CN110072592B - 心室心内起搏器中的输入切换 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及心室心内起搏器中的输入切换。心内起搏器系统被配置成通过心室心内起搏器的感测电路产生生理心房事件信号,并将第一心房事件输入选择为生理心房事件信号。心室心内起搏器从选定的第一心房事件输入检测心房事件,判断是否满足输入切换标准,以及响应于满足所述输入切换标准而从第一心房事件输入切换到第二心房事件输入。第二心房事件输入包括由第二植入式医疗设备产生的并由心室心内起搏器接收的广播心房事件信号。

Description

心室心内起搏器中的输入切换
技术领域
本公开涉及一种包括心室起搏器心内起搏系统以及用于在用于检测心房事件的心房事件输入之间切换并控制心室起搏器的心房同步心室起搏脉冲的相关联的方法。
背景技术
植入式心脏起搏器经常被放置在皮下囊袋中,并被耦合到携载被定位在心脏中的起搏和感测电极的一个或多个经静脉医疗电引线。皮下植入的心脏起搏器可以是单腔起搏器或者是双腔起搏器,该单腔起搏器被耦合至用于将电极定位在一个心脏腔室(心房或心室)中的一个经静脉医疗引线,该双腔起搏器被耦合至用于将电极定位在心房和心室腔室两者中的两个心内引线。多腔起搏器也是可用的,其可以被耦合到例如用于将用于起搏和感测的电极定位在一个心房腔室以及右心室和左心室两者中的三个引线。
最近已经引入了心内起搏器,其可植入在患者心脏的心室腔室内以用于递送心室起搏脉冲。这种起搏器可以感测伴随固有心室去极化的R波信号,并且在没有感知到R波的情况下递送心室起搏脉冲。虽然由心内心室起搏器进行的单腔心室感测和起搏可足够解决一些患者病况,但是其他病况可能需要心房和心室(双腔)感测以用于提供心房同步心室起搏,以便维持有规律的心律。
发明内容
一般而言,本公开涉及心内起搏器系统和用于选择由心室心内起搏器用来检测心房事件的心房事件输入并控制心房同步心室起搏的技术。根据本文公开的技术操作的系统响应于满足输入切换标准而从第一心房事件输入切换到第二心房事件输入。所述第一心房事件输入可以是由所述心室心内起搏器的感测电路产生的生理心房事件信号。所述第二心房事件输入可以是由第二植入式医疗设备产生的广播心房事件信号,所述第二植入式医疗设备可以是心房心内起搏器。输入切换标准可以包括检测到的心房事件的丢失达一个或多个心室周期、阈值患者心率、已知与不可靠的心房事件检测相关联的患者姿势、患者身体活动的阈值水平或它们的任何组合。
在一个示例中,本公开提供了一种心内起搏器系统,其包括心室心内起搏器,所述心室心内起搏器具有脉冲发生器、感测电路、接收电路和耦合到所述脉冲发生器、所述感测电路和所述接收电路的控制电路。所述脉冲发生器被配置成生成起搏脉冲并经由耦合到所述心室心内起搏器的电极将所述起搏脉冲递送到患者心脏的心室。所述感测电路被配置成产生生理心房事件信号。所述接收电路被配置成接收由第二植入式医疗设备广播的广播心房事件信号。所述控制电路被配置成:将第一心房事件输入选择为所述生理心房事件信号,从选定的第一心房事件输入检测第一心房事件,判断是否满足输入切换标准,响应于满足所述输入切换标准而从所述第一心房事件输入切换到第二心房事件输入,其中所述第二心房事件输入是所述广播心房事件信号。所述控制电路被配置成从所述第二心房事件输入检测第二心房事件并且响应于检测到所述第一心房事件和所述第二心房事件中的每一个而设置房室(AV)起搏间期,以用于控制所述脉冲发生器递送所述心室起搏脉冲。
在另一示例中,本公开提供了一种由心内起搏器系统执行的方法。所述方法包括:由心室心内起搏器的感测电路产生生理心房事件信号,以及由所述心室心内起搏器的控制电路将第一心房事件输入选择为所述生理心房事件信号。所述方法进一步包括:从选定的第一心房事件输入检测第一心房事件,判断是否满足输入切换标准,以及响应于满足所述输入切换标准而从所述第一心房事件输入切换到第二心房事件输入。所述第二心房事件输入包括广播心房事件信号,所述广播心房事件信号由第二植入式医疗设备广播并由所述心室心内起搏器的接收电路接收。所述方法进一步包括从所述第二心房事件输入检测第二心房事件并响应于检测到所述第一心房事件和所述第二心房事件中的每一个而设置AV起搏间期,以用于控制所述心室心内起搏器的脉冲发生器经由耦合到所述心室心内起搏器的电极将起搏脉冲递送到患者心脏的心室。
在另一示例中,本公开提供了一种存储一组指令的非瞬态计算机可读介质,所述一组指令当由包括心室心内起搏器和第二植入式医疗设备的植入式医疗设备系统的控制电路执行时,致使所述系统:由所述心室心内起搏器的感测电路产生生理心房事件信号,选择被接收为所述生理心房事件信号的第一心房事件输入,从选定的第一心房事件输入检测第一心房事件,确定是否满足输入切换标准,以及响应于满足所述输入切换标准而从所述第一心房事件输入切换到第二心房事件输入。所述第二心房事件输入包括广播心房事件信号,所述广播心房事件信号由所述第二植入式医疗设备广播并由所述心室心内起搏器接收。进一步致使所述系统:从所述第二心房事件输入检测第二心房事件并响应于检测到所述第一心房事件和所述第二心房事件中的每一个而设置AV起搏间期,以用于控制所述心室心内起搏器的脉冲发生器经由耦合到所述心室心内起搏器的电极将起搏脉冲递送到患者心脏的心室。
本发明内容旨在提供对本公开中所描述的主题的概览。并不旨在提供对在下面的附图和描述内详细描述的装置和方法的排他的或穷尽的解释。一个或多个示例的进一步细节在以下的附图和描述中阐述。
附图说明
图1是示出心内起搏系统的概念图,该心内起搏系统可用于感测心脏信号并递送心房同步心室起搏脉冲。
图2A是心内起搏器的概念图,该心内起搏器可以与图1中所示的右心房(RA)起搏器或右心室(RV)起搏器相对应。
图2B是心内起搏器的另一示例的概念图。
图3是图1中所示的RV起搏器的示例配置的示意图。
图4是根据一个示例的图1的RA起搏器的示意图。
图5是可以由RV起搏器的运动传感器产生的运动传感器信号的示例。
图6是根据一个示例的由图1的心内起搏系统执行的用于递送心房同步心室起搏的方法的流程图。
图7是描绘在心室起搏期间由图1的RA起搏器和RV起搏器感知到的心脏事件的时序图。
图8是由图1的心内起搏器系统产生和检测到的心房事件和心室事件的时序图。
图9是根据一个示例的由图1的RV起搏器执行的用于在心房同步心室起搏期间控制心房事件输入的方法的流程图。
图10是由图1的RA起搏器执行的用于控制向RV起搏器广播心房事件信号的方法的流程图。
具体实施方式
在心房同步心室起搏期间,在心房事件之后以AV起搏间期递送心室起搏脉冲,以在心房收缩和心室收缩之间提供适当的血液动力学同步。为了使心室心内起搏器提供心房同步心室起搏,心室心内起搏器需要在每个心动周期上感知或检测心房事件以开始AV起搏间期。当心房率在正常生理心率变化期间增大或减小时,心室起搏频率跟踪心房率。该心房同步心室起搏被称为“心房跟踪”起搏模式。在非心房跟踪心室起搏模式中,或者当未检测到用于开始AV起搏间期的心房事件时,以心室较低频率(LR)起搏间期递送心室起搏脉冲,该LR起搏间期与心房事件无关并且不跟踪心房率,但是确实可防止患有AV阻滞的患者的心室心搏停止。通常,当心脏的窦房结在设置固有心房率时正常运行或者针对患者的身体活动水平以适当的起搏频率起搏心房时,优于非心房跟踪起搏地期望心房同步心室起搏模式。
为了提供心房收缩事件与心室收缩之间的最佳同步,心室心内起搏器需要接收指示心房收缩事件的计时的可靠心房事件输入信号。心房事件输入信号可以是:被包括在由心室心内起搏器接收到的心脏电信号中的心房P波信号、被包括在诸如加速度计信号之类的运动传感器信号中的心房机械事件信号、被包括在由心室心内起搏器接收到的心脏电信号中的远场心房起搏脉冲信号、或者从心房心内起搏器传输到心室心内起搏器的无线传输信号。这些各种心房事件输入信号的检测可以具有不同的功率要求并且随着时间、在患者之间以及相较于彼此可靠性不同。
例如,逐个心跳的基础上接收无线通信信号可能比从由心室心内起搏器接收到的心脏电信号中感测P波需要相当更多的功率。然而,由心室心内起搏器进行的P波感测可由于与近场R波信号幅度相比的相对小的远场P波信号幅度而具有挑战性。当患者处于休息时,从运动传感器信号检测到的心房收缩机械事件可能是可靠的,但是,在增加的患者身体活动或锻炼期间,心房机械事件信号的检测可能被运动传感器信号中所包括的患者身体活动信号混淆。本文公开了用于如下的技术:选择心房事件输入并在心房事件输入之间切换,以用于提供有效且可靠的心房事件检测和由心室心内起搏器递送的心室起搏脉冲的心房跟踪。
图1是示出心内起搏系统10的概念图,该心内起搏系统10可用于感测心脏信号并递送心房同步心室起搏脉冲。在一些示例中,IMD系统10包括右心室(RV)心内起搏器14和右心房(RA)心内起搏器12。起搏器12和14为经导管心内起搏器,其可适配成用于完全植入在心脏8的心脏腔室内,例如,完全在RV内、完全在左心室(LV)内、完全在RA内或者完全在左心房(LA)内。在本文描述的示例中,起搏器系统10被配置成感测心脏电信号和心脏机械信号并向患者的心脏8提供起搏治疗。特别地,RV起搏器14被配置成从由RV起搏器14接收到的心脏电信号中检测诸如P波之类的心房事件和/或从由被包括在RV起搏器14中的运动传感器产生的运动信号中检测心房机械事件。
起搏器12和14与皮下植入的起搏器相比在尺寸上被减小,并且在形状上可通常是圆柱形的,以实现经由递送导管的经静脉植入。在图1的示例中,RA起搏器12沿着RA的心内膜壁(例如,沿着RA侧壁或RA隔膜)被定位。RV起搏器14沿着RV的心内膜壁被定位,例如,接近RV心尖,但是其他位置是可能的。本文公开的技术不限于图1的示例中所示的起搏器位置,并且心脏8中的其他位置和彼此相对位置是可能的。例如,RV起搏器14可以被可替代地定位在LV中并且被配置成使用本文公开的技术检测心脏信号并将心房同步心室起搏递送到LV。RV起搏器12可以被定位在右心房或左心房外部或内部,以提供相应的右心房或左心房感测和起搏。
起搏器12和14各自能够产生经由相应的起搏器的外部壳体上的一个或多个电极被递送到心脏8的电刺激脉冲,例如,起搏脉冲。RA起搏器12被配置成递送RA起搏脉冲和感测来自RA内的心脏电信号,该来自RA内的心脏电信号可以用于产生RA心内电描记图(EGM)信号。RV起搏器14被配置成使用基于壳体的电极来递送RV起搏脉冲并感测RV心脏电信号,以用于产生RV EGM信号。可以由相应的起搏器12或14使用基于壳体的电极来感知心脏电信号,所述基于壳体的电极也用于将起搏脉冲递送到相应的心脏腔室。
在一些示例中,患者可能仅需要RV起搏器14以用于递送心室起搏。在其他示例中,取决于个体患者需要,可能需要RA起搏器12用于递送心房起搏。RV起搏器14被配置成以促进RA激动和RV激动之间的同步(例如,通过维持心房事件和心室起搏脉冲之间的目标AV起搏间期)的方式控制将心室起搏脉冲递送到心室。RV起搏器14在从与心房收缩(固有或经起搏的)相对应的心房事件输入中检测到心房事件信号时开始AV起搏间期,并在AV起搏间期期满时递送心室起搏脉冲以致使心室去极化。
