CN106232178A - 自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试 - Google Patents

Abstract

一种用于确定起搏阈值数据的医疗设备系统，所述医疗设备系统包括心脏夺获传感器、膈神经刺激传感器、选择性地耦合至多个电极向量以便传递膈神经刺激脉冲的脉冲发生器、以及处理器，所述处理器耦合至所述心脏夺获传感器、所述膈神经刺激传感器和所述脉冲发生器并且被配置成用于：沿着所述多个电极向量传递所述膈神经刺激脉冲；针对所述多个向量中的每一个向量判定是否响应于所传递的膈神经刺激而检测到膈神经刺激；仅沿着所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的向量来传递起搏脉冲；以及响应于所述传递的起搏脉冲确定起搏夺获阈值。

Description

自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试

技术领域

本公开涉及一种用于对患者进行自动化膈神经刺激和起搏夺获阈值测试的系统和方法。

背景技术

已经开发出多极医用电引线用于传递心脏起搏治疗。沿着给定的心脏腔室具有多个电极使得临床医师能够选择使用哪个电极来传递起搏。起搏部位选择对实现起搏治疗(诸如心脏再同步治疗(CRT))的积极临床效益可能会是至关重要的。在选择电极用于传递心脏起搏治疗时被考虑在内的另一考虑因素是非心脏可兴奋组织的无意激动是否响应于心脏起搏脉冲而发生。对右膈神经或左膈神经的刺激可以在心脏起搏电极沿着右心脏腔室或左心脏腔室被定位、分别在膈神经的右支或左支的附近时发生。例如，心静脉中沿着左心室延伸的四极引线可以将一个或多个电极定位为足够接近左膈神经，从而使得使用电极传递的心脏起搏脉冲导致膈神经刺激(PNS)和隔膜激动。

在针对心脏响应以及其他因素(诸如不期望的PNS和血液动力学响应)两者的各种向量组合中测试多个电极对于临床医师来说会是耗时的任务并且对经历不同向量的重复测试的患者造成负担，同时临床医师对各种响应进行评估。例如，当左心室四极引线植入患者体内时，临床医师可以在选择应当将哪个起搏向量用于慢性治疗传递时针对起搏夺获阈值、血液动力学响应、PNS以及其他结果对高达十六种双极电极组合进行测试。

附图说明

图1是可植入医疗设备(IMD)系统的一个实施例的示意图，在该系统中可以实现在此公开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是根据一个示例的一种用于测试PNS和心脏起搏夺获阈值的多个起搏向量的方法的流程图。

图4是根据另一实施例的一种用于确定起搏夺获阈值并且检测多个起搏向量的PNS的方法的流程图。

图5是根据一个实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值的方法的流程图。

图6是一种用于进行测试以确定多个电极向量的PNS阈值和起搏夺获阈值两者的方法的流程图。

图7是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。

图8是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。

图9是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。

图10是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。

具体实施方式

图1是可植入医疗设备(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公开的技术以便向患者114的心脏112提供治疗。系统100被配置成用于进行对多个电极向量的测试以用于确定起搏阈值数据。起搏阈值数据包括由于搜索心脏起搏夺获阈值同时检测是否正在发生PNS而产生的数据。所述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。除起搏阈值数据外，在确定所述起搏阈值数据的同时，还可以获取可包括电函数数据(诸如传导时间和/或血液动力学函数数据)的其他心脏响应数据。

系统100包括耦合至携带多个电极的引线118、120和122的IMD 10。IMD 10被配置成用于与编程器170进行双向通信。IMD 10可以是例如可植入起搏器或可植入复律器除颤器(ICD)，所述可植入起搏器或可植入复律器除颤器经由耦合至引线118、120和122中的一条或多条引线的电极向心脏112提供电信号以用于对心脏112进行起搏、复律和除颤。IMD10能够在一个或多个心肌腔室中传递起搏，并且在所示的实施例中，被配置成用于分别使用引线122、118和120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来传递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，所述线圈电极可以用于传递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来感测LVEGM信号并且传递LV起搏脉冲，所述冠状窦引线延伸穿过RA 126并且经由冠状窦进入心静脉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信号并且传递LA起搏脉冲的电极。

IMD 10使用RA引线122来感测RA EGM信号并且传递RA起搏脉冲，所述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，所述线圈电极可以沿着上腔静脉(SVC)定位以便在传递心脏复律/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166两者。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传递到心脏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，但特别是当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。

贯穿本公开，IMD 10包括用于执行属于IMD 10的功能的内部电路。外壳160封闭所述内部电路。所述外壳160或其部分可以被配置为用于心脏复律/除颤电击传递的活性电极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，所述连接器块具有用于接收引线118、120和122的近侧引线连接器的连接器孔。由引线118、120和122携带的电极与IMD内部电路的电连接经由包括在连接器块134中的各种连接器和电馈通来实现。

IMD 10被配置成用于通过在一个或两个心室128和132中传递起搏脉冲来传递CRT以用于控制和改善心室同步性。可以使用所选择的利用多极LV引线120上的至少一个电极144的起搏向量来传递LV起搏。使用RV尖端电极140和环形电极142或可替代的惰性电极来传递RV起搏。可以通过取决于患者需要在单个心室腔(LV或RV)或者两个心室腔(双心室起搏)中进行起搏来传递CRT。双腔或多腔起搏器或ICD可以使用可编程的起搏脉冲定时参数以及所选择的起搏部位和起搏向量来将起搏脉冲传递给右心室和/或左心室。

用于对LV进行起搏的可能的起搏部位由电极144的位置来确定。引线120被示出为具有四个电极的四极引线，可在至少十二个可能的双极起搏向量中一次选择两个所述电极或者在至少四个可能的单极起搏向量中利用惰性电极(诸如壳电极158、RV线圈电极162、或SVC线圈电极166)一次选择一个所述电极。因此存在至少十六个可能的起搏向量，临床医师可从中进行选择以用于传递CRT或其他心脏电刺激治疗。沿着LV 132定位的电极144可以足以紧邻以便刺激左膈神经110并且引起无意的隔膜激动。如在此描述的，一种用于快速测试膈神经刺激(PNS)而同时确定其他电极向量选择参数的方法(诸如搜索心脏起搏夺获阈值)使得临床医师能够高效地选择避免PNS或其他不期望的刺激的起搏向量。

虽然图1中示出了多腔ICD，但应当认识到，在此公开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，在此公开的用于检测PNS同时测试其他起搏向量选择参数(诸如心脏起搏夺获阈值)的技术可以用于引导针对任何心脏电刺激治疗的电刺激部位的选择。

此外，在此公开的技术可以被实现为用于检测可以作为电刺激治疗期间的副作用发生的可兴奋组织的其他伴随的刺激，所述电刺激治疗可以是心脏治疗或者其他类型的电刺激治疗，诸如神经刺激治疗。从而，在此公开的技术可以在其他医疗治疗应用中实现，在这些应用中，目标可兴奋组织的夺获或激动阈值潜在地足以接近附近的可兴奋组织的夺获或激动阈值，从而潜在地引起了所述附近组织的不期望的刺激。

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。在一些示例中，编程器170可以是手持式设备或基于微处理器的家用监测器或床边编程设备。用户(诸如内科医师、技术员、护士或其他临床医师)可以与编程器170进行交互以便与IMD 10通信。例如，用户可以经由用户接口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、或者来自IMD 10的设备相关的诊断信息。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进行交互的用户可使用在此公开的方法来发起阈值数据获取。编程器170可以从IMD 10接收阈值数据并且在显示器172上显示所述阈值数据。然后临床医师可基于所述阈值数据来选择电极向量并且将所选择的电极向量编程至IMD 10中以用于治疗传递。

由系统100用来对IMD 10进行编程并且从中检索数据的通信技术的示例包括低频或射频(RF)遥测，所述低频或射频遥测可以是例如经由蓝牙、WiFi或MICS建立的RF链路。在一些示例中，编程器170可以包括编程头，所述编程头靠近患者的身体、在IMD 10植入部位附近放置，并且在其他示例中，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，所述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。

