CN111295224A - 用于希氏束起搏的系统 - Google Patents

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Abstract

描述了用于对心脏传导组织进行起搏的系统和方法。一种医疗系统包括电刺激电路，其可以生成用于在希氏束处或附近传送的希氏束起搏(HBP)脉冲。捕获验证电路可以从表示对HBP脉冲的心室响应的远场信号中检测代表由HBP脉冲直接引起的希氏束激励的希氏束响应，以及代表由HBP脉冲直接引起的心肌激励的心肌响应。控制电路可以基于希氏束响应和心肌响应调整一个或多个刺激参数。电刺激电路可以根据调整后的刺激参数生成并传送HBP脉冲，以激励希氏束。

Description

用于希氏束起搏的系统
优先权要求
本申请根据35U.S.C.§119(a)要求于2017年11月2日提交的美国临时专利申请序列号62/580,711、2017年12月6日提交的美国临时专利申请序列号62/595,535以及2017年12月6日提交的美国临时专利申请序列号62/595,541的优先权权益，其全部内容通过引用方式包含于此。
技术领域
本文献一般地涉及医疗系统，并且更特别地涉及用于诸如希氏束的心脏传导组织的起搏的系统、设备和方法。
背景技术
心脏是人体循环系统的中心。它包括执行两个主要泵送功能的电子机械系统。心脏的左半部分，包括左心房(LA)和左心室(LV)，从肺中抽取含氧血液，并将其泵入人体器官以为器官提供它们对氧气代谢需要。心脏的右半部分，包括右心房(RA)和右心室(RV)，从身体器官中抽取脱氧血液，并将其泵入肺中，在那里血液得到氧化。这些泵送功能是由心肌(心脏肌肉)收缩引起的。在正常心脏中，心脏的自然起搏器的窦房结(SA)生成称为动作电位的电脉冲，其通过自然电传导路径传播到心脏的各个区域，以激励心脏的心肌组织。例如，源于SA结的动作电位通过房室结(AV)、希氏束(也称为Bundle of His)、束支和浦肯野(Purkinje)纤维传播到达心室肌，从而引起两个心室协调性收缩。
正常电传导系统中动作电位传播的协调性延迟引起心脏各部分同步收缩，从而导致有效的泵送功能。阻塞的或其他异常的电传导和/或恶化的心肌引起心脏不同步收缩，导致血流动力学性能差，包括心脏和身体其他部分的供血减少。例如，希氏束中动作电位传递的异常延迟可导致心室不规则或不同步收缩，从而导致心律异常。
人工心脏起搏系统已被用于纠正心脏不同步，并且改善血流动力学性能。人工心脏起搏系统可以为心脏的一个或多个部分提供电刺激，从而在一定程度上修复心脏的正常功能。例如，经由植入RV尖部的电极进行的右心室起搏已被用于单心室和双心室(BiV)起搏。RV尖部起搏直接激励心室肌，而不是通过自然传导途径传播动作电位。研究表明，在某些患者中，长期RV尖部起搏可能导致RV和LV的同步机械收缩丧失，部分原因是到左心室的脉冲传播中的心室间延迟。因此，随着时间的推移，这些患者的心肌灌注和结构可能发生永久性改变，这可能进一步导致心输出量减少和心室功能恶化。BiV起搏包括经由一根引线的RV起搏和经由另一根引线的LV起搏，并且已经证明可以基本上恢复两个心室的同步收缩。然而，在双心室起搏中可能仍然存在RV尖部起搏对心室功能产生的潜在不利影响。此外，与通过AV结激活的心脏去极化和通过自然传导路径的传播相比，BiV起搏可能不会产生类似的协调性心脏收缩。此外，将LV引线穿过冠状窦并置入左心室壁静脉的手术过程可能是复杂的，且对某些患者是有挑战性的。
发明内容
人工起搏的血流动力学响应可能依赖于许多因素，包括起搏部位和执行起搏的方式。许多接受人工起搏治疗的患者有完好的希氏束以及心室中自然的心电传导系统，并且因此有正常的心室激活。诸如长期RV尖部起搏之类的传统心脏起搏由于不协调的收缩顺序可能导致心脏效率降低，并最终表现出不良的长期效应。心室不同步收缩在传统起搏过程中之所以发生是因为当激活序列的传播通过工作心肌进行时比起通过心脏固有的专门传导系统的激活，可能要慢得多。这种专门传导系统的细胞可以比工作心肌大约快四倍的传播激活信号。配置为起搏希氏束的一种心律或功能管理设备是传统心室起搏的替代方式。起搏希氏束可以激活心脏的自然传导系统，包括左右束支和浦肯野纤维，并产生高效且协调的心脏响应。可能也会减少由于连续RV尖部起搏而可能发生的潜在长期有害的血流动力学影响。
然而，以自然的专门心脏传导系统为目标的人工心脏起搏系统如果不能有效地使用，则可能会导致不同步的心肌收缩。例如，当电刺激未能成功激活希氏束而只激活了希氏束周围的希氏束旁心肌即称为希氏束旁捕获的不期望事件时，希氏束附近的刺激可能导致不同步样式。在某些情况下，希氏束起搏可能激活希氏束和邻近的工作心肌，此事件称为非选择性希氏束捕获。人工心脏起搏系统以下需求尚未得到满足：经由希氏束刺激可以产生协调的心室收缩序列的理想治疗效果，同时减少或消除诸如希氏束旁心肌之类的心脏非靶向部分的非意图激活。此外，如果诸如由于不足的刺激能量、希氏束起搏引线失败或希氏束之下心脏阻塞发展，希氏束起搏未能诱发传播动作电位，则希望保留备用心室起搏的选项。
