CN105873635B - 用于自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试的装置 - Google Patents

用于自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试的装置 Download PDF

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Abstract

在此披露了一种医疗装置系统，该医疗装置系统执行确定起搏阈值数据的方法。从心脏夺获传感器和膈神经刺激传感器接收信号。根据该心脏夺获传感器信号确定心脏夺获阈值，并且根据该膈神经刺激传感器信号针对多个起搏电极向量确定膈神经刺激阈值。

Description

用于自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试的装置
技术领域
本披露涉及一种用于在患者体内执行自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试的系统和方法。
背景
已经开发出用于递送心脏起搏治疗的多极医疗电引线。具有沿着给定心腔的多个电极使得临床医生能够选择使用哪个电极来递送起搏。起搏位点选择对于实现起搏治疗、诸如心脏再同步治疗(CRT)的积极临床益处可能是关键的。当选择用于递送心脏起搏治疗的电极时考虑的另一个因素是响应于心脏起搏脉冲是否发生非心脏易兴奋组织的无意激活。当心脏起搏电极沿着右心腔或左心腔定位时，可以分别在膈神经的右分支或左分支附近区域中发生右或左膈神经刺激。例如，沿着心静脉中的左心室延伸的四极引线可以使一个或多个电极足够紧密地靠近左膈神经定位，这样使得使用电极递送的心脏起搏脉冲能够引发膈神经刺激(PNS)和隔膜激活。
针对心脏反应和其他因素(诸如不希望的PNS)以及血液动力学反应以不同的向量组合测试多个电极对于临床医生来说可能是耗时的任务，并且对在临床医生评估不同的反应时经受不同向量的重复测试的患者造成负担。例如，当左心室四极引线被植入患者体内时，临床医生在选择针对慢性治疗递送应当使用哪个起搏向量时可以测试多达十六个双极电极组合的起搏夺获阈值、血液动力学反应、PNS以及其他结果。
概述
总的来说，本披露涉及一种用于确定针对用于选择起搏治疗递送向量中的多个电极向量的起搏阈值数据的医疗装置系统和方法。在不同的实施例中，起搏阈值数据包括在心脏起搏夺获阈值搜索过程中确定PNS的存在或不存在，并且可以包括确定PNS阈值和心脏起搏夺获阈值中的一个或两者。
在一个实例中，一种方法包括根据心脏夺获传感器信号确定心脏夺获阈值并且根据膈神经刺激传感器信号针对多个起搏电极向量检测膈神经刺激。使用第一起搏脉冲输出通过所选择的起搏电极向量递送刺激脉冲。如果PNS存在的话，根据响应于第一起搏脉冲输出的PNS传感器信号来检测PNS。响应于检测膈神经刺激，按照第一步长将刺激脉冲调节成第二起搏脉冲输出。如果根据响应于第二起搏脉冲输出的心脏夺获传感器信号检测到心脏夺获，那么按照第二步长将刺激脉冲输出调节成第三起搏脉冲输出，第二步长小于第一步长。
在另一个实例中，医疗装置系统包括心脏夺获传感器、PNS传感器、选择性地联接到多个电极向量上的脉冲发生器、以及联接到心脏夺获传感器、PNS传感器和脉冲发生器上的处理器。该处理器被配置成控制脉冲发生器来使用第一起搏脉冲输出通过所选择的起搏电极向量递送刺激脉冲。如果响应于第一起搏脉冲输出发生PNS，如根据PNS传感器信号所确定的，那么按照第一步长将刺激脉冲调节成第二起搏脉冲输出。如果响应于第二起搏脉冲输出发生心脏夺获，如根据心脏夺获传感器所确定的，那么按照第二步长将刺激脉冲输出调节成第三起搏脉冲输出，第二步长小于第一步长。
在另一个实例中，非暂态计算机可读存储介质存储致使医疗装置系统执行一种方法的指令，该方法包括在根据PNS传感器信号针对多个起搏电极向量检测PNS的同时根据心脏夺获传感器信号确定心脏夺获阈值。使用第一起搏脉冲输出通过所选择的起搏电极向量递送刺激脉冲。如果PNS存在的话，根据响应于第一起搏脉冲输出的PNS传感器信号来检测PNS。响应于检测膈神经刺激，按照第一步长将刺激脉冲调节成第二起搏脉冲输出。如果根据响应于第二起搏脉冲输出的心脏夺获传感器信号检测到心脏夺获，那么按照第二步长将刺激脉冲输出调节成第三起搏脉冲输出，第二步长小于第一步长。
在此描述了用于确定针对多个电极向量的起搏阈值数据的系统和方法的其他实施例和方面。以下附图和说明阐述了本披露的一个或多个方面的细节。从本说明书、附图以及权利要求书中将清楚了解其他特征、目的以及优点。
附图简要说明
图1是可植入的医疗装置(IMD)系统的一个实施例的示意图，在该系统中可以实现在此披露的技术以便向患者的心脏提供治疗。
图2是根据一个说明性实施例的包括在IMD中的电路的功能框图。
图3是根据一个实例的用于测试多个起膊向量以便获得PNS和心脏起膊夺获阈值的方法的流程图。
图4是根据另一个实施例的用于确定起搏夺获阈值并且检测多个起膊向量的PNS的方法的流程图。
图5是根据一个实施例的用于确定针对多个起膊向量的起搏夺获阈值和PNS阈值的方法的流程图。
图6是用于执行测试以便确定针对多个电极向量的PNS阈值和起搏夺获阈值两者的方法的流程图。
详细说明
图1是可植入的医疗装置(IMD)系统100的一个实施例的示意图，在该系统中可以实现在此披露的技术来向患者114的心脏112提供治疗。系统100被配置成对多个电极向量执行测试以便确定起搏阈值数据。起搏阈值数据包括由在检测是否发生PNS的同时搜索心脏起搏夺获阈值所产生的数据。起搏阈值数据可以包括心脏起搏夺获阈值或PNS阈值或两者。除了起搏阈值数据之外，在确定起搏阈值数据的同时还可以获得其他心脏反应数据，这些心脏反应数据可以包括电功能数据(诸如传导时间)和/或血液动力学功能数据。
系统100包括联接到携带多个电极的引线118、120和122上的IMD 10。IMD 10被配置用于与编程器170进行双向通信。IMD 10可以是例如可植入的起搏器或可植入的复律除颤器(ICD)，该可植入的起搏器或可植入的复律除颤器通过联接到引线118、120和122中的一个或多个上的电极向心脏112提供电信号以便对心脏112进行起搏、复律和除颤。IMD 10能够在一个或多个心腔中递送起搏，并且在所示的实施例中被配置用于使用引线122、118和120分别在右心房(RA)126、右心室(RV)128、以及左心室(LV)132中进行多腔起搏和感测。
IMD 10使用RV尖端电极140和RV环形电极142来递送RV起搏脉冲并且感测RV心内电描记图(EGM)信号。RV引线118被示出为携带线圈电极162，该线圈电极可以用于递送高电压心脏复律或除颤电击脉冲。IMD 10使用由多极冠状窦引线120携带的电极144感测LV EGM信号并且递送LV起搏脉冲，该多极冠状窦引线延伸穿过RA 126并且通过冠状窦进入心静脉130。在一些实施例中，冠状窦引线120可以包括沿左心房(LA)136定位的用于感测左心房(LA)EGM信号并且递送LA起搏脉冲的电极。
IMD 10使用RA引线122来感测RA EGM信号并且递送RA起搏脉冲，该RA引线携带尖端电极148和环形电极150。RA引线122被示出为携带线圈电极166，该线圈电极可以沿上腔静脉(SVC)定位以便在递送心脏复律/除颤电击时使用。在其他实施例中，RV引线118携带RV线圈电极162和SVC线圈电极166。IMD 10可以检测心脏112的快速性心律失常，诸如心室128和132的纤维性颤动，并且将高电压心脏复律或除颤治疗以电击脉冲的形式递送到心脏112。典型地，使用起搏/感测电极140、142、144、148和150来实现心腔的起搏和感测，然而，在一些实施例中，线圈电极162和/或166可以用于感测和/或起搏电极向量。
