f u n c t i o n i s r e a c t i v a t e d

s o

a s t o s i l e n c e t h e s t i m u l a t o r , Thus, s t i m u l a t i o n of

t h e h e a r t

c o u l d

s t i l l c o n t i n u e , even

a f t e r t h e

s p o n t a n e

ous

h e a r t

r a t e

has normaliz ed.

S i n c e

p e o p l e w i t h

t h i s

t y p e o f

h e a r t c o n d i t i o n do n o t

n o r m a l l y h a v e a n y o t h e r

h e a r t

d e f e c t s ,

l i m i t i n g

s t i m u l a

t i o n

t o

t h e

b r i e f e s t

p e r i o d s

p o s s i b l e would

b e a d v a n t a

g e o u s .

1 5

20

45

6 5

2

SUMMARY OF THE INVENTION

An o b j e c t

o f

t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e a

h e a r t s t i m u l a t o r i n which

s t i m u l a t i o n

p e r i o d s a r e

l i m i t e d

t o

d u r a t i o n s

which a r e

no

l o n g e r t h a n n e c e s s a r y .

This

o b j e c t i s

a c h i e v e d

i n

a h e a r t s t i m u l a t o r

con

s t r u c t e d

i n a c c o r d a n c e

w i t h t h e p r i n c i p l e s

o f

t h e p r e s e n t

i n v e n t i o n

wherein a

h e a r t

s t i m u l a t o r of t h e above

d e s c r i b e d

g e n e r a l

t y p e h a s

a c o n t r o l d e v i c e which

i n

d u c e s t h e p u l s e

g e n e r a t o r ,

whe n t h e d e t e c t e d s p o n t a n e

ous

h e a r t

r a t e d r o p s

below t h e

d e ? n e d

b a s i c

r a t e , t o

e m i t s t i m u l a t i o n

p u l s e s

a t a f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e i n

r e l a t i o n t o t h e d e ? n e d b a s i c r a t e .

The

s t i m u l a t i o n r a t e

s u b s e q u e n t l y

s l o w s

d o w n t o t h e de?ned b a s i c r a t e .

lower

b a s i c

r a t e can more

a p p r o p r i a t e l y

be

use d

i n

t h e

h e a r t s t i m u l a t o r o f t h e i n v e n t i o n t h a n i n p r i o r a r t

h e a r t s t i m u l a t o r s . S t i m u l a t i o n

p u l s e s

a r e

t h e n e m i t t e d a t

a f a s t e r r a t e (which

s e r v e s t h e

f u n c t i o n of

t h e

b a s i c r a t e

i n

t h e p r i o r a r t ) ,

by t h e

f a s t e r r a t e t h e n s l o w i n g

u n t i l i t

r e a c h e s

t h e

de?ned

b a s i c

r a t e

o r

u n t i l

t h e

s p o n t a n e o u s

h e a r t r a t e e x c e e d s t h e

s t i m u l a t i o n r a t e .

For

p a t i e n t s

w i t h

t h e

a b o v e - d e s c r i b e d t y p e o f h e a r t d e f e c t

i n which

t h e

h e a r t

r a p i d l y r e c o v e r s

and

t h e n o p e r a t e s n o r m a l l y ,

t h e h e a r t

s t i m u l a t o r a c c o r d i n g

t o t h e p r e s e n t i n v e n t i o n

i n s t i t u t e s t h e i n h i b i t i n g f u n c t i o n

m u c h e a r l i e r

t h a n

i n

a

p r i o r

a r t

h e a r t s t i m u l a t o r . The s p e e d a t which t h e

i n

c r e a s e d s t i m u l a t i o n r a t e drops t o t h e d e ? n e d b a s i c r a t e

c a n

be

f a s t o r

slow and i s

a p p r o p r i a t e l y

programmable

s o i t can be

adapted

t o

d i f f e r e n t p a t i e n t s .

P r e f e r a b l y ,

t h e

d e ? n e d b a s i c

r a t e

i s

slower t h a n a


r e s t i n g r a t e f o r

t h e

h e a r t ,

p r e f e r a b l y

b e

tween

3 0 and 6 0

p u l s e s / m i n u t e .

A a s i c

r a t e

s l o w e r t h a n t h e

p a t i e n t s r e s t i n g

p u l s e

ensures t h a t n o

unnecessary

s t i m u l a t i o n s are s u p p l i e d .

