CN101641132A - 用于间歇心脏应力增加的闭环起搏系统 - Google Patents

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Abstract

心脏起搏系统通过传递心脏起搏以在心脏中产生或增加区域应力而控制心脏疾病如心力衰竭的进展。根据包括交替起搏和非起搏周期的心脏应力增加起搏序列，间歇地传递心脏起搏，例如周期性地传递。利用心脏疾病的基线特征、由心脏起搏产生的急性心脏应力、和/或与心脏起搏相关的危险，监测一个或多个生理信号用于心脏起搏的闭环控制。

Description

用于间歇心脏应力增加的闭环起搏系统
优先权的要求
这里要求于2007年3月6日提交的美国专利申请序列号11/682,448的优先权，将该申请结合于此作为参考。
相关申请的交叉引用
本申请涉及共同未决的、共同转让的于2005年5月13日提交的名称为″METHOD AND APPARATUS FOR CARDIACPROTECTION PACING″、序列号为11/129,050的美国专利申请和于2005年1月6日提交的名称为″INTERMITTENT STRESSAUGMENTATION PACING FOR CARDIOPROTECTIVE EFFECT″序列号为11/030,575的美国专利申请，将它们结合于此作为参考。
技术领域
本申请总体涉及心脏节律管理(CRM)系统，尤其是一种提供用于间歇产生或增加心脏中的应力的反馈受控心脏起搏的系统。
背景技术
心脏是人体循环系统的中心。其包括一个电机械系统，用于实施两个主要的泵送功能。心脏的左边部分从肺抽吸氧合的血液并将其泵送到身体的器官，以为这些器官提供它们代谢所需的氧。心脏的右边部分从器官抽吸脱氧的血液并将其泵送到肺，在此处血液被氧化。泵送功能是通过心肌(心脏肌肉)收缩而完成的。在正常的心脏中，窦房结(心脏的天然起搏器)产生电脉冲，称为动作电位，该电脉冲从电传导系统传播到心脏的各个区域，而使这些区域中的心肌组织兴奋。在正常电兴奋传导系统的动作电位的传播中协调延迟引起心脏各个区域同步收缩，使得有效实施泵送功能。
阻断或其他方式损坏的电传导系统会导致心肌的无规律收缩，通常称为心律不齐的病症。心律不齐就会降低心脏泵送效率，由此减少向身体的血流。受损的心肌收缩性会低，也导致减少的血流。心力衰竭的患者通常会遭受受损电传导系统和受损心肌。减少的血流降低会导致对各个身体器官供血不足，妨碍了这些器官正常发挥作用以及引起各种症状。
如果没有及时和有效地治疗，心脏疾病就可能会发展到这种程度，其严重降低患者生活质量并威胁到患者生命。例如，心力衰竭可以迅速发展，伴随不断劣化心脏状态和血液动力学性能，以至可能会导致不能完成日常的活动并发生死亡。由于这些和其它原因，对于控制心脏疾病例如心力衰竭的进展仍存在需要。
发明内容
心脏起搏系统通过传递心脏起搏而在心脏中产生或增加区域应力而控制心脏疾病例如心力衰竭的进展。心脏起搏根据包括交替起搏和非起搏周期的心脏应力增加起搏序列，间歇地如周期性地进行传递。利用心脏疾病的基线特征(baseline characteristics)、由心脏起搏产生的急性心脏应力(acute cardiac stress)、和/或与心脏起搏相关的危险，监测一个或多个生理信号用于心脏起搏的闭环控制。
在一种实施方式中，心脏节律管理(CRM)系统包括一个或多个传感器、信号分析器、起搏电路和起搏控制器。该一个或多个传感器传感一个或多个生理信号。信号分析器利用该一个或多个生理信号而产生一个或多个指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平的生理参数。起搏电路传递心脏起搏脉冲。起搏控制器利用该一个或多个生理参数而提供心脏起搏脉冲传递的反馈控制。起搏控制器包括应力增加起搏启动器、应力增加起搏定时器和起搏参数调节器。应力增加起搏启动器启动心脏应力增加起搏序列。心脏应力增加起搏序列具有序列持续期并包括交替的起搏和非起搏周期。起搏周期每一个都具有起搏持续期，在此期间传递多个心脏起搏脉冲。非起搏周期每一个都具有一个非起搏持续期，在此期间没有传递心脏起搏脉冲。应力增加起搏定时器对心脏应力增加起搏序列定时。起搏参数调节器利用一个或多个生理参数调节用于心脏应力增加起搏序列的一个或多个起搏参数。
在一种实施方式中，提供了一种操控CRM系统的方法。传感一个或多个生理信号。利用该一个或多个生理信号而产生一个或多个指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平的生理参数。心脏起搏脉冲根据心脏应力增加起搏序列进行传递。心脏应力增加起搏序列具有序列持续期，并包括交替的起搏和非起搏周期。起搏周期每一个都具有起搏持续期，在此期间传递多个心脏起搏脉冲。非起搏周期每一个都具有非起搏持续期，在此期间没有传递心脏起搏脉冲。利用该一个或多个生理参数调节心脏应力增加起搏序列的一个或多个起搏参数。
该发明内容是本申请一部分教导内容的综述，而不用于本发明主题的排他性或穷尽性处理。有关本发明主题的更多细节将在详细描述和所附权利要求中找到。在阅读和理解以下详细描述以及参考构成其部分的附图之后，本发明的其它方面对于本领域技术人员将显而易见。本发明的范围由所附权利要求及其法律上的等价物限定。
附图说明
通过实例的方式，附图一般性地图示说明了在本文中讨论的各种实施方式。附图仅仅出于举例说明的目的并且可以是不成比例的。
图1是一种CRM系统和该CRM系统的部分操作环境的一种实施方式的图示说明。
图2是图示说明CRM系统的间歇起搏系统的一种实施方式的方框图。