目标AV起搏间期可以是由临床医生选择的编程值,并且是从检测到心房事件直到递送心室起搏脉冲的时间间期。可以基于对患者的临床测试或评估或者基于来自患者群体的临床数据而将目标AV起搏间期标识为对于给定患者而言在血流动力学方面是最佳的。可以基于如从心脏电信号和/或运动传感器信号标识的电和/或机械事件的相对计时来确定目标AV起搏间期是最佳的。如下所述,可以基于由RV起搏器14的控制电路用于检测心房事件的心房事件输入来调整目标AV起搏间期,因为心房事件检测的时间可以取决于正被使用的心房事件输入信号的类型。
根据本文描述的技术,由RV起搏器14从包括由心室事件和心房事件引起的运动信号的运动传感器信号中检测心房事件。例如,可以由RV起搏器14从由被包括在RV起搏器14中的运动传感器(例如,加速度计)产生的信号中检测由心房收缩(有时被称为“心房驱血(atrial kick)”)引起的血液流动通过右心房和右心室之间的三尖瓣16进入RV中的加速度。
可以检测到心房事件,因为可以由RV起搏器14的控制电路从由RV起搏器14的心脏信号感测电路产生的数字化心脏电信号中检测到伴随心房去极化的远场心房P波。远场P波是RV心脏电信号中的例如与近场R波相比相对低幅度信号,并因此可能至少在某些时间处难以可靠地检测。因此,RV起搏器14的心房同步心室起搏可能需要替代的心房事件输入信号。
例如,在一些情况下,对由RV起搏器14的心脏信号感测电路产生的心脏电信号中的远场心房起搏脉冲信号的检测可提供比P波感测或从运动传感器信号中检测心房机械事件更可靠的心房事件检测。在一些情况下,RV起搏器14可以被配置成:当基于输入切换标准而确定出P波感测是不可靠的时,从检测心脏电信号中的P波切换到检测运动传感器信号中的心房机械事件或切换到检测心脏电信号中的远场心房起搏脉冲。
RA起搏器12和RV起搏器14可以被配置成经由无线通信链路24彼此直接通信。当起搏器12和14被配置成彼此通信时,可以最小化通信以便节省心内起搏器12和14的电池寿命。因此,在RA起搏器12与RV起搏器14之间可能不会在逐个心跳(beat-by-beat)的基础上发生无线遥测通信,以用于在其他起搏器正在感测心脏事件时或者当其正递送起搏脉冲的情况下进行通信。然而,如本文所公开的,心内起搏系统10可以被配置成在RV起搏器14用于检测心房事件的计时和设置AV起搏间期的心房事件输入之间切换。如下所述,如果来自传感器信号(例如,来自心脏电信号和/或来自运动传感器信号)的心房事件检测丢失或被认为是不可靠的,则RV起搏器14可以将用于检测心房事件的心房事件输入切换到由RA起搏器12经由通信链路24广播的心房事件信号。
在本文描述的示例中,RA起搏器12是第二植入式医疗设备,其被配置成向RV起搏器14广播心房事件信号。在其他示例中,其他植入式医疗设备可以被配置成向RV起搏器14广播心房事件信号,所述其他植入式医疗设备诸如,能够感测P波的植入式心脏监测器、ICD、或能够感测心房事件信号和广播与感知到的心房事件信号相对应的信号的其他设备。
起搏器12和14各自都能够与外部设备20进行双向无线通信,以用于对由相应的起搏器12或14用于感测心房和心室事件以及用于控制起搏脉冲递送的计时的感测和起搏控制参数进行编程。例如,起搏器14可以接收心房事件感测控制参数、AV起搏间期和用于检测心房事件和用于递送心房同步心室起搏的其他起搏控制参数。其他编程参数可以涉及由RV起搏器14用于确定何时切换用于检测心房事件的心房事件输入的输入切换标准,以及由RA起搏器12用于确定何时广播心房事件信号以促进RV起搏器14的心房事件检测的心房事件广播标准。
可以使用编程器20针对不同的心房事件输入编程不同的心房事件检测阈值或参数。可以编程起搏AV起搏间期以在起搏的心房事件之后使用,并且可以编程感知AV起搏间期以在感知到的固有心房事件之后使用。此外,可以编程不同的AV起搏间期以用于不同的心房事件输入。这样,当存在四个不同的心房事件输入信号可用(从其中可以检测到心房事件)时,可以编程多达四个不同的起搏AV(PAV)起搏间期和多达四个不同的感知AV(SAV)起搏间期。
外部设备20的各方面通常可以与美国专利No.5,507,782(Kieval等人)中公开的外部编程/监测单元相对应,该美国专利籍此通过引用其整体被并入于此。外部设备20常常被称为“编程器”,因为它通常由内科医生、技术员、护士、临床医生或其他有资格的用户来使用,以用于对起搏器12和14中的操作参数进行编程。外部设备20可以位于诊所、医院或其他医疗设施中。外部设备20可替代地被实现为可被用于医疗设施中、患者的家中或另一位置中的家庭监测器或手持式设备。
外部设备20被配置用于与被包括在RV起搏器14和RA起搏器12中的植入式遥测电路系统进行双向通信。在一些示例中,外部设备20使用适当寻址目标起搏器12或14的通信协议来建立与RA起搏器12的无线射频(RF)通信链路22以及与RV起搏器14的无线RF通信链路26。可以使用诸如
Figure BDA0002091931260000091
Wi-Fi、医疗植入通信服务(MICS)或其他通信带宽之类的RF链路来建立通信链路22、24和26。外部设备20可以包括被放置为邻近起搏器12或14以建立和维持通信链路的编程头,并且在其他示例中,外部设备20和起搏器12或14可以被配置成使用距离遥测算法和电路系统进行通信,该距离遥测算法和电路系统不需要使用编程头并且不需要用户干预来维持通信链路。可在系统10中实现的示例RF遥测通信系统总体上被公开在美国专利No.5,683,432(Goedeke等人)中,该美国专利籍此通过引用将其整体并入于此。
外部设备20可向用户显示与起搏器功能相关的数据和信息以用于查看起搏器操作和被编程的参数以及从RV起搏器14或RA起搏器12传输的EGM信号、由RV起搏器14获取的运动传感器信号、或在询问会话期间由起搏器12和/或14获取并从起搏器12和/或14检取的其他生理数据。
构想到,外部设备20可经由包括收发器和天线的遥测电路或者经由硬连线通信线路来有线或无线连接到通信网络,以用于将数据传送到远程数据库或计算机,以允许对患者的远程管理。包括远程患者数据库的远程患者管理系统可以被配置成利用当前公开的技术使临床医生能够查看EGM、运动传感器和标记器通道数据,并且例如在查看了EGM、运动传感器信号和标记器通道数据的视觉表示之后授权对RA起搏器12和/或RV起搏器14中的感测和治疗控制参数的编程。
图2A是心内起搏器100的概念图,其可以与图1中所示的RA起搏器12或RV起搏器14相对应。起搏器100包括沿着起搏器100的壳体150被间隔开的电极162与164,以用于感测心脏电信号并递送起搏脉冲。电极164被示为自起搏器100的远端102延伸的尖端电极,并且电极162被示为沿着壳体150的中部(例如,邻近近端104)的环形电极。远端102被称作“远端的”,因为预期在起搏器14被推进穿过递送工具(诸如,导管)并被放置抵靠目标起搏部位时远端102是前端(leading end)。
电极162和164形成阳极和阴极对,以用于双极心脏起搏与感测。在替代的实施例中,起搏器100可包括两个或更多个环形电极、两个尖端电极、和/或沿着起搏器壳体150暴露的其他类型的电极,以用于将电刺激递送到心脏8并感测心脏电信号。电极162和164可以是但不限于钛、铂、铱或其合金,并且可以包括低偏振涂层,诸如,氮化钛、氧化铱、氧化钌、铂黑等。电极162和164可被定位在沿着起搏器14的除了所示位置之外的位置处。
壳体150由生物相容性材料(诸如,不锈钢或钛合金)形成。在一些示例中,壳体150可包括绝缘涂层。绝缘涂层的示例包括聚对二甲苯、聚氨酯、PEEK或聚酰亚胺等。壳体150的整体可以是绝缘的,但是仅电极162和164是未绝缘的。电极164可以用作阴极电极并且经由穿过壳体150的电馈通件(feedthrough)被耦合到被壳体所封围的内部电路系统,例如,起搏脉冲发生器和心脏信号感测电路系统。电极162可以形成为壳体150的导电部分,作为环形电极,其与壳体150的其他部分电隔离,如图2A中大致所示。在其他示例中,壳体150的整体周边可用作与尖端电极164电隔离的电极,而非提供诸如阳极电极162之类的局部环形电极。沿着壳体150的导电部分形成的电极162在起搏和感测期间用作返回阳极。
壳体150包括控制电子器件子组件152,其容纳用于感测心脏信号、产生起搏脉冲并控制治疗递送以及如下面结合图3描述的起搏器100的其他功能的电子器件。在一些示例中,运动传感器可以被实现为被封围在壳体150内的加速度计。加速度计向被包括在控制电子器件子组件152中的处理器提供信号以用于信号处理和分析,以用于在RV起搏器14中检测心脏机械事件(例如,心房收缩事件),并且可用于确定患者身体活动以用于提供频率响应起搏。
壳体150进一步包括电池子组件160,电池子组件160将电力提供给控制电子器件子组件152。电池子组件160可包括在共同转让的美国专利No.8,433,409(Johnson等人)和美国专利No.8,541,131(Lund等人)中所公开的电池的特征,在此通过引用将这两个专利整体合并于此。
起搏器100可包括一组固定尖齿166,以例如通过主动与心内膜啮合或与心室小梁交互来将起搏器100固定到患者组织。固定尖齿166被配置成锚定起搏器100以将电极164定位成可操作地邻近目标组织,以用于递送治疗性电刺激脉冲。可采用多种类型的主动和/或被动固定构件,以用于将起搏器100锚定或稳固在植入位置中。起搏器可包括在未决的美国公开No.2012/0172892(Grubac等人)中所公开的一组固定尖齿,该未决的美国公开籍此通过引用将其整体合并于此。
起搏器100可以可选地包括递送工具接口158。递送工具接口158可位于起搏器100的近端104处,并被配置成连接到诸如导管之类的递送设备,该递送设备用于在植入手术期间将起搏器100定位在植入位置处,例如,在心脏腔室内。
图2B是心内起搏器100的另一示例的概念图。在图2B中,起搏器100包括延伸远离壳体150并且携载一个或多个(在这种情况下为一对)感测电极167和168的近侧感测延伸件165。近侧感测延伸件165可以被耦合到壳体150,以用于对返回感测电极168或167进行定位,返回感测电极168或167可以以增加的电极间的距离(与基于壳体的电极162和164的电极间的间距相比)与远侧电极164配对。增加的电极间距离可以促进感测远场心脏信号。例如,具有感测延伸件165的起搏器100可以与图1的RV起搏器14相对应。当沿着RV尖端固定远端102时,感测延伸件165可延伸朝向RA,从而将电极167和168定位成更靠近心房组织,以用于感测远场心房P波。电极164可以与由感测延伸件165携载的电极167一起使用,以用于在起搏器100定位在RV中时获得包括远场P波的心脏电信号。替代地,电极167和168可以形成感测电极对。一个电极167可以经由穿过壳体150的电馈通件而被耦合到被封围在壳体150中的感测电路系统,并且一个电极168可以被耦合到壳体150以用作接地电极。
图3是图1中所示的RV起搏器14的示例配置的示意图。在该示例中,RV起搏器14包括脉冲发生器202、心脏信号感测电路204、控制电路206、遥测电路208、存储器210和电源214。图3中所表示的各种电路可以被组合在一个或多个集成电路板上,该一个或多个集成电路包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、状态机、或提供所描述的功能的其他合适的部件。