A l t e r n a t i v e l y , t h e b a s i c r a t e c a n b e e s t a b l i s h e d by

i n c l u d i n g

a n

a v e r a g e r

i n

t h e

c o n t r o l

d e v i c e

which

c a l

c u l a t e s t h e a v e r a g e v a l u e f o r t h e


h e a r t r a t e

over a

de?ned

n u mber o f p r e c e d i n g h e a r t

c y c l e s ,

t h e

c o n t r o l

d e v i c e t h e n s e t t i n g t h e

d e ? n e d b a s i c r a t e

a t t h e

c a l c u l a t e d

average v a l u e l e s s a

d e ? n e d v a l u e .

T h i s a p p r o a c h

d i r e c t l y

a d a p t s

t h e b a s i c r a t e

t o

t h e

s p o n t a n e o u s h e a r t r a t e .

T h e


r a t e

i s ,

e .

g . , slower

a t

n i g h t

t h a n i n d a y t i m e , and t h e b a s i c r a t e

wo u l d

be adapted

t o t h i s c i r c u m s t a n c e .

T h e

u s e of an

a v e r a g e r

v a l u e

k e e p s t h e

b a s i c r a t e

from c h a n g i n g t o o

r a p i d l y . D e ? n e d i n t e r v a l s f o r

t h e

b a s i c r a t e

can

a l s o be

e s t a b l i s h e d t o

p r e v e n t

t h e

r a t e

f r o m ,

e . g . ,

becoming

t o o

f a s t

w h e n

t h e p a t i e n t

i s

v e r y

a c t i v e f o r

a

l o n g

p e r i o d

o f

t i m e .

I n

a f u r t h e r embodiment o f t h e h e a r t

s t i m u l a t o r

i n

a c c o r d a n c e w i t h

t h e

i n v e n t i o n , t h e i n c r e a s e d

s t i m u l a

t i o n r a t e

i s programmable

i n

t h e c o n t r o l

d e v i c e .

T h e f a s t e r s t i m u l a t i o n

r a t e

can

be e s t a b l i s h e d f o r each

p a t i e n t

and programmed i n t o t h e h e a r t s t i m u l a t o r by

a

p h y s i c i a n .

A l t e r n a t i v e l y , t h e f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e

can

be e s t a b ~

l i s h e d by i n c l u d i n g means

i n

t h e c o n t r o l d e v i c e f o r

d e t e r m i n i n g t h e s p o n t a n e o u s

h e a r t r a t e and

s e t t i n g

t h e

f a s t e r

h e a r t

r a t e e q u a l

t o

t h e

e s t a b l i s h e d


heart

r a t e .

Wh e n

t h e


h e a r t

r a t e

d r o p s

s u d d e n l y ,

t h e

h e a r t

i s i n i t i a l l y s t i m u l a t e d a t t h e same r a t e , p r o v i d i n g a

more n a t u r a l t r a n s i t i o n from

spontaneous

a c t i v i t y t o

s t i m u l a t i o n .

I n t h i s c i r c u m s t a n c e , t h e c o n t r o l d e v i c e s e t s t h e f a s t e r


r a t e

e q u a l

t o t h e e s t a b l i s h e d


h e a r t r a t e

p l u s / m i n u s

a

d e ? n e d

r a t e

m a r g i n , t h e de?ned


4/5

5 , 4 1 7 , 7 1 6

3

r a t e margin

c o n s i s t i n g of

e i t h e r

a

?x e d v a l u e o r a p e r

c e n t a g e o f t h e

d e t e c t e d


r a t e .

A h i r d way

o f

e s t a b l i s h i n g

t h e

f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e

i s t o p r o v i d e a n a c t i v i t y s e n s o r which s e n s e s

t h e

l e v e l o f

p h y s i c a l

a c t i v i t y o f

t h e

h e a r t s t i m u l a t o r p a t i e n t , a n d

t h e

c o n t r o l

d e v i c e

s e t s

t h e

f a s t e r


a c c o r d i n g

t o t h e s e n s e d l e v e l o f

a c t i v i t y .

The s e n s o r - c o n t r o l l e d


r a t e t h e n

c o r r e s p o n d s t o

t h e


r a t e i n t h e p h y s i c a l a c t i v i t y .