虽然IMD 10在图1中被示出为处于右胸植入位置，但当IMD 10具体化为ICD时，更典型的植入位置是左胸植入位置。在其他实施例中，IMD 10可以植入在腹部位置。
贯穿本披露，IMD 10包括用于执行属于IMD 10的功能的内部电路。外壳160封闭内部电路。外壳160或其部分可以被配置为用于心脏复律/除颤电击递送的活性电极158，或者被用作用于单极起搏或感测具有由引线118、120和122携带的任何电极的配置的惰性电极。IMD 10包括连接器块134，该连接器块具有接收引线118、120以及122的近侧引线连接器的连接器孔。由引线118、120以及122携带的电极与IMD内部电路的电连接通过包括在连接器块134中的不同连接器和电贯穿件实现。
IMD 10被配置用于通过在一个或两个心室128和132中递送起搏脉冲来递送CRT以便控制和改善心室同步性。可以使用所选择的起搏向量来递送LV起搏，该所选择的起搏向量利用多极LV引线120上的至少一个电极144。使用RV尖端电极140和环形电极142或替代的惰性电极来递送RV起搏。取决于患者需要，可以通过在单个心室腔(LV或RV)或两个腔(双心室起搏)中进行起搏来递送CRT。双腔或多腔起搏器或ICD可以使用可编程的起搏脉冲计时参数和所选择的起搏位点和起搏向量来将起搏脉冲递送到右心室和/或左心室。
用于使LV起搏的可能起搏位点由电极144的位置确定。引线120被示出为具有四个电极的四极引线，该四个电极可以一次在至少十二个可能的双极起搏向量中选择两个电极或者一次在至少四个可能的单极起搏向量中选择包括惰性电极的一个电极，该惰性电极诸如外壳电极158、RV线圈电极162或者SVC线圈电极166。因此，存在至少十六个可能的起搏向量，临床医生可以从其中选择起搏向量来递送CRT或其他心脏电刺激治疗。沿着LV 132定位的电极144可以足够地靠近以便刺激左膈神经110并且引起无意隔膜激活。如在此所描述的，用于在确定其他电极向量选择参数(诸如搜索心脏起搏夺获阈值)的同时快速测试膈神经刺激(PNS)的方法使得临床医生能够有效地选择可以避免PNS或其他不希望的刺激的起搏向量。
虽然图1中示出多腔ICD，但应当认识到，在此披露的技术可以在具有或不具有抗心律失常治疗(诸如心脏复律和除颤电击能力)的单腔、双腔或多腔起搏器中实现。例如，在此披露的用于在测试其他起搏向量选择参数(诸如心脏起搏夺获阈值)的同时检测PNS的技术可以用于引导用于任何心脏电刺激治疗的电刺激位点选择。
此外，在此披露的技术可以被实现为用于检测易兴奋组织的其他偶然刺激，该其他偶然刺激可能作为电刺激治疗过程中的副作用发生，该电刺激治疗可以是心脏治疗或其他类型的电刺激治疗(诸如神经刺激治疗)。因此，在此披露的技术可以在其他医学治疗应用中实现，在这些其他医学治疗应用中目标易兴奋组织的夺获或激活阈值可能足够接近于附近易兴奋组织的夺获或激活阈值，从而可能导致对附近组织不希望的刺激。
编程器170包括显示器172、处理器174、用户接口176、以及包括用于与IMD 10通信的无线遥测电路的通信模块178。在一些实例中，编程器170可以是手持式装置或基于微处理器的家用监测器或床边编程装置。用户，诸如内科医生、技术员、护士或其他临床医生可以与编程器170进行交互以便与IMD 10通信。例如，用户可以通过用户接口176与编程器170进行交互，以便检索当前编程的操作参数、由IMD 10收集的生理数据、或来自IMD 10的装置相关的诊断信息。用户还可以与编程器170进行交互以便对IMD 10进行编程，例如选择用于IMD的操作参数的值。与编程器170进行交互的用户可以使用在此披露的方法启动阈值数据采集。编程器170可以从IMD 10接收阈值数据并且在显示器172上显示该阈值数据。临床医生随后可以基于阈值数据来选择电极向量并且将所选择的电极向量编入IMD 10中以用于治疗递送。
由系统100用来对IMD 10进行编程并且从其检索数据的通信技术的实例包括低频或射频(RF)遥测，该低频或射频遥测可以是例如通过蓝牙、WiFi或MICS建立的RF链路。在一些实例中，编程器170可以包括编程头，该编程头靠近患者的身体、在IMD 10植入位点附近放置，并且在其他实例中，编程器170和IMD 10可以被配置成使用距离遥测算法和电路进行通信，该距离遥测算法和电路不需要使用编程头并且不需要用户干预来维持通信链路。
所设想的是，编程器170可以通过通信模块178联接到通信网络上，以便将数据传递到远程数据库或计算机，从而允许使用在此描述的技术对患者114进行远程监测和管理。远程患者管理系统，诸如可购自明尼苏达州明尼阿波利斯市美敦力公司(Medtronic,Inc.Minneapolis,MN)的可以被配置成利用本发明披露的技术以使得临床医生能够复查阈值数据、已编程的治疗数据并且授权对IMD 10进行远程编程。
图2是根据一个说明性实施例的包括在IMD 10中的电路的功能框图。图2描绘与可植入的脉冲发生器(IPG)电路31联接的双极RA引线22、双极RV引线18以及四极LV CS引线20，该可植入式脉冲发生器电路具有可以包括在双心室DDD/R型心脏起搏器中的可编程的模式和参数。IPG电路31在功能框图中被示出一般分成微型计算机33和起搏电路21。起搏电路21包括数字控制器/计时电路83、输出放大器电路51、感测放大器电路55、RF遥测收发器41、活动传感器电路35以及以下描述的许多其他电路和部件。传感器信号处理电路91通过用于控制IMD功能的数据和控制总线联接到数字控制器/计时电路83上并且联接到微型计算机33上。
晶体振荡器电路89为起搏电路21提供基本的计时时钟，而电池组29提供电力。通电复位电路87对电路到电池组的初始连接作出响应以便限定初始操作条件，并且类似地，响应于检测到低电量条件而将装置的操作状态复位。电压参考和偏置电路37为起搏电路21内的模拟电路产生稳定的电压参考和电流，而模数转换器(ADC)和复用器电路39将模拟信号数字化以便提供对从感测放大器电路55接收的心脏信号的实时遥测，以用于通过RF发送器和接收器电路41进行的上行链路发送。来自感测放大器电路55和/或传感器信号处理器91的数字转换信号还可以由微型计算机33用来根据已编程的治疗和/或信号监测操作模式控制数字控制器/计时器电路83。
感测放大器电路55包含用于心房和心室起搏和感测的感测放大器。高阻抗P波和R波感测放大器可以用于放大由于心脏去极化波阵面的通过而在整个感测电极对上产生的电压差信号。高阻抗感测放大器使用高增益来放大低幅度信号并且依靠通带滤波器、时域滤波和幅度阈值比较结果来从背景电噪声中区分P波或R波。数字控制器/计时器电路83控制心房和心室感测放大器55的灵敏度设置。
感测放大器55典型地在将起搏脉冲递送到起搏系统的任一起搏电极之前、过程中和之后在消隐周期期间与感测电极断开联接以避免感测放大器饱和。感测放大器电路55包括消隐电路，这些消隐电路用于在如下所述的不同消隐周期期间将所选择的引线导体对和IND-CAN电极158与RA感测放大器(和LA感测放大器，如果提供的话)、RV感测放大器以及LV感测放大器的输入端断开联接。感测放大器电路55还包括开关电路，这些开关电路用于将所选择的感测电极引线导体和IND-CAN电极158联接到RA感测放大器(和LA感测放大器，如果提供的话)、RV感测放大器以及LV感测放大器上。起搏/感测电极选择和控制电路53选择有待与感测放大器电路55内的心房和心室感测放大器联接的导体和相关联的感测电极对，以便沿着所希望的单级和双极感测向量完成RA、LA、RV以及LV感测。
