CN106659897B - 使用不频繁心房信号和心室收缩对无引线起搏器进行双腔定时 - Google Patents

使用不频繁心房信号和心室收缩对无引线起搏器进行双腔定时 Download PDF

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Abstract

一种用于调节植入心脏内的双腔无引线起搏器的起搏速率的方法可以包含：利用植入所述心脏的心房内的无引线心房起搏器来确定所述心房的固有心房收缩速率比心室收缩速率快；将第一信号从所述心房起搏器传输至植入所述心脏的心室内的无引线心室起搏器以便提高所述心室起搏器的心室起搏速率；利用所述心室起搏器接收所述传输的第一信号；以及基于所述接收的第一信号提高所述心室起搏速率。

Description

使用不频繁心房信号和心室收缩对无引线起搏器进行双腔 定时
相关申请的交叉引用
本申请要求标题均为“Dual Chamber Timing for Leadless Pacemakers UsingInfrequent Atrial Signals and Ventricular Contractions(使用不频繁心房信号和心室收缩对无引线起搏器进行双腔定时时)”的2014年9月8日提交的美国临时申请序列号62/047,315以及2014年10月9日提交的美国实用新型申请序列号14/510,558的优先权，其内容以其整体通过引用结合在此。
技术领域
本披露涉及心脏起搏设备和方法。更确切地，本披露涉及用于调节双腔无引线起搏器系统的起搏定时的技术。
背景技术
无引线起搏器用于感测电活动和/或向心脏递送治疗性起搏脉冲。对于某些患者，可以将一个心房起搏器用于心脏的一个心房。对于其他患者，可以将多个无引线起搏器用于心脏的至少一个心房和至少一个心室内。每个无引线起搏器设备通常包括在其外壳上的两个或更多个电极，所述两个或更多个电极用于递送治疗电脉冲和/或感测心脏的固有去极化。每个无引线起搏器可以定位在心脏的腔室之内，并且在一些示例中可以经由固定机构被锚定到心脏的壁上。
在双腔无引线起搏器系统中，心脏的两个或更多个腔室中的两个或更多个起搏器必须能够以同步的方式起搏这些腔室。同时，从心脏的一个腔室内的一个无引线起搏器向心脏的另一腔室内的另一无引线起搏器发送定时信号，以及利用接收起搏器来接收和处理所传递的信号消耗大量的电池电力，因而降低无引线起搏器设备的使用寿命。
因此，将期望具有一种双腔无引线起搏器系统，这种双腔无引线起搏器系统在不同心脏腔室内的起搏器之间利用最小通信维持其起搏脉冲的期望定时。这种系统将有助于减小电池损耗并因而延长系统的有用寿命，同时仍然获得期望的起搏定时。
发明内容
本披露的双腔无引线起搏系统总体上包括至少一个心房起搏设备(或“心房起搏器”或“心房设备”)以及至少一个心室起搏设备(或“心室起搏器”或“心室设备”)。虽然在此所描述的系统通常被称为“双腔”系统，在一些实施例中，这些系统可以包括用于心脏的不只两个腔室(例如，两个心房和一个心室、一个心房和两个心室、或两个心房和两个心室)的起搏器。
本披露的心房起搏设备被配置成植入患者心脏的心房内。所述心房设备可以对心房进行起搏、感测固有心房电活动、并检测心室激动。所述心房设备可以被配置成：通过检测心室电活动和/或心室的机械收缩来检测心室激动。所述心房设备可以基于检测到心房和心室激动的时间控制起搏脉冲被传递至心房的定时。
在双腔系统中，心房设备与至少一个心室起搏设备一起运行，所述至少一个心室起搏设备被配置成用于植入患者心脏的心室。所述心室设备可以被配置成感测心室去极化并对心室进行起搏。在一些示例中，所述心室起搏设备可以被编程至备用起搏速率(例如，小于心房起搏速率)，从而使得所述心室设备仅在心房去极化不加快心室去极化(例如，在AV阻滞过程中)的情形下进行起搏。此备用起搏速率可以是固定速率，例如50脉冲每分钟(“ppm”)，或者可以可替代地遵循心室固有速率(例如，心室固有速率以下10ppm)以下的某ppm量。另外，心室设备可以被配置成使得，在以所述备用速率进行了限定量的心室起搏之后，心室起搏速率切换至传感器所确定的速率，称为心室传感器速率。
2012年10月31日提交的标题为“无引线起搏器系统(Leadless PacemakerSystem)”的美国专利申请公开号2014/0121720中描述了无引线起搏系统的各实施例和细节，其整体披露内容通过引用结合在此。在许多情况下，在此所描述的无引线起搏系统可以大多数时间或一直基于所感测的心脏电活动和/或机械活动协调心脏起搏。以这种方式，在心房设备与心室设备的运行可以依赖于所感测的心脏活动(电的或机械的)并且不需要依靠无线通信的意义上，心房设备和心室设备可以彼此独立的运行。然而，在一些情况下，如下面进一步描述的，心房起搏器设备将与心室起搏器设备通信以帮助维持心脏的同步起搏。与从心房设备向心室设备连续地发送信号相反，在此所描述的系统和方法仅根据需要提供信号发送以维持同步起搏。下文所述的系统和方法因而提供设备之间的有限通信，从而在不适用大量电池电力的情况下以同步的方式保持设备起搏。
在本披露的一方面，一种用于调节植入心脏内的双腔无引线起搏器系统的起搏速率的方法可以包含：利用植入所述心脏的心房内的无引线心房起搏器确定定所述心房的固有心房收缩速率比心室收缩速率快；将第一信号从所述心房起搏器传输至植入所述心脏的心室内的无引线心室起搏器从而提高所述心室起搏器的心室起搏速率；利用所述心室起搏器接收所传输的第一信号；以及基于所接收的第一信号提高所述心室起搏速率。在一些实施例中，心房收缩速率是心房每分钟的收缩速率，并且心室收缩速率是心室每分钟的收缩速率。