I n a n o t h e r embodiment o f t h e h e a r t s t i m u l a t o r i n

accordance

with

t h e i n v e n t i o n t h e

c o n t r o l d e v i c e

con

t r o l s t h e

p u l s e

g e n e r a t o r t o c a u s e i t t o e m i t a d e ? n e d

number o f


p u l s e s a t t h e

de?ned b a s i c

r a t e ,

w h e n

t h e


r a t e d r o p s

below t h e d e

?ned b a s i c r a t e , b e f o r e

t h e p u l s e

g e n e r a t o r

e m i t s

s t i m u

l a t i o n

p u l s e s a t t h e f a s t e r

s t i m u l a t i o n r a t e .

I f t h e

p a t i e n t s h e a r t r e c o v e r s q u i c k l y , one

or two


may s u f ? c e u n t i l a n a d e q u a t e s p o n t a

neous

h e a r t r a t e r e a p p e a r s . I n h i b i t i o n o f t h e h e a r t s t i m u

l a t o r

t h u s

o c c u r s

more

r a p i d l y

t h a n

i f

t h e

f a s t e r

s t i m u l a

t i o n

r a t e

were

e m i t t e d i m m e d i a t e l y .

As

i n

p r i o r

a r t

h e a r t s t i m u l a t o r s , t h e c o n t r o l

d e v i c e

can be p rogramm ed with a d e ? n e d h y s t e r e s i s

r a t e

which

i s s l o w e r t h a n t h e de?ned

b a s i c

r a t e , i n

which

c a s e t h e s p o n t a n e o u s h e a r t

r a t e must drop

below

t h e

h y s t e r e s i s r a t e i n

o r d e r

f o r t h e p u l s e

g e n e r a t o r

t o e m i t

a n y

s t i m u l a t i o n p u l s e s .

For

e x a m p l e , t h e

h y s t e r e s i s r a t e , i n

c o m b i n a t i o n

w i t h

a d e ? n e d

b a s i c r a t e

corresponding

t o a spontaneous

r e s t i n g h e a r t r a t e ,

e n s u r e s

t h a t

t h e


h e a r t

r a t e , e . g . , a t

n i g h t , can be

a l l o w e d

t o

drop

below t h e

b a s i c r a t e w i t h o u t e m i s s i o n o f any s t i m u l a t i o n p u l s e s .

DESCRIPTION

OF THE

DRAWINGS

FIG. 1 i s a

d i a g r a m i l l u s t r a t i n g

t h e f u n c t i o n i n g

o f

a

h e a r t

s t i m u l a t o r a c c o r d i n g

t o t h e

p r i o r

a r t .

FIG.

2 i s

a

d i a g r a m

i l l u s t r a t i n g t h e

f u n c t i o n i n g o f t h e


a c c o r d i n g

t o t h e i n v e n t i o n .

FIG. 3 i s

a s c h e m a t i c

block diagram

of

one embodi

m ent o f t h e


a c c o r d i n g

t o t h e i n v e n t i o n .

DESCRIPTION

OF THE PREFERRED

EMBODIMENTS

T h e

h e a r t s t i m u l a t o r 6

i n FIG.

3 h a s

an a t r i a l p u l s e

g e n e r a t o r 7 w h i c h g e n e r a t e s a t r i a l s t i m u l a t i o n p u l s e s

a n d d e l i v e r s s a m e t o t h e atrium

i n a

h e a r t

10

v i a

a

? r s t

e l e c t r o d e

conductor 8 and a ? r s t t i p e l e c t r o d e 9 .

T h e

a t r i a l s t i m u l a t i o n

p u l s e s

a r e

t h e n

c o n d u c t e d t h r o u g h

body t i s s u e t o t h e

e n c l o s u r e 1 1

o f

t h e

h e a r t

s t i m u l a t o r

6 ,

w h i c h s e r v e s

a s an

i n d i f f e r e n t

e l e c t r o d e ,

and back

t o t h e

a t r i a l

p u l s e g e n e r a t o r 7 . An t r i a l d e t e c t o r 1 2 i s con

n e c t e d t o t h e

? r s t

e l e c t r o d e conductor 8 and t h e e n c l o

s u r e 1 1 f o r s e n s i n g

e v e n t s i n

t h e

a t r i u m .