RA-感测信号中由RA感测放大器感测到的右心房去级化或P波产生被传达到电子控制器/计时器电路83的RA-事件信号。类似地，LA-感测信号中由LA感测放大器(如果提供的话)感测到的左心房去级化或P波产生被传达到电子控制器/计时器电路83的LA-事件信号。RV-感测信号中由心室感测放大器感测到的心室去级化或R波产生被传达到电子控制器/计时器电路83的RV-事件信号。类似地，LV-感测信号中由心室感测放大器感测到的心室去级化或R波产生被传达到电子控制器/计时器电路83的LV-事件信号。RV-事件信号、LV-事件信号以及A-事件信号根据如下所述的不同的不应感测间隔可以是不应的或非不应的，并且可以由电噪声信号或异常传导的去级化波而不是真实的R波或P波无意地触发。
微型计算机33包含微处理器80和相关联的系统时钟以及对应地处理器上的RAM芯片82A和ROM芯片82B。另外，微型计算机电路33可以包括用于提供附加存储容量的独立RAM/ROM芯片82C。微处理器80正常以降低功率消耗的模式进行操作并且在一些实施例中被中断驱动。在此类实例中，微处理器80响应于所定义的中断事件而被唤醒，这些所定义的中断事件可以包括由数字计时器/控制器电路83中的计时器产生的A-触发信号、RV-触发信号、LV-触发信号。产生这些A-触发信号、RV-触发信号和LV-触发信号以便由输出放大器电路51在以下时间触发起搏脉冲：在不同的起搏计时逸博间期终止时，在接收由感测放大器电路55产生的对应的A-事件、RV-事件或LV-事件信号之前，在RA、RV或LV EGM信号的感测阈值交叉时等。
数字控制器/计时器电路83超时的不同间期和延迟的特定值由微型计算机电路33基于已编入程序的治疗控制参数值和操作模式通过数据和控制总线来控制。另外，如果被编程成作为频率反应式起搏器进行操作，那么可以例如每个周期或每两秒提供计时中断，以便允许微处理器在对应的心脏腔中未感测到固有去极化的实例中(如果适用的话)分析活动传感器数据并且更新用于控制起搏脉冲递送的基本A-A、V-A或V-V逸搏间期。另外，微处理器80还可以用于限定可变的、可操作的AV延迟间期以及每个脉冲所递送的能量，例如，脉冲幅度和脉冲宽度。
数字控制器/计时器电路83在微型计算机33的一般控制下进行操作以便控制起搏电路31内的计时和其他功能，并且包括一组计时和相关联逻辑电路，这些逻辑电路并不限于所描绘的特定逻辑电路。所描绘的计时电路包括：URI/LRI计时器83A，其用于对递送起搏以便将心率控制在速率限值内的速率上限间期和速率下限间期进行计时；V-V延迟计时器83B，其用于控制心室中的心室起搏或感测事件与其他心室中的起搏事件时间之间的时间间隔；固有间期计时器83C，其用于对流逝的V-事件到V-事件间期或V-事件到A-事件间期或V-V传导间期进行计时；逸搏间期计时器83D，其用于对A-A、V-A和/或V-V起搏逸搏间期进行计时；；AV延迟间期计时器83E，其用于对从之前的A-事件或A-触发信号的A-LVp延迟(或A-RVp延迟)进行计时；后心室计时器83F，其用于对后心室时间段进行计时；以及日期/时间时钟83G。
AV延迟间期计时器83E加载有用于一个心室腔的适当延迟间期(例如，根据需要为A-RVp延迟或A-LVp延迟)以便从之前的A-起搏或A-事件开始超时。间期计时器83E一旦超时就在没有任何介入的固有感测事件的情况下触发起搏脉冲递送并且可以是基于一个或多个先前的心动周期(或从根据经验为导出的针对给定患者的数据集)。
事件后计时器83F耗尽用于控制感测与固有的心腔去极化相关联的事件的不同的不应和消隐间隔。由计时器83F计时的后心室时间段的实例可以包括在RV-事件、LV-事件或RV-触发或LV-触发之后的后心室时间段以及在A-事件或A-触发之后的后心房时间段。事件后时间段的持续时间还可以被选择为存储在微型计算机33中的可编程参数。后心室时间段可以包括后心室心房不应期(PVARP)、心室消隐期(VBP)、后心室心房消隐期(PVABP)以及心室不应期(VRP)，但也可以至少部分基于在IPG电路31中采用的操作电路来合适地限定其他时期。后心房时间段包括心房不应期(ARP)、后心房心室消隐期(PAVBP)以及心房消隐期(ABP)。一般地，在心房或心室不应期期间，所感测的A-事件或V-事件出于重置逸搏间期的目的而分别被忽略，但是出于其他目的(诸如确定心率)可以进行计数。在心房或心室消隐期期间，对来自对应EGM信号的A-事件或V-事件的感测典型地被禁用。
后心房时间段和AV延迟的开始可以基本上与每个A-事件或A-触发的开始或结束同时进行，或者在后一种情况下，在可能在A-触发之后的A-起搏结束时进行。类似地，后心室时间段和V-A逸搏间期的开始可以基本上与V-事件或V-触发的开始或结束同时进行，或者在后一种情况下，在可能在V-触发之后的V-起搏结束时进行。微处理器80任选地还计算AV延迟、后心室时间段以及后心房时间段，这些AV延迟、后心室时间段以及后心房时间段随着响应于速率控制参数和/或与固有心房速率建立的基于传感器的逸搏间期而改变。
输出放大器电路51包含RA起搏脉冲发生器(和LA起搏脉冲发生器，如果提供LA起搏的话)、RV起搏脉冲发生器以及LV起搏脉冲发生器。为了触发RV-起搏或LV-起搏脉冲的产生，数字控制器/计时器电路83在由AV延迟间期计时器83E提供的A-RVp延迟超时(在RV预刺激的情况下)时产生RV-触发信号或者在A-LVp延迟超时(在LV预刺激的情况下)时产生LV-触发。如果递送双心室起搏，那么在V-V延迟计时器83B期满时产生后续RV-触发(在LV预刺激的情况下)或LV-触发(在RV预刺激的情况下)以便起搏第二心室。数字控制器/计时器电路83在由逸搏间期计时器83D计时的V-A逸搏间期结束时产生触发输出RA-起搏脉冲的RA-触发信号(或者触发输出LA-起搏脉冲的LA-触发信号，如果提供的话)。
输出放大器电路51包括开关电路，这些开关电路用于将从引线导体和外壳电极158中选择的起搏电极对联接到RA起搏脉冲发生器(和LA起搏脉冲发生器，如果提供的话)、RV起搏脉冲发生器以及LV起搏脉冲发生器上。起膊/感测电极对选择和控制电路53选择有待与输出放大器电路51内的心房和心室输出放大器联接的引线导体和相关联起搏电极对，以用于实现RA、LA、RV以及LV起搏。此外，起搏/感测电极对选择和控制电路53通过选择包括至少一个电极144的双极或单极起搏向量来选择用于从四极引线20向LV中递送脉冲的起搏向量。在PNS测试和起搏夺获阈值测试过程中，起搏/感测电极对选择和控制电路53选择所有十六个可能起搏向量或可用的十六个可能起搏向量的所选择子集来进行如以下所述的测试。
如果IMD 10被编程为频率反应式模式，那么由一个或多个生理传感器输出的信号被用作速率控制参数(RCP)以便递送用于对起搏脉冲递送进行计时的生理逸搏间期。例如，逸搏间期被成比例地调节成在患者活动传感器(PAS)电路35中开发的患者的活动水平。患者活动传感器27被联接到IPG外壳上并且可以采取压电晶体换能器的形式。在一些实例中，对活动传感器输出信号进行处理并将其用作RCP。活动传感器27响应于所感测的物理活动而产生电信号，这些电信号由活动电路35进行处理并且被提供到数字控制器/计时器电路83。还可以在非频率反应式起搏器中实践在此描述的说明性实施例。
在一些实例中，活动传感器27是可响应于隔膜活动的压电晶体或其他换能器，并且产生提供给患者活动电路35的信号，该信号可以由微处理器80用来检测由递送到电极144(或图1所描绘的心脏电极中的任一个)的电脉冲引起的PNS而出现的隔膜活动。包括用于使用压电换能器检测PNS的传感器或其他声学传感器的IMD的实例一般在共同转让的预授权公布美国2012/0296387(张(Zhang)等人)中披露，该公布通过引用以其全部内容结合在此。