可选地，所述方法可以进一步包括：在传输步骤之后，利用所述心房起搏器确定所述固有心房收缩速率仍然比心室收缩速率快；从所述心房起搏器向所述心室起搏器传输第二信号从而提高心室起搏速率；利用所述心室起搏器接收所传输的第二信号；以及基于所接收的第二信号提高所述心室起搏速率。所述方法可以进一步重复所述确定、传输、接收和提高步骤，直到心室收缩速率超过固有心房收缩速率。所述方法还可以可选地包括：利用所述心房起搏器确定心室收缩速率超过了固有心房速率，并且从心房起搏器向心房发送起搏脉冲以使得心房以近似所述心室收缩速率的心房起搏速率收缩。所述方法还可以包括随着时间维持心室起搏速率和心房起搏速率，其中，心房起搏速率和心室起搏速率比心房固有速率快。
在一些情况下，所述方法可以包含：利用所述心室起搏器确定已经达到了阈值心室起搏速率，并中断心室起搏速率的任何进一步提高。所述方法还可以包括：利用心室起搏器确定已持续预定时间量未从心房起搏器接收到信号，以及降低心室起搏速率。在一些实施例中，例如，可以将心室起搏速率降低至少2ppm(“脉冲每分钟”)并且不多于10ppm的预定减量。在一些实施例中，用于降低心室起搏速率的预定减量可以比用于提高心室起搏速率的预定增量更小。所述方法可以另外包括：在所述降低步骤之后，利用心室起搏器确定已持续另一预定时间量未从心房起搏器接收到信号，以及再将心室起搏速率降低预定减量。可以重复所述确定和降低步骤，直到心室起搏速率达到心室传感器速率或感测到心室去极化，指示AV节点不再被阻滞。在各实施例中，可以将心室起搏速率提高至少2ppm并且不多于10ppm的预定增量。在一些实施例中，可以将心室起搏速率从当前速率提高至下一更高的预定起搏速率水平。
所述方法还可以包括：在所述确定步骤之前，利用心房起搏器感测指示心室的多次收缩的多个信号，并且从所述多个信号确定心室收缩速率。所感测的信号可以包括例如远场R波和/或心音。所述确定步骤可以包含来自心房起搏器的预定百分比的心房事件(心房起搏和心房感测)是心房感测。在一些实施例中，只有在至少来自心房起搏器的所述预定百分比的心房事件是心房感测时才执行所述传输步骤。
在一些实施例中，所述传输步骤可以包含以比如声学信号、跨心脏电导信号、光学信号和射频信号形式传输第一信号。
在本披露的另一方面，非瞬态计算机可读存储介质可以存储指令集，所述指令集使得植入心脏内的双腔无引线起搏器系统执行一种方法。所述方法可以包含：利用植入所述心脏的心房内的无引线心房起搏器确定定所述心房的固有心房收缩速率比心室收缩速率快；将第一信号从所述心房起搏器传输至植入所述心脏的心室内的无引线心室起搏器从而提高所述心室起搏器的心室起搏速率；利用所述心室起搏器接收所传输的第一信号；以及基于所接收的第一信号提高所述心室起搏速率。所述方法可以具有上述特征中的任何一种。
在本披露的另一方面，植入式双腔无引线起搏器系统包括心房无引线起搏器和心室无引线起搏器。所述心房去引线起搏器可以包括：感测模块，所述感测模块被配置成感测指示心室收缩的信号；处理模块，所述处理模块被配置成确定固有心房收缩速率是否大于心室收缩速率；以及通信模块，所述通信模块被配置成响应于来自所述处理模块的用于提高心室起搏速率的指令而将信号传输至心室无引线起搏器从而提高所述心室起搏速率。所述心室去引线起搏器可以包括：感测模块，所述感测模块被配置成从所述心房起搏器接收所传输的信号；以及处理模块，所述处理模块被配置成：根据所述接收的信号提高所述心室起搏速率，确定何时已持续预定时间量未从所述心房起搏器接收到信号，以及当已持续所述预定时间量未从所述心房起搏器接收到信号时，降低所述心室起搏速率。
在一些实施例中，所述心房起搏器的所述感测模块被配置成感测远场R波和/或心音。在一些实施例中，所述心房起搏器的所述处理模块进一步被配置成确定所述心室收缩速率超过了所述固有心房收缩速率以及中断从所述心房起搏器到所述心室起搏器的信号传输。所述心房起搏器的所述处理模块可以进一步被配置成以比所述固有心房速率快并且至少与所述心室起搏速率近似匹配的心房起搏速率开始对所述心房进行起搏。所述心房起搏器的所述处理模块还可以被配置成检测心房快速性心律失常。例如，所述心房起搏器的所述处理模块可以被配置成感测心房固有速率何时超过阈值，这可以被处理模块定义为快速性心律失常。在一个实施例中，例如，所述阈值可以是180次每分钟。
所述心室起搏器的所述处理模块可以被配置成将心室起搏速率提高和降低至少2ppm并且不多于10ppm的预定增量和减量。在一些实施例中，所述心室起搏器的所述处理模块可以被配置成将所述心室起搏速率提高预定增量以及将所述心室起搏速率降低小于所述预定增量的预定减量。在其他实施例中，所述心室起搏器的所述处理模块可以被配置成：在预定的量化水平之间提高和降低所述心室起搏速率。这些水平可以被均匀地间隔(例如，70ppm、75ppm、80ppm)或非均匀地间隔(例如，70ppm、75ppm、85ppm)。在其他实施例中，所述心室起搏器的所述处理模块可以被配置成：基于心室起搏之间时间间隔的预定增量或减量，提高和降低所述心室起搏速率。可选地，所述心室起搏器的所述处理模块可以进一步被配置成确定达到了阈值心室起搏速率以及中断提高所述心室起搏速率。
所述心房起搏器的所述处理模块可以进一步被配置成：确定预定百分比的心房事件是所感测到的固有收缩，并且如果至少所述预定百分比的事件是固有收缩，则仅发送指令给传输模块以向心室起搏器传输信号。心房起搏器的通信模块可以被配置成以选自由以下各项组成的组的形式从心房起搏器向心室起搏器发送信号：声学信号、跨心脏电导信号、光学信号和射频信号。
下面参照附图更详细地描述了本披露实施例的这些和其他方面。
附图说明
图1示出了示例无引线起搏器设备。