I n t h e c o r r e s p o n d i n g m a n n e r ,

a

v e n t r i c u l a r

p u l s e

g e n e r a t o r

1 3 g e n e r a t e s v e n t r i c u l a r s t i m u l a t i o n p u l s e s

and d e l i v e r s s a m e t o

the

v e n t r i c l e i n a

heart 10

v i a a

second e l e c t r o d e conductor

1 4

and a second t i p e l e c

t r o d e . 1 5 .

T h e

v e n t r i c u l a r s t i m u l a t i o n p u l s e s a r e con

d u c t e d b a c k t o t h e

v e n t r i c u l a r p u l s e

g e n e r a t o r 1 3 v i a

body t i s s u e

a n d t h e

e n c l o s u r e

1 1

o f

t h e h e a r t

s t i m u l a t o r

6 . e n t r i c u l a r

d e t e c t o r 16

i s

connected

t o t h e

second

e l e c t r o d e c o n d u c t o r

1 4

and t h e e n c l o s u r e 1 1 f o r s e n s i n g

e v e n t s i n

t h e

v e n t r i c l e .

T h e p u l s e

g e n e r a t o r s 7 and 1 3 and d e t e c t o r s 1 2 and 1 6

a r e

c o n t r o l l e d by a

c o n t r o l

d e v i c e

17

which r e c e i v e s

i n f o r m a t i o n on t h e e v e n t s s e n s e d by t h e d e t e c t o r s 12

and

16 i n t h e h e a r t 1 0 .

1 5

25

35

6 5

4

The

c o n t r o l d e v i c e 1 7

c a n b e

programmed

by

a phy

s i c i a n

w i t h

d i f f e r e n t

f u n c t i o n s by m eans o f a t e l e m e t r y

u n i t

1 8 i n

t h e h e a r t

s t i m u l a t o r

6

and

a n

e x t r a c o r p o r e a l

programming

u n i t 1 9 .

The p h y s i c i a n c a n ,

e . g . ,

program

t h e b a s i c

r a t e

a n d o p e r a t i n g mode, e . g . , AAI ,

VVI

r

DDI.

A

otion s e n s o r 20 s e n s e s t h e l e v e l o f

p h y s i c a l

a c t i v

i t y

o f t h e h e a r t s t i m u l a t o r p a t i e n t , a n d t h i s s i g n a l

i s

s e n t

t o t h e c o n t r o l d e v i c e

1 7

which c a n , d e p e n d e n t t h e r e o n ,

determine a f a s t e r


r a t e a t which t h e h e a r t

s t i m u l a t o r 6 i s

t o s t i m u l a t e t h e

h e a r t 1 0

w h e n

s p o n t a n e

ous ac t iv i ty c e a s e s .

A p o n t a n e o u s

h e a r t

r a t e s i g n a l 1

i n a f r e q u e n c y - t i m e

( f - t )

d i a g r a m i s

shown

i n

FIG. 1 . The l e v e l s f o r a b a s i c

r a t e

2 , e . g .

8 0 p u l s e s / m i n u t e , and

a h y s t e r e s i s

r a t e

3 , e . g .

5 0 p u l s e s / m i n u t e ,

programmed

n a

p r i o r

a r t h e a r t s t i m

u l a t o r

a r e a l s o shown

i n t h e d i a g r a m .

The

h e a r t s t i m u l a

t o r i n h i b i t s

e m i s s i o n o f s t i m u l a t i o n p u l s e s

a s

l o n g

a s t h e


h e a r t

r a t e 1

i s

f a s t e r

t h a n t h e h y s t e r e s i s r a t e

3 .

D u e t o

one

t y p e o f p a t h o l o g i c a l c o n d i t i o n i n a

h e a r t ,

t h e

s p o n t a n e o u s h e a r t r a t e 1

c a n

drop s u d d e n l y and

r e t u r n

t o a

normal r a t e

an d norma l

function

a

f e w sec

onds

t o a few m i n u t e s

l a t e r .