图3是图示说明间歇起搏系统的一种特定实施方式的方框图。
图4是图示说明间歇起搏系统的基线特征传感器和分析器的一种实施方式的方框图。
图5是图示说明间歇起搏系统的应力传感器和分析器的一种实施方式的方框图。
图6是图示说明间歇起搏系统的危险传感器和分析器的一种实施方式的方框图。
图7是图示说明包括间歇起搏系统和其它治疗系统的部分CRM系统的一种实施方式的方框图。
图8是图示说明一种利用间歇起搏用于心脏应力增加的方法的流程图。
图9是图示说明用于心脏应力增加的间歇起搏疗法的定时的时序图。
具体实施方式
在以下的详细描述中，要参照构成其一部分的附图，并且其中通过以图示说明的方式示出了本发明可以实施的具体实施方式。这些实施方式足够详细进行地描述以使本领域技术人员能够实现本发明，而应该理解到，这些实施方式可以进行组合，或者其它实施方式也可以利用，并且可以在结构、逻辑和电方面作出变化，而不会偏离本发明的范围和精神。在本披露内容中提及的“一个”、“一种”、或“各种”实施方式不必需是同一实施方式，而这样的提及应理解成多于一种实施方式。以下详细描述提供实施例，而本发明的范围由所附权利要求和其法律上的等价物进行限定。
本文讨论了包括可植入医疗装置的起搏系统，其通过以产生或增加心脏中区域应力的方式间歇地传递起搏脉冲而控制心脏疾病的进展。在一种实施方式中，起搏系统通过间歇地传递起搏脉冲以增加心室不同时性的程度而控制心力衰竭的进展。起搏脉冲根据包括交替的起搏和非起搏周期的心脏应力增加起搏序列进行传递。起搏周期各自都具有起搏持续期，在此期间传递多个起搏脉冲。非起搏周期各自都具有一个非起搏持续期，在此期间不传递起搏脉冲。心脏应力增加起搏序列根据预定时间安排，例如基于近似周期性启动。心脏疾病的基线特征经过长期分析，提供用于起搏参数的闭环控制从而实现对心脏疾病进展的期望的控制水平。在心脏应力增加起搏序列期间分析急性心脏应力，以提供对足够水平的急性心脏应力的起搏参数的闭环控制，其用于减慢心脏疾病的进展。与起搏相关的危险在心脏应力增加起搏序列期间进行分析，以确保该起搏不会引起心脏功能或血液动力学性能方面不可耐受的变化。
图1是心脏节律管理(CRM)系统100和该使用系统100的部分环境的一种实施方式的图示说明。系统100包括可植入系统105、外部系统115、以及提供用于可植入系统105和外部系统115之间进行通信的遥控链路(telemetry link)112。
可植入系统105包括除其它之外的可植入医疗装置110和导联系统108。在各种实施方式中，可植入医疗装置110是可植入CRM装置，其包括起搏器、心律转变器/除颤器、心脏再同步化治疗(CRT)装置、心脏再造控制治疗(RCT)装置、神经刺激器、药物传递装置或药物传递控制器、以及生物治疗装置中的一种或多种。如图1中所示，可植入医疗装置110植入到身体102中。在各种实施方式中，导联系统108包括用于传感生理信号和传递起搏脉冲、心律转变/除颤电击、神经刺激、药物试剂、生物试剂和/或治疗心脏疾病的其它类型能量或物质的导联件(lead)。在各种实施方式中，在心脏101或身体102其它部分中放置的电极用于传感生理信号和传递起搏脉冲、心律转变/除颤电击、神经刺激、药物试剂、生物试剂和/或治疗心脏疾病的其它类型能量或物质。在一种实施方式中，导联系统108包括一个或多个起搏-传感导联件，每一个都包括至少一个放入心脏101之内或之上的用于传感一个或多个电描记图和/或传递起搏脉冲的电极。在一种具体实施方式中，导联系统108允许起搏脉冲可以传递到多个心房和心室位点。
可植入医疗装置110包括间歇起搏系统120。间歇起搏系统120包括用于根据心脏应力增加起搏序列向心脏101传递间歇心脏起搏的传感和起搏电路。在一种实施方式中，除了间歇心脏起搏之外，可植入医疗装置110还传递一种或多种其它心脏起搏疗法，诸如心搏过缓起搏疗法、CRT和RCT。如果另一种起搏疗法在间歇心脏起搏治疗待被传递之时进行传递，则这种起搏疗法就暂停以允许间歇心脏起搏治疗可以传递，并且在完成心脏保护起搏序列后恢复。在一种实施方式中，可植入医疗装置110控制与间歇心脏起搏配合的其它治疗如神经刺激疗法、药物疗法和生物疗法中的一个或多个的传递。
可植入医疗装置110包括密封罐，用于容纳实施传感和治疗功能的电子电路。在一种实施方式中，间歇起搏系统120容纳在该密封罐中。在另一种实施方式中，间歇起搏系统120包括容纳在密封罐中的内部组件和位于该密封罐之外但是通讯连接至内部组件的外部组件。
外部系统115允许用户如医师或其它护理人员或患者可以控制可植入医疗装置110的操作并获得通过可植入医疗装置110获取的信息。在一种实施方式中，外部系统115包括与可植入医疗装置110经由遥控链路112双向通信的编程器。在另一种实施方式中，外部系统115是患者管理系统，其包括通过远程通信网络与远程装置通信的外部装置。该外部装置在可植入医疗装置110邻近区域内，并且与可植入医疗装置110经由遥控链路112双向通信。远程装置允许用户可以监控和治疗远程患者。
遥控链路112提供用于从可植入医疗装置110到外部系统115的数据传输。这包括，例如，传输通过可植入医疗装置110获取的实时生理数据，提取通过可植入医疗装置110获取并存储的生理数据，提取存储在可植入医疗装置110内的治疗历史数据，以及提取指示可植入医疗装置110的工作状态(例如，电池状态和导联件阻抗)的数据。遥控链路112还提供用于从外部系统115到可植入医疗装置110的数据传输。这包括，例如，编程可植入医疗装置110以获得生理数据，编程可植入医疗装置110以实施至少一种自诊断测试(例如，用于装置操作状态)，以及编程可植入医疗装置110以传递一种或多种治疗方法。