图2是示例无引线起搏器设备的功能框图。
图3示出了植入患者体内的示例无引线起搏器系统，包括心房起搏器设备和心室起搏器设备。
图4是示例心室设备的功能框图。
图5是根据一个实施例展示了对双腔无引线起搏器系统的起搏进行定时的流程图。
具体实施方式
本披露的植入式心房起搏器设备被配置成植入患者心脏的心房内。所述心房设备可以对心房进行起搏、感测固有心房电活动、并检测心室激动。所述心房设备可以基于所检测到的心房和心室活动控制起搏脉冲被传递至心房的定时。
所述心房设备可以包括密封壳体，所述密封壳体具有允许心房设备植入心房内的尺寸和形状因数。在一些示例中，所述壳体可以具有圆柱(例如，药丸形状的)形状因数。所述壳体可以包括将所述壳体连接至所述心房内的心脏组织的固定齿。所述固定齿可以将心房设备锚定至心房心脏组织，从而使得所述心房设备在心脏收缩过程中与所述心房心脏组织一起移动。
所述心房设备的所述壳体可以容纳用于感测心脏电活动的部件，比如固有心房去极化和心室去极化，例如远场R波(FFRW)。所述心房设备还可以容纳用于递送电刺激治疗(比如起搏脉冲)的部件。在一些示例中，所述心房设备还可以容纳用于感测生理参数(诸如加速度、压力、声音、和/或阻抗)的部件。
所述心房设备可以包括用于感测心脏电活动并递送电刺激治疗(例如，起搏脉冲)的多个电极。例如，所述心房设备可以包括尖端电极和环形电极。所述尖端电极可以位于所述壳体上，从而使得当所述心房设备被所述固定齿锚定至心脏组织时所述尖端电极接触心脏组织。所述环形电极还可以位于所述壳体上。例如，所述环形电极可以被绕所述壳体的周围安置。
所述心房设备可以被配置成检测心室激动事件。心室激动一般可以指心室心脏组织的电学去极化以及随后心室心脏组织的机械收缩。所述心房设备可以被配置成：基于检测到心室电活动和/或检测到心室的机械收缩来检测心室激动。如在此所使用的，对心室激动的检测一般可以指对心室电活动(例如，FFRW)的检测和/或对心室机械收缩的检测(例如，基于心音)。在一些示例中，所述心房设备可以通过检测FFRW来检测心室激动。在一些示例中，所述心房设备可以通过检测S1心音来检测心室激动。虽然心房设备可以基于FFRW和/或心音检测心室激动，考虑到的是所述心房设备可以使用其他传感器和技术检测心室激动。
在一些示例中，所述心房设备可以检测心房内指示心室去极化的FFRW。例如，所述心房设备可以检测FFRW并且基于FFRW的检测老确定何时发生心室去极化。虽然所述心房设备在此被描述为基于对FFRW的检测来检测心室去极化，所述心房设备还可以基于所检测到的FFRW之外的心室电活动检测心室去极化。
另外，或可替代地，所述心房设备可以被配置成检测心室的机械收缩。例如，所述心房设备可以检测心脏电活动以外的生理参数，包括加速度和/或压力。在一些示例中，所述心房设备可以包括测量心房中的加速度和/或压力的一个或多个传感器。在这些示例中，所述心房设备可以基于所述一个或多个传感器所生成的信号检测心室的机械收缩。例如，所述心房设备可以在心室开始收缩时检测指示房室瓣关闭的S1心音，并且然后在检测到S1心音的基础上确定已经发生心室收缩。另外，或可替代地，所述心房设备在一些示例中可以检测S2心音，并且然后在检测到S2心音的基础上确定已经发生心室收缩。在各实施例中，所述心房设备可以被配置成检测和使用FFRW、S1心音和/或S2心音的任意组合。
所述心房设备可以基于在心脏周期内何时检测到心室激动来控制心房起搏定时。在一些示例中，所述心房设备可以基于在心脏周期内何时检测到FFRW来确定何时对心房进行起搏。另外，或可替代地，所述心房设备可以基于在心脏周期内何时检测到S1心音来确定何时对心房进行起搏。心脏周期可以指从一次心跳开始时到下一次心跳开始时发生的心脏电活动，如所述心房设备的电极和/或传感器所感测到的。下文描述了感测心脏电活动、感测心室的收缩、和控制向心房递送电刺激的所述心房设备的部件。
所述心房设备可以包括电学感测模块(即，感测模块)，所述电学感测模块被配置成监测心房内的心脏电活动。所述感测模块可以包括电子部件，所述电子部件通过所述心房设备的电极(例如，尖端电极和环形电极)获取心脏电信号。在一些示例中，所述感测模块可以对所获取的电信号实施信号调节。例如，所述感测模块可以对所获取的电信号进行过滤、放大、和数字化。所述感测模块所监测的电活动可以包括各种不同的电信号成分。所述电活动可以包括固有心脏电活动(例如，固有心房活动和/或固有心室电活动)或其他电信号。
所述心房设备可以包括一个或多个传感器，比如加速度计和/或压力传感器。所述心房设备中所包括的加速度计生成指示所述心房设备的加速度的信号。所述心房设备中所包括的压力传感器可以生成指示所述心房内压力的信号。当所述心房设备包括压力传感器或加速度计时，所述心房设备可以基于所述传感器所生成的信号检测心室激动。例如，如上所述，所述心房设备可以基于指示心室收缩的传感器信号(比如S1心音)检测心室的收缩。
所述心房设备可以包括刺激发生器模块(即，“刺激发生器”)，所述刺激发生器模块被配置成通过电极(例如，尖端电极和环形电极)向心房递送电刺激。例如，所述心房设备可以通过电极向心房递送起搏脉冲。
所述心房设备可以包括从所述感测模块接收感测数据的处理模块。从所述感测模块所接收的数据可以包括经所述心房设备的电极接收到的数字化的电活动。所述处理模块可以基于从所述感测模块接收到的感测数据监测固有心房活动。例如，所述处理模块可以基于从所述感测模块接收到的感测数据监测固有心房去极化。在一些示例中，由所述处理模块检测到固有心房去极化可以指“心房感测事件(atrial sensed event)”或“感测的心房事件(sensed atrial event)”。被从刺激发生器递送起搏脉冲加快的心房电活动可以指“心房起搏事件”。