考虑到的是，编程器170可以经由通信模块178耦合至通信网络以用于将数据输送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)可以被配置成利用当前公开的技术以使得临床医师能够复查阈值数据、已编程的治疗参数并且授权对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描绘了与可植入脉冲发生器(IPG)电路31耦合的双极RA引线22、双极RV引线18、以及四极LV CS引线20，所述可植入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模式和参数。在通常被分为微型计算机33和起搏电路21的功能框图中展示了IPG电路31。所述起搏电路21包括数字控制器/计时器电路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以及在下文描述的多个其他电路和部件。传感器信号处理电路91经由用于控制IMD功能的数据和控制总线耦合至数字控制器/计时电路83并且耦合至微型计算机33。

晶体振荡器电路89为所述起搏电路21提供基本计时时钟，而电池29提供动力。上电复位电路87响应于该电路与该电池的初始连接以用于限定初始操作条件，并且类似地响应于低电池电量的检测而重置该设备的运行状态。电压基准和偏置电路37为起搏电路21内的模拟电路产生稳定的电压基准和电流，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经由RF发送器和接收器电路41进行的上行链路传输。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来控制数字控制器/计时器电路83。

所述感测放大器电路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心脏去极化波阵面的通道穿过感测电极对生成的压差信号。高阻抗感测放大器使用高增益来放大低振幅信号，并且依赖于通带滤波器、时域滤波、以及振幅阈值比较，以便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。

所述感测放大器55典型地在向所述起搏系统的任何起搏电极传递起搏脉冲之前、之中和之后的消隐期期间与所述感测电极解耦合以避免感测放大器的饱和。所述感测放大器电路55包括用于在如下所述的不同消隐期期间使所选对的引线导体和IND-CAN电极158与所述RA感测放大器(和LA感测放大器，如果提供的话)、RV感测放大器和LV感测放大器解耦合的消隐电路。所述感测放大器电路55还包括用于使所选择的感测电极引线导体和IND-CAN电极158耦合至所述RA感测放大器(和LA感测放大器，如果提供的话)、RV感测放大器和LV感测放大器的切换电路。起搏/感测电极选择和控制电路53选择待与感测放大器电路55内的心房和心室感测放大器耦合的导体和相关联的感测电极对以用于沿着所期望的单级和双极感测向量完成RA、LA、RV和LV感测。

由所述RA感测放大器感测到的RA-感测信号中的右心房去极化或P波产生传送至所述数字控制器/计时器电路83的RA-事件信号。类似地，由所述LA感测放大器(如果提供的话)感测到的LA感测信号中的左心房去极化或P波产生传送至所述数字控制器/计时器电路83的LA-事件信号。由心室感测放大器感测到的RV-感测信号中的心室去极化或R波产生传送至所述数字控制器/计时器电路83的RV-事件信号。类似地，由心室感测放大器感测到的LV-感测信号中的心室去极化或R波产生传送至所述数字控制器/计时器电路83的LV-事件信号。所述RV-事件信号、LV-事件信号、以及A-事件信号根据如下所述的各种不应感测间期可以是不应的或非不应的，并且可由电噪声信号或异常传导的去极化波而非真实的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分别在处理器上的RAM和ROM芯片82A和82B。此外，微型计算机电路33可以包括用于提供附加存储器容量的单独RAM/ROM芯片82C。微处理器80通常以降低功耗的模式来运行，并且在一些实施例中是中断驱动的。在此类实例中，微处理器80响应于所限定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。产生所述A-触发信号、RV-触发信号、以及LV-触发信号以用于在各种起搏计时逸搏间期期满时、在接收由感测放大器电路55生成的对应的A-事件信号、RV-事件信号或LV-事件信号之前(在RA信号、RV信号或LV EGM信号的感测阈值交叉)由输出放大器电路51触发起搏脉冲。

通过基于编程治疗控制参数值和运行模式的数据和控制总线，由微型计算机电路33来控制由数字控制器/计时器电路83超时的不同间期和延迟的特定值。此外，如果进行编程以用作频率反应式起搏器，可以例如每一个周期或每两秒提供一个计时中断，以便允许该微处理器在对应的心脏腔室中未感测到固有去极化的实例中分析活动传感器的数据并更新用于控制起搏脉冲传递的基本A-A、V-A或V-V逸搏间期，如可应用的。此外，微处理器80还可以用于限定可变的、可操作的AV延迟间期以及每个传递的脉冲的能量，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，这些逻辑电路并不必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，所述URI/LRI计时器用于对传递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，所述V-V延迟计时器用于控制心室中的心室起搏或感测事件与另一个心室中的起搏事件的时间之间的时间间期；固有间期计时器83C，所述固有间期计时器用于对过去的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，所述逸搏间期计时器用于对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，所述AV延迟间期计时器用于对来自先前的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，所述后心室计时器用于对后心室时间周期进行计时；以及日期/时间时钟83G。

所述AV延迟间期计时器83E加载有用于一个心室腔的适当的延迟间期(例如，如所期望的A-RVp延迟或A-LVp延迟)以便从先前的起搏A或事件A超时启动。所述间期计时器83E一经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传递，并且可以是基于一个或多个之前的心动周期(或者根据为给定患者从经验推导的数据集)。

所述事件后计时器83F使得用于控制感测与固有的心肌腔室的去极化相关联的事件的各种不应和消隐间期超时。由计时器83F计时的后心室时间周期的示例可以包括在RV-事件、LV-事件或RV-触发或LV-触发之后的后心室时间周期、以及在A-事件或A-触发之后的后心房时间周期。所述事件后时间周期的持续时间还可以选择作为所述微型计算机33中存储的可编程参数。所述后心室时间周期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)，尽管可至少部分地取决于在所述IPG电路31中采用的操作电路来适合地限定其他时期。所述后心房时间周期包括心房不应期(ARP)、后心房心室消隐期(PAVBP)、以及心房消隐期(ABP)。通常，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，但是可以出于其他目的(诸如确定心率)来进行计数。在心房或心室消隐期期间，对来自对应的EGM信号的A-事件或V-事件的感测典型地被禁止。

后心房时间周期和AV延迟的开始可与每个A-事件或A-触发的开始或结束大致同时开始，或者在A-触发的情况下，可以在A-触发之后的A-起搏结束时。类似地，后心室时间周期和V-A逸搏间期的开始可以与V-事件或V-触发的开始或结束大致同时开始，或者在V-触发的情况下，是在V-触发之后的V-起搏结束时。所述微处理器80任选地还计算AV延迟、后心室时间周期、以及后心房时间周期，这些AV延迟、后心室时间周期、以及后心房时间周期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。

所述输出放大器电路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。如果传递双心室起搏，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)以便对第二心室进行起搏。在由逸搏间期计时器83D计时的V-A逸搏间期结束时，数字控制器/计时器电路83产生触发起搏RA脉冲的输出的RA触发信号(或触发LA起搏脉冲的输出的LA触发信号，如果提供的话)。

所述输出放大器电路51包括用于耦合从引线导体中选择的起搏电极对和壳电极158至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起搏脉冲发生器的切换电路。起搏/感测电极对选择和控制电路53选择待与输出放大器电路51内的心房和心室输出放大器耦合的引线导体和相关联的起搏电极对以用于完成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传递LV中的脉冲的起搏向量。在PNS测试和起搏夺获阈值测试期间，起搏/感测电极对选择和控制电路53选择全部的十六个可能的起搏向量或可用的十六个可能的起搏向量的所选择的子集以用于如下所述的测试。

如果将IMD 10编程至一种速率响应模式，则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)以便得出用于对起搏脉冲的传递进行计时的生理逸搏间期。例如，与患者活动传感器(PAS)电路35中发展的所述患者的活动水平成比例地调节逸搏间期。患者活动传感器27耦合至IPG外壳并且可以采取压电晶体换能器的形式。在一些示例中，活动传感器输出信号被处理并且被用作RCP。活动传感器27响应于所感测的物理活动而生成电信号，所述电信号由活动电路35进行处理并且被提供给数字控制器/计时器电路83。还可以在非速率响应起搏器中实践在此描述的说明性实施例。