图2是图示说明间歇起搏系统120的一种实施方式的方框图，其包括一个或多个传感器222、信号分析器224、起搏电路226和起搏控制器228。一个或多个传感器222传感一个或多个生理信号。信号分析器224利用该一个或多个生理信号产生一个或多个指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平的生理参数。起搏电路226通过一个或多个电极向心脏101传递起搏脉冲。起搏控制器228控制起搏脉冲的传递并包括应力增加起搏启动器230、应力增加起搏定时器232和起搏参数调节器234。应力增加起搏启动器启动心脏应力增加起搏序列，其具有一个序列持续期并包括交替的起搏和非起搏周期。起搏周期每一个都具有起搏持续期，在此期间传递多个起搏脉冲。非起搏周期每一个都具有一个非起搏持续期，在此期间不传递起搏脉冲。应力增加起搏定时器232为心脏应力增加起搏序列定时。起搏参数调节器利用通过信号分析器224产生的一个或多个生理参数调节心脏应力增加起搏序列的一个或多个起搏参数。
图3是图示说明间歇起搏系统320的一种实施方式的方框图，这是间歇起搏系统120的一种具体实施方式。间歇起搏系统320包含一个或多个传感器322、信号分析器324、起搏电路226和起搏控制器328。在一种实施方式中，间歇起搏系统320容纳于可植入医疗装置110的密封罐中。在另一种实施方式中，间歇起搏系统320分布在密封罐内和外部。例如，信号分析器324、起搏电路226和起搏控制器328容纳在密封罐内，而传感器322中的至少一个传感器在密封罐外部并与信号分析器324通信耦接。
传感器322传感一个或多个生理信号。利用该一个或多个生理信号，信号分析器324为起搏控制器328产生一个或多个生理参数以利用反馈控制来调节心脏应力增加起搏序列的起搏参数。该一个或多个生理参数指示心脏疾病进展、急性心脏应力水平和与心脏应力有关的心脏危险程度中的一个或多个。在一种实施方式中，信号分析器324产生指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平之一的一个或多个生理参数。在另一种实施方式中，信号分析器324产生同时指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平的一个或多个生理参数。在另一种实施方式中，除了指示心脏疾病进展和/或急性心脏应力水平的该一个或多个生理参数之外，信号分析器324还产生与心脏应力有关的心脏危险程度。
在图示说明的实施方式中，传感器322包括一个或多个基线特征传感器340、一个或多个应力传感器342以及一个或多个危险传感器344。信号分析器324包括基线特征分析器346、应力分析器348和危险分析器350。在各种其它实施方式中，传感器322包括一个或多个基线特征传感器340、一个或多个应力传感器342和一个或多个危险传感器344中的任何一个或多个，而信号分析器324包括对应的基线特征分析器346、应力分析器348和危险分析器350中的一个或多个。基线特征传感器322传感一个或多个指示心脏疾病进展的基线特征信号。心脏疾病的一种实例是心力衰竭。基线特征分析器346利用一个或多个基线特征信号产生一个或多个指示心脏疾病进展的基线特征参数。在一种实施方式中，基线特征分析器346对例如基于周期性所选择的一个或多个基线特征参数产生一种趋势(trend)。应力传感器342传感一个或多个指示急性心脏应力水平的应力信号。应力分析器348利用该一个或多个应力信号产生一个或多个指示急性心脏应力水平的应力参数。危险传感器344传感一个或多个指示与心脏应力有关的心脏危险程度的危险信号。危险分析器350利用该一个或多个危险信号产生一个或多个指示心脏危险的危险参数。在一种实施方式中，一个或多个传感器每一个都起到基线特征传感器340、应力传感器342和危险传感器344中的两个或更多个的作用。
起搏控制器328是起搏控制器228的一种具体实施方式，并且其控制起搏脉冲的传递。起搏控制器328包括应力增加起搏启动器330、应力增加起搏定时器332、起搏参数调节器334和安全开关336。
应力增加起搏启动器330启动心脏应力增加起搏序列。心脏应力增加起搏序列具有一个序列持续期并包括交替的起搏和非起搏周期。起搏周期每一个都具有起搏持续期，在此期间传递多个起搏脉冲。非起搏周期每一个都具有一个非起搏持续期，在此期间不传递起搏脉冲。心脏应力增加起搏序列的起搏参数经过选择以急剧地增加心脏区域应力。在一种实施方式中，心脏应力增加起搏序列是用于例如基于大致周期性的短时期间歇地急剧增加心力衰竭患者心脏异步程度的心脏同步失调起搏序列(cardiac dyssynchronizationpacing sequence)。在一种实施方式中，应力增加起搏启动器330根据心脏应力增加起搏时间表例如基于周期性地启动心脏应力增加起搏序列。在另一种实施方式中，应力增加起搏启动器330利用心脏应力增加起搏时间表和由传感器322传感的一个或多个生理信号而启动心脏应力增加起搏序列。这样的一个或多个生理信号的实例包括指示患者总活动水平的活动信号、指示患者姿态的姿态信号、指示患者呼吸模式的呼吸信号以及指示患者心率的心脏信号。当心脏应力增加起搏序列根据心脏应力增加起搏时间表将要启动时，利用这样的一个或多个生理信号能够使应力增加起搏启动器330启动心脏应力增加起搏序列，而同时使患者处于休息或低代谢需求的状态。
一旦由应力增加起搏启动器330启动，则心脏应力增加起搏定时器332为心脏应力增加起搏序列定时。心脏应力增加起搏序列定时的一个实例如图9中所示。