IMD 10可以被联接到其他生理传感器诸如氧化传感器、压力传感器、pH值传感器、加速度计以及呼吸传感器上，以用于提供频率反应式起搏能力或用于评估起搏影响诸如CRT的血液动力学影响。此类传感器可以被联接到传感器信号处理电路91上并且由后者进行分析，以便向微型计算机33和/或数字控制器/计时器电路83提供用于控制IMD功能的信息和/或以便通过RF发送器和接收器41向外部编程器170发送数据。患者活动传感器电路35和/或传感器信号处理电路91可以从在此被称为PNS传感器的传感器接收信号，该PNS传感器响应于PNS或隔膜激活。PAS电路35或传感器信号处理电路91可以通过数据和控制总线向微型计算机33提供PNS信号以便在如在此所描述的心脏起搏夺获阈值测试过程中存储PNS数据。
众多方法可被实现用于检测PNS，这些方法可以包括一个或一组传感器，诸如加速度计、压电换能器、电极或产生在发生PNS时改变的信号的其他传感器。此类传感器可以包括呼吸传感器，因为PNS将典型地引起“打呃”或其他呼吸反应。实现在IMD系统100中的PNS传感器可以包括用于感测神经信号、肌电图或阻抗信号的电极。例如，可以监测胸阻抗以便检测由PNS引起的呼吸变化。可以实现用于检测PNS的其他设备和方法一般在共同转让的预授权美国公布号20130060298(史培雷(Splett)等人)和美国公布号20120078320(邵科(Shotzko)等人)中披露，这些公布通过引用以其全部内容结合在此。
由引线18、20和22携带的用于感测呈心脏电描记图信号形式的心脏电活动的感测电极可以用于响应于所递送的起搏脉冲检测心脏夺获。因此，感测电极在此也被称为心脏夺获传感器，因为电描记图信号可以用于在起搏脉冲之后检测心脏夺获和夺获的丧失。然而，所设想的是，可以使用替代的传感器来检测心脏夺获。用于检测心脏夺获的方法一般在共同转让的美国专利号5,480,414(马科维茨(Markowitz))、美国专利号5,702,427(艾克(Ecker))以及美国专利号7,317,943(菲力克-佩特里奇(Ferek-Petric))中披露，所有这些专利通过引用以其全部内容结合在此。使用在此描述的技术获得的有关选自电极144的多个电极向量的心脏夺获和PNS两者的阈值数据可以存储在RAM/ROM 82C中以便通过RF收发器41发送到编程器170。
通往和来自外部编程器170的数据传输通过遥测天线57和相关联的RF收发器41实现，该RF收发器用于解调所接收的下行链路遥测并且发送上行链路遥测。上行链路遥测能力典型地将包括发送所存储的数字信息的能力，这些数字信息例如操作模式和参数、心脏电描记图(EGM)频率曲线和其他事件、以及心房和/或心室电活动的实时EGM信号以及指示所感测的固有去极化和心房和心室中起搏脉冲递送的发生的标记通道数据。由其他生理信号(包括可以被联接到传感器信号处理电路91上的传感器27或在此列举的其他传感器)接收的实时和/或所存储的信号和/或从此类信号导出的数据也可以由收发器41发送。
在一个实施例中，微处理器80是被适配成获取并执行存储在RAM/ROM单元82中的指令的定制微处理器。然而，所设想的是，其他实现方式也可适于实践本发明。例如，现成的可商购获得的微处理器或微控制器、或者定制的专用硬接线逻辑、或状态机器型电路或其组合可以执行微处理器80的功能。
本披露中所描述的这些技术，包括属于IMD 10和/或不同的构成部件的技术，可以至少部分地在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。例如，这些技术的不同方面可以在一个或多个处理器中实现，包括一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA或任何其他等效集成的或离散的逻辑电路或状态机以及此类部件的任何组合，此类部件具体化在IMD 10、编程器170中，诸如内科医生或患者编程器、刺激器、图像处理装置或其他装置。术语“模块”、“处理器”或“处理电路”通常可以指前述逻辑电路中的任何电路(单独地或与其他逻辑电路组合)，或者任何其他等效电路。
这种硬件、软件和/或固件可以在同一个装置内或在分开的装置内实现以支持本披露中描述的不同操作和功能。另外，所描述的单元、模块或部件中的任一项可以被实现为在一起或单独地作为分立但彼此协作的逻辑装置。作为电路、模块或单元的不同特征结构的描绘旨在强调不同的功能方面，而并不一定暗指此类电路、模块或单元必须通过分开的硬件或软件部件来实现。相反，与一个或多个电路、模块或单元相关联的功能可以通过分开的硬件或软件部件来执行，或整合在共同的或分开的硬件或软件部件中。
当在软件中实现时，属于本披露中描述的系统、装置和技术的功能可以具体化为存储在计算机可读介质上的非暂态指令，该计算机可读介质诸如RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、快闪存储器、磁性数据存储介质、光学数据存储介质等等。指令可以由一个或多个处理器执行来支持本披露中描述的功能的一个或多个方面。
图3是根据一个实例的用于测试多个起膊向量以便获得PNS和心脏起膊夺获阈值的方法的流程图200。由流程图200所示的PNS和起搏夺获阈值测试以及在此描述的其他实例可以在实现IMD 10时自动地在周期性调度的基础上在任意时间响应于从编程器170接收的命令或者响应于测试触发器而自动执行。例如，IMD 10可以被配置成监测引线阻抗或自动检测心脏起搏夺获丧失。如果由IMD 10测量到引线阻抗变化或者发生心脏夺获丧失，那么IMD 10的微型计算机33可以触发待执行的PNS和起搏夺获阈值测试以便确定当前起搏向量是否仍是可接受的或者识别产生所希望的起搏结果的用于递送心脏起搏脉冲的起搏向量。
用于PNS和起搏夺获阈值测试的其他自动化触发器可以包括检测患者活动或姿势的变化。由心脏电极递送的起搏脉冲刺激膈神经并致使隔膜激活的能力可以是依赖姿势的或者更可能在特定的身体移动或运动过程中发生。因此，当检测到活动和/或姿势变化时或者当检测到已知使PNS更可能发生的特定活动或姿势时，可以监测活动和/或姿势信号并将其用于触发PNS和起搏夺获阈值测试。
例如，当在任何已测试的输出脉冲能量下未发生PNS并且起搏向量引发所有已测试向量的最低起搏夺获阈值时，可以选择该向量。可替代地，可以基于低于根据PNS阈值的可接受裕量(margin)的起搏夺获阈值来选择起搏向量。在其他实例中，当选择起搏向量时，可以将除心脏起搏夺获阈值和PNS的发生之外的其他参数考虑在内。例如，可以结合从PNS和起搏夺获阈值测试结果获得的阈值数据来使用可以根据心音、血压信号、加速度计或其他生理信号测量的血液动力学性能参数以便选择最佳起搏向量。另外或可替代地，电同步参数诸如QRS宽度、LV-RV传导时间或者RV和LV的电同步/不同步的其他指示器可以用于选择起搏向量。
贯穿本披露，PNS和心脏起搏夺获阈值测试的不同实例被描述为使用四极LV引线(诸如如图1所示的携带电极144的引线20)来执行。然而，所设想的是，所披露的系统和技术可以使用由定位在一个或多个心腔中的一个或多个引线携带的任何数目的电极来实现。因此，虽然在此描述的说明性实例是指仅在LV中执行的测试，但所披露的方法可以实现来在LV、RV、RA或LA或者心腔的任何组合中执行测试。
可以记录针对所测试的并且例如通过编程器显示器172提供给临床医生的每个起搏向量的心脏起搏夺获阈值和PNS信息连同任何其他向量选择参数，以便做出临床医生可以编程到IMD 10中以用于递送起搏脉冲的向量选择。可替代地，所存储的信息可以由IMD10用来基于心脏起搏夺获阈值、PNS信息以及任选地任何附加的向量选择参数自动地选择起搏向量。
一旦启动心脏起搏夺获和PNS测试，就在框202处就执行启动测试。启动测试包括被认为是基本上独立于待测试的起搏向量的测试或确定。例如，在针对PNS和起搏夺获阈值的存在测试向量之前，所希望的是，核实心率是稳定的且处于正常范围内。可以测量固有的A-V和/或V-V传导时间以便建立有待在PNS和心脏起搏夺获阈值测试过程中使用的起搏逸搏间隔，从而在固有活动之前促进起搏脉冲递送并且避免测试过程中由于固有的LV去极化而出现混杂结果。