本发明主题的实施例提供了用于对诸如希氏束之类的心脏传导组织进行起搏的系统、设备和方法。这种医疗系统的一个例子包括用于在希氏束处或其附近传送希氏束起搏(HBP)脉冲以及感测表示响应于HBP脉冲传送的心室收缩的远场心电信号的电路。捕获验证电路可以检测代表由HBP脉冲传送直接引起的希氏束激励的希氏束响应以及代表由HBP脉冲传送直接引起的希氏束旁心肌激励的心肌响应。在各种例子中，该医疗系统可将组织响应分类为多种捕获类型之一，例如选择性希氏束捕获、非选择性希氏束捕获、希氏束旁捕获或捕获丢失。该系统可以基于希氏束响应、心肌响应或分类的捕获类型来调整一个或多个刺激参数。可以根据调整后的刺激参数在希氏束处或附近传送HBP脉冲以激励希氏束。
例子1是一种用于对心脏进行起搏的系统。该系统包括：电刺激电路，其配置为生成用于在所述心脏的希氏束处或附近传送的希氏束起搏(HBP)脉冲；感测电路，其配置为感测表示对在所述希氏束处或附近的HBP脉冲传送的心室响应的远场心电信号；以及控制电路，其耦合到所述感测电路并配置为根据一个或多个起搏参数控制所述HBP脉冲的传送。所述控制电路可以包括捕获验证电路，其配置为从所述感测的远场心电信号中检测代表由HBP脉冲传送直接引起的希氏束激励的希氏束响应，以及代表由HBP脉冲传送直接引起的心脏的希氏束旁心肌组织激励的心肌响应。
在例子2中，例子1的主题可选地包括：感测电路，可以电耦合到布置在希氏束处或附近的一个或多个电极以感测远场心电信号。
在例子3中，例子1-2中任一或多个的主题可选地包括：感测电路，可以电耦合到布置在心房中的一个或多个电极以感测远场心电信号。
在例子4中，例子1-3中任一或多个的主题可选地包括：所述控制电路，还可以包括参数调整器电路，其配置为基于检测到的希氏束响应和检测到的心肌响应调整所述一个或多个起搏参数中的至少一个。耦合到所述参数调整器电路的所述电刺激电路可以配置为根据所调整的至少一个起搏参数生成用于在所述希氏束处或附近传送的HBP脉冲以激励所述希氏束。
在例子5中，例子1-4中任一或多个的主题可选地包括：定时电路，其配置为在从固有心房活动或者心房起搏事件的心房到希氏束(AH)间隔之后将所述HBP脉冲的传送进行定时。
在例子6中，例子1-5中任一或多个的主题可选地包括：所述感测电路，可以配置为从所述远场心电信号中检测远场R波。所述捕获验证电路可以配置为基于检测到的远场R波相对于所述HBP脉冲的传送的定时来检测所述希氏束响应和所述心肌响应。
在例子7中，例子6的主题可选地包括：所述捕获验证电路，可以配置为，如果在捕获检测窗口内检测到所述远场R波则检测所述希氏束响应，以及如果在所述捕获检测窗口内未检测到所述远场R波则检测所述心肌响应。
在例子8中，例子7的主题可选地包括：所述控制电路，可以配置为在室房间隔之后将心房起搏脉冲的传送进行定时。所述房室间隔开始于所述捕获检测窗口内检测到的远场R波，或者如果在所述捕获检测窗口内未检测到远场R波则开始于所述捕获检测窗口结束时。
在例子9中，例子1-8中任一或多个的主题可选地包括：所述感测电路，可以配置为从所述远场心电信号中检测远场R波。所述捕获验证电路可以配置为基于检测到的远场R波的形态学特征检测所述希氏束响应和所述心肌响应。
在例子10中，例子9的主题可选地包括：所述形态学特征，可以包括检测到的远场R波的宽度。所述捕获验证电路可以配置为，如果所述远场R波的宽度落到低于宽度阈值则检测所述希氏束响应，并且如果所述远场R波的宽度超过所述宽度阈值则检测所述心肌响应。
在例子11中，例子7-10中任一或多个的主题可选地包括：所述电刺激电路，可以配置为如果所述捕获验证电路没有检测到所述HBP脉冲传送直接引起的希氏束响应则在所述捕获检测窗口结束时传送备用起搏。
在例子12中，例子11的主题可选地包括：所述备用起搏，其可以包括高输出起搏。
在例子13中，例子11-12中任一或多个的主题可选地包括：所述电刺激电路，可以电耦合到布置在所述希氏束处或附近或者在心室中的一个或多个电极以传送所述备用起搏。
在例子14中，例子1-13中任一或多个的主题可选地包括：所述控制电路，可以配置为确定表示直接激励所述希氏束的最低能量的起搏阈值。所述电刺激电路可以配置为根据编程为多个值的起搏参数在所述希氏束处或附近传送HBP脉冲。所述感测电路可以配置为响应于所述HBP脉冲的传送感测相应远场R波；以及所述控制电路配置为基于所述HBP脉冲传送与所感测到的相应远场R波之间的时间间隔的阶跃变化来确定所述起搏阈值。