将RV起搏器14的不同的特征描绘为具体电路系统旨在突显不同的功能方面,并且不一定暗示这种功能必须由单独的硬件、固件或软件部件或由任何特定电路架构来实现。而是,与本文描述的一个或多个电路相关联的功能可以由单独的硬件、固件或软件部件来执行,或者集成在共同的硬件、固件或软件部件内。例如,可以在控制电路206中实现由RV心脏起搏器14执行的从心房事件输入的心房事件检测和心室起搏控制操作,该控制电路206执行存储在存储器210中的指令并且依赖于来自心脏信号感测电路204和/或遥测电路208的输入。鉴于本文的公开,提供软件、硬件和/或固件用于在任何现代起搏器的背景下完成所描述的功能是在本领域技术人员的能力范围内。
控制电路206包括心房事件检测器电路240、起搏计时电路242和处理器244,以用于执行归于本文描述的控制电路206的各种功能。控制电路206被配置成:通过响应于心房事件检测器电路240检测到指示心房收缩的心房事件而设置AV起搏间期,来控制脉冲发生器202递送心房同步心室起搏。从由心房事件检测器电路240从心脏信号感测电路204或遥测电路208接收到的选定心房事件输入中检测心房事件。控制电路206可以选择性地控制在任何给定时间处使用多个心房事件输入中的哪一个,以用于检测心房事件以使AV起搏间期开始。
可用于由心房事件检测器电路240检测心房事件的各种心房事件输入可包括远场P波、心房机械事件信号、远场心房起搏脉冲和广播心房事件信号,其中该远场P波被包括在由感测电路204经由电极162V和164V(和/或电极167和168,当如图2B中所示的包括感测延伸件165时)接收到的心脏电信号中,该心房机械信号被包括在由感测电路204的运动传感器212产生的运动信号中,该远场心房起搏脉冲被包括在由感测电路204接收到的心脏电信号中,该广播心房事件信号由遥测电路208接收。心房事件检测器电路240从选定的心房事件输入中检测心房事件,并将心房事件检测信号传递给起搏计时电路242。起搏计时电路242响应于心房事件检测信号而开始AV起搏间期,并且在AV起搏间期期满时控制脉冲发生器202经由电极162V和164V递送心室起搏脉冲。
在该示例中,RV起搏器14包括运动传感器212,以用于产生包括心房收缩机械事件信号的运动信号,该心房收缩机械事件信号可以由心房事件检测器电路240检测到。可以将运动传感器212实现为加速度计;然而,其他运动传感器可成功用于起搏器14中以用于检测心房收缩机械事件。可在起搏器14中实现的运动传感器的示例包括压电传感器和微机电系统(MEMS)设备。在美国专利No.5,885,471(Ruben等人)中总体上公开了用于植入式医疗设备的加速度计的一个示例,该美国专利通过引用以其整体并入于此。在美国专利No.4,485,813(安德森(Anderson)等人)和美国专利No.5,052,388(希瓦拉(Sivula)等人)中公开了包括用于检测患者运动的压电加速度计的植入式医疗设备布置,这些专利均籍此通过引用以其整体结合在此。
例如,当经受到流动的血液和心脏运动以及患者身体活动时,运动传感器212产生与传感器212(以及RV起搏器14)的运动或振动相关的运动信号。运动传感器212可以是一维单轴加速度计、二维或三维多轴加速度计。可以单独地或组合地分析每个轴信号以用于检测心房收缩事件。在美国专利No.5,593,431(谢尔登(Sheldon))和美国专利No.6,044,297(谢尔登(Sheldon))中总体上描述了可在RV起搏器14中实现的并且用于使用当前公开的技术来确定患者身体活动和检测心脏机械事件以用于控制心室起搏脉冲的三维加速度计的示例,这些专利均籍此通过引用以其整体结合在此。
心脏信号检测电路204(本文也简称为“检测电路”204)被配置成经由电极162V和164V通过前置滤波器和放大器电路220接收心脏电信号。前置滤波器和放大器电路可以包括用于去除DC偏移的高通滤波器(例如2.5到5Hz的高通滤波器)、或者具有2.5Hz到100Hz的通带以去除DC偏移和高频噪声的宽带滤波器。前置滤波器和放大器电路220可以进一步包括放大器,以放大被传递到模数转换器(ADC)226的“原始”心脏电信号。ADC 226可以将多位数字电描记图(EGM)信号传递到控制电路206,以供心房事件检测器电路240用于检测远场心房P波或检测远场心房起搏脉冲。可以使用在2016年4月28日公开的美国专利公开No.2016/0114169 A1(Sheldon等人)中总体公开的方法来执行从由控制电路206接收到的心脏电信号中感测远场P波,该美国专利公开通过引用以其整体并入于此。然而,本文公开的技术不限于用于检测由心脏信号感测电路204从经由耦合到RV起搏器14的电极162V和164V接收并传递到控制电路206的心脏电信号中产生的P波信号的特定方法或电路系统。
感测电路204包括用于从心脏电信号中检测R波的R波检测器224。来自ADC 226的数字信号可以被传递到整流器和放大器电路222,整流器和放大器电路222可以包括用于将心脏信号传递到R波检测器224的整流器、带通滤波器和放大器。R波检测器224可以包括感测放大器或将输入的经整流的心脏电信号与R波检测阈值进行比较的其他检测电路系统,R波检测阈值可以是自动调整的阈值。当输入的信号越过R波检测阈值时,R波检测器224产生R波感知事件信号(R-感测),该R波感知事件信号被传递到控制电路206。在其他示例中,R波检测器224可以接收ADC 226的数字输出,以用于通过比较器、对数字EGM信号的形态信号分析或其他R波检测技术来检测R波。从R波检测器224传递到控制电路206的R波感知事件信号可以用于抑制(inhibit)经安排的起搏脉冲,并用于开始心室较低频率(LR)起搏间,期以用于在不存在检测到的心房事件的情况下维持最小心室起搏频率。
被包括在从感测电路204接收到的心脏电信号中的远场P波或远场心房起搏脉冲可以被选择为心房事件检测器电路240用于检测心房事件的心房事件输入。控制电路206可以将心房事件输入选择为用于由心房事件检测器电路240用于检测心房事件的生理心房事件输入。例如,控制电路206可以通过使心房事件检测器电路240能够从接收自ADC 226的心脏电信号中检测远场心房P波,来选择生理心房事件输入。在其他情况下,控制电路206可以通过使心房事件检测器电路240能够从运动传感器212产生的运动信号中检测心房收缩机械事件,来选择生理心房事件输入。这些生理心房事件输入、P波信号或心房收缩机械事件信号来自生理来源(例如,心房心肌去极化或心房心肌收缩),并且不需要RA起搏器12生成或广播直接由心房事件监测器电路240检测到的心房事件信号。
如果从生理心房事件输入的心房事件检测丢失了,或者如果满足其他输入切换标准,则控制电路206可以控制心房事件检测器电路240使用不同的心房事件输入来检测心房事件。心房事件输入可以从生理心房事件输入切换到广播心房事件输入。广播心房事件输入是由RA起搏器12产生的用于由RV起搏器14直接检测的信号。RV起搏器14包括用于接收广播心房事件输入信号的接收器电路。在图3的示例中,遥测电路208是一个接收器电路,其被配置成接收以无线遥测通信信号的形式由RA起搏器12传输的广播心房事件信号。
心脏信号检测电路204还可以用作接收器电路,以用于接收远场心房起搏脉冲形式的广播心房事件信号。RA起搏器12可以通过递送心房起搏脉冲以用于起搏心房来广播心房事件信号和/或在P波之后的生理不应期期间广播心房事件信号。可以以增加的心房起搏脉冲能量递送心房起搏脉冲,以增加由电极162V和164V接收并传递到心房事件检测器电路240的心脏电信号中的远场心房起搏脉冲信号强度。
因此,本文使用的术语“接收器电路”指的是RV起搏器14的被配置成将心房事件输入传递到控制电路206的任何电路,该心房事件输入包括从RA起搏器12接收到的且由RA起搏器12广播的心房事件信号。与从心房产生的作为生理电或机械信号的生理心房事件输入信号相反,广播心房事件输入信号是由RV起搏器14直接检测的设备生成的信号。生理心房事件输入信号可以是起搏的或固有的心房事件。然而,在起搏心房事件的情况下,生理心房事件输入信号是诱发的P波或对心房起搏脉冲的诱发的心房机械响应。当选择生理心房事件输入时,RV起搏器14不直接检测心房起搏脉冲。相反,当使心房事件检测器240能够从远场心房起搏脉冲的广播心房事件输入中检测心房事件时,直接从感测电路204接收到的心脏电信号中检测心房起搏脉冲,而不是检测心房对递送的心房起搏脉冲的电或机械诱发响应。从生理心房事件输入中检测起搏心房事件可以被认为是对心房起搏脉冲的间接检测,因为检测到起搏诱发的P波或诱发的机械事件而不是起搏脉冲本身。然而,当使用生理心房事件输入时,RV起搏器14可能无法区分起搏心房事件和感知心房事件。
控制电路206可以从感测电路204接收R波感知事件信号、数字心脏电信号和/或运动传感器信号,以用于检测和确认心脏事件并控制心室起搏。例如,可以将R波感知事件信号传递到起搏计时电路242,以用于抑制经安排的心室起搏脉冲并以编程的心室LR起搏间期安排心室起搏脉冲,以用于在不存在检测到的心房事件的情况下防止心室心搏停止。还可以由心房事件检测器电路240接收R波感知事件信号,以用于设置各种消隐期、不应期或感测窗口,所述各种消隐期、不应期或感测窗口被应用于心房事件输入以促进从选定的心房事件输入的心房事件检测。
处理器244可以包括一个或多个时钟,以用于生成由心房事件检测器电路240和由起搏计时电路242用来控制对感测窗口、不应期的计时并用于对起搏逸搏间期倒计时(timeout)的时钟信号,该起搏逸搏间期可被设置为在心房事件检测时启动的AV起搏间期。起搏计时电路242可以包括用于对AV起搏间期倒计时的一个或多个起搏逸搏间期定时器或计数器,该AV起搏间期可以是存储在存储器210中并由处理器244检取以用于设置由起搏计时电路242所使用的AV起搏间期的可编程间期。如下所述,可以基于为心房事件检测选择的心房事件输入来设置AV起搏间期。
起搏计时电路242可以附加地包括逸搏间期定时器,以用于对心室LR起搏间期定时器进行倒计时以用于控制最小心室起搏频率。在R波感知事件信号或递送的心室起搏脉冲时启动LR起搏间期。如果在LR起搏间期期间心房事件检测器电路240未检测到心房收缩事件,则可在LR起搏间期期满时由脉冲发生器202递送心室起搏脉冲。在这种情况下,心室起搏脉冲是非心房跟踪或非同步起搏脉冲。
处理器244可以检取其他可编程起搏控制参数(诸如,起搏脉冲幅度和起搏脉冲宽度),该其他可编程起搏控制参数用于控制脉冲发生器202生成起搏脉冲。除了向起搏计时电路242和脉冲发生器202提供控制信号以用于控制起搏脉冲递送之外,处理器244可以向感测电路204提供感测控制信号,例如,R波感测阈值控制参数,R波灵敏度,例如在设置事件检测窗口时应用于心脏电信号和给心房事件检测器电路240以用于检测和确认心房事件的心房事件检测控制信号的各种消隐间期和不应期间期,心房不应期,应用于心房事件输入信号的检测阈值幅度,以及由被包括在心房事件检测器电路240中的电路系统所应用的任何其他心房事件检测标准或参数。