在一些示例中，活动传感器27是压电晶体或其他响应于隔膜活动的换能器并且生成提供给患者活动电路35的信号，所述信号可由微处理器80用来检测由于因传递给电极144(或图1中描绘的任何心脏电极)的电脉冲而产生的PNS所导致的隔膜激动。在共同转让的、预授权的公开美国2012/0296387(张(Zhang)等人)中总体上公开了包括用于使用压电换能器或其他声学传感器来检测PNS的传感器的IMD的示例，该公开由此通过引用以其全文结合在此。

IMD 10可以耦合至其他生理传感器(诸如氧合传感器、压力传感器、pH传感器、加速计、以及呼吸传感器)以用于提供速率响应起搏能力或者用于评估起搏效果，诸如CRT的血液动力学效果。这类传感器可以耦合至传感器信号处理电路91并且由传感器信号处理电路91来分析以便向微计算机33和/或用于控制IMD功能的数字控制器/计时器电路83提供信息和/或以便经由RF发送器和接收器41来向外部编程器170传输数据。所述患者活动传感器电路35和/或传感器信号处理电路91可以从响应于PNS或隔膜激动的在此被称为PNS传感器的传感器接收信号。所述PAS电路35或所述传感器信号处理电路91可以经由用于存储如在此描述的心脏起搏夺获阈值测试期间的PNS数据的数据和控制总线向微计算机33提供PNS信号。

众多方法会被实现为用于检测PNS，所述方法可以包括以下传感器中的一种或其组合，诸如：、加速计、压电换能器、电极、或产生在PNS发生时发生改变的信号的其他传感器。由于PNS将典型地引起“暂停”或其他呼吸响应，因此这类传感器可以包括呼吸传感器。在IMD系统100中实现的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，可以对胸阻抗进行监测以便检测由PNS引起的呼吸变化。在共同转让的、预授权的美国公开号20130060298(史培雷(Splett)等人)以及美国公开号20120078320(肖茨科(Shotzko)等人)中总体上公开了可被实现为用于检测PNS的其他装置和方法，这些专利中的两者由此通过引用以其全文结合在此。

由用于感测心脏电活动的引线18、20和22携带的感测电极可以以心脏电描记图信号的形式用于检测响应于传递的起搏脉冲的心脏夺获。从而，感测电极还在此被称为心脏夺获传感器，因为电描记图信号可用于检测心脏夺获以及起搏脉冲之后的失夺获。然而，考虑到的是，可替代传感器可以用于检测心脏夺获。在共同转让的、预授权的美国专利号5,480,414(马科维茨(Markowitz)等人)、美国专利号5,702,427(埃克(Ecker)等人)以及美国专利号7,317,943(弗里克彼得里奇(Ferek-Petric)等人)中总体上公开了用于检测心脏夺获的方法，所有这些专利由此通过引用以其全文结合在此。与用于选自电极144的多个电极向量的心脏夺获和PNS两者相关的、使用在此公开的技术获得的阈值数据可以存储在用于经由RF收发器41传输至编程器170的RAM/ROM 82C中。

通过遥测天线57和相关联的RF收发器41完成向外部编程器170或者从所述外部编程器的数据传输，用于解调接收到的下行链路遥测并且用于传输上行链路遥测两者。上行链路遥测能力典型地将包括传输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)直方图和其他事件，以及心房和/或心室电活动的实时EGM信号以及指示心房和心室中所感测的固有去极化和起搏脉冲传递的发生的标记通道数据。由其他生理信号(包括可以耦合至传感器信号处理电路91的传感器27或在此列举的其他传感器)接收的实时和/或存储的信号和/或从此类信号导出的数据也可以由收发器41传输。

在一个实施例中，微处理器80是被适配成用于取得并执行存储在RAM/ROM单元82中的指令的定制微处理器。然而，考虑到的是，其他实现方式可以适用于实践本发明。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型电路或其组合可以执行微处理器80的功能。

本公开中描述的技术(包括附属于IMD 10和/或各种组成部件的那些技术)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，这些技术的各个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或者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，这些部件在IMD 10、编程器170(诸如内科医师或患者编程器、刺激器、图像处理设备或其他设备)中被具体化。术语“模块”、“处理器”或“处理电路”通常可以是指代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。

此类硬件、软件、和/或固件可以在同一设备或单独设备内实现以便支持本公开中描述的各种操作和功能。此外，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设备。作为电路、模块或单元的不同特征的描绘旨在强调不同的功能方面，并且并不一定暗示此类电路、模块或单元必须通过单独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单独的硬件或软件部件来执行、或集成在共同的或单独的硬件或软件部件内。

当在软件中实现时，授予本公开中描述的系统、设备和技术的功能可以被具体化为存储在计算机可读介质(诸如RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、闪存、磁性数据存储介质、光学数据存储介质等)上的非瞬态指令。所述指令可以由一个或多个处理器执行以便支持本公开中描述的功能的一个或多个方面。

图3是根据一个示例的一种用于测试PNS和心脏起搏夺获阈值的多个起搏向量的方法200的流程图。由流程图200以及在此描述的其他示例示出的PNS和起搏夺获阈值测试可以在植入IMD 10时、在响应于接收自编程器170的命令的任何时间、自动在周期计划基础上、或响应于测试触发而自动执行。例如，IMD 10可以被配置成用于监测引线阻抗或自动检测心脏起搏失夺获。如果由所述IMD 10对引线阻抗的变化进行测量或者发生了心脏夺获损失，则IMD 10的微计算机33可以触发待执行的PNS和起搏夺获阈值测试以便判定当前起搏向量是否仍是可接受的或者以便标识用于传递产生所期望的起搏结果的心脏起搏脉冲的起搏向量。

PNS和起搏夺获阈值测试的其他自动触发可以包括对患者活动或姿势变化的检测。由心脏电极传递的起搏脉冲的用于刺激膈神经并且引起隔膜激动的能力可以是依赖姿势的或者更有可能在具体的身体移动或运动期间发生。这样，当检测到活动和/或姿势变化时或者当检测到已知的用于使得PNS更有可能发生的具体活动或姿势时，活动和/或姿势信号可以被监测并且用于触发PNS和起搏夺获阈值测试。

例如，当PNS未在任何测试的输出脉冲能量处发生并且向量引起全部测试向量中的最低起搏夺获阈值时，可以选择起搏向量。可替代地，可以在PNS阈值的可接受裕量以下基于起搏夺获阈值来选择起搏向量。在其他示例中，当选择心脏起搏夺获阈值和PNS发生之外的起搏向量时，可以将其他参数考虑在内。例如，可以从心音、血压信号、加速计或其他生理信号测量的血液动力学性能参数可以与从PNS和起搏夺获阈值测试结果获得的阈值数据相结合一起用于选择最佳起搏向量。另外或可替代地，电同步参数(诸如QRS宽度、LV-RV传导时间、或RV和LV的电同步/电不同步的其他指示)可以用于选择起搏向量。

PNS和心脏起搏夺获阈值测试的各个示例贯穿本公开被描述为通过使用四极LV引线(诸如携带如图1所示的电极144的引线20)被执行。然而，考虑到的是，所公开的系统和技术可以使用由定位在一个或多个心肌腔室中的一条或多条引线携带的任何数量的电极来实现。从而，虽然在此描述的说明性示例指代仅在LV中进行的测试，但所公开的方法可以被实现为在心肌腔室中的LV、RV、RA或LA或其任何组合中进行测试。

针对被测试并且被提供给临床医师的每一个起搏向量，可例如通过编程器显示器172来记录心脏起搏夺获阈值和PNS信息以及任何其他向量选择参数以用于作出临床医师可编程至IMD 10中以用于传递起搏脉冲的向量选择。可替代地，存储的信息可以由IMD 10用基于心脏起搏夺获阈值、PNS信息以及任选的任何附加向量选择参数来自动选择起搏向量。