所述处理模块可以通过各种不同方式检测心室激动事件。在一些示例中，所述处理模块可以检测心室电活动(例如，FFRW)。如果使用了FFRW，可以使用算法来区别心房固有事件与FFRW。在一些示例中，所述处理模块可以基于从所述心房设备中所包括的所述一个或多个传感器接收到的信号来检测心室收缩。例如，所述处理模块可以基于从所述一个或多个传感器所接收到的所述信号来检测心音(例如，S1心音)并基于所检测到的心音来检测心室收缩。心音可以是心脏收缩过程中生成的机械扰动，比如血液流动和心脏瓣膜的关闭。这些传感器(例如，加速度传感器和/或压力传感器)可以响应于所述机械扰动来生成信号。心音可以被称为S1、S2、S3、或S4心音，例如。S1心音可能是由房室瓣(例如，在心室收缩时三尖瓣和/或二尖瓣)的关闭造成的。这样，S1心音可以指示心室收缩。所述处理模块还可以在一些示例中检测心音S2、S3、和S4，并且基于所检测到的心音确定其他心脏参数。
如上所述，所述处理模块可以在检测到心室电活动(例如，FFRW)的基础上和/或在检测到其他心室收缩(例如，S1心音)的基础上检测心室激动。在一些示例中，所述处理模块可以仅基于所检测到的心室电活动来检测心室激动。在其他示例中，所述处理模块可以仅在检测到心室收缩的基础上(例如，仅基于加速度计数据和/或压力数据)检测心室激动。在仍其他示例中，所述处理模块可以基于心室电活动与所检测到的心室收缩(例如，FFRW和S1心音两者)两者的组合检测心室收缩。
所述处理模块可以基于在心脏周期内处理模块何时检测到心房和心室激动来控制刺激发生器何时递送起搏脉冲(即，心房起搏定时)。例如，所述处理模块可以首先确定心室激动事件与领先所检测到的心室激动事件的前一次心房事件(例如，固有或起搏心房事件)之间的事件量。然后，所述处理模块可以基于所确定的所述心室激动事件与所述前一心房事件之间的时间量来计划向心房递送起搏脉冲的时间。所述处理模块然后可以控制信号发生器模块在所述计划的时间向心房递送起搏脉冲。在一些示例中，如果所述处理模块在有待递送起搏脉冲的所述计划的时间之前感测到固有心房去极化，所述处理模块可以被配置成禁止在所述计划的时间递送起搏脉冲。
所述处理模块可以通过各种不同方式在检测到心室激动的基础上控制心房起搏定时。所述处理模块控制心房起搏定时的方式可以取决于心室激动相对于领先(例如，加快的)所述心室激动的心房事件发生的时间。例如，所述处理模块控制心房起搏定时的方式可以取决于FFRW相对于领先所述FFRW的心房事件被感到的时间。作为另一示例，所述处理模块控制心房起搏定时的方式可以取决于S1心音相对于领先于导致所感测到的S1心音的收缩的心房事件被感到的时间。
本披露的心房设备可以作为独立的植入式设备工作。换言之，在其他示例中，心房设备可以作为被植入心脏的唯一起搏设备工作。虽然心房设备可以作为植入心脏的唯一起搏设备工作，在其他示例中，心房设备可以与所植入的无引线心室起搏器设备一起工作。本披露的心室设备可以被植入心脏的心室内，感测心室去极化，并对心室进行起搏。心房设备与心室设备的组合在此可以被成为无引线起搏系统。
在一些示例中，心房设备和心室设备可以同时植入患者，例如，在同一植入程序中。在其他示例中，心室设备可以在稍后的时间植入。例如，患者最初可以让心房设备植入以治疗病态窦房结综合征(例如，心动过缓)，然后让心室设备在患者产生了AV阻滞之后的稍后时间植入。在仍其他示例中，可以在心室设备已经在较早的程序被植入之后的某个时间植入本披露的心房设备。例如，如果在植入心室起搏设备之后患者产生了起搏器综合征，可以在心室设备之后植入心房设备。
当已经将心室设备添加至患者的心脏以形成无引线起搏系统时，本披露的心房设备可以在不做更改的情况下可靠地工作。换言之，本披露的心房系统可以不需要更改(例如，重新编程)，以便与随后植入的心室设备一起起作用。心房设备甚至可以在添加了心室设备时工作，因为心房设备基于所感测到的心室激动控制心房起搏定时，而不管所感测到的心室激动的起源。例如，心房设备可以通过在此所述的方式控制起搏定时，不管心房设备所检测到的心室激动是由于固有心室去极化还是由于心室设备的心室起搏所而出现的。相应地，本披露的心房设备可以在不做更改的情况下在各种不同环境下起作用，例如作为单独设备或与另一设备一起植入。
虽然本披露的心房设备在植入心室设备时可能不需要额外编程，在一些示例中，心室设备可以被编程以与心房设备一起起作用，以便提供更加优化的心房起搏。换言之，在一些示例中，心室设备可以被配置(例如，编程)成与心房设备一起工作，从而假定无引线起搏系统运行于最优水平。例如，心室设备可以被配置成从心房设备接收信号以增加其起搏速率，如在此所描述的。
图1示出了可以被配置成用于植入患者102(图3)的无引线心房起搏器设备100(或“心房设备100”)。例如，心房设备100可以被配置成用于植入患者102的右心房104心房设备100可以被配置成监测心脏106的电活动和/或向患者106提供电治疗。
心房设备100包括壳体108，固定齿110-1、110-2、110-3、110-4(统称为“固定齿110”)，和电极112-1、112-2。在一些示例中，壳体108可以具有药丸形状的圆柱形状因数。固定齿110被配置成将心房设备100连接(锚定)至心脏106。固定齿110可以是由形状记忆材料制造的，比如镍钛诺。在一些示例中，固定齿110可以在患者106的腔室之一将心房设备100连接至心脏106。例如，如在此相对于图3所展示和描述的，固定齿110可以被配置成将心房设备100在右心房104锚定至心脏106。虽然心房设备100包括被配置成将心房设备100锚定至右心房的心脏组织的多个固定齿110，考虑到的是根据本披露的无引线设备可以使用其他类型的固定机制固定至患者心脏的其他腔室内的心脏组织。