脉冲发生器202生成电起搏脉冲,该电起搏脉冲经由阴极电极164和返回阳极电极162被递送至患者心脏的右心室。脉冲发生器202可以包括充电电路230、开关电路232和输出电路234。充电电路230可以包括保持电容器,可以在电压调节器的控制下通过电源214的多个电池电压信号将该保持电容器充电到起搏脉冲幅度。可以基于来自控制电路206的控制信号来设置起搏脉冲幅度。开关电路232可以控制充电电路230的保持电容器何时被耦合到输出电路234以用于递送起搏脉冲。例如,开关电路232可以包括开关,该开关在AV起搏间期(或LR起搏间期)的期满时由从起搏计时电路242接收到的计时信号激活,并且保持闭合达编程的起搏脉冲持续时间,以使得充电电路230的保持电容器能够放电。先前充电到起搏脉冲电压幅度的保持电容器通过输出电路234的输出电容器在电极162V和164V两端放电达编程的起搏脉冲持续时间。在美国专利No.5,507,782(凯尔瓦(Kieval)等人)以及在共同转让的美国专利No.8,532,785(克拉奇菲尔德(Crutchfield)等人)中总体上公开的起搏电路系统的示例可以被实现在RV起搏器14中以用于在控制电路206的控制下将起搏电容器充电至预定的起搏脉冲幅度并递送起搏脉冲,这两项美国专利都通过引用以其整体结合在此。
存储器210可以包括计算机可读指令,这些计算机可读指令在由控制电路206执行时,致使控制电路206执行贯穿本公开归属于RV起搏器14的各种功能。可在存储器210内对计算机可读指令进行编码。存储器210可包括任何非瞬态计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质包括任何易失性、非易失性、磁的、光的、或电的介质,诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存存储器、或其他数字介质,其中唯一例外是瞬态传播信号。
电源214根据需要向RV起搏器14的其他电路和部件中的每一个提供电力。电源214可以包括一个或多个能量存储设备,诸如一个或多个可再充电或不可再充电的电池。为清楚起见,图3中未示出电源214与其他起搏器电路和部件之间的连接。
遥测电路208包括用于经由射频(RF)通信链路传送和接收数据的收发器209以及天线211。如以上描述的,遥测电路208可以能够与外部设备20(图1)进行双向通信。运动传感器信号和心脏电信号,和/或从其导出的数据可以由遥测电路208传输到外部设备20。用于执行心房事件检测和心室起搏控制的可编程控制参数和算法可以由遥测电路208接收并存储在存储器210中以供控制电路206访问。
遥测电路208可以被配置成从RA起搏器12至少接收无线通信信号,并且可以被配置用于与RA起搏器12进行双向通信。在一些情况下,可以将广播心房事件信号从RA起搏器12传输到RV起搏器遥测电路208。遥测电路208将心房事件信号传递到控制电路206,以便由心房事件检测器电路240进行检测。当控制电路206确定满足输入切换标准并且选择用于心房事件检测器电路240的广播心房事件输入时,控制电路206可以控制遥测电路208唤醒以接收广播心房事件信号。可以对遥测电路208通电以从RA起搏器12接收广播心房事件信号,直到另一心房事件输入被选择用于检测心房事件。
本文描述的说明性实施例包括用于产生广播心房事件信号的RA起搏器12。然而,构想到其他植入式医疗设备可以广播心房事件信号。例如,仅感测的设备可用于监测心房P波并将心房事件信号传输到RV起搏器14。能够广播心房事件信号的另一植入式医疗设备可以是心内或心外植入式设备。
图4是根据一个示例的RA起搏器12的示意图。RA起搏器12包括脉冲发生器302、感测电路304、控制电路306、遥测电路308、存储器310、患者活动传感器312和电源314。如以上结合图3所描述的,图4中所表示的各种电路可以被组合在一个或多个集成电路板上,该一个或多个集成电路包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、状态机、或提供所描述的功能的其他合适的部件。鉴于本文的公开,提供软件、硬件和/或固件用于在任何现代起搏器的背景下完成RA起搏器12的所描述的功能是在本领域技术人员的能力范围内。
控制电路306包括心室事件检测器电路340、起搏计时电路342和处理器344,以用于执行归于本文描述的控制电路306的各种功能。控制电路306被配置成在不存在感知到的固有心房P波的情况下根据心房LR起搏间期来控制脉冲发生器302递送心房起搏脉冲。
感测电路304被配置成经由电极162A和164A接收心脏电信号,以用于感测心房P波和远场心室R波。感测电路304可以包括前置滤波器和放大器电路320、ADC 326和整流器/放大器322,如上面结合图3总体描述的。可以将感测电路304的部件调谐到与感测电路204不同的滤波频率,以用于优化P波和远场R波感测,感测电路204被配置用于提供用于近场R波感测和远场P波感测的信号。
感测电路304包括P波检测器324,以用于通过感测放大器或其他检测电路系统从经整流的经滤波的心脏电信号中检测P波,该感测放大器或其他检测电路系统将输入信号与P波检测阈值进行比较,其中该P波检测阈值可以是自动调整的阈值。当输入的信号越过P波检测阈值时,P波检测器324产生P波感知事件信号(P-感测),该P波感知事件信号被传递到控制电路306。被传递到控制电路306的P波感知事件信号可用于抑制经安排的心房起搏脉冲并通过起搏计时电路342重新启动心房LR起搏间期。
控制电路306可以从感测电路204接收P波感知事件信号和/或数字心脏电信号,以用于检测和确认心脏事件并控制心房起搏。处理器344可以从传感器312接收患者活动传感器信号,以用于确定患者活动度量和传感器指示的起搏频率(SIR)。由起搏计时电路342设置的LR起搏间期可以根据SIR来被设置,以基于患者的身体活动水平向RA提供频率响应起搏。
可以将患者活动传感器312实现为加速度计,该加速度计可以是压电加速度计或MEMS设备。处理器344可以将由起搏计时电路342设置的LR起搏间期从与最小心房起搏频率相对应的永久LR起搏间期调整为暂时LR起搏间期,以提供频率响应起搏。基于从患者活动传感器信号确定的SIR设置暂时LR起搏间期,以按照大于最小或基础心房起搏频率的频率来提供心房起搏脉冲。在非休息身体活动的时段期间基于SIR根据患者的代谢需求提供较高的心房率支持。在2014年2月6日提交的预授权美国专利申请No.2015/0217119 A1(Nikolski等人)中总体上公开了用于获得患者活动信号的在心内起搏器中的加速度计的使用,该预授权美国专利申请通过引用以其整体合并于此。在美国专利No.5,199,071(vanOort)和美国专利No.7,031,772(Condie等人)中总体上公开了用于使用患者活动信号来确定SIR并提供频率响应起搏的技术的示例,这两个美国专利均通过引用以其整体并入于此。在未决的美国公开号No.2015/0217119(Sheldon等人)和2015年10月22日提交的美国专利No.14/920,228(Sheldon等人)中总体上公开了可以在心内起搏器中实现的用于基于患者活动提供频率响应起搏的示例技术。
RA起搏器14包括心室事件检测器电路340,心室事件检测器电路340示出为包括图4的示例中的控制306,以用于检测心室事件,例如心室起搏脉冲、诱发的R波和/或固有R波。在一些示例中,ADC 326可以将多位数字心脏电信号传递到控制电路306,以供心室事件检测器电路340用于检测远场心室R波和/或远场心室起搏脉冲。心室事件检测器电路340可以将心室事件检测信号传递到处理器344,以用于确定感知到的P波或心房起搏脉冲与后续检测到的心室事件之间的检测到的AV间期。控制电路306监测检测到的AV间期,以用于验证RV起搏器14正以预期的AV起搏间期递送心室起搏脉冲,如本文所呈现的时序图和流程图所述的。
如果以预期的AV起搏间期未检测到心室事件,则控制电路306可以开始广播心房事件信号。控制电路306可以控制遥测电路308开始将心房事件信号作为无线RF通信信号传输到RV起搏器14。附加地或替代地,控制电路306可以通过控制脉冲发生器302递送具有较高幅度和/或脉冲宽度的心房起搏脉冲(用以促进由RV起搏器14的心房事件检测器240检测到心房起搏脉冲),来广播心房事件信号。在这种情况下,控制电路306可以控制脉冲发生器302在P波之后的心房的生理不应期期间递送不应期起搏脉冲作为广播心房事件信号。RV起搏器14可以从使用诸如P波信号或心房机械事件信号之类的生理心房事件输入切换到广播心房事件输入,例如,由遥测电路308传输的无线通信信号或由脉冲发生器302递送的并被RV起搏器12检测为远场心房起搏脉冲的心房起搏脉冲。RA起搏器12可以被配置成识别RV起搏器14何时丢失心房事件检测或被切换到广播心房事件输入,并操作以通过广播心房事件信号来促进RV起搏器14的心房事件检测的连续性。
处理器344可以包括一个或多个时钟,以用于生成由起搏计时电路342用来控制LR心房起搏间期的计时的时钟信号。起搏计时电路342可以包括用于对LR起搏间期倒计时的一个或多个起搏逸搏间期定时器或计数器。处理器344可以检取用于控制脉冲发生器302生成起搏脉冲的其他可编程起搏控制参数(诸如,起搏脉冲幅度和起搏脉冲宽度)。除了向起搏计时电路342和脉冲发生器302提供控制信号以用于控制起搏脉冲递送之外,处理器344还可以向感测电路304提供感测控制信号,例如,P波感测阈值参数、灵敏度、应用于心脏电信号的各种消隐间期和不应期、和给心室事件检测器电路340以用于检测心室事件的心室事件检测控制信号、以及用于由RV起搏器14基于最新的心房事件(起搏的或感知到的)之后的心室事件的预期计时来验证心房事件检测的预期的AV间期。
脉冲发生器302生成电起搏脉冲,该电起搏脉冲经由阴极电极164A和返回阳极电极162A被递送至患者心脏的RA。如上面结合图3的脉冲发生器202大体描述的,脉冲发生器302可以包括充电电路、开关电路和输出电路,以用于在起搏计时电路342的控制下以定时的LR间期生成并递送心房起搏脉冲。
存储器310可以包括计算机可读指令,这些计算机可读指令在由控制电路306执行时,致使控制电路306执行贯穿本公开归属于RA起搏器14的各种功能。可以将计算机可读指令编码在上面列出的任何非瞬态计算机可读存储介质内。RA起搏器控制电路306和RV起搏器控制电路206共同操作为系统控制电路系统,该系统控制电路系统被配置成确定何时满足输入切换标准并控制由RV起搏器14用于检测心房事件以提供心房同步心室起搏的心房事件输入。
电源314根据需要向RA起搏器12的其他电路和部件中的每一个提供电力。电源314可以包括一个或多个能量存储设备,诸如一个或多个可再充电或不可再充电的电池。为清楚起见,图4中未示出电源314与其他起搏器电路和部件之间的连接。
遥测电路308包括用于经由射频(RF)通信链路传送和接收数据的收发器309以及天线311。如以上描述的,遥测电路308可以能够与外部设备20(图1)和RV起搏器14进行双向通信。遥测电路308可以被配置成从RA起搏器12向RV起搏器14至少传输无线通信信号,以用于在心房起搏脉冲或感知到的P波发生时发信号通知RV起搏器14。当检测到固有感知P波并且已经递送了心房起搏脉冲时,可以由遥测电路308传输经编码的无线传输信号以发信号通知RV起搏器。