可以在框202处评估心脏夺获传感器信号以便建立用于检测夺获丧失的阈值或模板。例如，可以在框202处建立针对固有的LV电活动的基线LV EGM信号或阈值以用于在成功的LV夺获和不成功的LV夺获(或夺获丧失)之间进行区分。可以记录用于在心脏起搏夺获阈值搜索过程中检测PNS的存在的压电换能器信号或其他PNS传感器信号以便建立已知PNS不会发生时的基线测量值。可以确定基线PNS传感器信号形态或信号特征以便建立用于与PNS和夺获阈值测试过程进行比较的模板或阈值，从而在存在与不存在PNS之间进行区分。
因此，可以在框202处一次性执行用于与待测试的每个起搏向量一起使用的许多确定。通过一次性执行这些启动确定，确定针对多个电极向量的PNS数据和心脏起搏夺获数据两者所需的总时间缩短。可以做出稳定的心率和/或其他测试条件要求、表示无PNS的基线PNS传感器信号、表示夺获丧失的基线心脏夺获信号和/或其他基线确定，上述各项将全部适用于有待随后进行测试的所有起搏向量。
在框204处，输出放大器电路51由微型计算机33和数字控制器/计时器电路83控制，以便使用PNS测试输出，例如预定的PNS脉冲幅度和/或PNS脉冲宽度来递送起搏脉冲输出。初始测试起搏向量由起搏/感测电极选择和控制53选择来递送PNS测试脉冲输出。PNS测试脉冲输出可以是最高可用的脉冲幅度或其他标称上高的脉冲幅度和/或脉冲宽度，例如，约6V至8V脉冲幅度。首先测试与用于治疗递送的典型起搏脉冲输出相比相对较高的脉冲输出以便确定在此高水平输出下PNS是否可能。如果不可能，那么在选择用于递送起搏治疗的向量的情况下，认为使用该起搏向量极不可能在任何心脏起搏脉冲下引发PNS。
可以使用当前选择的测试电极向量来PNS测试输出下递送一个或多个PNS测试脉冲。在框206处，针对心脏夺获监测LV EGM信号或其他心脏夺获传感器信号。如果在PNS测试输出下递送的预定数目的脉冲夺获心脏，那么在框206处检测到心脏夺获。在初始高的PNS测试能量下，预期会发生心脏夺获。
然而，如果未发生心脏夺获，如在框206处所确定的，那么该向量不适合于递送心脏刺激治疗。心脏夺获的缺失可以结合所选择起搏向量的标识存储在存储器中，并且过程前进到框222，在该框处通过起搏/感测电极选择和控制53来选择下一个待测试的起搏向量。
如果在框206处检测到心脏夺获，那么在框208处针对PNS监测PNS传感器信号。可以根据声学信号或其他机械传感器信号、电传感器或其他传感器信号来确定PNS检测，针对以上各项已经确定了对应于无PNS的基线阈值或信号形态。PNS检测可能需要在PNS测试输出下递送的一个或多个起搏脉冲。由于导致了膈神经兴奋和隔膜激活，在呼吸周期过程中起搏脉冲的计时可能影响PNS阈值。因此，可以在呼吸周期内递送多个起搏脉冲以便确定是否有任何脉冲导致PNS。
在一些实例中，在基于起搏脉冲递送时间设定的窗口过程中需要PNS传感器信号。在呼吸周期内的多个起搏周期的窗口过程中求PNS传感器信号的总体平均值以便确定PNS测试输出是否导致PNS。例如，在框208处执行的PNS检测可以包括在呼吸周期内递送的两个至十个脉冲递送之后对PNS传感器信号进行分析。
如果在框208处未检测到PNS，那么在框210处结合当前的起搏向量标识来记录PNS不存在。如果检测到心脏夺获和PNS两者，那么在框212处记录在PNS测试输出下针对当前起搏向量存在PNS。
在记录针对PNS测试输出是否检测到PNS之后，在框214处执行起搏夺获阈值搜索。可以通过从PNS测试输出减少起搏脉冲能量、例如减少脉冲幅度或脉冲宽度来执行起搏夺获阈值搜索，直到不再发生心脏夺获为止。从PNS测试输出向下调节脉冲能量的减量可以等于至少一个起搏安全裕量。起搏安全裕量是添加到心脏起搏夺获阈值的裕量，以便将用于安全起搏心脏的心脏起搏脉冲输出设定为高于夺获阈值但处于不浪费IMD电池电量的能量下。例如，在一个实例中，安全裕量可以被设定为1.5伏。因此，在一个实例中脉冲输出减少了1.5伏特步长以便搜索起搏夺获阈值。
可替代地，起搏夺获阈值搜索可以开始于起始起搏脉冲输出。起始起搏脉冲输出可以是预期小于心脏夺获阈值的低脉冲能量。可以增加脉冲输出直到实现夺获为止。可替代地，起始起搏脉冲输出可以是起搏脉冲输出的预期范围的中点，并且响应于夺获丧失而增加或者响应于检测到的夺获而减少。心脏起搏夺获阈值搜索可以通过以下方式进行：渐进地从夺获LV的起搏脉冲输出减少，渐进地从并不夺获LV的起搏脉冲输出增加，或者以任何其他搜索模式诸如从起搏脉冲输出设置的范围的中点开始的二进制搜索模式。
当以图3和在此描述的其他实例中所示的方法搜索心脏夺获阈值时，可以在每个脉冲输出步长下递送单个脉冲。可替代地，可以递送多于一个脉冲来检测在脉冲输出设置下的心脏夺获。当在给定的脉冲输出设置下递送多于一个脉冲时，可能需要预定的最小数目的脉冲来夺获心脏，并且否则如果小于预定数目的脉冲夺获心脏，那么检测到夺获丧失。例如，如果小于三分之二的脉冲夺获心脏，那么针对给定的脉冲输出和测试电极向量检测到夺获丧失。
在一些实例中，在起始起搏脉冲输出下递送多个脉冲并且需要至少m分之n个脉冲来夺获心脏。如果小于所需数目的脉冲夺获，那么根据搜索协议脉冲输出将增加并且否则脉冲输出减少。关于随后减少的脉冲输出步长，如果第一脉冲夺获心脏，那么脉冲输出可以立即降低到下一个减量的脉冲输出，而不需要在每个步长下m分之n个脉冲夺获心脏。如果第一脉冲并未夺获，那么将前一个脉冲输出步长确定为夺获阈值。可替代地，如果第一脉冲并未夺获，那么可以递送附加的脉冲来确定m分之n个脉冲是否夺获心脏。
根据在IMD中实现的夺获核实标准夺获心脏的最低脉冲输出被确定为针对给定电极向量的心脏起搏夺获阈值。在框214处确定起搏夺获阈值之后，在框216处存储针对当前起搏向量的阈值。在使用高于所确定阈值的当前测试向量进行起搏的过程中，可以在框218处记录或确定其他向量选择参数，例如，血液动力学性能参数、电同步参数或临床医生在选择最佳起搏向量时可能考虑的其他参数。
如果仍需测试附加的起搏向量，如在框220处所确定的，那么在框222处起搏/感测电极选择和控制53选择下一个测试起搏向量。在一些实例中，可以测试所有可用的起搏向量，包括双极和单极向量。在其他实例中，可以测试可用起搏向量的子集。临床医生可以基于引线阻抗测量值或其他标准来选择测试向量的子集。
在获得有关所有测试向量的阈值信息之后，过程在框220处终止。一些测试向量的阈值信息可以是心脏夺获阈值超过PNS测试输出，该PNS测试输出可以使用最大可用的输出设置诸如最大脉冲幅度。针对其他测试向量的阈值信息是心脏起搏夺获阈值连同在PNS测试输出下是否检测到PNS。在流程图200所示的实例中，未必确定PNS阈值。
图4是根据另一个实施例的用于确定起搏夺获阈值并且检测多个起膊向量的PNS的方法的流程图300。在框302处，执行启动测试，诸如核实心率、速率稳定性以及建立如上所述的固有心脏活动(无夺获)和无PNS的基线信号。
在框304处，起搏脉冲输出被设定为PNS测试输出，典型地为高脉冲幅度诸如可从IMD 10获得的最大脉冲幅度。如果在框306处响应于PNS测试输出而未检测到心脏起搏夺获，那么该向量不适于递送心脏起搏治疗。如果存在待测试的附加向量，那么过程前进到框326和328来选择下一个测试向量。
如果在框306处响应于PNS测试输出检测到心脏夺获，并且在框308处检测到PNS，那么在框310处将针对当前测试向量存在PNS记录在IMD存储器中。在一些情况下，临床医生可能仅想要了解根据给定的测试向量可以发生PNS并且单独使用此信息来拒绝该向量用于递送起搏治疗。在其他情况下，对在高PNS测试输出下存在PNS的了解和对实际心脏起搏夺获阈值的了解为选择治疗递送向量提供有用的信息。例如，如果心脏起搏夺获阈值与其他电极向量相比是相对高的，并且在PNS测试能量下存在PNS，那么选择具有更低起搏夺获阈值和/或在PNS测试输出下无PNS的不同起搏向量用于治疗递送。