在例子15中，例子14的主题可选地包括：所述电刺激电路，可以配置为传送具有降低的起搏幅度的一系列HBP脉冲。所述控制电路可以配置为将所述起搏阈值确定为与在所述HBP脉冲传送与相应远场R波之间的测量到的时间间隔的阶跃增加相对应的起搏幅度。
例子16是一种用于操作起搏系统以刺激心脏的方法。所述方法包括以下步骤：使用电刺激电路生成希氏束起搏(HBP)脉冲并在希氏束处或附近传送所述HBP脉冲；使用感测电路感测远场心电信号，所述远场心电信号表示对在所述希氏束处或附近的HBP脉冲传送的心室响应；以及使用捕获验证电路从所述感测的远场心电信号中检测希氏束响应和心肌响应，希氏束响应代表由HBP脉冲传送直接引起的希氏束激励，以及心肌响应代表由HBP脉冲传送直接引起的心肌组织的激励。
在例子17中，例子16的主题可选地包括：响应于未检测到由所述HBP脉冲传送直接引起的希氏束响应，而使用参数调整器电路调整一个或多个起搏参数。
在例子18中，例子16的主题可选地包括：传送所述HBP脉冲包括在从固有心房活动或者心房起搏事件的心房到希氏束(AH)间隔之后将所述HBP脉冲的传送进行定时。
在例子19中，例子16的主题可选地包括从感测到的远场心电信号中检测远场R波，并基于检测到的远场R波相对于所述HBP脉冲的传送的定时来检测所述希氏束响应和所述心肌响应。
在例子20中，例子16的主题可选地包括：如果在捕获检测窗口内检测到所述远场R波则检测所述希氏束响应，以及如果在所述捕获检测窗口内未检测到所述远场R波则检测所述心肌响应。
在例子21中，例子20的主题可选地包括：如果利用捕获检测窗口没有检测到希氏束响应则在所述捕获检测窗口结束时传送备用起搏。
在例子22中，例子16的主题可选地包括：从所述远场心电信号中检测远场R波并且基于检测到的远场R波的宽度检测所述希氏束响应和所述心肌响应。
在例子23中，例子16的主题可选地包括：确定表示直接激励所述希氏束的最低能量的起搏阈值。所述确定起搏阈值可以包括以下步骤：在多个心动周期上在希氏束处或附近传送具有降低的起搏幅度的一系列HBP脉冲；响应于所述HBP脉冲的传送从所述多个心动周期中每一个感测相应远场R波；以及基于所述HBP脉冲传送与相应远场R波之间的时间间隔的阶跃增加来确定所述起搏阈值。
本文讨论的系统、设备和方法可以改进有心脏疾病诸如心脏衰竭的患者的心脏起搏技术。心脏起搏中的一个技术挑战是改善患者的心脏性能，而不造成诸如由于长期RV尖部起搏的损害心脏同步性的结构和功能改变。特别地，在希氏束起搏中，HBP脉冲的传送定时对于确保希氏束捕获和刺激通过自然传导路径可能很关键。直接感测希氏电位以评估捕获状态可能是特别困难和不可靠的，这至少因为希氏电位可能是一个太弱而无法感测的信号(例如，通常小于1毫伏)。此外，希氏电位通常不先于诸如室性早搏(PVC)之类的心室异位搏动；因此，在存在多个PVC的情况下，它可能不足以用于HBP脉冲传送的定时。本主题通过使用代表对HBP脉冲的心室响应的远场心脏信号来提供对这一挑战的技术解决方案。可以使用布置在希氏束处或附近、心房中、心室中或心室中的相关联的静脉中的一个或多个电极来感测远场心脏信号。远场心脏信号可以是比局部希氏电位更强的信号，并且因此可以被更可靠地检测到。此外，可以从远场心脏信号中可靠地感测到PVC。由于远场感测的PVC(例如在希氏束处或附近感测到的)通常不会被希氏电位或希氏起搏脉冲领先，因此它们可用于重置用于感测固有心房激活或用于在下一个心动周期中定时心房起搏传送的房室间隔。因此，本文讨论的系统、设备和方法在很少或几乎没有额外成本或系统复杂度的情况下改进了心脏起搏技术特别是希氏束起搏技术，至少因为生理信号或复合度量测量也用于产生HF诊断。本文讨论的希氏束起搏可利用心脏的自然传导机制提高起搏效率，同时减少与RV尖部起搏相关的长期有害血流动力学影响。随着同步性和心脏性能的改善，更少的不必要的医疗干预，如药物、手术或设备治疗可以被安排、开药或提供给此类患者。因此，可以实现总体的系统成本节约。
本文件中讨论的由远场心脏信号引导的希氏束起搏还可以改善心脏起搏系统或设备的功能。如上所述，代表对HBP脉冲的心室响应的远场心脏信号强于局部希氏电位。和直接感测希氏电位相比，准确可靠地检测远场心室响应需要更简单、更不复杂的处理。通过存储临床上与起搏治疗效果更相关的希氏束响应、心肌响应或分类捕获类型，存储器利用可能更有效。基于分类捕获类型的治疗调整不仅可以提高治疗效果和患者预后，还可以减少不必要的设备治疗，延长电池寿命和植入式设备寿命，或使得能够减小实现现有性能度量的设备的尺寸。