在发起心脏起搏夺获和PNS测试时，在框202处执行启动测试。启动测试包括被认为是基本上独立于待测的起搏向量的测试或判定。例如，在针对PNS和起搏夺获阈值的存在而对向量进行测试之前，期望的是验证心率是稳定的并且处于正常范围内。可以对固有A-V和/或V-V传导时间进行测量以用于建立在PNS和心脏起搏夺获阈值测试期间待用的起搏逸搏间期，从而促进固有活动之前的起搏脉冲传递并且避免在测试期间由于固有LV去极化造成的混杂结果。

在框202处可以对心脏夺获传感器信号进行评估以便建立阈值或模板以用于检测失夺获。例如，在框202处可以针对固有LV电活动建立基线LVEGM信号或阈值以用于在成功LV夺获与非成功LV夺获(或失夺获)之间进行辨别。当已知PNS将不会发生时，可以对在心脏起搏夺获阈值搜索期间用于检测PNS的存在的压电换能器信号或其他PNS传感器信号进行记录以便建立基线测量。可以确定基线PNS传感器信号形态或信号特征以便建立与在PNS和夺获阈值测试期间进行比较的模板或阈值从而在PNS存在于不存在之间进行辨别。

从而，在框202处可以单次执行多次判定以用于每一个待测的起搏向量。通过单次执行这些启动判定，缩短了用于确定PNS数据和多个电极向量的心脏起搏夺获数据两者所需的整体时间。可作出稳定的心率和/或其他测试条件要求、表示无PNS的基线PNS传感器信号、表示失夺获的基线心脏夺获信号、和/或其他基线判定，所述这些判定将均适用于待依次测试的全部起搏向量。

在框204处，由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便使用PNS测试输出来传递起搏脉冲输出，例如预定义的PNS脉冲振幅和/或PNS脉冲宽度。由所述起搏/感测电极选择和控制53来选择初始测试起搏向量以便传递所述PNS测试脉冲输出。所述PNS测试脉冲输出可以是最高的可用脉冲振幅或其他名义上的高脉冲振幅和/或脉冲宽度，例如大约6V至8V脉冲振幅。与用于治疗传递的典型起搏脉冲输出相比，对相对高的脉冲输出初始地进行测试以便判定PNS是否可能在此高水平输出处。如果否，那么如果选择用于传递起搏治疗的向量，则起搏向量的使用被认为在任何心脏起搏脉冲输出处最不可能引起PNS。

可以使用当前选择的测试电极向量在PNS测试输出处来传递一个或多个PNS测试脉冲。在框206处，针对心脏夺获来监测LV EGM信号或其他心脏夺获传感器信号。如果在所述PNS测试输出处传递的预定数量的脉冲夺获心脏，则在框206处对心脏夺获进行检测。在初始的高PNS测试能量处，期待发生心脏夺获。

然而，如果未发生心脏夺获，则如在框206处确定的，所述向量不适合传递心脏刺激治疗。心脏夺获的缺失可以结合所选择的起搏向量的标识一起存储在存储器中，并且所述过程前进至框222，在所述框处，由所述起搏/感测电极选择和控制53来选择待测的下一起搏向量。

如果在框206处检测到心脏夺获，则在框208处针对PNS对PNS传感器信号进行监测。可以从声学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对PNS的检测，因为对应于无PNS已经确定了基线阈值或信号形态。PNS检测可能需要在所述PNS测试输出处传递的一个或多个起搏脉冲。呼吸周期期间的起搏脉冲的计时可能影响导致膈神经兴奋和隔膜激动的PNS阈值。从而，可以在呼吸周期上传递多个起搏脉冲以便判定所述脉冲中的任何脉冲是否引起PNS。

在一些示例中，在基于起搏脉冲传递时间而设置的窗口期间获取PNS传感器信号。在呼吸周期上持续多个起搏周期的窗口期间对所述PNS传感器信号进行总体平均以便判定PNS测试输出是否引起了PNS。例如，在框208处执行的PNS检测可以包括在呼吸周期上传递的两个或十个起搏脉冲的传递之后对PNS传感器信号进行分析。

如果在框208处未检测到PNS，则在框210处结合所述当前起搏向量标识对PNS的不存在进行记录。如果检测到心脏夺获和PNS两者，则在框212处针对所述当前起搏向量对所述PNS测试输出处的PNS的存在进行记录。

在针对所述PNS测试输出来记录是否检测到PNS之后，在框214处执行起搏夺获阈值搜索。可以通过从所述PNS测试输出降低起搏脉冲能量来执行所述起搏夺获阈值搜索(例如，降低所述脉冲振幅或脉冲宽度)直到不再发生心脏夺获。通过其从所述PNS测试输出开始对所述脉冲能量所下调的减量可以等于至少一个起搏安全裕量。所述起搏安全裕量是添加至用于设置心脏起搏脉冲输出的所述心脏起搏夺获阈值的裕量以用于在所述夺获阈值之上但是以不浪费IMD电池电荷的能量对心脏安全地进行起搏。例如，在一个示例中，安全裕量可以设置为1.5伏。这样，在一个示例中，按1.5伏步长来减小所述脉冲输出以便搜索所述起搏夺获阈值。

所述起搏夺获阈值搜索可以可替代地在起始起搏脉冲输出处开始。所述起始起搏脉冲输出可以是期待小于所述心脏夺获阈值的低脉冲能量。可以增加所述脉冲输出直到实现夺获。可替代地，所述起始起搏脉冲输出可以是起搏脉冲输出的期望范围的中点，并且响应于失夺获而增加或者响应于正在被检测的夺获而减小。心脏起搏夺获阈值搜索可以通过从夺获LV的起搏脉冲输出逐渐降低、从未夺获LV的起搏脉冲输出逐渐增加、或者以自起搏脉冲输出设置范围的中点开始的任何其他搜索模式(诸如二进制搜索模式)而行进。

当在图3中以及在此描述的其他示例中示出的方法中搜索所述心脏夺获阈值时，可以在每个脉冲输出步长传递单个脉冲。可替代地，可以传递多于一个的脉冲以便在脉冲输出设置处检测心脏夺获。当以给定的脉冲输出设置来传递多于一个脉冲时，可能需要预定的最小数量的脉冲来夺获心脏，否则如果少于预定数量的脉冲夺获心脏，则检测到失夺获。例如，如果每3个脉冲中少于2个脉冲夺获心脏，则针对给定的脉冲输出和测试电极向量检测到失夺获。

在一些示例中，在起始起搏脉冲输出处传递多个脉冲，并且需要m个脉冲中的至少n个脉冲来夺获心脏。如果少于所需数量的脉冲进行夺获，则脉冲输出将增加，否则根据搜索协议来减小脉冲输出。在后续减少的脉冲输出步长上，如果第一脉冲夺获心脏，脉冲输出可能立即降至下一经减量的脉冲输出而无需m个脉冲中的n个脉冲在每一步长处夺获心脏。如果所述第一脉冲未夺获，则将先前的脉冲输出步长确定为夺获阈值。可替代地，如果所述第一脉冲未夺获，则可以传递附加脉冲以便确定m个脉冲中的n个脉冲是否夺获了心脏。

根据在IMD中实现的夺获验证标准而夺获心脏的最低脉冲输出被确定为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处对当前起搏向量的阈值进行存储。在使用经确定的阈值之上的当前测试向量进行起搏期间，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、或临床医师在选择最佳起搏向量时可以考虑的其他参数。

如果附加起搏向量仍然待测，则如在框220处确定的，起搏/感测电极选择和控制53在框222处选择下一测试起搏向量。在一些示例中，可以对全部可用的起搏向量进行测试，包括双极和单极向量。在其他示例中，可以对可用的起搏向量的子集进行测试。测试向量的子集可以由临床医师基于引线阻抗测量或其他标准来选择。

在获得与全部测试向量相关的阈值信息后，在框220处终止所述过程。针对一些测试向量的阈值信息可能是心脏夺获阈值超过了PNS测试输出，所述PNS测试输出可以使用最大可用输出设置，诸如最大脉冲振幅。针对其他测试向量的阈值信息是心脏起搏夺获阈值以及是否在PNS测试输出处检测到PNS。在由流程图200示出的示例中，不一定确定了PNS阈值。

