基于自身房室传导的心脏再同步化治疗的脉冲发生器的制造方法_2

文档序号:10109519阅读:来源:国知局
测量,进而自动设置脉冲发生器的AS/AP-VP间期,以执行CRT治疗。因此,CRT-GZ1—般不适用于II?ΙΙΓ房室传导阻滞、心房扑动、心房颤动等不具备确切1:1房室关系的心律失常患者。
[0024]2、CRT_GZ1的物理设施
[0025](l)CRT-GZl 的硬件包括:
[0026]①两路心腔内心电放大模块:主要涉及双路、双极/单极腔内心电信号放大器。双路腔内心电放大器,即RA电信号及LV电信号均具有单极或双极采集可选择放大模式。在使用腔内单极状态信号采集时,拟衔接起搏电极导管的远端电极,与CRT-GZ1的金属层构成回路。腔内双极电图信号源则完全取自起搏电极导管的两个电极。其硬件模块包括:增益定格在50-100倍的生物放大器;50/60Hz陷波电路;4级巴赫曼带通滤波器,频率带宽为5-200Hzo腔内单极电图硬件模块增益,也定格在50-100倍,4级巴赫曼带通滤波器,频率为5-200HZ。心腔内信号经硬件处理后,进入A/D转换处理成数字信号,按CPU控制器的程序逻辑算法,对该信号再进行数字信号幅值、滤波、陷波、相位计算、X轴波形拐点斜率分析等处理,以提供执行CRT起搏功能所需要的数据。
[0027]②双路脉冲发生器:本实用新型的刺激脉冲形态具有正向/负向/双向可选,默认形态负向。脉冲宽度0.1-1.0ms,步进±0.1ms,10档可选。刺激脉冲电压范围1-10V,步进±1.0V,10档可选。基础刺激脉冲TS1S1 = 2000-400ms(30-150PPM)之间选择设置。
[0028](2)心腔内心电信号采集的特殊技术
[0029]对RA和LV心腔内电图识别和测量的可靠性,是关系到整个CRT治疗是否成功的最大影响因素之一。传统心电生理系统对心腔内心电信号的处理方法,均是基于心腔内信号频谱的主要成分,即频率相对较高的、无序的高次谐波,因此普通心电生理设备对心腔内电信号的涉取,主要是放大其高端频率信号源,获取的图形通常是提供临床心电生理定性分析和手动测量时间使用。传统埋藏式心脏起搏器对心腔内心房或心室信号的采集,也不涉及对信号源的时间轴测量和计算,大都是将采集到的心腔内信号经过比较级电路,转化为TTL电平传给CPU控制中心,作为计算心率和感知使用。
[0030]本实用新型的脉冲发生器CRT-GZ1是在DDD/DDDR起搏脉冲发生器平台上设计的,其起搏工作流程由程序软件提供AAI/AAIR、VVI/VVIR, WT、VAT及DDD/DDDR模式完成。本实用新型的特点之一是CRT-GZ1对心腔内心电信号的处理,即RA和LV电图的特殊识别和测量技术。本实用新型首先提出对心腔内电信号,即AS、AP、VS或VP的采集,重点放在其信号源低中端频率范围,即5-100HZ带宽内,目的是易于对AS、AP、VS或VP激动的起始点和终末点实施更精确的模拟化和数字化处理。通过硬件电路和软件编程,滤除心腔内电信号多重无序的高次谐波,保留住AS、AP、VS或VP起始点和终末点相对清晰的信号源低中端频率成分,以便于逻辑算法容易通过波形的拐点斜率变化,进行计算、分析和判断,更精确测量出X轴时间向量的AS/AP初始点和VS/VP初始点和终结点。当心腔内模拟信号输入计算机A/D后,软件将两路单极或双极模拟心电信号快速转化为数字信号,并对该信号进行批量智能化处理,包括数字带通滤波、50Hz数字陷滤波、心电信号自动放大缩小增益控制、实时波型初始/终末斜率变化计算和定点计时、自动基线校正;信号显示预处理与相关程控仪通信处理等等。其中单极或双极心腔内信号识别和时间相位处理,选择性双极或单极信号起始与终止识别、时间测量处理是本实用新型逻辑算法的重要基础。此外,对RA及LV腔内电图信号处理采用单极放大模式或双极放大模式,由临床医生自行设置选择和组合,初始默认状态为双极模式。
[0031]3、CRT_GZ1的间期扫描、起搏模式及参数的设置
[0032]本实用新型在普通DDD/DDDR起搏脉冲发生器的平台上,对自身房室传导正常的CHF患者提出了新型CRT方案:有关AS/AP-VS间期和QRS时限自动搜索测量方法学建立;有关AS/AP-VP间期的相关逻辑算法与自动设置。