虽然本文中特别地讨论了希氏束起搏，但这仅是例子而非限制。本文讨论的系统、设备和方法可以应用于刺激诸如左右束支或分支或浦肯野纤维之类的其他传导心脏组织，这也在发明人的设想中并在本文的范围内。
本概述是对本申请的一些教导的概述，并不意图是对本主题的排他性或穷尽的处理。关于本主题的进一步细节可见于具体实施方式和所附权利要求。本领域技术人员在阅读和理解以下具体实施方式并观看构成其一部分的附图后本发明的其他方面将是显而易见的，每个附图均不应被看做具有限定意义。本公开的范围由所附权利要求及其法律等价物定义。
附图说明
附图中的各个附图以例子示出了各种实施例。这些实施例是演示性的，并且不旨在作为对本发明主题的排他性或穷尽性实施例。
图1总体上示出了心脏疾病管理系统和其中可以操作该系统的环境的部分的例子。
图2是示出了希氏束起搏系统的部分的例子的框图。
图3总体上示出了捕获验证电路的例子。
图4是示出了在希氏束捕获和希氏束旁捕获期间远场心室响应和希氏束起搏的例子的图。
图5是示出了在向希氏束传送HBP脉冲501后心脏事件的例子的图。
图6总体上示出了向患者提供希氏束起搏的方法的例子。
图7A-C是示出了用于使用至少代表心室活动的远场心电信号检测希氏束响应和心肌响应的方法的例子的流程图。
图8是示出了用于将对HBP脉冲的组织响应分类为多个捕获类型之一并根据分类结果传送电刺激的方法的例子的流程图。
具体实施方式
本文公开了用于对心脏传导组织进行起搏的系统、设备和方法。该系统的实施例可以包括用于生成希氏束起搏(HBP)脉冲以在希氏束处或附近传送的电刺激器。该系统可以感测表示对HBP脉冲的心室响应的远场信号，并且从至少该远场信号中检测希氏束响应和心肌响应。该系统可以将对HBP的组织响应分类为多个捕获类型之一。在一个例子中，组织响应的分类可以基于所感测到的近场心脏活动和所感测到的远场心脏活动。该系统可以基于希氏束响应和心肌响应或者分类的捕获类型来调整一个或多个刺激参数，并根据调整后的刺激参数传送HBP脉冲以激励希氏束。
图1是示出了心脏疾病管理系统100和在其中系统100可以操作的环境的部分的实施例的示意图。心脏疾病管理系统100可以执行一些活动，包括远程患者监视、病情诊断、以及提供治疗以处理病情且改善患者预后。在一个例子中，治疗可以包括希氏束起搏(HBP)。这些活动的一个或多个可以在患者的近端(例如，在患者家中或办公室中)执行、通过中央服务器(例如，在医院、诊所或医生办公室中)执行或者通过远程工作站执行(例如，安全移动计算设备)。
如图1所示，心脏疾病管理系统100可以耦合到患者的心脏102。心脏疾病管理系统100包括移动医疗设备(AMD)和引线系统，配置为处理一种或多种心脏病，如心律失常或心脏衰竭。AMD可以是皮下植入患者的胸部、腹部或其他部分的可植入设备、皮下监视器或诊断设备、或诸如贴片设备或智能可穿戴件或配饰等的可穿戴医疗设备。在如图1所示的例子中，AMD包括可植入医疗设备(IMD)104。IMD 104的例子可以包括起搏器、起搏器/除颤器、心脏再同步治疗(CRT)设备、心脏再建模控制治疗设备、神经调节器、药物传送设备、生物治疗设备或可植入诊断设备，如心脏监视器或环路记录器以及其他可植入设备。
引线系统可包括一根或多根经静脉、皮下或非侵入性放置的引线或导管。每根引线或导管可包括一个或多个电极。引线系统和相关电极的布置和使用可由患者需要和IMD104的能力来确定。引线系统上的相关电极可位于患者的胸部或腹部，以感测指示心脏活动的生理信号，或对刺激目标组织的生理响应。引线系统可以通过外科手术插入心脏102或者定位于其表面上。与引线系统相关联的电极可以布置在右心房(RA)、右心室(RV)、左心房(LA)或左心室(LV)或其他身体部分的目标位置。刺激能量可以通过这些电极中的一个或多个传送到目标位置。一些电极可用于感测心脏活动，例如固有的或唤起的心电活动。
在所示的例子中，引线系统可以包括引线106，其具有配置为连接到IMD 104的近端端部108，以及包括一个或多个配置为将刺激能量例如以起搏脉冲的形式传送到希氏束121的远端端部110。图1以例子和非限制的形式示出了两个电极，包括尖端电极112A和环形电极112B。引线106中可以包括附加电极，用于感测电活动或传送刺激能量。引线106可以被放置以使得一个或多个电极(例如112A-B)定位于希氏束121中或其上，在阻塞或缓慢传导的AV结的远端的以及AV隔膜中的区域，心室间隔膜区域或希氏束121附近的右心房区域。作为心脏102的自然电传导系统的一部分，希氏束121经由左束支122和右束支123将电脉冲从AV结120传递到成束分支的顶点。左右束支中的每一个都通向浦肯野纤维124，浦肯野纤维124向心室提供电传导，引起心室收缩。在一些例子中，引线106可以放置使得与引线106相关联的一个或多个电极(例如112A-B)定位于除了希氏束121处或希氏束121附近区域之外或代替其的自然传导路径的其他部分处或附近，例如束支122或123中的一个、浦肯野纤维124、或其他传导组织。