在存储针对当前测试向量存在(或不存在)PNS并且核实心脏夺获之后，在框312处继续心脏起搏夺获阈值搜索。按照第一步长将脉冲能量从PNS测试输出调节到第二脉冲输出以便对心脏夺获进行测试。在一个实例中，从PNS测试输出进行的第一步长调节是达到可用脉冲输出设置的范围的中点的步长，例如，达到中间范围脉冲幅度设置。为了说明，如果最大脉冲输出是8V，并且此最大值用于PNS测试输出，那么从PNS测试输出到第二脉冲输出的第一步长调节可以是4V，以便在框312处将第二脉冲输出设定在脉冲幅度设置的中间范围点，即4V。
如果在第二脉冲输出(例如，脉冲输出范围的中点)下并未检测到心脏夺获，如在框314处所确定的，那么在框316处增加脉冲输出。在一个实例中，将脉冲幅度设定为等于PNS测试脉冲幅度减去阈值搜索减量。在一些实例中，阈值搜索减量可以至少等于起搏安全裕量。在其他实例中，减量可以等于小于PNS测试输出的下一个更低的可用脉冲幅度或者可以是任何其他预定义的减量。
如果在框314处检测到夺获，那么在框318处从脉冲输出范围的中点减少脉冲输出。在分别于框316或318处视情况增加或减少脉冲输出之后，在框320处IMD确定是否已发生心脏夺获。如果仍发生心脏夺获，那么在框318处再次减小脉冲输出，直到夺获丧失为止。因此，在一些实例中，在按照第一步长将脉冲输出从PNS测试输出调节到第二脉冲输出之后，可以按照小于第一步长的阈值搜索步长进一步调节脉冲输出，直到检测到心脏起搏夺获为止。
在框322处，将根据所实现的夺获核实要求发生夺获的最低脉冲输出存储为心脏起搏阈值。在框324处，可以如先前所述那样确定并存储其他电极向量选择参数。如果仍需测试附加向量，那么在框328处选择新的向量，并且通过返回到框304来重复该过程。如果已经测试了所有测试向量，那么过程在框330处终止。可以将针对每个测试向量获得的PNS信息、起搏夺获阈值信息以及任何其他电极选择参数数据发送到外部编程器以便显示给临床医生和/或由IMD用来自动选择用于治疗的电极向量。
图5是根据一个实施例的用于确定针对多个起搏向量的心脏起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图400。在一些情况下，确定PNS阈值和起搏夺获阈值两者以用于选择电极向量来递送心脏刺激治疗。
在框402处执行如上所述的启动测试之后，在框404处使用PNS测试输出下的初始测试向量来递送一个或多个输出脉冲。如果心脏夺获并未发生(框406)，那么过程立即前进到下一个测试向量(框424和426)。如果在PNS测试输出下未发生心脏夺获(框406)并且未发生PNS(框408)，那么在框409处记录针对当前测试向量PNS不存在。如下所述，在框418处继续搜索心脏起搏阈值。
如果在PNS测试输出下发生心脏夺获并且检测到PNS(框408)，那么在框410处通过将脉冲输出减少PNS阈值搜索减量来执行对PNS阈值的搜索。此减量可以相对地大于用于搜索心脏起搏夺获阈值的增量/减量。在一个实施例中，PNS阈值搜索减量至少等于起搏安全裕量。如果心脏起搏夺获阈值超过小于PNS阈值的一个安全裕量，那么能够导致PNS的向量可以用于递送心脏刺激治疗。因此，如果心脏起搏夺获阈值小于低于PNS阈值的一个起搏安全裕量，那么确定具有至少一个起搏安全裕量的分辨率的PNS阈值使得能够向量用于治疗递送。
可以在至少一个完整的呼吸周期内测试每个脉冲输出水平，因为PNS阈值可以取决于呼吸周期期间的计时。在每个脉冲输出步长下对PNS阈值进行测试与在给定的输出步长下对心脏夺获进行测试相比需要更多的时间，因为典型地可以在三个起搏脉冲或少到一个起搏脉冲中核实心脏夺获。通过使用相对较高的减量来搜索PNS阈值，可以比针对PNS阈值搜索和心脏夺获阈值搜索两者使用相同减量的情况下更迅速地确定PNS阈值。
如果在PNS阈值搜索过程中的任何给定的脉冲输出步长下心脏夺获丧失，如在框412处所确定的，那么心脏夺获阈值接近或大于PNS阈值。在框422处，可以将针对当前测试向量的此结果存储在存储器中。在框426处，过程继续到下一个测试向量。
只要继续在每个脉冲输出下检测心脏夺获，那么就将输出减少PNS阈值搜索减量，直到在框414处不再检测到PNS为止。在检测到PNS丧失之后，在框416处，将仍发生PNS的最低脉冲输出存储为PNS阈值。
在框418处，根据需要继续对脉冲输出进行调节，直到发现心脏起搏夺获阈值为止。使用心脏夺获阈值步长对脉冲输出进行调节，取决于对脉冲输出的心脏反应该心脏夺获阈值步长可以是增量或减量。
在框414处用于在PNS丧失之后继续搜索心脏夺获阈值的第一脉冲输出可以是所使用的最后一个脉冲输出，在该最后一个脉冲输出下PNS丧失但仍发生心脏夺获。可以通过将脉冲输出减少小于PNS减量的心脏夺获步长来继续夺获阈值搜索。如果在PNS丧失时仍发生心脏夺获，那么已知心脏夺获阈值为小于PNS阈值的至少一个PNS减量，例如，至少一个起搏安全裕量。可能令人希望的是，了解具有比PNS减量更大分辨率的心脏起搏阈值以允许将起搏治疗输出设定在安全地夺获高于夺获阈值但低于PNS阈值的心脏的最低水平。
在其他实例中，在框418处使用的第一脉冲输出可以处于可用脉冲输出值的中点范围，例如可用脉冲幅度设置的范围的中点。如果在中点范围处心脏夺获丧失，那么将脉冲输出增加心脏夺获步长，或者如果在中点范围处检测到心脏夺获，那么将脉冲输出减少心脏夺获步长。
在另一个实例中，在框418处用于继续搜索心脏起搏夺获阈值的第一脉冲输出可以处于0V或可用的最小脉冲输出设置与当PNS丧失且仍发生心脏夺获时在框414处使用的最后一个脉冲输出之间的中点。可以分别基于心脏夺获丧失或检测到心脏夺获来通过心脏夺获步长向上或向下调节脉冲输出。
心脏夺获步长可以是如上所述的固定步长或诸如以二进制搜索方法进行的可变步长。结合固定的或可变的心脏夺获步长使用的PNS减量可以是固定的量。可替代地，代替使用固定的减量来执行从初始PNS测试能量下行搜索，可以将PNS阈值搜索输出脉冲调节到可用输出设置的中点(或其他更低的值)，并且如果在中点情况下未检测到PNS，那么可以通过将输出增加等于或大于起搏安全裕量的PNS增量来执行上行搜索。可以通过针对PNS阈值执行上行搜索而不是下行搜索来减少患者经历PNS的时间量。在其他实例中，PNS阈值搜索可以包括在从所希望的脉冲输出开始的二进制搜索过程中使用的可变步长。
在这些变化中的任一个中，在用于确定PNS阈值的每个测试输出设置下核实心脏夺获，这样使得如果在搜索PNS阈值过程中心脏夺获丧失，那么在PNS阈值搜索过程中识别出接近(例如，在起搏安全裕量内)或大于PNS阈值的夺获阈值。此外，仍发生心脏夺获且PNS丧失的最终PNS测试输出可以使用用于对脉冲输出进行后续调节的心脏夺获步长来引导将在框418(心脏夺获阈值搜索从此处继续)处使用的第一起搏脉冲输出的选择以便确定心脏夺获阈值。
在确定心脏夺获阈值之后，在框420处存储该阈值。可以确定并存储针对当前测试向量的其他向量选择参数。如果已经评估了所有测试向量，那么过程在框428处停止。所获得的PNS阈值、心脏夺获阈值以及其他向量选择参数数据和信息可以被发送到编程器170或者由IMD用来自动选择用于心脏刺激治疗递送的向量。
图6是用于执行测试以便确定针对多个电极向量的PNS阈值和起搏夺获阈值两者的方法的流程图500。如先前所述的，在框502处执行启动测试。在框504处使用PNS测试输出和初始测试向量来递送输出脉冲。如果在PNS测试能量下未检测到心脏夺获(框506)，该PNS测试能量在如先前所述的最大脉冲输出设置处或附近，那么过程前进到下一个测试向量(框534)。如果检测到心脏夺获，那么过程前进到在框508处确定响应于PNS测试输出是否检测到PNS。可以在呼吸循环内或至少在呼吸循环中的超过一个所希望时间点或相位处递送针对多个起搏脉冲的PNS测试输出。