[0033]在CRT-GZ1与相关的RA电极和LV电极可靠连接的前提下,通过CRT-GZ1和与其配合的程控仪通信,设置起搏器工作状态和起搏参数。根据患者心律、心率的实时表现,设置起搏参数,包括基础起搏频率,脉冲刺激强度(高于起搏阈值的1.5-2.5倍),脉冲宽度(默认值0.2ms,0.1-1.0ms可选择),感知灵敏度(默认值心房为0.1-1.0mv,心室为0.5-5.0mv),AP/AS-VS最大扫描间期等。基于AP/AS-VS/VP最大扫描间期,以及与之密切相关的QRS时限的确定,是实现CRT-GZ1执行CRT的基础,因此,在自动搜索测量和CRT起搏工作未开始前,设定和判断AP/AS-VS/VP最大扫描间期是CRT-GZ1很重要的工作。我们对CRT治疗的AS/AP-VP间期的扫描筛选分为固定负向自动扫描和固定正向自动扫描两种类型,由临床医生根据患者状态设定。无论负扫或正扫,其自动搜索扫描均固定设置在70-300ms的范围内,即负扫从300ms开始,按步进负扫至70ms ;正扫由70ms开始,按步进正扫至300ms。扫描步进分为4档:5、10、15、20ms,自行设定。值得强调的是,为确保房室激动顺序的同步性,我们对设计CRT-GZ1的负扫状态起搏的最小AP/AS-VP间期不低于70ms,正扫状态起搏的最大AP/AS-VP间期不大于300ms。自动搜索测量的时间设定分别由以下几个部分完成。
[0034](1) AS-AS 间期、AS/AP-VS/VP 间期及 VS/VP 的 QRS 时限测量
[0035]基本参数测量含实时AS、AP、VS及/或VP腔内电图时限的独立测量。根据X轴向时间测量的AS/ΑΡ初始点和VS/VP初始点,以获取AS-VS、AP-VS、AS-VP及AP-VP间期;根据X轴向时间测量的VS/VP初始点和终结点,以获取VS/VP的QRS时限。所有实时AS、AP、VS及/或VP腔内电图时限的独立测量,均根据获取心腔内信号波形的初始及/或终末最大拐点斜率函数变化,由CRT-GZ1的逻辑算法处理获得,并进入阶段数据库保存。值得强调的是,在CRT-GZ1与其配合的程控仪通信状态下,还可实现最近的CRT-GZ1自动搜索测量周期过程的资料转移,以及资料存储,回放显示,后处理,包括编辑、打印等后台工作。
[0036](2)治疗性AS/AP-VP间期的自动建立
[0037]此部分为本实用新型的核心技术。在自动搜索测量、并获取AS/AP-VS间期的基础上,通过动态AS/AP-VP间期的自动起搏扫描,实时测量以步进变化的动态AS/AP-VP间期所产生的系列LV的QRS时限,并筛查出触发QRS波时限最窄时的AS/AP-VP间期。其后,CRT-GZ1的逻辑算法将在5?10秒钟内,自动建立以该AS/AP-VP间期发放的CRT治疗起搏脉冲,实现LV起搏激动与经房室结下传的自身心室激动的真性融合,从而达到房室之间、LV与RV之间再同步化的治疗目的。
[0038](3)可重复扫描的CRT起搏治疗模式
[0039]鉴于不同生理、病理及药理条件下,患者自身AS/AP-VS间期所存在的动态变化(其中心率快慢与AS/AP-VS间期呈正比),为确保最大化利用自身房室传导参与LV起搏的CRT疗效,我们设计CRT-GZ1可以反复实现上述自动测量、设置起搏的功能:
[0040]①固定时限扫描模式,即根据程序的设定,自动按触发最窄QRS时限的AS/AP-VP间期进行固定时间(6、12、24、36、48、60、72小时可供选择)的CRT起搏治疗后,再次重新执行AS/AP-VP为70-300ms范围的负扫描或正扫描搜索,以寻找下次CRT起搏治疗新的AS/AP-VP间期,即自动按AS/AP-VP为70-300ms范围,负性或正性扫描搜索最窄QRS时限的AS/AP-VP间期,以进行固定时间(6、12、24、36、48、60、72小时可供选择)的CRT起搏治疗过程……,如此重复循环。
[0041]②频率自适应性扫描模式,在上述CRT治疗起搏LV的时程中,当AS-AS间期持续10分钟较上一次扫描基数的变化绝对值彡200ms,CRT-GY1自动执行以AS/AP-VP为70-300ms范围的负扫或正扫,以重新搜索最窄QRS时限的AS/AP-VP间期,以建立新的固定时间(6、12、24、36、48、60、72小时可供选择)的CRT起搏治疗过程……,如此重复循环。
[0042]如图1中所示,人体信号通过2路心内信号模拟处理,经A/D转换后,成为数字信号进入MCU。MCU通过程控仪系统获取参数设置等信息。MCU通过电池管理系统控制电源管理。MCU通过脉冲发生系统、脉冲整形系统、脉冲参数调整系统来控制2路输出人体的刺激脉冲。
[0043]图2中N为设置的每个扫描周期单步进起搏个数(1、2、4、8四档可选择),η为扫描周期中剩余的起搏次数为设置的扫描步长(5、10、15,20四档可选择),单位ms ;T为AS/AP-VP值,单位ms ;x为正、负扫描次数,初始值为0 ;Tx为第χ次扫描时的AS/AP-VP值;Q为QRS波长度,单位ms ;Qn为每个扫描周期第η次起搏时的QRS波长度,Qx为第x次扫描时的平均QRS波长度,单位均为ms。程序从将N赋值给η开始,经过正、负扫判断;每个周期起搏个数循环;是否超越自动搜索范围判断;Qx取平均值等等步骤,最后在一系列QX值中选取最小值,然后计算出对应的AS/AP-VP值,即为需要的AS/AP-VP值,程序结束。
[0044]图3中简单介绍了自动搜索检测程序
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