在一个例子中，引线106可以是单通引线，包括多个用于刺激多个心脏部位的电极，包括布置在希氏束处或其附近的电极(例如，电极112A-B)和布置在心脏102的RA、RV、LA或LV中一个或多个中的电极。在一些例子中，除了引线106之外，引线系统还可以包括用于放置在不同的心脏腔室或部位的单独引线，例如：具有刺激RA的部分或感测RA电活动的一个或多个RA电极的RA引线；具有刺激RV的部分或感测RV电活动的一个或多个RV电极的RV引线；或者具有刺激LV的部分或感测LV活动的一个或多个LV电极的LV引线。在各种例子中，心脏疾病管理系统100可以包括一个或多个未栓到引线并且与IMD 104进行无线通信的无引线刺激器/传感器。无引线刺激器/传感器可传送电刺激、感测例如响应于心脏刺激的心电信号的生理信号，并将感测数据传输至IMD 104。
IMD 104可以包括气密密封外壳116，其容纳电刺激电路、感测电路、控制电路、通信电路和电池以及其他部件中的一个或多个。在一个例子中，IMD 104包括希氏束起搏系统118，其被配置为生成用于在希氏束121处或附近传送的希氏束起搏(HBP)脉冲，诸如经由引线106和相关联的电极112A或112B。希氏束起搏系统118可以被编程为传送单极希氏束起搏，其中起搏能量(电流或电压)施加在电极112A-B之一(例如，作为阴极)与外壳116(例如作为阳极)之间。替代地，希氏束起搏系统118可以被编程为传送双极希氏束起搏，其中起搏能量(电流或电压)施加在定位于希氏束处或附近的两个电极之间，诸如电极112A和112B。在某些例子中，用于单极或双极希氏束起搏的电极可以由系统用户从来自引线系统的一个或多个引线的多个候选电极中选择并编程到希氏束起搏系统118中。
希氏束起搏系统118可以使用与引线系统相关联的一个或多个电极或生理传感器感测生理信号。生理信号的例子可以包括心电图(ECG)，诸如心房EGM、心室EGM或希氏束EGM的电图(EGM)，胸阻抗信号，心阻抗信号，动脉压力信号、肺动脉压力信号、左心房压力信号、RV压力信号、LV冠状动脉压力信号、冠状动脉血液温度信号、血氧饱和度信号、心音信号、心内加速信号、呼吸信号、体力活动或运动水平信号，及其他。
希氏束起搏系统118可以使用一个或多个电极或生理传感器感测响应于HBP脉冲传送的心电或机械信号。在一个例子中，希氏束起搏系统118可以使用布置在希氏束处或其附近的电极(例如，电极112A和112B中的一个或多个)或布置在心房中的电极来感测代表心室收缩的远场心电信号。希氏束起搏系统118可以使用感测到的远场心电信号来验证希氏束捕获。在一个例子中，希氏束起搏系统118可以检测代表由HBP脉冲传送直接引起的希氏束激励的希氏束响应，以及代表由HBP脉冲传送直接引起的希氏束旁心肌激励的心肌响应的检测。在另一例子中，希氏束起搏系统118可以将组织响应分类为多个捕获类型之一。希氏束起搏系统118可以基于希氏束响应、心肌响应或分类捕获类型来确定是否需要调整HBP脉冲以更好地捕获希氏束。例如，如果仅检测到心肌响应而未检测到希氏束响应，则希氏束起搏系统118可以调整一个或多个刺激参数，使得根据调整后的刺激参数传送的HBP脉冲可以直接激励希氏束。如果既无心肌响应亦无希氏束响应被检测到，这指示没有由HBP脉冲引起的组织捕获，则希氏束起搏系统118可以传送备用心室起搏以改善心肌收缩性。
IMD 104可以被配置成经由通信链路130与外部系统140通信。外部系统140可以包括诸如编程器、基于远程服务器的患者管理系统之类的专用硬件/软件系统，或者可替代的包括由在标准个人计算机上运行的软件主导定义的系统。外部系统140可以包括诸如邻近IMD 104的编程器设备之类的邻近外部设备。临床医生可以经由通信链路130通过IMD 104来管理患者102。这可以包括，例如，对IMD 104进行编程以感测生理信号、分析生理信号以检测诸如心衰之类的医疗状况、评估治疗效果、执行自我诊断测试、或者启动或调整诸如HBP之类的治疗。此外，外部系统140可以经由通信链路130从IMD 104接收设备数据。设备数据的例子可以包括从患者102收集的实时或存储的生理信号、对传送给患者102的治疗的生理响应，或者IMD 104的设备操作状态(例如电池状态和引线阻抗)。通信链路130可以是电感遥测链路、电容遥测链路或射频(RF)遥测链路，或者基于例如“强”蓝牙或IEEE 802.11无线保真“WiFi”接口标准的无线遥测。患者数据源接口的其他配置和组合是可能的。