图4是根据另一实施例的一种用于确定起搏夺获阈值并且检测多个起搏向量的PNS的方法的流程图300。在框302处，执行启动测试，诸如验证心率、心率稳定性、以及如上所述建立固有心脏活动(未夺获)且无PNS的基线信号。

在框304处，将所述起搏脉冲输出设置为PNS测试输出，典型地高脉冲振幅，诸如来自IMD 10的可用最大脉冲振幅。如果在框306处响应于所述PNS测试输出未检测到心脏起搏夺获，则所述向量不适合传递心脏起搏治疗。如果存在待测的附加向量，则所述过程前进至框326和328以便选择下一测试向量。

如果在框306处响应于所述PNS测试输出检测到心脏夺获，并且在框308处检测到PNS，则在框310处将当前测试向量的PNS的存在记录在IMD存储器中。在一些情况下，临床医师可能仅想要知道：PNS可从给定的测试向量发生，并且信息单独用来拒绝用于传递起搏治疗的所述向量。在其他情况下，知道所述高PNS测试输出处PNS的存在并且知道实际的心脏起搏夺获阈值为选择治疗传递向量提供了有用信息。例如，如果所述心脏起搏夺获阈值相较于其他电极向量相对较高，并且PNS存在于PNS测试能量处，则为治疗传递选择具有更低起搏夺获阈值和/或在PNS测试输出处无PNS的不同起搏向量。

在对当前测试向量的PNS的存在(或不存在)进行存储并且对心脏夺获进行验证之后，在框312处继续心脏起搏夺获阈值搜索。通过第一步将所述脉冲能量从所述PNS测试输出调节至第二脉冲输出以便测试心脏夺获。在一个示例中，从所述PNS测试输出的所述第一步长调节是到可用脉冲输出设置的范围的中点的步长，例如到中间范围脉冲振幅设置。为了进行展示，如果最大脉冲输出是8V，并且此最大输出用于所述PNS测试输出，则在框312处从所述PNS测试输出到第二脉冲输出的所述第一步长调节可以是4V以便将所述第二脉冲输出设置在所述脉冲振幅设置的中间范围点处，即4V。

如果在所述第二脉冲输出处(例如，所述脉冲输出范围的中间点)未检测到心脏夺获，则如在框314处确定的，在框316处增加所述脉冲输出。在一个示例中，将脉冲振幅设置为与小于阈值搜索减量的PNS测试脉冲振幅相等。在一些示例中，所述阈值搜索减量可以至少与起搏安全裕量相等。在其他示例中，所述减量可以与小于PNS测试输出或任何其他预定义减量的下一个更低的可用脉冲振幅相等。

如果在框314处检测到夺获，则在框318处从所述脉冲输出范围的中点减小所述脉冲输出。分别在框316或318处，在适当增加或者减小所述脉冲输出之后，在框320处IMD判定是否发生了心脏夺获。如果仍然发生了心脏夺获，则在框318处再次减小所述脉冲输出直到夺获消失。从而，在一些示例中，在通过第一步长将所述脉冲输出从所述PNS测试输出调节至第二脉冲输出之后，可以通过小于所述第一步长的阈值搜索步长进一步长调节所述脉冲输出直到检测到心脏起搏夺获。

在框322处，根据所实现的夺获验证要求发生夺获的最低脉冲输出被存储为心脏起搏阈值。如前所述，在框324处，可以确定并存储其他电极向量选择参数。如果附加向量仍有待测试，则在框328处选择新向量，并且通过返回至框304来重复所述过程。如果已经对全部的测试向量进行了测试，则在框330处终止所述过程。可以将针对每一测试向量获得的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传输至外部编程器以用于显示给临床医师和/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一种用于确定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，对所述PNS阈值和所述起搏夺获阈值两者进行确定以用来选择用于传递心脏刺激治疗的电极向量。

如上所述在框402处执行启动测试之后，在框404处使用所述PNS测试输出处的初始测试向量来传递一个或多个输出脉冲。如果未发生心脏夺获(框406)，则所述过程立即前进至下一测试向量(框424和426)。如果在所述PNS测试输出处确实发生了心脏夺获(框406)，并且未发生PNS(框408)，则在框409处对当前测试向量的PNS的存在进行记录。如下所述，在框418处继续对所述心脏起搏阈值进行搜索。

如果在所述PNS测试输出处发生了心脏夺获并且检测到PNS(框408)，则在框410处通过由PNS阈值搜索减量减小所述脉冲输出来执行对PNS阈值的搜索。此减量可以相对地大于用于搜索所述心脏起搏夺获阈值的增量/减量。在一个实施例中，所述PNS阈值搜索减量至少与起搏安全裕量相等。如果所述心脏起搏夺获阈值是小于所述PNS阈值的一个以上的安全裕量，则能够引起PNS的向量可以用于传递心脏刺激治疗。从而，如果所述心脏起搏夺获阈值是所述PNS阈值以下的少于一个的起搏安全裕量，则确定具有分辨率为至少一个起搏安全裕量的所述PNS阈值使得用于治疗传递的向量被选择。

可以在至少一个完整呼吸周期上测试每一个脉冲输出水平，因为在所述呼吸周期期间所述PNS阈值可能取决于计时。在每一个脉冲输出步长处测试所述PNS阈值需要比在给定输出步长处测试心脏夺获更多的时间，因为可典型地以三个起搏脉冲或少至一个起搏脉冲对心脏夺获进行验证。通过使用相对大的减量来搜索所述PNS阈值，所述PNS阈值可比如果同一减量用于PNS阈值搜索和心脏夺获阈值搜索两者更快速地被确定。

如果在所述PNS阈值搜索期间在任何给定的脉冲输出步长处丢失了心脏夺获，则如框412确定的，所述心脏夺获阈值接近或大于所述PNS阈值。在框422处，可以将此结果存储在用于当前测试向量的存储器中。在框426处，所述步骤移动至下一测试向量。

只要在每一个脉冲输出处继续检测心脏夺获，就在框414处由所述PNS阈值搜索减量来减少所述输出直到不再检测PNS。在检测到PNS损失后，在框416处将仍发生PNS的最低脉冲输出存储为所述PNS阈值。

在框418处，按照需要继续对所述脉冲输出进行调节直到找到所述心脏起搏夺获阈值。使用心脏夺获阈值步长对所述脉冲输出进行调节，所述心脏夺获阈值步长可以是取决于对所述脉冲输出的心脏响应的增量或减量。

在PNS丢失之后，在框414处用于继续搜索所述心脏夺获阈值的所述第一脉冲输出可以是PNS丢失但仍发生心脏夺获的所使用的最后一个脉冲输出。可以通过小于所述PNS减量的心脏夺获步长通过减小所述脉冲输出来继续进行夺获阈值搜索。如果在PNS丢失时仍发生了心脏夺获，则已知所述心脏夺获阈值为小于所述PNS阈值的至少一个PNS减量，例如至少一个起搏安全裕量。可以期望知道具有比PNS减量更大的分辨率的心脏起搏阈值以便允许所述起搏治疗输出被设置在最低水平上，所述最低水平在夺获阈值之上但PNS阈值之下安全地夺获了心脏

在其他示例中，在框418处使用的第一脉冲输出可以在可用脉冲输出值的中点范围处，例如可用脉冲振幅设置范围的中点。如果在中点范围处丢失心脏夺获，则通过心脏夺获步长增加脉冲输出，如果在中点范围处检测到心脏夺获，则通过心脏夺获步长减小脉冲输出。

在另一示例中，当PNS丢失并且仍然发生心脏夺获时，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在0V或可用的最小脉冲输出设置与在框414处所使用的最后一个脉冲输出之间的中间点处。可以分别基于失心脏夺获或心脏夺获检测通过心脏夺获步长来上调或下调所述脉冲输出。

心脏夺获步长可以是如上所述的固定步长或诸如二进制搜索方式中的可变步长。与固定或可变心脏夺获步长结合使用的PNS减量可以是固定量。可替代地，不是使用固定减量来从初始PNS测试能量执行向下搜索，PNS阈值搜索输出脉冲可以调至可用输出设置的中点(或其他更低值)，并且如果在中点处未检测到PNS，则可以由等于或大于起搏安全裕量的PNS增量通过增加输出来执行向上搜索。患者体验PNS的时间量可通过执行PNS阈值的向上搜索而非向下搜索来降低。在其他示例中，所述PNS阈值搜索可以包括在从所期望的脉冲输出开始的二进制搜索期间所使用的可变步长。