图5是运动传感器信号250的示例,其可以由RV心脏信号感测电路204的运动传感器212产生并且被传递到RV起搏器14的心房事件检测器电路240。所示的运动传感器信号250表示一个心室周期。垂直虚线252和262表示两个连续心室事件(固有心室去极化或心室起搏)的计时,标记心室周期251的相应开始和结束。运动信号包括A1事件254、A2事件256、A3事件258和A4事件260。A1事件254是在心室收缩期间发生的加速度信号,并且标记心室机械收缩的近似开始。A2事件265是在心室松弛期间发生的并且标记心室机械收缩的近似偏移或结束的加速度信号。A3事件258是在被动心室充盈期间发生的并且标记心室机械舒张的加速度信号。由于A2事件发生在心室收缩结束时,因此它是心室舒张的开始的指示符。A3事件发生在心室舒张期间。因此,A2和A3事件可以统称为心室机械舒张事件,因为它们两者都是心室舒张期的指示符。
A4事件260是在心房收缩和主动心室充盈期间发生的并且标记心房机械收缩的加速度信号。A4事件260是心房收缩机械事件,当RV起搏器控制电路206选择运动传感器信号250的A4事件作为心房事件输入时,A4事件260可以由心房事件检测器电路242检测为心房事件。可以通过心房事件检测器电路240从运动传感器信号250中检测A4事件260,以用于控制起搏计时电路242通过响应于检测到A4事件260而启动AV起搏间期来触发心室起搏脉冲递送。控制电路206可以被配置成从运动传感器信号250检测A1、A2和A3事件中的一个或多个达至少一些心室心动周期,以用于肯定地检测A4事件260并设置心房事件检测控制参数。可以检测和表征A1、A2和/或A3事件以避免错误检测到A4事件并促进可靠的A4事件检测,以用于对心房同步心室起搏脉冲的正确计时。
A1、A2、A3和/或A4事件可由控制电路206评估,以用于确定用于心房事件检测的运动传感器信号250的质量和可靠性。基于A1、A2、A3和/或A4事件的计时和/或形态的一个或多个信号质量度量可以用于由控制电路206选择心房事件输入。在一些示例中,不可接受的A4事件信号质量可以是使RV起搏器14切换心房事件输入的输入切换标准。RV起搏器14的心房事件检测器电路240可以被配置成使用在美国专利公开No.2016/0023000 A1(Cho等人)、2016年4月28日提交的美国专利申请No.15/140,585(Ghosh等人)以及2016年9月29日提交的美国专利申请No.15/280,538(Splett等人)和2016年9月29日提交的美国专利申请No.15/280,339(Sheldon等人)中总体上公开的技术来从运动传感器信号250中检测心房事件,以上所有专利通过引用以其整体并入于此。
图6是根据一个示例的由心内起搏系统10执行的用于递送心房同步心室起搏的方法的流程图350。在框352处,由RV起搏器14的控制模块206选择初始心房事件输入。初始心房事件输入可以是由RV起搏器感测电路204在经由电极162V和164V接收并传递到控制电路206的心脏电信号中产生的远场P波信号。在其他示例中,初始心房事件输入可以是由运动传感器212产生的运动信号中的A4事件信号(在本文也被称为“心房收缩机械事件信号”或简称为“心房机械事件信号”),例如,图5中所示的运动传感器信号250中的A4事件信号。
在框352处初始选择的心房事件输入可以是RV起搏器14被编程为最初选择的默认心房事件输入。在其他示例中,可以基于对一个或多个心脏信号的信号质量度量的分析来选择初始输入。例如,可以由控制电路206通过确定P波幅度、P波与R波幅度的比率、P波与T波幅度的比率、或其他P波信号强度度量或度量的组合来评估从由RV感测电路204接收到的心脏电信号的P波感测的可靠性。可以评估从运动传感器212接收到的运动信号,以基于心房收缩事件信号的幅度和/或计时和/或被包括在运动信号中的心室机械事件的幅度和/或计时来确定心房收缩机械事件信号是否可以被可靠地检测。
可以对第一心房事件输入执行用于确定心房事件检测是否可靠的信号质量分析,并且如果可接受,则可以选择第一心房事件输入。如果不可接受,则控制电路206可以分析第二心房事件输入的信号质量以用于可靠的心房事件检测。在其他示例中,可以评估两个或更多个可用的心房事件输入,并且可以选择用于心房事件检测的具有最高信号质量的输入(例如,具有相对于信号基线和心室事件的最大心房事件信号强度的信号)作为初始心房事件输入。
在其他示例中,初始心房事件输入的选择可以至少部分地基于患者状况(诸如,起搏的或固有的心房率)、患者身体活动水平和/或患者身体姿势。从心脏电信号的P波感测和/或从运动传感器信号的心房收缩机械事件检测的可靠性在一些患者中可能是依赖姿势的。当心率升高时,检测生理心房事件可能相对更具挑战性。当患者身体运动在运动传感器信号中产生增加的运动信号时,从运动传感器信号检测A4事件可能更具挑战性。当T波与P波之间的计时或心室机械舒张事件与心房机械收缩事件之间的计时变得更短或甚至融合时,P波和A4事件的检测可能被增加的心率混淆。
因此,可以在框352处确定患者的心率、身体活动和/或身体姿势,并促进(contribute to)初始心房事件输入选择,根据该初始心房事件输入选择,预期输入提供可接受的心房事件检测。可以使用在以上并入的美国专利No.5,593,431(Sheldon)和美国专利No.6,044,297(Sheldon)中总体上描述的技术根据接收自传感器212的运动传感器信号来确定患者身体活动和姿势检测。在选择初始心房事件输入的该过程期间,例如在RA起搏器12和RV起搏器14的初始植入时,RA起搏器12可以暂时地广播心房事件信号以使RV起搏器14能够确认P波和/或A4事件检测以及确定心房率以用于促进心房事件输入选择。RV起搏器控制电路206可以根据从运动传感器212接收到的运动传感器信号确定患者的身体活动和/或身体姿势。如果心率和/或患者身体活动超过相应的阈值和/或患者姿势被标识为使用生理心房事件输入的不良状况,则可以将初始心房事件输入选择为广播心房事件输入。
通常,为RV起搏器遥测电路208供电用以接收广播心房事件信号以及为RA起搏器遥测电路308供电用以在逐个心跳的基础上或几乎在逐个心跳的基础上广播心房事件信号需要比从心脏电信号或运动信号中检测生理心房事件更大的功率消耗。为了从由RV起搏器14接收到的心脏电信号中检测心房起搏脉冲作为广播心房事件,可能需要增加由RA起搏器12递送的心房起搏脉冲能量和/或可以递送额外的不应期起搏脉冲,这增加了RA起搏器12的功率消耗
因此,在框352处选择的生理心房事件输入对于整个系统10而言可能比依赖于由RA起搏器12生成的广播心房事件信号的心房事件输入更加功率有效。因此,初始心房事件输入信号可以优选地是生理心房事件输入而不是可在整个起搏系统10中需要更大功率消耗的广播心房事件输入。然而,在一些情况下,例如,在系统10的初始操作期间,在存在电信号或运动传感器信号噪声、高的心率、高的患者活动或已知与不良生理心房事件检测相关联的检测到的患者身体姿势的情况下,可以在框352处选择广播心房事件输入作为输入,以促进可靠的心房事件检测和对心室起搏脉冲的正确计时。
在选择心房事件输入之后,心房事件检测器电路240在框354处等待心房事件检测。如果检测到心房事件,则起搏计时电路242在框356处开始AV起搏间期。如果在AV起搏间期期满(框360)之前在框358处由感测电路204感知到R波,则抑制安排的心室起搏脉冲。在框378处,起搏计时电路242响应于感知到的R波开始心室LR起搏间期。
如果AV起搏间期在没有感测到R波的情况下期满,则在框372处由脉冲发生器202递送安排的心室起搏脉冲。在框374处,控制电路202可以确定是否满足输入切换标准。通常,如果检测到心房事件并且递送了心室起搏脉冲,则预期选定的心房事件输入对于继续使用选定的输入进行心房事件检测是可靠的。因此,当在AV起搏间期期满时在框372处递送了心室起搏脉冲时,可以不执行框374处的确定。
然而,在一些情况下,患者活动、患者姿势或心房率的变化可能是导致心房事件输入被切换到在当前患者状况下被认为更可靠的另一输入的条件。因此,可以在框374处确定心房事件频率、患者身体活动水平、患者身体姿势或其他患者状况,以用于确定是否满足输入切换标准。如果不满足输入切换标准,则响应于递送心室起搏脉冲,过程返回以在框378处开始心室LR起搏间期。如果在框374处满足输入切换标准,则在框376处选择不同的心房事件输入。
如果在框362处感知到R波之前在框354处未检测到心房事件,则不开始AV间期。如果在框362处感知到R波,则在心室LR起搏间期期满(框370)之前并且在检测到心房事件(框354)之前,在框364处抑制心室起搏脉冲。在框374处,控制电路206确定是否满足输入切换标准。如果未检测到心房事件并且未感知到R波(框362的“否”分支)并且心室LR起搏间期期满(框370),则在框372处递送心室起搏脉冲。以心室LR起搏间期递送心室起搏脉冲以防止心室心搏停止。在递送心室起搏脉冲之后,控制电路206在框374处确定是否满足输入切换标准。
如果未检测到心房事件达预定数量的连续或非连续心室周期,则可在框374处满足输入切换标准。换句话说,如果以心室LR起搏间期递送预定数量的心室起搏脉冲和/或在心室LR起搏间期期满之前感知到R波,则可以认为心房事件检测不可靠并且可满足输入切换标准。例如,如果在没有检测到心房事件的情况下发生5个中的3个、8个中的6个、15个中的12个或预定数量的连续心室周期中的其他阈值数量的连续或非连续心室周期,则可在框374处满足输入切换标准。响应于满足输入切换标准,在框376处切换心房事件输入。通过使心房事件检测器电路240能够检测来自不同输入信号的心房事件来切换心房事件输入。
例如,心房事件检测器电路240可以从感测电路204接收心脏电信号以用于感测远场P波,并且切换到从运动传感器212接收运动信号,以用于在框376处检测心房收缩机械事件信号,或反之亦然。心房事件检测器电路240可以从感测P波或从感测心房收缩机械事件切换到从遥测电路208接收心房事件通信信号。在其他情况下,心房事件检测器电路240从当前心房事件输入切换到从被传递到控制电路206的心脏电信号(例如,由感测电路204的ADC 226产生的信号)中检测远场心房起搏脉冲。
在框376处启用不同的心房事件输入可以包括除了切换由RV起搏器14的心房事件检测器电路240使用的心房事件输入之外由RA起搏器12采取的动作。这样,RA起搏器12可以被配置为在框374处监测心房事件广播标准被满足,以使RA起搏器12能够识别RV起搏器14何时在心房事件输入之间切换。由RV起搏器12对RV起搏器14切换到不同的心房事件输入的识别使得RA起搏器12能够通过增大由RA起搏器脉冲发生器302递送的心房起搏脉冲能量和/或通过递送不应期心房起搏脉冲以促进心房事件检测器电路240检测心房事件,来发起由RA起搏器遥测电路308进行心房事件信号的广播。已经认识到,在一些情况下,RV起搏器14不需要增加的心房起搏脉冲能量来检测心房起搏脉冲。