起搏参数调节器334利用由信号分析器324产生的一个或多个生理参数调节心脏应力增加起搏序列的一个或多个起搏参数。该一个或多个起搏参数的实例包括起搏模式、房室(AV)延迟、室间(IV)延迟、起搏位点、心脏应力增加起搏周期(心脏应力增加起搏序列以其启动)、序列持续期(或在心脏应力增加起搏序列期间的起搏周期数)、起搏持续期和非起搏持续期。在一种实施方式中，调节一个或多个AV延迟和/或一个或多个IV延迟以增加心脏同步失调起搏序列的心脏异步的程度。
在一种实施方式中，起搏参数调节器334利用由基线特征分析器346产生的该一个或多个基线特征参数调节该一个或多个起搏参数以减缓心脏疾病的进展。如果该一个或多个基线特征参数指示心脏疾病的减缓进展(即，预期结果)，则起搏参数调节器334就增加急性心脏应力增加的持续期和/或水平直至心脏疾病的进展得到满意的控制。如果该一个或多个基线特征参数指示心脏疾病的加速进展(即，非预想且潜在的有害结果)，则起搏参数调节器334就降低急性心脏应力增加的持续期和/或水平直至心脏疾病的进展减慢。在一种实施方式中，起搏参数调节器334利用由应力分析器348产生的一个或多个应力参数调节这些起搏参数，以使该一个或多个应力参数接近该一个或多个应力参数的一个或多个值指定的目标值范围。
如果由危险分析器350产生的该一个或多个危险参数落入由一个或多个阈值界定的预定危险区域，则安全开关336就终止心脏应力增加起搏序列。例如，如果该一个或多个危险参数指示起搏已经将急性心脏应力提升到在心脏应力增加起搏序列期间被认为对于患者是潜在不安全的水平，则安全开关335就终止心脏应力增加起搏序列。
图4是图示说明作为基线特征传感器340的一种具体实施方式的基线特征传感器440和作为基线特征分析器346的一种具体实施方式的基线特征分析器446的一种实施方式的方框图。在图示说明的实施方式中，基线特征传感器440包括心脏传感电路452、活动传感器453、压力传感器454和心脏尺寸传感器455，而基线特征分析器446包括心律变异性(HRV)分析器457、活动分析器458、压力分析器459和心脏尺寸分析器460。分析其基线特征的心脏疾病是心力衰竭。在其它实施方式中，基线特征传感器440包括心脏传感电路452、活动传感器453、压力传感器454和心脏尺寸传感器455中的任一个或多个，而基线特征分析器446根据例如传感器可用性和/或控制起搏参数的期望反馈控制算法而包括对应的HRV分析器457、活动分析器458、压力分析器459和心脏尺寸分析器460中一个或多个。心脏传感电路452、活动传感器453、压力传感器454和心脏尺寸传感器455如图4所示，并作为具体实施例进行讨论，而且在各种实施方式中，基线特征传感器440包括能够传感指示心脏疾病进展信号的任何传感器。
心脏传感电路452利用电极如在导联系统108上的电极传感一个或多个心脏信号。HRV分析器457利用该一个或多个心脏信号产生一个或多个HRV参数。HRV是在一个时间期内心动周期长度中的搏动之间的变化(beat-to-beat variance)。在本文中所用的“HRV参数”包括是HRV测量值的任何参数，包括一个时间期内心动周期长度中搏动之间的变化的任何定性表达。在一种实施方式中，HRV参数是在预定时间期内平均的连续心动周期长度之间的时间差。在一种具体实施方式中，心动周期长度是心室周期长度，即V-V间隔(R-R时间间隔)，这是连续心室去极化(R波)之间的时间间隔。在另一具体实施方式中，心动周期长度是心房周期长度，即A-A间隔(P-P时间间隔)，这是连续心房去极化(P波)之间的时间间隔。在一种实施方式中，由HRV分析器457产生的一个或多个HRV参数包括正常心跳间隔(Normal-to-Normal interval)平均值的标准偏差(SDANN)。正常心跳间隔是指正常窦性心律期间的R-R间隔。为了计算SDANN，要测定在第一个时间周期内R-R间隔并进行平均。对于包括多个第一时间周期的第二时间周期计算平均R-R间隔的标准偏差。在一种实施方式中，所测定的R-R间隔以5min的时间周期对24小时进行平均(即，288个五分钟周期)。SDANN是对24小时时期计算的五分钟平均R-R间隔的标准偏差。在另一种实施方式中，由HRV分析器457产生的一个或多个HRV参数包括HRV轨迹(HRV footprint)，HRV轨迹是指HRV对心率描点作图的柱形图。连续R-R间隔之间的时间差在一定时间段内测定，并对该时间段内测定的心率描点作图。SDANN和HRV轨迹是在根据指示患者心脏疾病进展的基线特征调整心脏疗法的闭环系统中所用的HRV参数的实例。本领域普通技术人员在阅读和理解本文后将会理解到，根据本主题内容，能够表示或指示HRV的其它参数都能够用作HRV。
活动传感器453传感活动信号。活动传感器453的一个实例包括加速度计。活动分析器458利用这些活动信号产生活动水平参数。在一种实施方式中，活动分析器458产生指示活动水平超过预定阈值的频率的活动日志。活动日志指示疗法效力和患者健康状态。
压力传感器454传感血压信号。压力分析器459利用血压信号产生心脏功能参数。在一种实施方式中，心脏功能参数是收缩压，其是心脏功能的指示。
心脏尺寸传感器455传感一个或多个指示心脏尺寸的信号。心脏尺寸传感器455的实例包括超声换能器和阻抗传感器。心脏尺寸分析器460利用该一个或多个指示心脏尺寸的信号产生一个或多个心脏尺寸参数。该一个或多个心脏尺寸参数指示心腔直径、心壁厚度和心腔体积中的一个或多个。利用超声换能器传感心脏尺寸的实例在2006年10月10日提交的名称为″METHOD ANDAPPARATUS FOR CONTROLLING CARDIAC THERAPY USINGULTRASOUND TRANSDUCER″、转让给Cardiac Pacemakers，Inc.的序列号为111539,939的美国专利申请中进行了讨论，以其全文结合于此作为参考。利用阻抗传感来传感心脏尺寸的实例在名称为″MULTI-SITE IMPEDANCE SENSOR USING CORONARYSINUSNEIN ELECTRODES″、转让给Cardiac Pacemakers，Inc.的序列号为6,278,894的美国专利申请中进行了讨论，以其全文结合于此作为参考。