心房设备100可以包括用于感测心脏106的电活动和/或向心脏106递送电刺激的一个或多个电极112。心房设备100包括两个电极112，虽然在其他示例中心房设备上可以包括不知两个电极。电极112-1可以被称为“尖端电极112-1”。电极112-2可以被称为“环形电极112-2”。尖端电极112-1和环形电极112-2可以被隔开足够距离，从而能够检测心脏所生成的各电信号，比如心房所生成的P波和心室所生成的FFRW。在一个实施例中，例如，电极112-1、112-2可以彼此隔开至少17mm。固定齿110可以将心房设备100锚定到心脏组织上，从而使得尖端电极112-1保持与心脏组织的接触。环形电极112-2可以位于壳体108上。例如，环形电极112-2可以是绕壳体108包裹的圆柱形电极。虽然环形电极112-2被展示为绕壳体108包裹的圆柱形电极，环形电极112-2可以包括其他几何形状。在一些示例中，壳体108可以是由导电材料形成的。在这些示例中，壳体108可以充当心房设备100的电极。
壳体108容纳心房设备100的电子部件。电子部件可以包括任何离散和/或集成电子电路部件，所述部件实现能够产生归因于在此描述的心房设备100的功能的模拟电路和/或数字电路。例如，壳体108可以容纳电子部件，所述电子部件通过电极112感测电活动和/或通过电极112递送电刺激。另外，壳体108还可以包括存储器，所述存储器包括指令，当由容纳在壳体108内的一个或多个处理电路执行时，这些指令使得心房设备100执行归因于在此的心房设备100的各种功能。壳体108还可以容纳感测患者102的生理状态的传感器，比如加速度计和/或压力传感器。
在一些示例中，壳体108可以容纳通信模块，所述通信模块使无引线设备100能够与其他电子设备通信，比如编程器114或其他外部患者监视器。在一些示例中，壳体108可以容纳用于无线通信的天线。壳体108还可以包括电源，比如电池。下文进一步详细地描述了壳体内所包括的电子部件。
图2示出了被配置用于植入心房104(图3)的示例心房设备100的功能框图。图3示出了包括心房设备100以及可以用于对心房设备100进行编程并从心房设备100检索数据的编程器114的治疗系统。心房设备100包括处理模块120、存储器122、信号发生器模块124、电感测模块126、通信模块128、传感器130和电源132。电源132可以包括电池，例如可再充电或非可再充电电池。
包括在心房设备100中的模块表示可以包括在本公开的心房设备100中的功能。如之前通过引用所结合的美国专利申请公开号2014/0121720中所讨论的，心室起搏器设备中也可以包括类似或完全相同的模块和功能，所述心室起搏器设备可以被设置为用于植入和用于心脏的至少一个心房和至少一个心室的双腔无引线起搏器系统的一部分。本公开的模块可以包括任何离散和/或集成电子电路部件，所述部件执行能够产生归属于在此的所述模块的功能的模拟电路和/或数字电路。例如，所述模块可以包括模拟电路，例如，放大电路、滤波电路、和/或其他信号调节电路。所述模块还可以包括数字电路，例如，组合逻辑电路或时序逻辑电路、存储器设备等。存储器可以包括任何易失、非易失、磁、电介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存和/或任何其他存储器设备。而且，存储器可以包括指令，所述指令当由一个或多个处理电路执行时使所述模块执行在此归因于所述模块的各种功能。
可以将归属于在本文中的模块的功能具体化为一个或多个处理器、硬件、固件、软件或者其任何组合。将不同的特征描绘为模块旨在高亮不同的功能方面并且并非暗示这种模块必须由分开的硬件或软件部件来实现。相反，与一个或一个模块相关联的功能可以通过分开的硬件或软件部件执行、或者集成在共同或分开的硬件或软件部件内。
处理模块120可以与存储器122通信。存储器122可以包括计算机可读指令，所述计算机可读指令在由处理模块120执行时，使处理模块120执行在此归因于处理模块120的各种功能。存储器122可以包括任何易失性、非易失性、磁的、或电介质，比如，RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、闪存、或任何其他数字介质。例如，存储器122可以包括起搏指令和值，比如基线心房起搏速率、基线心房起搏间隔和基线AV间隔。所述起搏指令和值可以由编程器114(图3)来更新。存储器122中所包括的起搏指令可以致使心房设备100按照美国专利申请公开号2014/0121720所描述的运行，此申请之前已通过引用结合。
处理模块120可以与信号发生器模块124和电感测模块126通信。信号发生器模块124和电学感测模块126与电极112电耦连。电感测模块126被配置成监测来自电极112的信号，从而监测心脏106的电活动。信号发生器模块124被配置成通过电极112向心房104递送电刺激。
处理模块120可以控制信号发生器模块124生成并通过电极112向心房104递送电刺激。电刺激可以包括起搏脉冲。处理模块120可以控制信号发生器模块124根据一个或多个心房治疗程序来递送电刺激治疗，所述一个或多个心房治疗程序包括可以被存储在存储器122中的起搏指令和值。
电感测模块126可以包括获取电信号的电路。由电感测模块126获取到的电信号可以包括固有的心脏电活动，诸如固有心房和/或固有心室心脏电活动。电感测模块126可以对所获取的电信号进行滤波、放大和数字化以便生成原始的数字数据。处理模块120可以接收由电感测模块126生成的数字化数据。在一些示例中，处理模块120可以对原始数据执行各种数字信号处理操作，诸如数字滤波。