图7是描绘在心室起搏期间由RA起搏器12和RV起搏器14感知到的心脏事件的时序图400。时间线402描绘了以稳定的心房率间期403发生的心房事件(A)404。心房事件404可以是由RA起搏器12的感测电路304感知到的固有P波,或者心房事件404可以是由RA起搏器脉冲发生器302以按照永久LR间期或基于患者身体活动的SIR设置的心房LR起搏间期递送的心房起搏脉冲。RA起搏器12以检测到的AV间期408感测心室事件(VS)406,该检测到的AV间期408与由RV起搏器起搏计时电路242设置的预期AV起搏间期418相匹配。
时间线412描绘了由心房事件检测器电路240检测到的心室起搏脉冲(VP)416和检测到的心房事件(AS)414。心房事件414可以被检测作为来自由RV起搏器感测电路204产生的心脏电信号的P波,或者作为从由运动传感器212产生的运动传感器信号中检测到的A4事件。起搏计时电路242响应于检测到心房事件414而设置AV起搏间期418,并在AV起搏间期418期满时(在不存在感知到的R波的情况下)递送心室起搏脉冲416。心室起搏脉冲416或后续诱发的R波以检测到的AV间期408被RA起搏器12检测作为VS事件406,该检测到的AV间期408与预期的AV起搏间期418相匹配。
当心房事件检测器电路240未检测到预期的心房事件415时,RV起搏器14丢失心房事件检测。在不存在检测到的心房事件的情况下,RV起搏器14控制脉冲发生器202在先前的起搏脉冲之后以心室LR起搏间期420递送心室起搏脉冲417。RA起搏器12以检测到的AV间期409检测到心室事件407,该检测到的AV间期409大于预期的AV起搏间期418。
在所示的示例中,在不存在检测到的心房事件的情况下,三个心室起搏脉冲以心室LR起搏间期420被递送。由RA起搏器12在相应的心房事件与感知到的心室事件407之间确定对应的检测到的AV间期409、410和411。这些检测到的AV间期409、410和411逐渐增大。在所示的示例中,以心室LR间期420被递送的心室起搏脉冲417以比心房率更慢的频率发生,导致检测到的AV间期409、410和411逐渐增大。在一些示例中,RV起搏器控制电路206可以被配置成在不存在检测到的心房事件的情况下使用频率平滑算法来递送心室起搏脉冲。这样,可以比预期的心房事件415更晚但比编程的心室LR间期更早地递送第一心室起搏脉冲417。可以以逐渐增大的LR间期递送后续的心室起搏脉冲,以将心室率从心房跟踪频率逐渐调整到编程的心室率。在这种情况下,当根据频率平滑算法增大心室起搏间期时,检测到的AV间期409、410和411将逐渐增大。
RA起搏器控制电路306可以被配置成响应于阈值数量的非预期的检测到的AV间期而产生广播心房事件信号。阈值数量可以是一个或多个非预期的检测到的AV间期,其可以是连续或非连续的检测到的AV间期。在所示的示例中,RA起搏器12通过在三个非预期的检测到的AV事件间期409、410和411(但可以使用另一阈值数量的非预期的检测到的AV间期)之后广播心房事件405来启用心房事件广播模式。
广播心房事件405被RV起搏器14的心房事件检测器240检测为AS事件422,使得AV起搏间期424被设置以用于递送下一心室起搏脉冲425。RA起搏器12以预期的检测到的AV间期421感测到心室起搏脉冲(或后续诱发的R波)作为VS事件413。RA起搏器12的控制电路306基于预期的检测到的AV间期421确定RV起搏器14的心房事件检测被恢复。如果预期的检测到的AV间期421没有跟随心房广播事件405,则RA起搏器12可以增大广播心房事件405的强度或者改变广播心房事件信号的类型,直到基于一个或多个预期的检测到的AV间期而识别出RV起搏器14恢复心房事件检测为止。
AV起搏间期424和预期的检测到的AV间期421可以分别与原始AV起搏间期418和预期的检测到的AV间期408相同,但AV起搏间期424和预期的检测到的AV间期421可以是不同的间期。RV起搏器控制电路206可以响应于从广播心房事件输入中检测到心房事件422而设置与响应于从生理心房事件输入中检测到心房事件414而设置的AV起搏间期418不同的AV起搏间期424。可以将AV起搏间期424调整为与AV起搏间期418不同,以考虑检测到的心房事件414和422相对于实际的对应心房事件的计时的差异。例如,与检测生理心房事件输入信号相比,在检测广播心房事件信号405时可能存在固有系统延迟。在切换到广播心房事件输入之后,RV起搏器14可以根据哪个广播信号被用作心房事件输入来调整AV起搏间期418。例如,当通过由遥测电路208接收广播无线通信信号405而检测到心房事件时,起搏计时电路242可以将AV起搏间期424设置为比在将心房事件检测为来自心脏电信号的P波时使用的AV起搏间期418短10至50ms。如果心房事件输入最初是运动传感器信号的A4事件信号,则可以将AV起搏间期424设置得长于AV起搏间期418。可以在A4事件检测之后设置相对短的AV起搏间期418(例如50ms),该A4事件检测晚于心房电事件发生。如果广播心房事件405是被递送的心房起搏脉冲,则AV起搏间期424可以比AV起搏间期418更长,例如,从50ms增加到200ms。
当从不同的生理心房事件输入中检测到心房事件时以及当从不同的广播心房事件输入中检测到心房事件时,可以使用不同的AV起搏间期。在心房起搏脉冲与感知到的P波之间以及在感知到的P波与心房机械收缩之间预期有生理时间延迟。这样,可以基于由心房事件检测器电路240使用的心房事件输入来选择由起搏计时电路242使用的AV起搏间期,以考虑在检测广播心房事件信号时可能存在的生理时间延迟和/或心内起搏器系统时间延迟。
心房广播事件405可以是在通过感测电路304感测心房P波时或在由脉冲发生器302递送心房起搏脉冲时由RA起搏器遥测电路308传输的无线通信信号。在这种情况下,检测到的心房事件422是由RV起搏器遥测电路208接收到的无线心房事件通信信号,该无线心房事件通信信号被传递到心房事件检测器电路240(或直接传递到起搏计时电路242)。RV起搏器14可以被配置成响应于在没有心房事件检测的情况下的以心室LR起搏间期起搏的阈值数量的心室周期,而将心房事件输入切换到经由RV起搏器遥测电路208从RA起搏器遥测电路308接收到的广播通信信号。以LR起搏间期的阈值数量的起搏的心室周期可能需要或可能不需要是连续的。
在图7的示例中,RV起搏器遥测电路208能够响应于以心室LR起搏间期(或频率平滑间期)被递送的三个连续心室起搏脉冲而接收通信信号。在RV起搏器14中要被满足的输入切换标准所需的丢失的心房事件检测的阈值数量可以与RA起搏器12启用广播心房事件信号所需的非预期的检测到的AV间期的阈值数量相同或不同。控制电路206可以使遥测电路208能够被通电到监听模式,以用于从RA遥测电路308接收心房事件广播信号。
在另一示例中,心房广播事件405可以是以增加的起搏脉冲幅度和/或脉冲宽度被递送的心房起搏脉冲。心房事件404可以是以大于心房起搏捕获阈值的安全裕度被递送的心房起搏脉冲。响应于阈值数量的非预期的检测到的AV间期(例如,间期409、410和411),RA起搏器控制电路306可以通过以下方式来增大RA起搏脉冲能量:控制脉冲发生器302递送具有大于用于在RA起搏器12不广播心房事件信号时递送心房起搏脉冲所正常使用的脉冲幅度和/或脉冲宽度的脉冲幅度和/或脉冲宽度的起搏脉冲。
在一些示例中,心房起搏脉冲可能不需要被增大以便由RV起搏器14检测。在这种情况下,广播心房事件信号可以是双起搏脉冲,一个用于捕获心房,而第二个不应期起搏脉冲用于发信号通知RV起搏器14心房事件是起搏事件。当感知到固有P波以发信号通知RV起搏器14心房事件是感知事件时,RA起搏器12可以递送单个不应期起搏脉冲作为广播心房事件。
RV起搏器控制电路206可以通过使心房事件检测器电路240能够从由感测电路204产生的心脏电信号中检测远场心房起搏脉冲,来切换心房事件输入。在未决的美国公开No.2016/0250478(Greenhut等人)和2015年8月14日提交的美国专利公开No.14/826,396(Gunderson等人)中总体上公开了用于从心脏电信号中检测起搏脉冲的示例技术,这两个美国专利均通过引用以其整体并入于此。
RA起搏器控制电路306可以在心房事件广播模式期间确定是将心房事件信号广播为无线遥测通信信号,还是通过递送心房起搏脉冲(以更高的起搏脉冲能量和/或不应期起搏脉冲)或通信信号和起搏脉冲的组合。如果在由RA起搏器12确定出RV起搏器14的心房事件检测丢失时心房节律是起搏节律,则RA起搏器12可通过以相同的或增加的脉冲能量递送心房起搏脉冲来广播心房事件。如果在RV起搏器14的心房事件检测丢失时心房节律是感知节律,则RA起搏器12可以通过经由遥测电路308传输无线通信信号或通过递送不应期起搏脉冲来广播感知到的心房事件的时间。在一些示例中,RA起搏器12使用起搏脉冲和由遥测电路308传输的无线通信信号的组合来广播心房事件信号。心房起搏脉冲在被递送时可以以正常的或增加的起搏脉冲能量被递送,以发信号通知起搏心房事件。如果感知到P波,则可以通过遥测电路308广播心房事件信号。在这种情况下,RV起搏器14使心房事件检测器电路240能够监测从感测电路204接收到的心脏电信号中的远场心房起搏脉冲和由RV起搏器遥测电路208接收到的无线通信信号两者。
在一些示例中,RV起搏器控制电路206可以使心房事件检测器电路240能够在依赖广播心房事件输入之前从一个生理心房事件输入切换到另一生理心房事件输入(如果可用的话),其中依赖广播心房事件输入可能比使用生理心房事件输入需要起搏器12和14中的一个或两个的更大的功率消耗。例如,RV起搏器14可以最初从心脏电信号中选择P波感测作为心房事件输入。如果P波感测丢失达阈值数量的心室周期,则RV起搏器14可以切换到从运动传感器信号的A4事件检测作为心房事件输入。这些心房事件输入和心房事件检测方法两者都不需要RA起搏器12来改变其操作。被选择作为心房事件输入而不需要RA起搏器12改变其操作的心房事件信号在本文中被称为“生理”心房事件输入信号。与源自RA起搏器12作为设备生成的心房事件信号相反,生理心房事件信号来自生理来源。如果在从一个生理心房事件输入切换到另一生理心房事件输入(例如,从P波信号切换到心房机械事件信号或反之亦然)之后未恢复心房事件检测,则RV起搏器14可以使用源自RA起搏器12的广播心房事件输入来启用心房事件检测。
RV起搏器14可以响应于第一阈值数量的没有心房事件检测的心室周期而从第一生理心房事件输入切换到第二生理心房事件输入。如果在切换第二生理心房事件输入之后在没有心房事件检测的情况下发生第二阈值数量的心室周期,则RV起搏器14可以将心房事件检测器电路240使用的心房事件输入从第二生理心房事件输入切换到广播心房事件输入。RA起搏器12可以被配置成响应于第二阈值数量的非预期的检测到的AV间期而启用心房事件广播。在其他示例中,当检测到在RV起搏器14所使用的第一和第二阈值中间的第三阈值数量的非预期的检测到的AV间期时,RA起搏器12可以被启用以广播心房事件信号。以这种方式,等到RV起搏器14切换广播心房事件输入的时候,RA起搏器12将已经广播心房事件信号以供RV起搏器14的立即检测。