When h i s happens

t o

t h e

s p o n t a n e o u s h e a r t r a t e 1

i n

FIG. 1 , t h e h e a r t

s t i m u l a t o r

a c c o r d i n g

t o t h e p r i o r a r t s t i m u l a t e s t h e

h e a r t

a t t h e

b a s i c r a t e 2 , a s

marked

i n t h e

diagram w i t h a b o l d e r

b a s i c

f r e q u e n c y

l i n e . The


h e a r t r a t e 1 ,

marked d u r i n g t h e

p e r i o d

o f s t i m u l a t i o n , i l l u s t r a t e s

r e s

t o r a t i o n o f n o r m a l

c a r d i a c

f u n c t i o n . S i n c e s t i m u l a t i o n

occurs a t

a f a s t e r

r a t e , a n d

each

s t i m u l a t i o n r e s e t s , so t o

s p e a k ,

b i o l o g i c a l l y

s p o n t a n e o u s f u n c t i o n i n g ,

t h e

s p o n t a

neous

h e a r t r a t e 1

d u r i n g

s t i m u l a t i o n c a n n o t u s u a l l y

be

v i s u a l i z e d .

I n ,

e .

g . ,

t h e h e a r t s t i m u l a t o r s

VVI

ode,

t h e


h e a r t r a t e s i g n a l 1 would show t h e a t r i u m s

r e c o v e r y .

S p o n t a n e o u s

a c t i v i t y

m u s t

e x c e e d

t h e b a s i c

r a t e 2 f o r t e r m i n a t i o n o f s t i m u l a t i o n p u l s e s , t h e h e a r t

s t i m u l a t o r a g a i n b e i n g i n h i b i t e d u n t i l t h e n e x t t i m e

t h e


h e a r t r a t e 1 d r o p s below

t h e

h y s t e r e s i s r a t e

3 .

P e r i o d s o f i n h i b i t i o n (INHIBIT)

a n d s t i m u l a t i o n

( S T I M ) a r e show n

on t h e

time a x i s t .

FIG. 2 shows

t h e same s p o n t a n e o u s h e a r t

r a t e s i g n a l

1

i n

an f ~ t diagram t o

i l l u s t r a t e

how h e h e a r t s t i m u l a t o r

6 a c c o r d i n g

t o t h e

p r e s e n t i n v e n t i o n o p e r a t e s u n d e r t h e

sa m e c i r c u m s t a n c e s .

Another b a s i c

r a t e , e . g . 5 0 b e a t s /

m i n ,

i s

drawn i n t h e d i a g r a m . I n c o n t r a s t t o

t h e

b a s i c

r a t e

2

i n FIG. 1 ,

t h e

b a s i c r a t e

4 i s , a c c o r d i n g t o t h e

i n v e n t i o n ,

m uch

s l o w e r . I n

p r i n c i p l e ,

no h y s t e r e s i s r a t e

i s n e c e s s a r y , b u t

one could be used t o avoid

unnecessary

s t i m u l a t i o n ,

e . g .

d u r i n g

s l e e p when t h e s p o n t a n e o u s

h e a r t

r a t e 1 can drop

below t h e b a s i c

r a t e 4 .

When h e s p o n t a n e o u s

h e a r t

r a t e 1 d r o p s below

t h e

b a s i c r a t e 4 , t h e h e a r t s t i m u l a t o r 6 i n i t i a l l y e m i t s a

few

s t i m u l a t i o n p ul s e s

a t

t h e b a s i c r a t e . T h i s

i s

t o g i v e

t h e

h e a r t t i m e t o t e r m i n a t e t h e


f u n c t i o n i f i t

r e c o v e r s r a p i d l y .

T h e


6

t h e r e a f t e r con

t i n u e s s t i m u l a t i o n a t a

f a s t e r

r a t e 5 which s u b s e q u e n t l y

s l o w s . T h e f a s t e r

r a t e

5 can be i n i t i a l l y p rogramm ed a t

e . g . , 80 beats/minute o r , i f t h e


6

s e n s e s

t h e

spontaneous r a t e

1 , can

be s e t

on

t h e

b a s i s

of t h e

l a t e s t s p o n t a n e o u s

h e a r t r a t e

1 which

i s s e n s e d . T h e

f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e can

a l s o

be determined by

t h e

c o n t r o l d e v i c e

1 7

a c c o r d i n g

t o t h e

l e v e l

o f s e n s e d

a c t i v

i t y from the

sensor 2 0 .