在这些变型中的任何变型中，在用于确定PNS阈值的每个测试输出设置处，对心脏夺获进行验证，从而使得如果在搜索PNS阈值的过程丢失了心脏夺获，则在所述PNS阈值搜索期间对接近(例如，在起搏安全裕量内)或大于所述PNS阈值的夺获阈值进行标识。此外，通过将用于脉冲输出的后续调节的心脏夺获步长用于确定心脏夺获阈值，仍发生心脏夺获并且丢失PNS的最终PNS测试输出可以引导选择第一起搏脉冲输出以便在框148处使用，从所述框处继续心脏夺获阈值搜索。

在确定所述心脏夺获阈值之后，在框420处对所述阈值进行存储。针对当前测试向量，可以确定并存储其他向量选择参数。如果已经对全部的测试向量进行了评估，则在框428处停止所述过程。可以将所获取的PNS阈值、心脏夺获阈值以及其他向量选择参数数据和信息传输至编程器170或者由IMD用来自动选择用于心脏刺激治疗传递的向量。

图6是一种用于进行测试以确定多个电极向量的PNS阈值和起搏夺获阈值两者的方法的流程图500。如前所述，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传递输出脉冲。如果在PNS测试能量(其在如前所述的最小脉冲输出设置处或附近)处未检测到心脏夺获(框506)，则所述过程前进至下一测试向量(框534)。如果检测到心脏夺获，则所述过程前进以便判定是否在框508处响应于PNS测试输出而检测到PNS。在呼吸周期上或者至少在呼吸周期中的一个期望时间点或阶段上的多个起搏脉冲内传递PNS测试输出。

如果在所述PNS测试输出处检测到无PNS，则在框512处使用前述方法中的任一种方法或任何其他期望的夺获阈值搜索技术来执行心脏起搏夺获阈值搜索。将所述心脏起搏夺获阈值存储在存储器中，其中记录指示使用所述测试向量检测到无PNS(框510)。

如果在初始PNS测试输出处检测到心脏夺获和PNS两者，则所述过程前进至框514以便同时搜索所述心脏夺获阈值和所述PNS阈值两者。在一个示例中，将所述脉冲输出调至脉冲输出设置范围的中点，例如中间范围脉冲振幅。如果响应于中间范围脉冲输出而检测到心脏夺获和PNS两者，则如在框516处确定的，所述过程前进至框522，在该框中，向下搜索可以继续确定PNS和起搏夺获阈值。例如，可以通过心脏夺获搜索步长来降低脉冲振幅直到心脏夺获和PNS两者均丢失。在框528处，将仍发生心脏夺获的最低脉冲振幅存储为心脏夺获阈值，并且将仍发生PNS的最低脉冲振幅存储为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在心脏夺获之前丢失，则可以执行向上步长调节以便标识PNS阈值，所述PNS阈值可以等于先前步长调节(等于起搏安全裕量或其他步长的步长)的一半。

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，则在框520处将所述PNS阈值记录为小于所述心脏起搏夺获阈值。所述向量被认为不适合用于传递心脏刺激治疗。如果附加测试向量可用(框532)，则在框534处所述过程前进至下一测试向量。

在框514处，在第二脉冲输出(例如，在中间范围设置处)处传递起搏脉冲的其他可能的结果是无PNS的心脏夺获，自决定框518的“否”分支。如果发生这种情况，则所述心脏起搏夺获阈值小于所述中间范围脉冲输出，并且所述PNS阈值大于所述中间范围脉冲输出。从那一点，对两个阈值的搜索分离。在框524处执行起搏夺获阈值的向下搜索。可以由心脏夺获搜索步长通过降低脉冲振幅来执行搜索直到心脏夺获丢失。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处传递单个脉冲。可替代地，可以对多于一个脉冲进行传递以便在脉冲输出设置处对夺获进行验证，这要求夺获心脏的预定数量的脉冲，否则如前所述对失夺获进行检测。

在框526处执行向上搜索以便确定PNS阈值。可以由在所述心脏夺获阈值搜索中使用的相同步长或由更大步长(例如，等于或大于起搏安全裕量的步长)通过从中间范围设置增加脉冲输出来执行向上搜索。典型地，将在每个PNS阈值搜索步长处对多个起搏脉冲进行传递以便判定是否在呼吸周期期间的任何时间发生了PNS。不必知道相对于呼吸周期的起搏脉冲的计时，只要在期望包括呼吸周期的时间间隔上传递起搏脉冲。例如，至少两个起搏脉冲被传递，所述两个起搏脉冲可以间隔多于一个心脏周期以便包括呼吸周期的更大部分。在其他示例中，在PNS阈值搜索期间，在每个脉冲输出步长处对至少四个起搏脉冲进行传递。一些实施例可以包括对至少四个(例如，八到十二个)起搏脉冲之后的PNS传感器信号的集平均以便判定平均PNS传感器信号是否已经偏离了作为在呼吸周期期间发生至少一次PNS的指示的基线信号。

当在框522处从中间范围输出设置以通常向下搜索的方式来同时执行PNS夺获阈值搜索时，只要仍然正在检测PNS就可以在每个脉冲输出步长处使用多个脉冲。可以在给定输出处传递的多个脉冲中的一个或多个脉冲上执行对用于检测心脏夺获的EGM信号的分析。如果在第一脉冲或者在脉冲输出步长处传递的至少最小数量的脉冲上检测到心脏夺获，则不需要针对心脏夺获对剩余的脉冲进行评估。同时，可以对在给定脉冲输出处传递的全部脉冲进行评估用于PNS检测。

如果不再检测PNS并且已经对PNS阈值进行了标识但仍然在检测心脏夺获，则在框522处的搜索可以通过在每个脉冲输出步长处传递更少量的脉冲而行进。例如，可以在每个脉冲输出步长处传递至少四个脉冲，同时仍搜索PNS阈值和心脏夺获阈值，并且在已经确定所述PNS阈值之后，可以在每个脉冲输出步长处传递少至仅一个脉冲，同时仅搜索所述心脏夺获阈值。

在另一示例中，如果PNS和心脏夺获阈值均尚未被确定，则可以在每个脉冲输出步长处传递至少八个脉冲。可以针对全部八个或更多起搏脉冲来分析PNS传感器信号以便判定是否在呼吸周期上发生了PNS。可以针对在脉冲输出步长处传递的起搏脉冲的任何子集来分析心脏起搏传感器信号。

在确定PNS阈值之后，在每个输出步长处传递的起搏脉冲的数量可以降至例如少至在每个脉冲输出步长处的一个脉冲。在确定PNS阈值之后并且仍然在寻找心脏夺获阈值时，所述脉冲输出步长可以初始地更大，同时PNS阈值和所述心脏夺获阈值两者正在被搜索并且然后被降低。在确定所述PNS阈值之后通过减少脉冲的数量，可以时间高效的方式来确定心脏起搏夺获和PNS两者的阈值。

针对当前测试向量，在框528处对在框522或在框524和526处确定的阈值进行存储。在框530处，可以确定并存储其他向量选择参数。如果任何附加电极向量仍有待测试，则如在框532处确定的，在框534处选择下一向量。否则，在框536处终止所述过程。所存储的阈值数据用于选择用于传递心脏起搏治疗的电极向量。

图7是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。根据另一实施例中，可以期望的是，通过减少生成参数时所涉及的所需测试时间来减少获得向量选择参数所需的时间。例如，可以通过依次针对每个向量判定是否存在PNS并且然后仅针对其中不存在PNS的那些向量判定是否检测到夺获从而减少获得所述向量选择参数所需的时间。因此，如图7所展示的，在一个实施例中，在框600，所述设备设置了PNS测试输出，例如预定的PNS脉冲振幅和/或PNS脉冲宽度。所述PNS测试脉冲输出可以是最高的可用脉冲振幅或任何其他名义上的高脉冲振幅和/或脉冲宽度，诸如例如大约8V脉冲振幅。在框602，由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便选择用于传递PNS测试脉冲输出的向量并且用于沿着所选择的向量来传递所述PNS测试脉冲输出。