图8是由心内起搏器系统10产生和检测到的心房事件和心室事件的时序图。时间线452描绘了由RA起搏器12产生和检测到的事件。时间线454描绘了由RV起搏器14产生和检测到的事件。RA起搏器12正以心房事件广播模式操作,产生广播心房事件信号405。如上面结合图7所述,心房事件检测器电路检测广播心房事件405并产生心房事件感测信号(AS)422。起搏计时电路242开始AV起搏间期424并控制脉冲发生器202在AV起搏间期424期满时递送起搏脉冲425。RA起搏器12检测到心室起搏脉冲(或诱发的R波)并且如在预期的检测到的AV间期421处的VS事件413所指示的。
RA起搏器控制电路306可以被配置成周期性地抑制(withhold)心房事件广播信号以确定是否已经返回RV起搏器14使用生理心房事件输入的心房事件检测。心房事件454可以是以正常起搏脉冲能量(例如,以大于确定的心房起搏捕获阈值的安全裕度)被递送的心房起搏脉冲。在其他情况下,心房事件454可以是感知到的P波。RA起搏器12抑制指示心房事件454的时间的广播心房事件信号。
在该示例中,在使用广播心房事件输入检测到第N个心房事件427之后,可以将RV起搏器14的心房事件检测切换到生理心房事件输入。预期的心房事件检测465没有发生;使用生理心房事件输入的心房事件检测尚未返回。结果,心室LR起搏间期420在没有心房事件检测的情况下期满,并且心室起搏脉冲464被递送。RA起搏器12以非预期的检测到的AV间期456检测到心室起搏脉冲464(或诱发的远场R波)作为VS事件458。由于检测到的AV间期与预期的AV起搏间期424不匹配,因此RA起搏器12可以在下一心房周期返回到心房事件广播模式,如由广播心房事件472所指示的。在其他示例中,可以抑制广播心房事件达多个心房周期,以使RV起搏器14能够在不止一个心室周期上可能使用不止一个生理心房事件输入或通过调整生理心房事件检测参数来尝试心房事件检测。
在预定数量的心房事件广播信号(例如,两个或更多个广播信号)之后,RA起搏器12再次抑制心房事件广播信号并且RV起搏器14切换到生理心房事件输入。这次,RV起搏器14检测到心房事件455并产生心房感测事件信号467。RV起搏器14可以被编程为在检测到预定数量的广播心房事件之后从广播心房事件输入切换到生理心房事件输入,使得RA起搏器12和RV起搏器14被协调以在相同的心动周期(多个)上分别地终止广播心房事件信号和切换到生理心房事件输入。
RA起搏器12以检测到的AV间期476(其满足预期的检测到的AV间期标准)检测到心室事件478,从而确认RV起搏器14对心房事件的检测已经恢复。RA起搏器12终止心房事件广播模式并继续以正常起搏脉冲能量递送心房起搏脉冲并感测P波而不广播心房事件信号。
在所示的示例中,RV起搏器14被配置成在使用生理心房事件输入检测到心房事件455之后以缩短的AV起搏间期480递送第一心室起搏脉冲482。RA起搏器12被配置成将在抑制广播心房事件信号之后的检测到的AV起搏间期476与暂时的缩短的AV起搏间期480进行比较。通过以缩短的AV起搏间期480递送第一起搏脉冲482,RA起搏器12基于缩短的检测到的AV间期476而确认RV起搏器14的心房事件检测已经恢复。响应于检测到缩短的AV间期476,RA起搏器12终止心房事件广播模式。在下一心动周期上,RV起搏器14继续从生理心房事件输入中检测心房事件,并且被配置成恢复使用与所选的心房事件输入相对应的目标AV起搏间期418,以用于控制心室起搏脉冲递送。
图9是根据一个示例的由RV起搏器14执行的用于在心房同步心室起搏期间控制心房事件输入的方法的流程图200。图10是由RA起搏器12执行的方法的流程图600,其中RA起搏器12与执行图9的方法的RV起搏器14协作操作。RA起搏器12被配置成当生理心房事件输入对于心房事件检测而言不可靠时,确定用于广播心房事件信号的适当时间以支持RV起搏器14的心房事件检测。
在框502处,RV起搏器控制电路206选择由心房事件检测器电路240用于检测心房事件的心房事件输入。控制电路206基于在框502处选择的心房事件输入而在框504处设置AV起搏间期。初始心房事件输入可以被选择为来自运动传感器212的运动信号中的A4事件。在这种情况下,可以将AV起搏间期设置得相对短,例如小于100ms或50ms或更短。如果初始心房事件输入被选择为心脏电信号中的P波信号,则可以将AV起搏间期设置得相对长,例如大于100ms,诸如大约200到250ms。可以认识到,在任一情况下,AV起搏间期可以是可调整的间期,其随着从检测到的心房事件确定的心率而变化。
在框502处选择的初始心房事件输入通常是生理心房事件输入,诸如,P波或A4事件,该生理心房事件输入不是由设备生成的来源产生的。然而,在一些情况下,最初在框502处选择的心房事件输入可以是广播心房事件信号,在这种情况下,控制电路206可以将AV起搏间期设置为考虑广播心房事件和生理心房事件信号的相对计时的差异和/或系统延迟的间期,该系统延迟可能固有地存在于实际心房事件的时间与RV起搏器14检测到广播信号的时间之间。
在框506处,RV起搏器14操作以使用选定的心房事件输入和对应的AV起搏间期来递送心房同步心室起搏。RV起搏器控制电路206控制脉冲发生器202,以在选定的AV起搏间期在从选定的心房事件输入中检测到的心房事件之后期满时,递送心室起搏脉冲。
在框508处,控制电路206确定心房事件检测是否丢失。当以心室LR起搏间期递送阈值数量的心室起搏脉冲而在心室周期期间没有心房事件检测时,可确定心房事件检测丢失。例如,当至少三个连续或非连续心室起搏脉冲以心室LR起搏间期被递送时,可确定心房事件检测丢失。在一些示例中,心室LR起搏间期可以是经调整的或暂时的LR起搏间期,以提供频率平滑以避免突然的频率变化。
如果在框508处确定心房事件检测丢失,则控制电路206可在框510处选择不同的心房事件输入以用于检测心房事件,所述不同的心房事件输入可以是不同的生理心房事件输入(当可用时)。例如,如果在框502处选择的心房事件输入是心房收缩机械事件,则可以将心房事件输入切换为P波信号,反之亦然。
控制电路206使用不同的生理心房事件输入来在框512处确定心房事件检测是否被恢复。可以响应于阈值数量的心房事件检测而在框512处确定心房事件检测被恢复,所述阈值数量的心房事件检测可能被要求是连续的但在一些示例中可以是非连续的,例如,8个连续心室周期中的6个心房事件检测。如果通过使用不同的生理心房事件输入恢复了心房事件检测,则在框514处根据现在用于维持心房与心室收缩事件之间的期望同步的心房事件输入来调整AV起搏间期。该过程可以返回到框508,使得如果再次丢失心房事件检测,则在框510处,可以将心房事件输入切换回第一生理心房事件输入或另一生理心房事件输入(如果可用的话)。
如果未从生理心房事件输入恢复心房事件检测,则控制电路206切换到广播心房事件输入。控制电路206可以通过给遥测电路208通电以用于接收广播心房事件通信信号,来选择广播心房事件输入。附加地或替代地,控制电路206可以通过使心房事件检测器电路240能够从由感测电路204产生并传递到控制电路206的心脏电信号中检测远场心房起搏脉冲,来选择广播心房事件输入。
在框518处,控制电路206可以响应于检测到广播心房事件而控制脉冲发生器202以暂时AV起搏间期递送至少一个心室起搏脉冲。暂时AV起搏间期可以短于通常选择在选定的心房事件输入期间使用的AV起搏间期,并且用于发信号通知RA起搏器12已检测到心房事件。每次切换心房事件输入时,暂时AV起搏间期可以用于一个或多个心动周期,以使RA起搏器12能够确认正在发生RV起搏器14的心房事件检测。随后在框520处将AV起搏间期调整到如下的AV起搏间期:在使用广播心房事件输入时促进最佳的房室同步。在其他示例中,可以在框520处基于选定的广播心房事件输入来调整AV起搏间期,而不使用暂时AV起搏间期。RV起搏器14操作以使用选定的广播心房事件输入来递送心房同步心室起搏。
在一些情况下,RA起搏器12可以在起搏心房周期上广播高能量心房起搏脉冲和/或不应期起搏脉冲,并且当感知到固有心房P波时经由遥测电路308广播无线通信信号。在其他情况下,RA起搏器12可以通过遥测电路308传输两个不同的经编码的无线通信信号,一个指示何时发生心房起搏事件而另一个指示何时发生心房感知事件。在又其他示例中,RA起搏器12可以递送双起搏脉冲(一个用于捕获RA而另一个在RA的绝对不应期内被递送)以指示起搏的心房事件并且在感知P波之后的绝对心房不应期期间递送信号起搏脉冲以指示感知心房事件。RV起搏器控制电路206可以在框520处根据检测到的广播心房事件将AV起搏间期设置为起搏AV起搏间期或感知AV起搏间期。
控制电路206可以在框522处确定何时已经检测到预定数量的广播心房事件,并且在框524处切换回生理心房事件输入。控制电路206在框512处确定使用生理心房事件输入的心房事件检测是否被恢复。如果不止一个生理心房事件输入可用,则可以在框512处测试每个可用的生理输入,直到标识出导致可靠的心房事件检测的生理输入。如果未恢复从生理心房事件输入的心房事件检测,则心房事件检测器电路240可继续从广播心房事件输入(框516)中检测心房事件。如果从生理心房事件输入的心房事件检测被恢复,则RV起搏器14根据选定的心房事件输入来调整AV起搏间期,并返回到框506,以用于使用选定的心房事件输入来递送心房同步心室起搏。
结合图9描述的RV起搏器14的操作期间执行的RA起搏器12的操作由图10的流程图示出。在框602处,RA起搏器控制电路306从由感测电路304接收到的心脏电信号中检测远场心室事件,例如远场R波或心室起搏脉冲。控制电路306在框604处确定远场电事件与最新(most recent)的心房起搏或感知事件之间的检测到的AV间期。
在框606处,将检测到的AV间期与预期的AV起搏间期进行比较。RA起搏器12可以被编程为存储RV起搏器14针对每个对应的心房事件输入所使用的AV起搏间期。RA起搏器12可以检取被编程用于可用的生理心房事件输入中的每一个的AV起搏间期,并且将检测到的AV间期与如下的可能的AV起搏间期中的每一个进行比较:如果RV起搏器14从生理心房输入中检测到最新的心房事件,则RV起搏器14预期将使用的AV起搏间期。可以将检测到的AV间期与同RV起搏器14中可用的每个生理心房事件输入相对应的一个或多个可能的AV起搏间期范围进行比较。
如果检测到的AV间期与预期由RV起搏器在生理心房事件输入期间使用的所存储的AV起搏间期相匹配(在框606处)(例如,在预定的匹配范围内),则RA起搏器12通过返回到框602并监测检测到的AV间期来继续检测远场心室事件。当检测到的AV间期与预期的AV起搏间期相比在预定范围内时(例如,在10ms内、在20ms内或在50ms或更短),可以确定检测到的AV间期与预期的AV起搏间期相匹配。如果检测到的AV间期与预期的AV起搏间期不匹配,则RA起搏器12在框608处开始广播心房事件信号。
可以如上所述广播心房事件信号。例如,广播心房事件信号可以包括指示起搏心房事件或感知心房事件的经编码的无线通信信号、心房起搏脉冲和/或心房不应期起搏脉冲,其中可以使用大于用于在RA起搏器没有广播心房事件信号时起搏心房的起搏脉冲能量的增大的起搏脉冲能量来递送心房起搏脉冲和心房不应期起搏脉冲两者。