如果在PNS测试输出下未检测到PNS，那么在框512处使用先前描述的任一种方法或任何其他所希望的夺获阈值搜索技术来执行心脏起搏夺获阈值搜索。该心脏起搏夺获阈值被存储在存储器中，其中具有指示使用测试向量未检测到PNS的记录(框510)。
如果在初始PNS测试输出下检测到心脏夺获和PNS两者，那么过程前进到框514来同时搜索心脏夺获阈值和PNS阈值两者。在一个实例中，将脉冲输出调节到脉冲输出设置范围的中点，例如，中间范围的脉冲幅度。如果响应于中间范围脉冲输出检测到心脏夺获和PNS两者，如在框516处所确定的，那么过程前进到框522，在该框处可以继续下行搜索以便确定PNS和起搏夺获阈值。例如，可以按照心脏夺获搜索步长减少脉冲幅度，直到心脏夺获和PNS两者丧失为止。在框528处，将仍发生心脏夺获的最低脉冲幅度存储为心脏夺获阈值并且将仍发生PNS的最低脉冲幅度存储为PNS阈值。
在其他实施例中，可以在中间范围脉冲输出设置与最小脉冲输出设置之间执行二进制搜索。如果PNS在心脏夺获之前丧失，那么可以执行上行步长调节来识别PNS阈值，该上行步长调节可以等于先前步长调节的一半、等于起搏安全裕量的步长或其他步长大小。
如果在框518处响应于中间范围脉冲输出检测到PNS但未检测到心脏夺获，那么在框520处将PNS阈值记录为小于心脏起搏夺获阈值。该向量被认为不适合于递送心脏刺激治疗。如果附加的测试向量可用(框532)，那么过程在框534处前进到下一个测试向量。
用于在框514处的第二脉冲输出下(例如，在中间范围设置下)递送起搏脉冲的其他可能的结果是没有PNS情况下的心脏夺获，即来自决策框518的“否”分支。如果发生这种情况，那么心脏起搏夺获阈值小于中间范围脉冲输出，并且PNS阈值大于中间范围脉冲输出。对两个阈值的搜索从那个点处偏离。在框524处执行下行搜索以获得起搏夺获阈值。可以通过将脉冲幅度减少心脏夺获搜索步长来执行搜索，直到心脏夺获丧失为止。可替代地，可以执行二进制或其他搜索技术。
当搜索心脏夺获阈值时，可以在每个脉冲输出下递送单个脉冲。可替代地，可以递送多于一个脉冲以便在脉冲输出设置下核实夺获，其中需要夺获心脏并且以其他方式检测如先前描述的夺获丧失的预定数目的脉冲。
在框526处执行上行搜索以便确定PNS阈值。可以通过使脉冲输出从中间范围设置增加与心脏夺获阈值搜索中所使用的步长相同的步长或更大的步长(例如，等于或大于起搏安全裕量的步长)来执行上行搜索。典型地，将在每个PNS阈值搜索步长下递送多个起搏脉冲以便确定在呼吸周期期间的任何时间是否发生PNS。只要在预期涵盖呼吸周期的时间间隔内递送起搏脉冲，起搏脉冲相对于呼吸周期的计时不必是已知的。例如，递送可以间隔开多于一个心动周期的至少两个起搏脉冲以便涵盖呼吸周期的更大部分。在其他实例中，在PNS阈值搜索过程中在每个脉冲输出步长下递送至少四个起搏脉冲。一些实施例可以包括在至少四个(例如，八至十二个)起搏脉冲之后求PNS传感器信号的总体平均值，以便确定所平均的PNS传感器信号是否已经偏离基线信号作为在呼吸周期期间PNS至少发生一次的指示。
当在框522处以从中间范围输出设置总体下行搜索的方式同时执行心脏起搏夺获阈值搜索和PNS夺获阈值搜索时，可以在每个脉冲输出步长下使用多个脉冲，只要仍能检测到PNS。可以对在给定输出下递送的多个脉冲中的一个或多个执行EGM信号分析以便检测心脏夺获。如果在第一脉冲或在脉冲输出步长下递送的至少最小数目的脉冲上检测到心脏夺获，那么不需要评估其余的脉冲以确定心脏夺获。同时，可以评估在给定脉冲输出下递送的所有脉冲以便进行PNS检测。
如果不再检测到PNS并且已经识别出PNS阈值，但是仍在检测心脏夺获，那么在框522处搜索可以通过在每个脉冲输出步长下递送更少数目的脉冲前进。例如，在仍在搜索PNS阈值和心脏夺获阈值的同时可以在每个脉冲输出步长下递送至少四个脉冲，并且在已经确定PNS阈值之后仅搜索心脏夺获阈值的同时可以在每个脉冲输出步长下递送少到仅一个脉冲。
在另一个实例中，如果PNS阈值或心脏夺获阈值均未确定，那么可以在每个脉冲输出步长下递送至少八个脉冲。可以分析针对所有八个或更多个起搏脉冲的PNS传感器信号以便确定在呼吸周期内是否发生PNS。可以分析针对在脉冲输出步长下递送的起搏脉冲的任何子集的心脏夺获传感器信号。
在确定PNS阈值之后，可以将在每个输出步长下递送的起搏脉冲的数目减少到例如低至在每个脉冲输出步长下一个脉冲。在搜索PNS阈值和心脏夺获阈值两者时脉冲输出步长最初可以是较大的，并且随后在确定PNS阈值之后并且仍在搜寻心脏夺获阈值时减少。通过在确定PNS阈值之后减少脉冲数，可以以时间上有效的方式确定心脏起搏夺获和PNS两者的阈值。
在框528处存储在框522或框524和526处确定的针对当前测试向量的阈值。可以在框530处确定并存储其他向量选择参数。如果仍需测试任何附加的电极向量，如在框532处所确定的，那么在框534处选择下一个向量。否则过程在框536处终止。所存储的阈值数据用于选择用于递送心脏起搏治疗的电极向量。
虽然在此披露的实施例包括确定用于选择用于递送心脏电刺激治疗的电极向量的阈值数据，但应当理解，所披露的技术可以在其他电刺激治疗应用中实现。例如，携带多个电极的医疗电引线可以被定位用于递送PNS以便提供呼吸治疗。在一些情况下，在PNS过程中可能发生无意的心脏夺获。因此，可以利用在此披露的技术来确定用于为PNS选择最小化心脏夺获可能性的电极向量的心脏起搏夺获阈值和PNS阈值信息。代替基于在初始高的脉冲输出下未发生心脏夺获而拒绝电极向量，在初始高的脉冲输出下不具有心脏夺获的电极向量将是所希望的向量。当在初始高的脉冲输出下发生心脏夺获和PNS两者时，可以执行附加的测试以便获得用于识别具有PNS阈值的电极向量的阈值数据，该PNS阈值足够低于心脏起搏夺获阈值以便最小化在PNS过程中发生不希望的心脏夺获的可能性。
因此，已经描述了用于确定心脏夺获和PNS阈值信息的系统和方法的不同实施例。本领域的普通技术人员将理解，可以在不脱离权利要求书的范围的情况下对所描述的实施例做出不同的修改。例如，可以通过对不同的步长进行重新排序，或者将所披露的步长组合或省略以便得出除了在此呈现的说明性流程图中所描绘的步长之外的其他步长组合对在此呈现的实例做出修改。这些和其他实例是处在以下权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种非暂态计算机可读存储介质，具有存储在其上的指令，所述指令当由医疗系统的处理器执行时，使得所述处理器执行以下操作：
从心脏夺获传感器接收信号；
从膈神经刺激传感器接收信号；
在根据该膈神经刺激传感器信号针对多个起搏电极向量中的每一个检测膈神经刺激的同时根据该心脏夺获传感器信号确定心脏夺获阈值，该确定包括：
使用第一起搏脉冲输出通过该多个起搏电极向量中的所选择的一个起搏电极向量来递送刺激脉冲；
根据该膈神经刺激传感器信号检测响应于该第一起搏脉冲输出是否发生膈神经刺激；
响应于检测到该膈神经刺激，按照第一步长将该刺激脉冲调节成第二起搏脉冲输出；
根据该心脏夺获传感器信号检测响应于该第二起搏脉冲输出是否发生心脏夺获；以及
响应于检测到心脏夺获，按照第二步长将该刺激脉冲输出调节成第三起搏脉冲输出，该第二步长小于该第一步长。
2.如权利要求1所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令进一步包括使得所述处理器执行以下操作的指令：
在该第一起搏脉冲输出下递送第一数目的脉冲；
针对该第一数目的脉冲中的每一个分析该膈神经刺激传感器信号以便检测该膈神经刺激；以及
针对少于该第一数目的脉冲分析该心脏夺获传感器信号以便检测在该第一起搏脉冲输出下的心脏夺获。
3.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令进一步包括使得所述处理器执行以下操作的指令：
在该第二起搏脉冲输出下递送第一数目的脉冲以便检测是否发生心脏夺获而没有膈神经刺激；以及