针对PNS对PNS传感器信号进行监测，并且在框604，作出关于是否由于所传递的测试脉冲而检测到了PNS的判定。可以从声学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对PNS的检测，因为对应于无PNS已经确定了基线阈值或信号形态。如上所述，PNS检测可能需要在所述PNS测试输出处传递的一个或多个起搏脉冲。呼吸周期期间的起搏脉冲的计时可能影响导致膈神经兴奋和隔膜激动的PNS阈值。从而，可以在呼吸周期上传递多个起搏脉冲以便判定所述脉冲中的任何脉冲是否引起PNS。

如果由于所传递的测试脉冲检测到PNS，则在框604中为是，在框606处结合当前标识的起搏向量对PNS的检测进行记录。如果未检测到PNS，则在框604中为否，在框608处结合当前标识的起搏向量对PNS的未检测进行记录。一旦针对在框606检测到PNS或在框608未检测到PNS的向量作出判定，则在框610所述设备判定是否全部的向量已经被选择用于确定PNS。如果尚未针对PNS对全部的向量进行测试，则在框610中为否，在框602所述设备选择下一向量，并且针对那个向量对框604至608的用于检测PNS的过程进行重复。一旦针对PNS已经对全部的向量进行了测试，则在框610中为是，如上所述，在框612仅针对导致检测到无PNS的那些向量来执行起搏夺获阈值搜索。根据一个实施例，起搏脉冲可以在所期望的预定起始起搏脉冲输出处开始，诸如例如2.5V。一旦已经针对之前为检测到PNS的全部向量执行了对起搏夺获阈值的判定，则在框614中为是，在框616对仅针对未检测到PNS的那些向量所产生的起搏夺获阈值进行记录以用于随后在框618确定最佳起搏向量。以此方式，针对可能向量(即针对其未检测到PNS的那些向量)的子集仅执行起搏阈值搜索，从而减少所需的测试时间。

根据一个实施例，可以随后对向量(针对这些向量，未检测到PNS)的所记录的起搏夺获阈值进行显示以供内科医师复查从而辅助标识产生期望起搏结果的用于传递心脏起搏脉冲的起搏向量。在另一实施例中，所述设备可以使用向量(针对这些向量，未检测到PNS)的所记录的起搏夺获阈值来自动标识产生期望起搏结果的用于传递心脏起搏脉冲的起搏向量。例如，所述设备可以标识无PNS向量具有最为期望的最低夺获阈值并且将起搏切换至那个向量。

图8是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。在某些实例中，在框604至610判定是否针对每个向量检测到PNS的结果可以是在框606针对全部向量检测到PNS，从而使得最为期望的起搏向量的判定具有较低鲁棒。因此，如上所述，如图8所展示的，在一个实施例中，在框600，所述设备设置了PNS测试输出，例如预定的PNS脉冲振幅和/或PNS脉冲宽度。在框602，由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便选择用于传递PNS测试脉冲输出的向量并且用于沿着所选择的向量来传递所述PNS测试脉冲输出。针对PNS对PNS传感器信号进行监测，并且在框604，作出关于是否由于所传递的测试脉冲而检测到了PNS的判定。可以从声学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对PNS的检测，因为对应于无PNS已经确定了基线阈值或信号形态。如上所述，PNS检测可能需要在所述PNS测试输出处传递的一个或多个起搏脉冲。呼吸周期期间的起搏脉冲的计时可能影响导致膈神经兴奋和隔膜激动的PNS阈值。从而，可以在呼吸周期上传递多个起搏脉冲以便判定所述脉冲中的任何脉冲是否引起PNS。

如果由于所传递的测试脉冲检测到PNS，则在框604中为是，在框606处结合当前标识的起搏向量对PNS的检测进行记录。如果未检测到PNS，则在框604中为否，在框608处结合当前标识的起搏向量对PNS的未检测进行记录。一旦针对所述向量已经作出对在框606检测到PNS的判定或在框608未检测到PNS的判定，则在框610所述设备判定是否全部的向量已经被选择用于确定PNS。如果尚未针对PNS对全部的向量进行测试，则在框610中为否，在框602所述设备选择下一向量，并且针对那个向量对框604至608的用于检测PNS的过程进行重复。一旦已经针对PNS对全部向量进行了测试，则在框610中为是，在框611作出关于是否针对所选择的全部向量检测到PNS的判定。

如果针对全部可用的所选向量检测到PNS，则在框611中为是，在框600所述设备重设PNS测试输出(例如预定的PNS脉冲振幅和/或PNS脉冲宽度)，并且使用经调节的PNS测试输出对所述过程进行重复。例如，根据一个实施例，假设所述PNS测试输出初始地被设为具有8V输出，则所述设备可以将所述输出降至例如6V。

如果针对全部可用的所选向量未检测到PNS，则在框611中为否，如上所述，在框612仅针对导致检测到无PNS的那些向量来执行起搏夺获阈值搜索。根据一个实施例，起搏脉冲可以在所期望的预定起始起搏脉冲输出处开始，诸如例如2.5V。一旦已经针对之前未检测到PNS的全部向量执行了对起搏夺获阈值的判定，则在框614中为是，如上所述，在框616对仅针对未检测到PNS的那些向量所产生的起搏夺获阈值进行记录以用于随后在框618确定最佳起搏向量。以此方式，针对可能向量(即针对其未检测到PNS的那些向量)的子集仅执行起搏阈值搜索，从而减少所需的测试时间。

图9是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。根据另一实施例，获得向量选择参数所需的时间可以通过以下各项操作来减少：针对每个向量判定是否存在所期望的起搏夺获阈值限值；针对具有所期望的起搏夺获阈值限值的那些向量判定是否存在PNS；以及基于所产生的起搏夺获阈值和PNS信息来选择待使用的起搏向量。因此，如图9所展示的，在一个实施例中，在框700所述设备设定与期望的起搏夺获阈值限值相关联的预定起搏夺获阈值限值，诸如例如2.5V。在框702，由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便选择用于传递EGM信号或其他心脏夺获传感器信号的向量并且用于沿着所选择的向量来传递所述起搏夺获阈值信号。在框704处针对心脏夺获对心脏夺获传感器信号进行监测以便判定起搏夺获阈值信号是否小于起搏夺获阈值限值。

如果预定数量的传递的起搏脉冲未夺获心脏，则沿着当前选择的向量传递的起搏夺获阈值信号将不小于起搏夺获阈值限值，在框704中为否，并且因此在框706中将所述起搏夺获阈值记录为针对那个向量不满足。如果预定数量的传递的起搏脉冲的确夺获了心脏，则沿着当前选择的向量传递的起搏夺获阈值信号将小于或等于起搏夺获阈值限值，在框704中为是，并且因此在框708中将所述起搏夺获阈值记录为针对那个向量满足。

一旦针对在框706不满足起搏夺获阈值或者在框708满足起搏夺获的当前向量作出判定，则在框710所述设备判定是否全部的向量已经被选择用于确定相关联的起搏夺获阈值。如果尚未对针对全部向量的相关联的起搏夺获阈值进行测试，则在框710中为否，在框702所述设备选择下一向量，并且在框704至708针对那个向量对检测是否满足所述相关联的起搏夺获阈值的过程进行重复。一旦全部的向量已经被选择用于确定所述相关联的起搏夺获阈值，则在框710中为是，如上所述即从框710，所述设备仅沿着向量(针对这些向量，所述起搏夺获阈值被确定为满足)传递PNS测试脉冲输出并且在框712判定是否针对每个向量检测到PNS。根据一个实施例，所述PNS测试脉冲输出可以是最高的可用脉冲振幅或任何其他名义上的高脉冲振幅和/或脉冲宽度，诸如例如大约8V脉冲振幅。由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便选择一个向量或多个向量(针对该或这些向量，满足所述起搏夺获阈值)，并且用于沿着所选择的一个向量或多个向量来传递所述PNS测试脉冲输出。一旦针对每个向量(针对该向量，满足起搏夺获阈值)执行PNS测试，则在框714中为是，如上所述，在框716对所述PNS测试的结果和所述起搏夺获阈值进行记录以用于随后在框718由设备或由主治医师来确定最佳起搏向量。