外部系统140可以监视患者状况和IMD 104的功能。在各种实施例中，外部系统140可以包括向用户显示所接收信息以及接收用于IMD 104操作控制的用户输入的用户接口。在一个例子中，外部系统140可以配置为验证起搏捕获状态，或将组织响应分类为多个捕获类型之一。捕获验证或分类可以定期执行，或者由诸如用户命令的特定事件触发。用户可以使用外部系统140将IMD 104编程为例如配置起搏矢量(例如，指定阳极和阴极)来传送HBP或者配置感测矢量来感测生理信号。
外部系统140可以包括在距IMD 104相对较远位置并经由电信网络与邻近外部设备通信的远程设备。远程设备可以评估收集到的患者数据并提供告警通知及其他可能功能。在一个例子中，远程设备可以包括充当用于所收集患者数据存储和分析的中央集线器的中央服务器。该服务器可以被配置为单、多或分布式计算和处理系统。该服务器可以包括告警分析器电路，其用于评估所收集患者数据以确定是否满足特定告警条件。满足告警条件可能触发生成告警通知。在某些例子中，可替换或额外地，告警条件可以由IMD 104来评估。作为例子，告警通知可以包括网页更新、电话或寻呼机呼叫、电子邮件、SMS、文本或“即时”消息，以及到患者的消息和对急救服务和临床医生的同时直接通知。其他告警通知是可能的。在各种例子中，远程设备还可以包括一个或多个本地配置的客户端或通过电信网络安全连接到服务器的远程客户端。客户端的例子可以包括个人台式机、笔记本计算机、移动设备或其他计算设备。系统用户例如临床医生或其他合格的医疗专家可以使用客户端安全地访问服务器中数据库中装配的所存储患者数据，并选择和优先处理患者和用于医疗保障的告警。
外部系统140可以将检测到的医疗事件或治疗效果信息(例如捕获验证或分类)输出给诸如患者或临床医生的系统用户，或者包括在微处理器中可执行的计算机程序的实例的进程。在一个例子中，该进程可以包括自动生成关于发起或滴定(titrating)医学治疗或电刺激治疗的建议。在一个例子中，外部设备120或远程设备124可以包括用于显示生理信号、刺激参数、捕获验证或捕获类型分类及其他中间分析和计算的相应显示单元。也可以生成告警、紧急呼叫或以信号通知检测到的医疗事件的其他形式的警示。
IMD 104或外部系统140的部分可以使用硬件、软件、固件或其组合来实现。IMD104或外部系统140的部分可以使用构建或配置为执行一个或多个特定功能的专用电路来实现，或者可以使用可编程或以其他方式配置为执行一个或多个特定功能的通用电路来实现。这种通用电路可以包括微处理器或其一部分、微控制器或其一部分、或可编程逻辑电路、存储器电路、网络接口和用于互连这些部件的各种部件。例如，“比较器”可以包括构建为执行两个信号之间的比较的特定功能的电子电路比较器等，或者比较器可以被实现为可由指示通用电路的一部分执行两个信号之间的比较的代码所驱动的通用电路的一部分。
图2是示出希氏束起搏系统200的部分的实施例的框图。希氏束起搏系统200表示希氏束起搏系统118的实施例，并且可以包括电刺激电路210、感测电路220、控制电路230和用户接口240。
电刺激电路210可以被配置为生成用于经由一个或多个引线和相关电极传送到心脏102的刺激能量。电刺激电路210可以被配置为生成用于经由引线106和电极112A-B中的一个或多个传送到希氏束处或附近的目标部位的希氏束起搏(HBP)脉冲。该目标部位可以包括希氏束附近的右心房区域或心室间隔膜区域，或诸如左右束支或分支之类的其他传导组织，或浦肯野纤维。在一个例子中，HBP脉冲可以在多个心动周期中传送，从而在多个心动周期中的每个周期中传送至少一个脉冲。在各种例子中，电刺激电路210可以另外生成用于在诸如神经组织、肌肉组织或其他可激励组织之类的非心脏组织处传送的电刺激。
电刺激电路210可以根据诸如由控制电路230提供的编程刺激参数来生成HBP脉冲。刺激参数的例子可以包括关于刺激部位、刺激强度、刺激模式或刺激定时及其他参数的信息。刺激部位包括关于起搏部位、起搏矢量配置(例如阳极和阴极电极)、或者单极或双极起搏的信息。刺激部位可以另外包括心脏再同步治疗(CRT)刺激部位，其包括左心室和右心室的(BiV)起搏，或仅同步左心室(LV)起搏；在一个心动周期内心脏腔室(例如左心室)的仅一个部位的单部位起搏；或同一心动周期心脏腔室的两个或多个部位的多部位起搏(MSP)。刺激强度参数确定传送到起搏部位的能量的量，并可以包括脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲波形、占空比或刺激持续时间。