处理模块120可以基于从电感测模块126接收到的数据来感测心脏事件。例如，处理模块120可以基于从电感测模块126接收到的数据来感测心房事件。在一些示例中，处理模块120可以基于从电感测模块126接收到的数据来感测心室激动。例如，处理模块120可以基于从电感测模块126接收到的数据来检测指示心室激动的FFRW。
图3示出了示例无引线起搏系统202。无引线起搏系统202包括心房设备100和无引线心室起搏器设备200(下文称为“心室设备200”)。心室设备200可以被配置成对心室进行起搏，感测固有心室去极化，并响应于所检测到的心室去极化禁止心室起搏。心室设备200的结构可以与心房设备100的结构类似。例如，心室设备200可以具有与心房设备100的壳体108、固定齿110、和电极112(图1)类似的壳体、固定齿、和电极。
参照图3，心室设备200的固定齿被配置成将心室设备200连接(锚定)至心脏106。例如，心室设备200的固定齿可以被配置成将心室设备200锚定在右心室或左心室。如在此相对于图3所展示和描述的，心室设备200可以被植入右心室206。
心室设备200可以包括用于感测心脏106的电活动和/或向心脏106递送电刺激的两个或更多个电极(例如，图4的电极222-1、222-2)。心室设备200可以包括与心房设备100的尖端电极112-1和环形电极112-2(图1)类似的尖端电极和环形电极。心室设备200的固定齿可以将心室设备200锚定到心脏组织上，从而使得心室设备200的尖端电极保持与心脏组织的接触。
心室设备200可以包括与心房设备100的壳体108类似的壳体。心室设备200的壳体容纳心室设备200的电子部件。电子部件可以包括任何离散和/或集成电子电路部件，所述部件实现能够产生归因于在此描述的心室设备200的功能的模拟电路和/或数字电路。例如，心室设备的壳体可以容纳电子部件，所述电子部件通过心室设备200的电极感测电活动和/或通过心室设备200的电极递送电刺激。心室设备的壳体还可以包括存储器，所述存储器包括指令，当由容纳在心室设备200的壳体内的一个或多个处理电路执行时，这些指令使得心室设备200执行归因于在此的心室设备200的各种功能。心室设备200还可以包括感测患者102的生理状态的传感器，比如加速度计和/或压力传感器。
在一些示例中，心室设备200可以包括通信模块，所述通信模块使心室设备200能够与其他电子设备通信，比如编程器114。在一些示例中，心室设备200可以包括用于与其他设备无线通信的天线。心室设备200还可以包括电源，比如电池。
图4示出了被配置用于植入心室206的示例心室设备200的功能框图。心室设备200包括处理模块208、存储器210、信号发生器模块212、电感测模块214、通信模块216、传感器218和电源220。电源220可以包括电池，例如可再充电或非可再充电电池。
处理模块208可以与存储器210通信。存储器210可以包括计算机可读指令，所述计算机可读指令在由处理模块208执行时，使处理模块208执行在此归因于处理模块208的各种功能。存储器210可以包括任何易失性、非易失性、磁的、或电介质，比如，RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、闪存、或任何其他数字介质。例如，存储器210可以包括可以由编程器114更新的心室起搏指令和值，比如心室起搏速率。存储器114中所包括的心室起搏指令可以致使心室设备200按照在此所描述的运行。
处理模块208可以与信号发生器模块212和电感测模块214通信。信号发生器模块212和电学感测模块214与电极222-1、222-2(统称为“电极222”)电耦连。电感测模块214被配置成监测来自电极222的信号，从而监测心脏106的电活动。信号发生器模块212被配置成通过电极222向心脏106递送电刺激。处理模块208可以控制信号发生器模块212生成并通过电极222向心室206递送电刺激。电刺激可以包括起搏脉冲。处理模块208可以控制信号发生器模块136根据定义心室起搏速率的一个或多个心室治疗程序来递送电刺激治疗。所述心室治疗程序可以存储在存储器210中。
电感测模块214可以包括获取电信号的电路。由电感测模块214获取到的电信号可以包括固有的心脏电活动，诸如固有心室去极化。电感测模块214可以对所获取的电信号进行滤波、放大和数字化以便生成原始的数字数据。处理模块208可以接收由电感测模块214生成的数字化数据。在一些示例中，处理模块208可以对原始数据执行各种数字信号处理操作，诸如数字滤波。处理模块208可以基于从电感测模块214接收到的数据来感测心室事件(例如，固有心室去极化)。
传感器218可以包括各种不同传感器中的至少一个。例如，传感器218可以包括压力传感器和加速度计中的至少一项。传感器218可以生成指示患者102的活动水平的信号。处理模块208可以基于传感器218所生成的信号检测患者102的活动水平。处理模块208可以使用传感器218所生成的信号来确定心室传感器速率。
通信模块216可以包括用于与诸如编程器114或患者监测器等另一设备进行通信的任何合适的硬件(例如，天线)、固件、软件或其任何组合。在处理模块208的控制下，在通信模块216中所包括的天线的帮助下，通信模块216可以从其他设备(比如编程器114或患者监视器)接收下行遥测数据或向其发送上行遥测数据。如在此所描述的，无引线起搏系统(例如，图3的无引线起搏系统202)可以基于所感测到的心脏电和/或机械活动协调心脏106的起搏，其中按需在心房设备100与心室设备200之间建立通信链路以帮助维持心脏的同步起搏。相应地，通信模块216包括在心房设备100与心室设备200之间提供通信的功能。在一些实施例中，可以通过仅在心室设备递送起搏脉冲(即，当AV节点被阻滞时)的期间打开通信模块216的从心房设备100接收信号的一部分，心室设备200可以节约电力。