图10是根据本公开的实施例的一种用于确定多个起搏向量的起搏夺获阈值和PNS阈值两者的方法的流程图。在某些实例中，在框704至710判定起搏夺获阈值信号是否小于针对每个向量所检测的起搏夺获阈值限值的结果可以是在框706针对全部向量满足所述起搏夺获阈值，从而使得最为期望的起搏向量的判定具有较低鲁棒。因此，如图10所展示的，在一个实施例中，在框700所述设备设定与期望的起搏夺获阈值限值相关联的预定起搏夺获阈值限值，诸如例如2.5V。在框702，由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便选择用于传递EGM信号或其他心脏夺获传感器信号的向量并且用于沿着所选择的向量来传递所述起搏夺获阈值信号。在框704处针对心脏夺获对心脏夺获传感器信号进行监测以便判定起搏夺获阈值信号是否小于起搏夺获阈值限值。

如果预定数量的传递的起搏脉冲未夺获心脏，则沿着当前选择的向量传递的起搏夺获阈值信号将不小于起搏夺获阈值限值，在框704中为否，并且因此在框706中将所述起搏夺获阈值记录为针对那个向量不满足。如果预定数量的传递的起搏脉冲的确夺获了心脏，则沿着当前选择的向量传递的起搏夺获阈值信号将小于或等于起搏夺获阈值限值，在框704中为是，并且因此在框708中将所述起搏夺获阈值记录为针对那个向量满足。

一旦针对在框706不满足起搏夺获阈值或者在框708满足起搏夺获的当前向量作出判定，则在框710所述设备判定是否全部的向量已经被选择用于确定相关联的起搏夺获阈值。如果尚未对针对全部向量的相关联的起搏夺获阈值进行测试，则在框710中为否，在框702所述设备选择下一向量，并且在框704至708针对那个向量对检测是否满足所述相关联的起搏夺获阈值的过程进行重复。一旦全部的向量已经被选择用于确定所述相关联的起搏夺获阈值，则在框710中为是，如上所述，在框711，所述设备判定所述起搏夺获阈值是否针对可能向量中的至少一个向量被确定为满足。

如果所述起搏夺获阈值针对可能向量中的至少一个向量不被确定为满足，则在框711中为否，在框700所述设备重设与期望的起搏夺获阈值限值相关联的预定的起搏夺获阈值限值，并且使用经调节的起搏夺获阈值限值对所述过程进行重复。例如，在一个实施例中，假设所述起搏夺获阈值限值初始为2.5V，则所述设备可以将所述起搏夺获阈值限值从初始的2.5V调至5.0V。

一旦所述起搏夺获阈值针对可能向量中的至少一个向量被确定为满足，则在框711中为是，如上所述即从框710，所述设备仅沿着向量(针对这些向量，所述起搏夺获阈值被确定为满足)传递PNS测试脉冲输出并且在框712判定是否针对每个向量检测到PNS。根据一个实施例，所述PNS测试脉冲输出可以是最高的可用脉冲振幅或任何其他名义上的高脉冲振幅和/或脉冲宽度，诸如例如大约8V脉冲振幅。由微计算机33和数字控制器/计时器电路83来控制输出放大器电路51以便选择一个向量或多个向量(针对该或这些向量，满足所述起搏夺获阈值)，并且用于沿着所选择的一个向量或多个向量来传递所述PNS测试脉冲输出。一旦针对每个向量(针对该向量，满足起搏夺获阈值)执行PNS测试，则在框714中为是，如上所述，在框716对所述PNS测试的结果和所述起搏夺获阈值进行记录以用于随后在框718由设备或由主治医师来确定最佳起搏向量。

虽然在此公开的实施例涉及确定阈值数据以用于选择用于传递心脏电刺激治疗的电极向量，但认识到的是，所公开的技术可以在其他电刺激治疗应用中实现。例如，可以对携带多个电极的医用电引线进行定位以用于传递PNS从而提供呼吸治疗。在一些情况下，在PNS期间会发生无意的心脏夺获。这样，可以利用在此公开的技术来确定心脏起搏夺获阈值和PNS阈值信息以用于选择针对最小化心脏夺获的可能性的PNS的电极向量。不是基于缺乏在初始高脉冲输出处发生的心脏夺获而拒绝电极向量，在初始高脉冲输出处不具有心脏夺获的电极向量将是所期望的向量。当在初始高脉冲输出处发生心脏夺获和PNS两者时，可以执行附加测试以便获取阈值数据以用于标识具有比心脏起搏夺获阈值足够低的PNS阈值的电极向量从而在PNS期间最小化非期望心脏夺获的可能性。

因此，已经描述了一种用于确定心脏夺获和PNS阈值信息的系统和方法的各个实施例。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各种的修改。例如，可以通过对各个步长进行重新排序、或者将所公开的步长进行组合或省略以便得到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组合来对在此呈现的示例做出修改。这些和其他示例是在以下权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于确定起搏阈值数据的医疗设备系统，所述医疗设备系统包括：

心脏夺获传感器；

膈神经刺激传感器；

脉冲发生器，选择性地耦合至多个电极向量以便传递膈神经刺激脉冲；以及

处理器，所述处理器耦合至所述心脏夺获传感器、所述膈神经刺激传感器和所述脉冲发生器并且被配置成：沿着所述多个电极向量传递所述膈神经刺激脉冲；针对所述多个向量中的每一个向量判定是否响应于所传递的膈神经刺激而检测到膈神经刺激；仅沿着所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的向量传递起搏脉冲；以及响应于所传递的起搏脉冲确定起搏夺获阈值。

2.如权利要求1所述的医疗设备系统，其中，所述膈神经刺激脉冲包括第一输出振幅，并且所述起搏脉冲包括小于所述第一输出振幅的第二输出振幅。

3.如权利要求1和2中任一项所述的医疗设备系统，进一步包括存储设备，其中，所述处理器被配置成针对所述多个向量的全部向量存储所述膈神经刺激检测判定，并且仅针对所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的所述向量存储所述起搏夺获阈值。

4.如权利要求1至3中任一项所述的医疗设备系统，其中，所述处理器被配置成响应于仅所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的所述向量的所述起搏夺获阈值而确定最佳起搏向量。

5.如权利要求4所述的医疗设备系统，其中，所述处理器被配置成确定仅所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的所述向量的所述起搏夺获阈值中的最小起搏夺获阈值，并且响应于所确定的最小起搏夺获阈值来确定所述最佳起搏向量。

6.如权利要求1至5中任一项所述的医疗设备系统，进一步包括显示器，其中，所述处理器被配置成显示仅所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的所述向量的所述起搏夺获阈值。

7.如权利要求1至6中任一项所述的医疗设备系统，其中，所述处理器被配置成：判定是否针对全部所述多个向量检测到膈神经刺激；响应于针对全部所述多个向量检测到膈神经刺激而调节所述膈神经刺激脉冲；沿着所述多个电极向量传递经调节的膈神经刺激脉冲；以及针对所述多个向量中的每一个向量判定是否响应于所传递的经调节的膈神经刺激而检测到膈神经刺激。

8.如权利要求7所述的医疗设备系统，其中，所述膈神经刺激脉冲包括第一输出振幅，所述经调节的膈神经刺激脉冲包括小于所述第一输出振幅的第二输出振幅，并且所述起搏脉冲包括小于所述第一输出振幅和所述第二输出振幅的第三输出振幅。

9.如权利要求7所述的医疗设备系统，其中，所述处理器被配置成响应于仅所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的所述向量的所述起搏夺获阈值而确定最佳起搏向量。

10.如权利要求7所述的医疗设备系统，进一步包括存储设备，其中，所述处理器被配置成存储仅所述多个向量中的确定未检测到膈神经刺激的所述向量的所述起搏夺获阈值。