I n t h i s i n s t a n c e , t h e f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e 5

i s

b a s e d

on

t h e l a t e s t spontaneous h e a r t r a t e I s e n s e d p l u s a

de?ned r a t e m a r g i n . T h e

f a s t e r

s t i m u l a t i o n r a t e 5 s l o w s

u n t i l i t r e a c h e s

t h e b a s i c r a t e 4 o r u n t i l t h e

spontaneous


5/5

5 , 4 1 7 , 7 1 6

5

h e a r t

r a t e

1

i s

a g a i n f a s t

enough

t o a c t i v a t e t h e

i n h i b i t

i n g f u n c t i o n o f t h e


6 . As t h e p e r i o d

d e s i g n a t i o n u n d e r

t h e t i m e

a x i s t s h o w , t h e s t i m u l a t i o n

p e r i o d (STIM) s

s h o r t e r

t h a n i n

a p r i o r

a r t s t i m u l a t o r .

A l t h o u g h

m o d i ? c a t i o n s

a n d

c h a n g e s

may b e

s u g

g e s t e d

by

t h o s e

s k i l l e d

i n

t h e

a r t , i t

i s

t h e i n t e n t i o n

o f

t h e

i n v e n t o r s t o embody

w i t h i n

t h e p a t e n t w a r r a n t e d

h e r e o n a l l c h a n g e s

and

m o d i ? c a t i o n s a s r e a s o n a b l y

and

p r o p e r l y come w i t h i n

t h e

scope o f t h e i r c o n t r i b u t i o n t o

t h e a r t .

We laim a s our

i n v e n t i o n :

1 . A

e a r t

s t i m u l a t o r c o m p r i s i n g :

p u l s e

g e n e r a t o r means

f o r

g e n e r a t i n g a n d

e m i t t i n g


p u l s e s t o a h e a r t

a t

a r a t e ;

d e t e c t o r

means f o r

s e n s i n g e v e n t s

i n

s a i d

h e a r t , i n

c l u d i n g


h e a r t b e a t s ; a n d

c o n t r o l m e a n s , c o n n e c t e d

t o

s a i d

p u l s e g e n e r a t o r

m e a n s

and

t o

s a i d

d e t e c t o r

means,

f o r

c o n t r o l l i n g

t h e e m i s s i o n o f

s t i m u l a t i o n p u l s e s b y

s a i d p u l s e

g e n e r a t o r m eans

f o r

c a u s i n g t h e e m i s s i o n o f a s t i m

u l a t i o n p u l s e i f a

spontaneous

h e a r t b e a t r a t e a s

s e n s e d by s a i d d e t e c t o r m eans

d r o p s

below a de

?ned

b a s i c r a t e a n d f o r c a u s i n g s a i d p u l s e g e n e r a t o r

means, w h e n s a i d

s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t

r a t e

f a l l s

below

s a i d

de?ned b a s i c r a t e ,

t o

e m i t

s a i d s t i m u l a

t i o n p u l s e s a t

a

r a t e

f a s t e r than

s a i d d e ? n e d b a s i c

r a t e

a n d f o r s u b s e q u e n t l y

s l o w i n g

t h e r a t e

o f e m i s

s i o n o f s a i d s t i m u l a t i o n

p u l s e s dow n

t o s a i d de?ned

b a s i c r a t e .

2 .

A

e a r t s t i m u l a t o r

a s

c l a i m e d i n c l a i m

1

wherein

s a i d

h e a r t

h a s a s p o n t a n e o u s

r e s t i n g

r a t e ,

and wherein

s a i d de?ned b a s i c r a t e

i s

s l o w e r t h a n s a i d s p o n t a n e o u s

r e s t i n g r a t e .

3 . A e a r t s t i m u l a t o r a s

claimed i n

c l a i m 1

wherein

s a i d

de?ned b a s i c r a t e i s between 3 0

and 6 0 p u l s e s

p e r

m i n u t e .

4 .

A e a r t

s t i m u l a t o r a s c l a i m e d i n c l a i m 1 wherein

s a i d c o n t r o l

m ea n s

i n c l u d e s averaging m e a n s

f o r

c a l c u

l a t i n g a n a v e r a g e v a l u e

o f

s a i d s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t

r a t e over

a

s e l e c t e d n u m b e r of e a r t

c y c l e s ,

and f o r then

s e t t i n g s a i d

de?ned b a s i c r a t e

a t

s a i d c a l c u l a t e d a v e r a g e

value l e s s a

d e ? n e d v a l u e .