图5是图示说明作为应力传感器342的一种具体实施方式的应力传感器542和作为应力分析器348的一种具体实施方式的应力分析器548的一种实施方式的方框图。在图示说明的实施方式中，应力传感器542包括阻抗传感器562、压力传感器563和应变传感器564，而应力分析器548包括异步分析器565和收缩性分析器566。在其它实施方式中，应力传感器542包括阻抗传感器562、压力传感器563和应变传感器564中的一个或多个，应力分析器548包括异步分析器565和收缩性分析器566中的任一个或两者。阻抗传感器562、压力传感器563和应变传感器564如图5中所示，并作为具体实施例进行讨论，而且在各个实施方式中，应力传感器542包括能够传感指示心脏应力的信号的任何传感器。
阻抗传感器562传感一个或多个阻抗信号。异步分析器565利用该一个或多个阻抗信号产生指示心脏异步程度的异步参数。在一种实施方式中，阻抗传感器562和心脏尺寸传感器455包括相同的阻抗传感器。
压力传感器563传感血压信号。收缩性分析器566利用血压信号产生是心脏收缩性测量值的收缩性参数。收缩性参数的一个实例是在心脏收缩期间左心室压力变化的正速率(LV+dp/dt)。在一种实施方式中，压力传感器563和454包括相同的压力传感器。
应变传感器564传感指示心脏收缩性的应变信号。在一种实施方式中，应变传感器564用作压力传感器563的替代或附加以传感指示心脏收缩性的信号。收缩性分析器566利用血压信号和应变信号中的一种或两者产生是心脏收缩性测量值的收缩性参数。
图6是图示说明作为危险传感器344的一种具体实施方式的危险传感器644和作为危险分析器350的一种具体实施方式的危险分析器650的一种实施方式的方框图。在图示说明的实施方式中，危险传感器644包括压力传感器668和化学传感器667，而危险分析器650包括心脏输出分析器670、舒张功能分析器671和神经激素水平分析器669。在其它实施方式中，危险传感器644包括压力传感器668和化学传感器667中的任一种或两者，而危险分析器650包括心脏输出分析器670、舒张功能分析器671和神经激素水平分析器669中的任一个或多个。压力传感器668和化学传感器667如图6中所示，并作为具体实施例进行讨论，而且在各个实施方式中，危险传感器644包括能够传感指示心脏危险程度的信号的任何传感器。
压力传感器668传感血压信号。心脏输出分析器670利用血压信号产生指示心脏输出的收缩压。舒张功能分析器672利用这些血压信号产生指示舒张功能的舒张压。在一种实施方式中，压力传感器668、563和454都包含相同的压力传感器。
化学传感器667传感指示神经激素水平，例如血液中额外儿茶酚胺(catacholamines)的水平的信号。神经激素水平分析器669利用指示神经激素水平的信号产生神经激素水平参数。
图7是图示说明包括系统721的CRM系统100部分的一种实施方式的方框图。系统721包括间歇起搏系统120和其它治疗系统。在图示说明的实施方式中，系统721包括传感器222、信号分析器224、起搏电路226、控制器772、神经刺激电路782、药物传递装置784和生物治疗传递装置786。神经刺激电路782向身体102传递神经刺激作用。药物传递装置784向身体102传递药物治疗。生物治疗传递装置786向身体102传递诸如细胞疗法或基因疗法的生物治疗。在一种实施方式中，可植入医疗装置110包括神经刺激电路782、药物传递装置784和生物治疗传递装置786中的一个或多个。在另一种实施方式中，CRM系统100包括通信连接于可植入医疗装置110并包括神经刺激电路782、药物传递装置784和生物治疗传递装置786中的一个或多个的另外的一个或多个可植入和/或非可植入医疗装置。
在图示说明的实施方式中，控制器772包括起搏控制器728、神经刺激控制器788、药物传递控制器790和生物治疗传递控制器792。在其它实施方式中，系统721的治疗传递装置包括起搏电路226以及以下任一个或多个：神经刺激电路782、药物传递装置784和生物治疗传递装置786，而控制器772包括对应的起搏控制器728以及以下中的相应一个或多个：神经刺激控制器788、药物传递控制器790和生物治疗传递控制器792。
起搏控制器728控制根据心脏应力增加起搏序列以及其它起搏算法的起搏脉冲的传递。这允许心脏应力增加起搏的功能包括在基于长期传递起搏治疗例如用于治疗心动过缓或心力衰竭的可植入医疗装置中。起搏控制器728包括起搏模式控制器774和起搏模式转换器776。起搏模式控制器774根据所选的起搏模式控制起搏电路774的起搏脉冲的传递，并包括间歇起搏模式控制器778和慢性起搏模式控制器780。间歇起搏模式控制器778根据间歇起搏模式控制起搏脉冲的传递。慢性起搏模式控制器780根据慢性起搏模式控制起搏脉冲的传递。在一种实施方式中，心脏应力增加起搏序列是短时期内传递的间歇起搏疗法，而可植入医疗装置110还传递慢性起搏疗法如心动过缓起搏疗法、CRT或RCT。间歇起搏模式是心脏应力增加起搏序列的起搏模式。慢性起搏模式是按在心脏应力增加起搏序列之间所需的传递起搏脉冲的模式。起搏模式转换器776在心脏应力增加起搏序列启动时从慢性起搏模式转换到间歇起搏模式，而当心脏应力增加起搏序列完成时从间歇起搏模式换到慢性起搏模式。