在广播第一心房事件信号时,RA起搏器控制电路306在步骤610处将AV间期确定为从广播心房事件信号(或对应的心房事件)到下一检测到的远场心室事件的时间,并将检测到的AV间期与预期的AV间期进行比较。预期的AV间期可以是预期RV起搏器14在检测到广播心房事件信号时使用的编程的AV起搏间期。预期的AV间期可以是暂时的、缩短的AV起搏间期,如结合图9的框518所描述的。
如果如在框610处确定的检测到的AV间期与预期的AV间期相匹配(例如,在+10到20ms的匹配范围内),则该过程前进到框614。如果不是,则RA起搏器12可在框612处调整广播心房事件信号以增加被RV起搏器14检测到的可能性。RA起搏器12可以通过改变信号的类型(例如,从传输的通信信号改变为心房起搏脉冲,或反之亦然)或者增大广播心房信号的幅度或强度,来调整广播心房事件信号。
一旦基于在框610处与预期的AV间期相匹配的检测到的AV间期而确认了由RV起搏器14检测到广播心房事件信号,RA起搏器12就广播预定数量的心房事件信号。在广播预定数量的心房事件信号之后,在框614处RA起搏器12可以抑制一个或多个广播心房事件信号。RA起搏器控制电路306在广播心房事件信号被抑制的一个或多个心动周期上确定检测到的AV间期,并且在框616处将检测到的AV间期与预期的AV起搏间期进行比较。如果检测到的AV间期与预期的AV起搏间期相匹配,则RA起搏器12可在框618处终止广播心房事件信号并返回到框602,以用于监测检测到的AV间期以用于检测RV起搏器14的心房事件检测的丢失。如果检测到的AV间期与预期的AV间期不匹配,则RA起搏器在框608处恢复广播心房事件信号。
在其他示例中,不是在框614处抑制广播心房事件信号,而是RA起搏器12可以在框616处监测检测到的AV间期,以用于在仍然广播心房事件信号的同时检测暂时的、缩短的AV间期。RV起搏器14可以被配置成继续检测广播心房事件信号,但是周期性地检查是否恢复了从生理心房事件输入的心房事件检测(图9的框514和512)。心房事件检测器电路240可以被配置成从生理心房事件输入和广播心房事件输入两者中检测心房事件达一个或多个周期,以维持正确的AV同步,同时检查是否恢复了从生理心房事件输入的心房事件检测。如果恢复,则RV起搏器14可以通过以“经编码的”暂时的缩短的AV起搏间期递送一个或多个心室起搏脉冲,来发信号通知RA起搏器12不再需要AV事件信号广播。RA起搏器检测“经编码的”缩短的AV起搏间期并在框618处终止心房事件广播。RV起搏器14将心房事件输入切换到生理输入,并在框514处(图9)根据需要调整AV起搏间期。
因此,已经根据说明性实施例描述了用于在心内起搏器系统中控制心房事件输入和检测的各种方法,所述心内起搏器系统被配置成以心房同步起搏模式递送心室起搏。在其他示例中,本文所描述的各种方法可以包括以与本文所显示和描述的说明性示例不同的顺序或组合执行的步骤。此外,本领域普通技术人员可以想到用于实现本文公开的技术的其他电路系统;本文描述的特定示例本质上是说明性的而不是限制性的。可理解到,可对参考示例做出各种修改而不背离本公开以及所附各权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种心内起搏器系统,包括:
心室心内起搏器,所述心室心内起搏器包括:
第一脉冲发生器,所述第一脉冲发生器被配置成生成起搏脉冲并经由耦合到所述心室心内起搏器的第一多个电极将所述起搏脉冲递送到患者心脏的心室;
第一感测电路,所述第一感测电路被配置成产生生理心房事件信号;
接收电路,所述接收电路被配置成从第二植入式医疗设备接收广播心房事件信号;
第一控制电路,所述第一控制电路被耦合到所述脉冲发生器、所述第一感测电路以及所述接收电路,所述第一控制电路被配置用于:
将第一心房事件输入选择为所述生理心房事件信号;
从选定的第一心房事件输入检测第一心房事件;
确定是否满足输入切换标准;
响应于满足所述输入切换标准而从所述第一心房事件输入切换到第二心房事件输入,所述第二心房事件输入是所述广播心房事件信号;
从所述第二心房事件输入检测第二心房事件;以及
响应于检测到所述第一心房事件和所述第二心房事件中的每一个而设置房室起搏间期,以用于控制所述第一脉冲发生器递送所述心室起搏脉冲。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一感测电路包括运动传感器,所述运动传感器被配置成产生第一生理心房事件信号作为心房机械事件信号。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于,所述第一感测电路被配置成产生与所述第一生理心房事件信号不同的第二生理心房事件信号,
其中所述第一控制电路被配置成通过选择所述心房机械事件信号和所述第二生理心房事件信号中的一者来选择所述第一心房事件输入。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一感测电路包括:
心脏电信号感测电路,所述心脏电信号感测电路被配置成经由所述第一多个电极接收心脏电信号,所述心脏电信号包括近场R波和远场P波信号;以及
运动传感器,所述运动传感器被配置成产生包括心房机械事件信号的运动信号;
其中,所述第一控制电路被配置成将所述第一心房事件输入选择为所述远场P波信号和所述心房机械事件信号中的一个。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,进一步包括所述第二植入式医疗设备,其中所述第二植入式医疗设备包括心房心内起搏器,所述心房心内起搏器包括:
第二脉冲发生器,所述第二脉冲发生器被配置成生成起搏脉冲并经由耦合到所述心房心内起搏器的第二多个电极将所述起搏脉冲递送到所述患者心脏的心房;
第二感测电路,所述第二感测电路被配置成接收包括近场P波和远场心室事件信号的心脏电信号;以及
第二控制电路,所述第二控制电路被耦合到所述第二脉冲发生器和所述第二感测电路并被配置用于:
从所述心脏电信号检测远场心室事件信号;
基于检测到的远场心室事件信号,来检测由所述心室心内起搏器检测所述第一心房事件的丢失;以及
响应于检测到所述丢失而产生所述广播心房事件信号。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述第二控制电路被配置用于:
控制所述第二脉冲发生器以第一起搏脉冲能量递送第一心房起搏脉冲;以及
通过控制所述第二脉冲发生器以第二起搏脉冲能量递送第二心房起搏脉冲来产生所述广播心房事件信号,其中所述第二起搏脉冲能量大于所述第一起搏脉冲能量,
其中所述接收电路接收所述广播心房事件信号作为远场心房起搏脉冲信号,并且
所述第一控制电路被配置成通过检测到作为所述第二心房事件的所述远场心房起搏脉冲信号而从所述第一心房事件输入切换到所述第二心房事件输入。
7.如权利要求5所述的系统,其特征在于:
所述接收电路包括被包括在所述心室心内起搏器中的第一遥测电路;
所述心房心内起搏器包括第二遥测电路;
所述第二控制电路被配置成通过控制所述第二遥测电路广播所述心房事件信号来产生所述广播心房事件信号;
其中,所述第一控制电路被配置成通过启用所述第一遥测电路接收所述广播心房事件信号并将接收到的广播心房事件信号检测为所述第二心房事件,来从所述第一心房事件输入切换到所述第二心房事件输入。
8.如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述第二控制电路被进一步配置用于:
在预定数量的广播心房事件信号之后,抑制与下一心房事件一致的广播心房事件信号;
感测所述下一心房事件之后的远场心室事件;
确定从所述下一心房事件到感知到的远场心室事件的时间间期;
将所述时间间期与预期的心房-心室间期进行比较;
响应于所述时间间期与所述预期的心房-心室间期相匹配,而终止对所述心房事件信号的广播;以及
响应于所述时间间期与所述预期的心房-心室间期不匹配,而返回到对所述心房事件信号的广播。
9.如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述第一控制电路被配置用于:
在检测到所述预定数量的广播心房事件信号之后切换到第三心房事件输入,所述第三心房事件输入包括生理心房事件信号;
从所述第三心房事件输入检测所述下一心房事件;
响应于检测到所述下一心房事件而将所述房室起搏间期设置为暂时间期;
在所述暂时间期的期满时控制所述第一脉冲发生器递送心室起搏脉冲;
其中所述预期的心房-心室间期是所述暂时间期。
10.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一控制电路被进一步配置成响应于检测到所述第一心房事件中的每一个而将所述房室起搏间期设置为第一间期,以及响应于检测到所述第二心房事件中的每一个而将所述房室起搏间期设置为与所述第一间期不同的第二间期。
11.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一控制电路被配置成通过以下各项中的至少一项来确定是否满足所述输入切换标准:
检测到阈值数量的心室周期而没有第一心房事件检测;
确定所述患者的心率;
从由所述第一感测电路产生的运动信号确定患者姿势;以及
从由所述第一感测电路产生的运动信号确定患者身体活动水平。
12.如权利要求1所述的系统,其特征在于:
所述第一感测电路包括第一传感器和第二传感器,其中所述第一传感器被配置成产生第一生理心房事件信号,所述第二传感器被配置成产生第二生理心房事件信号;
所述第一控制电路被进一步配置用于:
确定是否在第一预定数量的心室周期期间从所述第一生理心房事件信号检测到小于第一阈值数量的第一心房事件;
响应于从所述第一生理心房事件信号检测到的小于所述第一阈值数量的第一心房事件,而启用从所述第二生理心房事件信号对所述第一心房事件的检测;以及
响应于在第二预定数量的心室周期期间从所述第二生理心房事件信号检测到小于第二阈值数量的第一心房事件,而确定满足所述输入切换标准。
13.如权利要求5所述的系统,其特征在于:
所述第二控制电路被配置成产生指示心房起搏脉冲事件的第一广播心房事件信号和指示固有心房事件的第二广播心房事件信号;
所述第一控制电路被进一步配置成响应于检测到所述第一广播心房事件信号而将所述房室起搏间期设置为第一间期,以及响应于检测到所述第二广播心房事件信号而将所述房室起搏间期设置为与所述第一间期不同的第二间期。
14.一种存储一组指令的非瞬态计算机可读介质,所述一组指令当由心室心内起搏器的控制电路执行时,致使所述控制电路:
产生生理心房事件信号;
将第一心房事件输入选择为所述生理心房事件信号;
从选定的第一心房事件输入检测第一心房事件;
确定是否满足输入切换标准;
响应于满足所述输入切换标准而从所述第一心房事件输入切换到第二心房事件输入,所述第二心房事件输入是由第二植入式医疗设备广播的并由所述心室心内起搏器接收的广播心房事件信号;
从所述第二心房事件输入检测第二心房事件;以及
响应于检测到所述第一心房事件和所述第二心房事件中的每一个而设置房室起搏间期,以用于控制所述心室心内起搏器的脉冲发生器经由耦合到所述心室心内起搏器的多个电极将起搏脉冲递送到患者心脏的心室。
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