L

25

3 5

4 5

5 5

6 5

6

5 . A

e a r t

s t i m u l a t o r a s c l a i m e d

i n

c l a i m 1

f u r t h e r

c o m p r i s i n g means

f o r

programming

s a i d

f a s t e r s t i m u l a

t i o n r a t e i n t o s a i d c o n t r o l means.

6 .

A e a r t s t i m u l a t o r

a s

claimed i n c l a i m 1

wherein

s a i d

c o n t r o l

means

c o m p r i s e s

means f o r i d e n t i f y i n g s a i d


r a t e

a n d

f o r


f a s t e r

s t i m u l a t i o n r a t e e q u a l t o s a i d s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t

r a t e .

7 . A

e a r t

s t i m u l a t o r a s c l a i m e d i n

c l a i m

1 wherein

s a i d

c o n t r o l means c o m p r i s e s means

f o r

i d e n t i f y i n g

s a i d


r a t e and f o r


f a s t e r


e q u a l

t o

s a i d


r a t e

p l u s

o r

minus a d e ? n e d

r a t e

m a r g i n .

8 . e a r t s t i m u l a t o r

a s

claimed i n c l a i m 1

wherein

s a i d c o n t r o l means c o m p r i s e s means f o r i d e n t i f y i n g s a i d


h e a r t b e a t

r a t e

and f o r

s e t t i n g

s a i d

f a s t e r

s t i m u l a t i o n r a te e q u a l t o s a i d s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t r a t e

p l u s

o r

minu s

a

de?ned r a t e margin c o n s i s t i n g

o f a

?xed

v a l u e .

9 .

e a r t s t i m u l a t o r

a s

claimed

i n

c l a i m

1

wherein

s a i d c o n t r o l means c o m p r i s e s m eans f o r i d e n t i f y i n g s a i d

s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t r a t e and f o r s e t t i n g s a i d f a s t e r

s t i m u l a t i o n r a t e e q u a l t o s a i d s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t r a t e

p l u s

o r minu s a

d e ? n e d r a t e

margin which i s a p e r c e n t

a g e o f

s a i d

s p o n t a n e o u s h e a r t b e a t r a t e .

1 0 . A

e a r t

s t i m u l a t o r a s c l a i m e d i n c l a i m 1

f u r t h e r

c o m p r i s i n g a c t i v i t y s e n s o r m e a n s f o r

s e n s i n g a

l e v e l

o f

p h y s i c a l a c t i v i t y i n a

p a t i e n t

whose

h e a r t

i s

t o

b e s t i m u

l a t e d ,

and wherein s a i d

c o n t r o l

m e a n s

comprises m ea n s

f o r s e t t i n g s a i d f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e

dependent

on t h e

l e v e l

o f a c t i v i t y

s e n s e d

b y

s a i d

p h y s i c a l a c t i v i t y s e n s o r

means.

1 1 . A e a r t s t i m u l a t o r a s claimed i n c l a i m 1 wherein

s a i d

c o n t r o l

means

c o m p r i s e s

means

f o r

c a u s i n g

s a i d

p u l s e

generator

m ea n s

t o

emit a s e l e c t e d n u m b e r of


a t

s a i d de?ned b a s i c r a t e ,

w h e n s a i d


h e a r t b e a t r a t e f a l l s below

s a i d de?ned

b a s i c

r a t e , b e f o r e c a u s i n g

s a i d

p u l s e g e n e r a t o r

means t o

e m i t


a t

s a i d f a s t e r s t i m u l a t i o n r a t e .

1 2 . A e a r t s t i m u l a t o r a s

c l a i m e d i n

c l a i m 1

compris

i n g means f o r programming

a

de?ned

h y s t e r e s i s

r a t e

i n t o

s a i d c o n t r o l

m ea n s which i s

slower t h a n

s a i d

de

?n e d b a s i c

r a t e , and wherein s a i d

c o n t r o l m e a n s i n

c l u d e s

means f o r r e q u i r i n g s a i d


r a t e t o f a l l below s a i d h y s t e r e s i s

r a t e

b e f o r e

c a u s i n g

s a i d

p u l s e

g e n e r a t o r

means t o e m i t any s t i m u l a t i o n

p u l s e s .

= | = = k

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