神经刺激控制器788控制从神经刺激电路782传递神经刺激。药物传递控制器790控制从药物传递装置784传递药物治疗。生物疗法传递控制器792控制从生物疗法传递装置786传递生物治疗。在一种实施方式中，控制器772配合起搏疗法、神经刺激疗法、药物疗法和生物疗法中的一种或多种的传递而治疗心脏疾病如心力衰竭。疗法的配合传递增强了单一疗法在治疗症状和减缓心脏疾病进展的效率。
图8是图示说明利用间歇起搏用于心脏应力增加的一种方法800的流程图。心脏应力增加激活或增强抵御或反转心脏疾病如心力衰竭的进展的内在机制。间歇起搏按照根据预定时间表和/或条件传递的每一个心脏应力增加起搏序列进行传递。心脏应力增加起搏序列的定时实例如图9中所示。用于控制在心脏应力增加起搏序列期间心脏起搏脉冲传递的起搏参数利用指示心脏疾病进展、急性心脏应力水平和与心脏应力相关的心脏危险的一个或多个传感的信号进行调节。在一种实施方式中，方法800通过以上参照图1-7讨论的间歇起搏系统实施。
心脏疾病的基线特征在802进行分析。一个或多个基线特征信号(每一个都是生理信号)被传感以指示心脏疾病的进展。指示心脏疾病进展的一个或多个基线特征参数利用一个或多个基线特征信号产生。在一种实施方式中，例如基于定期，为选择的一个或多个基线特征参数产生一种趋势。在一种实施方式中，该一个或多个基线特征参数指示心力衰竭的进展。这样的基线特征参数的实例包括利用一个或多个心脏信号产生的HRV参数，利用活动信号如加速度计信号产生的活动水平、利用压力信号产生的收缩压和利用心脏尺寸信号如超声信号和阻抗信号产生的心腔直径、心壁厚度和心腔体积。
如果该一个或多个基线特征参数指示心脏疾病的基线特征并不在804处的指定目标内，则对于心脏应力增加起搏序列的起搏参数就在806处进行调节。否则，对于心脏应力增加起搏序列的起搏参数就保持不变。对于一个或多个基线特征参数每一个，目标规定至少一个阈值。起搏参数在806处作为该一个或多个基线特征参数的函数进行调节。在一种实施方式中，如果该一个或多个基线特征参数指示心脏疾病进展减缓，则调节起搏参数以增加心脏应力增加水平，由此增加疗法的有益作用。如果该一个或多个基线特征参数指示心脏疾病进展加速，则调节起搏参数以降低心脏应力增加水平，由此保护患者不受非预期的潜在有害作用。
心脏应力增加起搏序列在808处启动。在一种实施方式中，心脏应力增加起搏序列各自根据预定时间表如定期地启动。在另一种实施方式中，心脏应力增加起搏序列各自根据预定时间表和患者活动水平启动，以至于当患者处于休息状态时启动各心脏应力增加起搏序列。起搏脉冲的传递在810处利用心脏应力增加起搏序列的起搏参数进行控制。
在启动的心脏应力增加起搏序列期间与起搏脉冲传递相关的急性心脏应力在812处进行分析。一个或多个应力信号(每一个都是生理信号)被传感以指示急性心脏应力水平。指示急性心脏应力水平的一个或多个应力参数利用该一个或多个应力信号产生。这样的应力参数的实例包括利用一个或多个传感的阻抗信号产生的指示心脏异步程度的异步参数以及利用所传感的血压信号产生的是心脏收缩性测量值的收缩性参数。
如果该一个或多个应力参数指示急性心脏压力水平不在814处的指定目标范围内，则心脏应力增加起搏序列的起搏参数在816处进行调节。否则，心脏应力增加起搏序列的起搏参数就保持不变。起搏参数在816处作为该一个或多个应力参数的函数进行调节，以使该一个或多个应力参数接近目标区域。目标区域对于该一个或多个应力参数的每一个指定至少一个阈值。
与在心脏应力增加起搏序列期间起搏脉冲传递有关的心脏危险在818处进行分析。一个或多个危险信号(每一个都是生理信号)被传感以指示与心脏应力有关的心脏危险程度。指示心脏危险程度的一个或多个危险参数利用该一个或多个危险信号产生。这样的危险参数的实例包括利用血压信号产生的收缩压和舒张压参数。
如果该一个或多个危险参数在820处指示高危险，则心脏应力增加起搏序列在824处终止。在该一个或多个危险参数落入预定不安全区域内时指示高危险。不安全区域对于该一个或多个危险参数的每一个指定至少一个阈值。如果该一个或多个危险参数在820处没有指示高危险，但序列持续期在822处结束，则心脏应力增加起搏序列在824处终止。
图9是图示说明用于心脏应力增加的间歇起搏治疗法定时的时序图。间歇起搏疗法包括根据如上讨论的心脏应力增加起搏序列传递起搏脉冲。如图9所示，心脏应力增加起搏序列每一个都具有序列持续期910，并包括交替的起搏和非起搏周期。起搏周期每一个都具有起搏持续期920，在此期间传递起搏脉冲。非起搏周期每一个都具有非起搏持续期930，在此期间不传递起搏脉冲。在一种实施方式中，心脏应力增加起搏序列按时间安排定期地以心脏应力增加周期940启动。在另一种实施方式中，在患者处于由一个或多个传感的生理信号指示的休息或低代谢需求状态下时心脏应力增加起搏序列各自进行传递。这样的生理信号的实例包括指示患者总活动水平的活动信号、指示患者姿态的姿态信号、指示患者呼吸模式的呼吸信号和指示患者心率的心脏信号。如果心脏应力增加周期940结束而同时患者处于锻炼或高代谢需求的状态，则心脏应力增加起搏序列的启动延迟直至患者进入休息或低代谢需求状态，例如当总活动水平下降低于预定阈值时。
在一种实施方式中，序列持续期910在5分钟至90分钟之间是可编程的。可替代地，序列持续期910通过编程在心脏应力增加起搏序列期间起搏周期数进行限定。起搏持续期920在1分钟至60分钟之间是可编程的。非起搏持续期930在1分钟至60分钟之间是可编程的。心脏应力增加起搏周期940在3小时至96小时之间是可编程的。