心室设备200可以与编程器114进行无线通信。例如，心室设备200可以向编程器114传送数据并且可以从编程器114接收数据。编程器114还可以对心室设备200进行无线编程。例如，编程器114可以无线地编程心室设备200的运行参数，比如心室起搏速率。
总体上，心室设备200可以被配置成以心室起搏速率对心室206进行起搏。在心室设备200在根据心室起搏速率递送起搏刺激之前检测到固有心室去极化的情况下，心室设备200可以抑制刺激。心室起搏速率可以被设定为使得心室设备200倾向于在AV传导被阻滞的情况下对心室206进行起搏。换言之，心室起搏速率可以被设置为以下速率，在未由于心房去极化而出现固有心室去极化时，所述速率提供备用起搏以保证心室206被起搏。在一些示例中，心室备用起搏速率可以是相对较低的速率。例如，心室起搏速率可以被设置为50ppm，或者可以可替代地遵循心室固有速率(例如，心室固有速率以下10ppm)以下的某ppm量。心室设备可以被配置成使得，在以所述备用速率进行了限定量的心室起搏之后，心室起搏速率切换至传感器218和处理模块208所确定的传感器速率。所述心室起搏速率还可以被表达为心室起搏间隔。所述心室起搏间隔可以是心室起搏速率的倒数值。
存储器210可以存储心室起搏速率和/或心室起搏间隔。在一些示例中，只初始植入心室设备200时，心室起搏速率可以初始的被编程至存储器210中。在一些示例中，可以更新心室起搏速率。例如，医生可以使用编程器114来更新心室起搏速率。在一些示例中，处理模块208可以自动地更新心室起搏速率。例如，处理模块208可以确定患者102的活动水平并基于患者102的活动水平更改心室起搏速率。在本示例中，处理模块208可以在确定患者活动水平已经提高时提高心室起搏速率。处理模块208可以在确定患者活动水平已经降低时降低心室起搏速率。
处理模块208可以控制信号发生器模块212以存储器210中所存储的心室起搏速率递送起搏脉冲。当处理模块208检测到固有心室去极化时，处理模块208还可以禁止向心室206递送起搏脉冲。相应地，在起搏或感测的心室事件之后，处理模块208可以极化发生下一次心室起搏脉冲，从而使得计划的起搏脉冲与之前的心室事件之间的时间量等于心室起搏间隔。
如上所述，心室起搏速率可以被设置为小于心房起搏速率的值。在心室起搏速率小于心房起搏速率且心脏106中存在正常AV传导的示例中，心室设备200可以通常不对心室200进行起搏。相反，心房设备100所递送的起搏脉冲会导致固有心室去极化，所述固有心室去极化进而导致心室设备200禁止计划的心室起搏脉冲。相应地，当心脏106中不存在AV阻滞时，心房设备100所检测到的心室激动(例如，FFRW和S1心音)一般会由于固有心室去极化而出现。
当心脏106中存在AV阻滞时，心室设备200可以对心室206进行起搏。在一些示例中，心脏106中可以暂时存在AV阻滞，例如，一个或几个心脏周期。在其他示例中，AV阻滞可以持续更长的时间段，或可以是永久性的。在出现AV阻滞的示例中，心房设备100所检测到的心室激动事件(例如，FFRW和S1心音)会由于起搏的心房事件而出现。在AV阻滞在AV传导时期之间暂时地发生的示例中，心房设备100所检测到的心室激动在AV阻滞期间会由于起搏的心室时间而出现并且在AV传导期间会由于固有心室去极化而出现。相应地，在一定意义上，心室设备200的心室起搏速率可以被视为使得心室设备200在出现AV阻滞的环境下进行起搏的备用起搏速率。
现在参照图5，展示了一种用于同步双腔无引线起搏器系统的心房和心室起搏器设备的方法300。方法300可以主要(虽然不一定)在AV阻滞过程中起作用。总体上，在双腔无引线起搏器系统中，心房设备跟踪心室收缩302，如上所述。这种跟踪可以通过FFRW、心音和/或心室收缩的其他指标。在此所述的双腔系统中，不管是否存在AV阻滞，都会发生心房设备进行的跟踪。如果心房设备检测到心房固有收缩速率小于心室收缩速率，则心房设备将根据通过对心室收缩速率的测量所确定的定时对心房进行起搏。(出于本披露的目的，短语“收缩速率”指一个时间段内收缩的次数，比如每分钟收缩次数。)如果固有心房速率比心室收缩速率304快，另一方面，心房和心室设备将最终变得不同步，除非对心室起搏进行矫正。因此，如果心房速率比心室收缩速率304快，如AV阻滞过程中可能发生的，例如，心房设备向心室设备306发送信号以提高其起搏速率。在一些实施例中，只有在至少一定数量或百分比的在先心房跳动是固有跳动时才可以发送从心房起搏器到心室起搏器的这个信号。例如，在一个实施例中，只有在不止15-20％的在先心房跳动是固有的时才可以发送所述信号。可以通过任何适当途径(比如组织传导、射频、声学或其他无线信号传输方式)从心房设备向心室设备发送加速信号。
