A fiber optic sensor system for control of rate-adaptive cardiac pacemakers and implantable defibrillators

摘要

Zurzeit auf dem Markt befindliche Herzschrittmacher und implantierbare Defibrillatoren (ICD) verwenden zur Erkennung von Arrhythmien überwiegend das im Herzen abgeleitete EKG. Um eine der Herz-Kreislauf-Belastung ange-passte Regelung der Herzfrequenz bzw. eine verbesserte Erkennung von lebensbedrohlichen Arrhythmien zu ermöglichen, ist es wünschenswert, den hämodynami-schen Status des Herzens als weitere Eingangsgröße messen zu können. Ein möglicher Ansatz zur Bestimmung einer solchen Größe ist die Messung der Inotropie (mechanische Kontraktionskraft des Herzmuskels). Zu diesem Zweck wurde ein optoelektronisches Messsystem entwickelt. Die grundlegende Funktion des Systems konnte in vorangegangenen Untersuchungen an isoliert schlagenden Schweineherzen nachgewiesen wer- den. In dem vorliegenden Beitrag werden zwei Algorithmen beschrieben, die basierend auf dem faseroptischen Sensorsignal die Steuerung von frequenzadaptiven Schrittmachern und ICD ermöglichen.%Commercially available cardiac pacemakers and implantable cardioverters/defibrillators (ICDs) predominantly use an intracardiac-derived electrocardiogram (ECG) for the detection of arrhythmias. To achieve automatic control of the heart frequency in accordance with cardiovascular strain and improved detection of life-threatening arrhythmias, it is desirable to monitor the heart by an input signal correlated with the hemodynamic state. One possible approach to derive such a signal is to measure the inotropy (mechanical contraction strength of the heart muscle). For this purpose, an optoelectronic measurement system has been designed. The fundamental function of the system has been shown in earlier investigations using an isolated beating pig heart. In this paper the design of two algorithms for use in pacemakers and ICDs based on a fiber optic sensor signal is presented.