应该理解到，以上详细的描述是用于举例说明性的，而不是限制性的。在阅读和理解以上的描述后，其它实施方式对于本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围应该按照所附权利要求，连同这些权利要求赋予的等价物的整个范围进行确定。

Claims (30)

1.一种心脏节律管理(CRM)系统，包括：
一个或多个传感器，用来传感一个或多个生理信号；
信号分析器，连接于所述一个或多个传感器，所述信号分析器适于利用所述一个或多个生理信号产生指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平的一个或多个生理参数；
起搏电路，用于传递心脏起搏脉冲；
起搏控制器，连接于所述信号分析器和所述起搏电路，用于利用所述一个或多个生理参数提供所述心脏起搏脉冲的传递的反馈控制，所述起搏控制器包括：
应力增加起搏启动器，适用于启动具有序列持续期并包括交替的起搏和非起搏周期的心脏压力增加起搏序列，所述起搏周期每一个都具有期间传递多个心脏起搏脉冲的起搏持续期，所述非起搏周期每一个都具有期间不传递所述心脏起搏脉冲的非起搏持续期；
应力增加起搏定时器，适用于对所述心脏应力增加起搏序列定时；和
起搏参数调节器，适用于利用所述一个或多个生理参数来调节用于所述心脏应力增加起搏序列的一个或多个起搏参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括适用于传感用于指示所述心脏疾病进展的一个或多个基线特征信号的一个或多个基线特征传感器，所述信号分析器包括适用于利用所述一个或多个基线特征信号产生指示心脏疾病进展的一个或多个基线特征参数的基线特征分析器，而所述起搏参数调节器适用于利用所述一个或多个基线特征参数调节所述起搏参数。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述基线特征分析器适用于对所述一个或多个基线特征参数中的至少一个产生一种趋势。
4.根据权利要求2和3中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个基线特征传感器包括心脏传感电路以传感一个或多个心脏信号，并且所述基线特征分析器包括适用于利用所述一个或多个心脏信号产生HRV参数的心率变异性(HRV)分析器。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个基线特征传感器包括用于传感活动信号的活动传感器，而所述基线特征分析器包括适用于利用所述活动信号产生活动水平参数的活动分析器。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个基线特征传感器包括用于传感血压信号的压力传感器，而所述基线特征分析器包括利用所述血压信号产生收缩血压参数的压力分析器。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个基线特征传感器包括用于传感一个或多个指示心脏尺寸的信号的一个或多个心脏尺寸传感器，而所述基线特征分析器包含适用于利用所述一个或多个指示心脏尺寸的信号产生一个或多个心脏尺寸参数的心脏尺寸分析器，所述一个或多个心脏尺寸参数指示心腔直径、心壁厚度和心容积中的一个或多个。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括适用于传感一个或多个指示急性心脏应力水平的应力信号的一个或多个应力传感器，所述信号分析器包括适用于利用所述一个或多个应力信号产生指示所述急性心脏应力水平的一个或多个应力参数的应力分析器，而所述起搏参数调节器适用于利用所述一个或多个应力参数调节所述起搏参数。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述一个或多个应力传感器包括用于传感阻抗信号的阻抗传感器，而所述应力分析器包括适用于利用所述阻抗信号产生指示心脏异步程度的异步参数的异步分析器。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个应力传感器包括用于传感血压信号的压力传感器，而所述应力分析器包括适用于利用所述血压信号产生是心肌收缩性测量值的收缩性参数的收缩性分析器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个传感器包括适用于传感一个或多个指示与心脏应力有关的心脏危险程度的危险信号的一个或多个危险传感器，所述信号分析器包括适用于利用所述一个或多个危险信号产生一个或多个指示心脏危险的危险参数的危险分析器。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个危险传感器包括传感血压信号的压力传感器，而所述危险分析器包括利用所述血压信号适用于产生收缩压的心脏输出分析器和适用于产生舒张压的舒张功能分析器中的一个或多个。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的系统，其中，所述起搏控制器包括安全开关，所述安全开关适用于当所述一个或多个危险参数落入由一个或多个阈值限定的预定危险区域内时终止心脏应力增加起搏序列。