响应于检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，在该第三起搏脉冲输出下递送第二数目的脉冲，该第二数目的脉冲少于该第一数目的脉冲。
4.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中该第一起搏脉冲输出包括最大输出幅度并且该第一步长是到该第二起搏脉冲输出的输出幅度范围的一半，该第二起搏脉冲输出包括中间范围输出幅度。
5.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中该第一步长至少是安全起搏裕量。
6.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令进一步包括使得所述处理器执行以下操作的指令：
检测响应于该第二起搏脉冲是否发生该心脏夺获和膈神经刺激；
响应于检测到该心脏夺获和膈神经刺激，按照该第一步长重复调节该刺激脉冲；
响应于对该刺激脉冲的每次调节，检测是否发生该心脏夺获而没有膈神经刺激；以及
响应于检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照该第二步长调节该刺激脉冲。
7.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令进一步包括使得所述处理器执行以下操作的指令：
检测响应于该第二起搏脉冲是否发生该心脏夺获而没有膈神经刺激；
响应于检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照该第二步长重复调节该刺激脉冲以便确定心脏夺获阈值；以及
响应于检测到响应于该第二起搏脉冲的该心脏夺获而没有膈神经刺激，从该第二起搏脉冲输出上行调节该刺激脉冲以便确定膈神经刺激阈值。
8.如权利要求7所述的非暂态计算机可读存储介质，其中从该第二起搏脉冲输出上行调节该刺激脉冲包括使用大于该第二步长的第三步长。
9.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其中该第一步长是达到该第二起搏脉冲输出并且所述指令进一步包括使得所述处理器执行以下操作的指令：
检测响应于该第二起搏脉冲是否发生该心脏夺获和膈神经刺激；
响应于在该第二起搏脉冲下检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照该第二步长重复调节该刺激脉冲直到确定该心脏夺获阈值为止；以及
响应于在该第二起搏脉冲下检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照第三步长重复调节该刺激脉冲直到确定该膈神经刺激阈值为止，
该第三步长至少是安全起搏裕量并且大于该第二步长。
10.如权利要求1-2中任一项所述的非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令进一步包括使得所述处理器执行以下操作的指令：响应于起搏阈值数据选择该多个起搏电极向量中的一个来递送电刺激治疗。
11.一种用于确定起搏阈值数据的医疗装置系统，包括：
心脏夺获传感器；
膈神经刺激传感器；
选择性地联接到多个起搏电极向量的脉冲发生器；
处理器，该处理器被联接到该心脏夺获传感器、该膈神经刺激传感器以及该脉冲发生器并且被配置成在根据该膈神经刺激传感器信号针对该多个起搏电极向量中的每一个检测膈神经刺激的同时根据该心脏夺获传感器信号确定心脏夺获阈值，该确定包括：
控制该脉冲发生器以便使用第一起搏脉冲输出通过该多个起搏电极向量中的所选择的一个起搏电极向量来递送刺激脉冲；
根据该膈神经刺激传感器信号检测响应于该第一起搏脉冲输出是否发生膈神经刺激；
响应于检测到该膈神经刺激，按照第一步长将该刺激脉冲调节成第二起搏脉冲输出；
根据该心脏夺获传感器信号检测响应于该第二起搏脉冲输出是否发生心脏夺获；以及
响应于检测到心脏夺获，按照第二步长将该刺激脉冲输出调节成第三起搏脉冲输出，该第二步长小于该第一步长。
12.如权利要求11所述的系统，其中处理器被配置成：
控制该脉冲发生器以便在该第一起搏脉冲输出下递送第一数目的脉冲；
针对该第一数目的脉冲中的每一个分析该膈神经刺激传感器信号以便检测该膈神经刺激；以及
针对少于该第一数目的脉冲分析该心脏夺获传感器信号以便检测在该第一起搏脉冲输出下的心脏夺获。
13.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该处理器进一步被配置成：
控制该脉冲发生器在该第二起搏脉冲输出下递送第一数目的脉冲以便检测是否发生心脏夺获而没有膈神经刺激，并且响应于检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激在该第三起搏脉冲输出下递送第二数目的脉冲，该第二数目的脉冲少于该第一数目的脉冲。
14.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该第一起搏脉冲输出包括最大输出幅度，并且该第一步长是到该第二起搏脉冲输出的输出幅度范围的一半，该第二起搏脉冲输出包括中间范围输出幅度。
15.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该第一步长至少是安全起搏裕量。
16.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该处理器进一步被配置成：
检测响应于该第二起搏脉冲是否发生该心脏夺获和膈神经刺激；
响应于检测到该心脏夺获和膈神经刺激，按照该第一步长重复调节该刺激脉冲；
响应于对该刺激脉冲的每次调节，检测是否发生该心脏夺获而没有膈神经刺激；以及
响应于检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照该第二步长调节该刺激脉冲。
17.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该处理器进一步被配置成：
检测响应于该第二起搏脉冲是否发生该心脏夺获而没有膈神经刺激；
响应于检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照该第二步长重复调节该刺激脉冲以便确定心脏夺获阈值；以及
响应于检测到响应于该第二起搏脉冲的该心脏夺获而没有膈神经刺激，从该第二起搏脉冲输出上行调节该刺激脉冲以便确定膈神经刺激阈值。
18.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中从该第二起搏脉冲输出上行调节该刺激脉冲包括使用大于该第二步长的第三步长。
19.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该第一步长是达到该第二起搏脉冲输出并且该处理器进一步被配置成：
检测响应于该第二起搏脉冲是否发生该心脏夺获和膈神经刺激；
响应于在该第二起搏脉冲下检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照该第二步长重复调节该刺激脉冲直到确定该心脏夺获阈值为止；以及
响应于在该第二起搏脉冲下检测到该心脏夺获而没有膈神经刺激，按照第三步长重复调节该刺激脉冲直到确定该膈神经刺激阈值为止，
该第三步长至少是安全起搏裕量并且大于该第二步长。
20.如权利要求11-12中任一项所述的系统，其中该处理器进一步被配置成响应于该起搏阈值数据选择该多个起搏电极向量中的一个来递送电刺激治疗。
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