刺激模式可包括心房-希氏束(AH)起搏模式、希氏束-心室(HV)起搏模式或心房-希氏束-心室(AHV)起搏模式。在AH起搏模式下，只有当固有心房激活(As)或心房起搏(Ap)不能产生AV结和希氏束的可传播去极化时，HBP脉冲才可能被传送。与不管希氏束对As或Ap事件的响应如何HBP脉冲均以固定速率传送的异步模式相比，按需AH起搏可以消除当As或Ap事件引起的激励波与局部HBP激励波同时发生并相互冲突时的融合搏动的可能性，其会降低起搏效果并导致心搏停止和心脏性能变差。HV起搏模式包括希氏束和心室的顺序起搏。心室起搏可以以按需模式提供，使得只有当希氏束起搏不能产生心室的可传播去极化时，心室起搏脉冲才被传送。心室起搏脉冲的传送或PVC检测可以触发用于感测固有心房激活或用于对下一心动周期心房起搏传送进行定时的室房间隔。AHV起搏模式包括顺序的心房、希氏束和心室起搏。希氏束起搏或心室起搏中的一个或多个可以以按需模式传送。
具有不同病情的患者可以被指定希氏束起搏模式中的一种。例如，AH起搏模式可以用于治疗不同程度的心脏阻塞或病态窦房结综合征患者。HV起搏模式可被指定用于永久性或慢性房颤患者，或接受房室结消融治疗以减缓和调节室性心律的患者。AHV起搏模式可以被指定用于心脏不同步并已接受心脏再同步化治疗的患者，患有左束支阻塞心衰、右心室起搏诱发的心衰、具血流动力学损害的长PR间隔、或由传统双腔起搏的起搏器诱发的心肌病的患者。
刺激定时参数确定起搏脉冲的定时和顺序。例如，在按需AH起搏模式中，HBP脉冲相对于As或Ap事件定时。AH定时表示一个心动周期内从固有As事件或Ap事件到HBP脉冲传送的等待时间。在按需HV起搏模式下，心室起搏脉冲相对于希氏束起搏事件定时。HV定时表示一个心动周期内从希氏束事件(例如HBP脉冲)到心室起搏脉冲传送的等待时间。在一个例子中，如果HBP脉冲不能诱发心室去极化，则可以在HV定时结束时传送备用心室起搏。刺激定时参数还可以包括与CRT或MSP治疗相关的参数，例如表示从As或Ap事件到心室起搏的等待时间的心房-心室延迟(AVD)，表示左心室和右心室处心室起搏之间时间延迟的RV-LV室间起搏延迟(VVD)，或表示心室多部位处起搏之间时间延迟的室内起搏延迟。
电刺激电路210可以配置为提供在部位处的选择性起搏，仅直接激励目标组织，而没有对其他非目标组织的实际非意图和不期望的激励。如果起搏直接引起目标组织的意图激励以及其他非目标组织的非意图激励，则会导致非选择性起搏。在本文所讨论的HBP上下文中，“选择性希氏束起搏”是指在希氏束区域处或其附近传送HBP脉冲，其仅引起希氏束的激励(去极化)，而没有由起搏脉冲直接引起的对希氏束附近的肌肉组织的实际非意图和不期望激励。“非选择性希氏束起搏”是指传送HBP脉冲引起希氏束的激励(去极化)和直接由起搏脉冲引起的对希氏束旁心肌的非意图激励。在一些例子中，HBP是一种“希氏束旁起搏”，当HBP脉冲的传送仅引起希氏束旁心肌或其他非意图心肌组织的激励时，而没有由起搏脉冲直接引起的对希氏束的实际意图激励的情况下。
感测电路220可以耦合到一个或多个电极或生理传感器，以感测指示心脏102的一部分对HBP脉冲传送的响应的信号。感测信号的例子可以包括：心电图(ECG)；心脏的一部分的电图(EGM)，例如心房EGM、心室EGM、或唤起的希氏束电位；阻抗信号；心音信号；或压力信号，以及指示对HBP脉冲传送的组织响应的其他生理或血流动力学信号。
在各种例子中，感测电路220可以配置为感测表示对HBP脉冲传送的心室响应的远场心电信号。在一个例子中，可以使用包括布置在希氏束处或其附近或心房中的电极以及诸如IMD 104的外壳116之类的希氏束远端的参考电极的单极感测矢量来感测远场心电信号。在另一例子中，可以使用包括布置在希氏束处或其附近或者心房中的两个电极的双极感测矢量来感测远场心电信号。用于感测远场心电信号的一个或多个电极可以是用于传送HBP脉冲的相同电极。替代地，可以使用不同的电极来感测远场心电信号。
在一些例子中，希氏束起搏系统200的部分可以在两个设备之间分布地实现。在一个例子中，第一设备可以包括电刺激电路210和用于传送HBP脉冲的诸如引线及相关联电极之类的刺激传送系统，以及第二设备可以包括感测电路220和控制电路230的至少一部分。第二设备的感测电路220可以配置为感测对HBP脉冲的远场心室响应等信号。在一个例子中，第一和第二设备均为可植入设备。在另一例子中，第一或第二设备中的至少一个是不可植入的可穿戴设备。
不同于从布置于心室中的电极直接感测到的近场信号，远场心电信号可能不需要电极与心室直接接触。因此，它可能特别适用于没有植入专用心室引线的指定了AH起搏模式的患者。远场信号也可以提供对心脏激活的全局视角。例如，心房和心室活动都可能呈现在远场信号上。此外，诸如形态学之类的远场信号特征可以提供关于激活类型的信息，例如正常心室激活与PVC。感测到的远场心电信号可以被控制电路230用来验证希氏束捕获，或将组织响应分类为多个捕获类型之一。下面例如参考图4讨论对HBP的远场心室响应以及基于远场心室响应的捕获验证的例子。