从心房设备到心室设备的信号可以指示心室设备将其起搏速率提高任何适当的量。在一些情况下，心室设备可以将其速率与从心房设备接收的每个信号提高相等的增量。例如，心室设备可以将其速率与每个接收的信号提高5ppm或10ppm的增量。在其他实施例中，心室设备可以将其速率提高不等的增量。例如，在一个实施例中，心室设备可以将其速率提高10ppm的增量高达一定速率比如80ppm，并且然后针对之后接收到的每个信号可以将其速率提高5ppm的增量。在其他实施例中，心室设备可以具有预定起搏速率，并且在从心房设备接收到信号时，心室设备可以加速至下一最高速率。例如，心室设备在接收信号时可以以72ppm的速率起搏，并且下一最高速率可以是75ppm，因此心室设备将其速率从72ppm改变至75ppm。下一水平可以是80ppm，因此如果心室设备从心房设备接收到另一信号，它会将其速率从75ppm提高至80ppm。此类预定速率可以基于ppm或者可以是基于ppm、次每分钟、毫秒间隔和/或其他标准的量化水平。在各替代性实施例中，在此所述的双腔无引线起搏器系统可以使用任何增量、减量、或增量与减量的组合。
在心房设备已经向心室设备发送信号提高其速率306之后，心房设备继续跟踪心室收缩308。如果心房固有速率仍然大于心室速率310，则心房设备将发送另一信号给心室设备306来加速。可以根据需要多次重复这个过程，从而使心室速率达到超过心房固有速率的水平。在一些实施例中，心室设备可以被配置成仅提高至一定阈值水平并且不提高至超过这个水平。例如，阈值水平可以被设置为约120-130次每分钟，因此心室设备将不会超过这个起搏速率。如果心房速率不再超过心室速率，则心房设备不会向心室设备312发送任何额外信号。在一些实施例中，心房设备将发送一个或多个信号给心室设备306，并且心室速率将调节至高于心房速率的水平。心房起搏器设备将检测心室收缩308并且将其自身心房起搏速率提高至于心的提高的心室速率匹配。在至少一些实施例中，心房速率和心室速率将比心房固有速率更高，从而使得心房设备将运行与100％起搏，而不是心房以其固有速率跳动。
心室设备可以被配置成使得，在预定的时间量之后，如果它尚未从心房设备接收到信号，它会降低其起搏速率。心室起搏速率的降低可以达到心室传感器速率或达到某个其他预定水平。心室设备可以随着时间以减量降低其速率，并且这些减量可以与用于提高速率的增量相同或者可以是不同的减量。例如，在一些实施例中，心室设备可以被配置成将其速率提高比它将其速率降低的减量更大增量。在一个实施例中，例如，心室设备可以将其速率提高10ppm的增量并将其速率降低5ppm的减量。上述用于提高心室速率的增量中的任何一个还可以应用于用于速率的减量。
已经对各种不同的示例进行了描述。这些和其他示例是在以下权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种植入式双腔无引线起搏器系统，包括：
心房无引线起搏器，所述心房无引线起搏器包括：
感测模块，所述感测模块被配置成感测指示心室收缩的信号；
处理模块，所述处理模块被配置成确定固有心房收缩速率是否大于心室收缩速率；以及
通信模块，所述通信模块被配置成响应于来自所述处理模块的用于提高心室起搏速率的指令而将信号传输至心室无引线起搏器从而提高所述心室起搏速率；以及
心室无引线起搏器，所述心室无引线起搏器包括：
感测模块，所述感测模块被配置成从所述心房无引线起搏器接收所传输的信号；以及
处理模块，所述处理模块被配置成：根据所接收的信号提高所述心室起搏速率，确定何时已持续预定时间量未从所述心房无引线起搏器接收到信号，以及当已持续所述预定时间量未从所述心房无引线起搏器接收到信号时降低所述心室起搏速率。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述心房无引线起搏器的所述感测模块被配置成感测远场R波或心音中的至少一项。
3.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述心房无引线起搏器的所述处理模块进一步被配置成确定所述心室收缩速率超过所述固有心房收缩速率以及中断从所述心房无引线起搏器到所述心室无引线起搏器的信号传输。
4.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述心房无引线起搏器的所述处理模块进一步被配置成以比所述固有心房收缩速率快并且至少与所述心室起搏速率近似匹配的心房起搏速率开始对所述心房进行起搏。
5.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述心室无引线起搏器的所述处理模块被配置成将所述心室起搏速率提高预定增量以及将所述心室起搏速率降低小于所述预定增量的预定减量。
6.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述心室无引线起搏器的所述处理模块被配置成在预定的量化水平之间提高和降低所述心室起搏速率。
7.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述心室无引线起搏器的所述处理模块进一步被配置成确定已经达到了阈值心室起搏速率以及中断提高所述心室起搏速率。
8.如权利要求1-2中任一项所述的系统，进一步包括：
利用所述心房无引线起搏器处理模块确定所述心室收缩速率超过所述固有心房收缩速率；以及
从所述心房无引线起搏器向所述心房发送起搏脉冲，从而使得所述心房以接近所述心室收缩速率的心房起搏速率收缩。
9.如权利要求1-2中任一项所述的系统，进一步包括：
利用所述心室无引线起搏器确定已持续预定时间量未从所述心房无引线起搏器接收到信号；以及
降低所述心室起搏速率。
10.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述心室无引线起搏器的所述处理模块被配置成将所述心室起搏速率提高至少2ppm但不多于10ppm的预定增量。
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