14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述应力增加起搏启动器适用于根据心脏应力增加起搏时间表和至少一种所述一个或多个生理信号启动所述心脏应力增加起搏序列。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述起搏控制器包括起搏模式转换器，所述起搏模式转换器适用于当所述心脏应力增加起搏序列启动时将起搏模式从慢性起搏模式转换为间歇性起搏模式，并适用于当所述心脏应力增加起搏序列完成时将所述起搏模式从所述间歇性起搏模式转换为所述慢性起搏模式。
16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括适用于传递一种或多种非起搏疗法的一个或多个非起搏疗法装置，以及适用于利用所述一个或多个生理参数控制所述一种或多种非起搏疗法的传递的非起搏疗法控制器。
17.根据权利要求16所述的系统，包括：
可植入医疗装置，其至少包括所述起搏电路、所述起搏控制器和所述非起搏控制器；以及
一个或多个另外的医疗装置，其每一个通信连接于所述可植入医疗装置，所述一个或多个另外的医疗装置的每一个都包括所述一个或多个非起搏疗法装置中的至少一个。
18.一种用于操控心脏节律管理(CRM)系统的方法，所述方法包括：
传感一个或多个生理信号；
利用所述一个或多个生理信号，产生指示心脏疾病进展和急性心脏应力水平的一个或多个生理参数；
根据具有序列持续期且包括交替的起搏和非起搏周期的心脏应力增加起搏序列，传递心脏起搏脉冲，所述起搏周期每一个都具有起搏持续期，在该起搏持续期期间传递多个心脏起搏脉冲，所述非起搏周期每一个都具有非起搏持续期，在该非起搏持续期期间，不传递所述心脏起搏脉冲；以及
利用所述一个或多个生理参数，调节所述心脏应力增加起搏序列的一个或多个起搏参数。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，根据所述心脏应力增加起搏序列传递所述心脏起搏脉冲包括利用一个或多个选择用于增加心脏异步程度的起搏参数来传递所述心脏起搏脉冲。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，调节所述一个或多个起搏参数包括调节房室延迟和室间延迟中的一个或多个。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，传感所述一个或多个生理信号包括传感一个或多个指示心脏疾病进展的基线特征信号，产生所述一个或多个生理参数包括利用所述一个或多个基线特征信号产生一个或多个指示心脏疾病进展的基线特征参数，而调节所述一个或多个起搏参数包括利用所述一个或多个基线特征参数调节所述一个或多个起搏参数。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，产生所述一个或多个生理参数包括对所述一个或多个基线特征参数中的至少一个产生一种趋势，而调节所述一个或多个起搏参数包括利用所述趋势调节所述一个或多个起搏参数。
23.根据权利要求21和22中任一项所述的方法，其中，传感所述一个或多个基线特征信号包括传感心脏信号、活动信号、血压信号和心脏尺寸信号中的一个或多个，而产生所述一个或多个生理参数包括利用所述心脏信号产生心率变异性(HRV)参数、利用所述活动信号产生活动水平参数、利用所述血压信号产生收缩压参数和利用所述心脏尺寸信号产生一个或多个心脏尺寸参数中的一个或多个。
24.根据权利要求18至23中任一项所述的方法，其中，传感所述一个或多个生理信号包括指示急性心脏应力水平的传感一个或多个应力信号，产生所述一个或多个生理参数包括利用所述一个或多个应力信号产生一个或多个指示急性心脏应力水平的应力参数，而调节所述一个或多个起搏参数包括利用所述一个或多个应力参数调节所述一个或多个起搏参数，以使所述一个或多个应力参数接近用所述一个或多个应力参数的一个或多个值指定的目标值区域。
25.根据权利要求所24所述的方法，其中，传感所述一个或多个应力信号包括传感阻抗信号、血压信号和应变信号中的一个或多个，而产生所述一个或多个应力参数包括利用所述阻抗信号产生指示心脏异步程度的异步参数以及利用所述血压信号和所述应变信号中的至少一个产生是心脏收缩性测量值的收缩性参数中的一个或多个。
26.根据权利要求18至25所述的方法，其中，传感所述一个或多个生理信号包括传感一个或多个指示与心脏应力有关的心脏危险程度的危险信号，而产生所述一个或多个生理参数包括利用所述一个或多个危险信号产生一个或多个指示心脏危险的危险参数。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，传感所述一个或多个危险信号包括传感血压信号和神经激素信号中的一个或多个，而产生所述一个或多个危险参数包括利用所述血压信号产生收缩压、利用所述血压信号产生舒张压和利用所述神经激素信号产生神经激素水平中的一个或多个。
28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在所述一个或多个危险参数落入由一个或多个阈值限定的预定危险区域内时，根据所述心脏应力增加起搏序列终止所述心脏起搏脉冲的传递。
29.根据权利要求18至28所述的方法，进一步包括利用在3小时至96小时之间可编程的应力增加起搏周期启动基于大致周期性的所述心脏应力增加起搏序列，以及编程所述序列持续期为在5分钟至90分钟之间的一个持续期。
30.根据权利要求18～29中任一项所述的方法，进一步包括根据心脏应力增加起搏时间表以及活动信号、姿态信号、呼吸信号和心脏信号中的一个或多个而启动所述心脏应力增加起搏序列。
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