控制电路230可以配置为验证HBP脉冲捕获诸如希氏束或心肌之类的一个或多个传导组织，并基于捕获状态控制起搏脉冲的传送。在一个例子中，控制电路230可以被实现为心脏疾病管理系统100中的微处理器电路的一部分。微处理器电路可以是诸如数字信号处理器之类的专用处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或用于处理包括心音的信息的其他类型处理器。替代地，微处理器电路可以是能够接收和执行对实现本文所述功能、方法或技术进行执行的指令的通用处理器。
如图2所示，控制电路230可以包括电路组，其包括捕获验证电路232和刺激控制电路236。这些电路单独或组合地执行本文所述功能、方法或技术。在一个例子中，电路组的硬件可以永久地设计为实现特定操作(例如硬线的)。在一个例子中，电路组的硬件可以包括可变连接的物理部件(例如，执行单元、晶体管、单独电路等)，其包括物理(例如磁、电、可移动放置不变质量粒子等)地修改以编码特定操作指令的计算机可读介质。在连接物理部件时，硬件构成的基本电气性质例如从绝缘体变为导体，或者反之亦然。指令使得嵌入式硬件(例如执行单元或加载机制)能够经由可变连接创建电路组的成员以在操作时实现特定操作的部分。因此，计算机可读介质在设备操作时通信地耦合到电路组成员的其他部件。在一个例子中，物理部件的任何一个可以在多于一个电路组的多于一个成员中使用。例如，在操作中，执行单元可以在一个时间点在第一电路组的第一电路中使用，而在不同时间由第一电路组中的第二电路或者第二电路组中的第三电路再使用。
捕获验证电路232可以耦合到电刺激电路210和感测电路220，并配置为通过从感测到的远场心电信号中检测希氏束响应和心肌响应来验证希氏束捕获。捕获验证电路232可以根据指定调度诸如在定期基础上或者持续地在逐次搏动基础上(即响应于每个HBP脉冲验证捕获)执行捕获验证。捕获验证电路232可以包括配置为检测希氏束响应的希氏束响应检测器233和配置为检测心肌响应的心肌响应检测器234。希氏束响应代表希氏束捕获，其是HBP脉冲传送直接引起的希氏束的激励。心肌响应代表心肌捕获，其是由HBP脉冲传送直接引起的心肌的激励。在一个例子中，HBP脉冲在多个心动周期中传送，从而在多个心动周期的每一个周期中传送至少一个脉冲。希氏束响应检测器233和心肌响应检测器234可以使用感测到的远场心电信号相应地检测对多个心动周期的每一个周期的希氏束响应和相应的心肌响应。
在一些例子中，希氏束响应和心肌响应的检测可以基于响应于HBP脉冲传送的远场心室事件的定时。双极远场心电信号可以使用布置于希氏束处或其附近或者在心房中的两个电极来感测。这种双极远场心电信号可以提供对远场心室响应的精确定时。在一个例子中，捕获验证电路232可以测量HBP脉冲与从远场心电信号感测到的唤起的远场心室活动(如远场R(FFR)波)之间的时间间隔(HV间隔)。通常，由于希氏束去极化通过自然传导途径(如希氏束、束支和浦肯野纤维)的更快传播，希氏束响应可能表现为短的HV间隔。相比之下，由于相对较慢的细胞间去极化传导，心肌响应可能表现为相对较长的HV间隔。
在一个例子中，希氏束响应检测器233和心肌响应检测器234可以被配置为使用捕获检测窗口(WD)分别检测希氏束响应和心肌响应。捕获检测窗口可以在每个HBP脉冲的传送时开始，并且具有指定的窗口持续时间(LW)。如果在窗口WD内检测到远场心室去极化，则认为检测到希氏束响应。如果在窗口WD内未检测到远场心室去极化，则认为检测到心肌响应。窗口持续时间LW可编程为一个值，该值可区分较慢的心肌响应和较快的希氏束响应。在一个例子中，LW约为50-120毫秒(msec)。在一些例子中，LW可以至少部分地基于患者历史HBP捕获数据自动确定和动态更新，使得LW长于对应于历史希氏束响应的HV间隔，并且短于对应于历史心肌响应的HV间隔。
在一些例子中，希氏束响应和心肌响应的检测可以基于远场心室活动的形态学，例如FFR波。单极远场心电信号可以使用布置于希氏束处或其附近或者在心房中的电极以及诸如IMD 104的外壳116之类的参考电极来感测。在一些例子中，外壳116上的电极阵列可以电连接以增加电极-组织界面的面积。单极远场心电信号的形态学可能更可靠地实现不同类型心室响应的分类。由于涉及到的不同传导路径和不同的传导性质(如速度)，希氏束响应和心肌响应可能表现出不同的心室EGM形态学，这可以从远场心肌电信号中检测出来。例如，由于快速传导和心室的更协调的收缩，希氏束响应(代表希氏束捕获)可能表现为较窄的远场QRS复合波或FFR波。由于相对较慢的细胞间传导和心室的不协调收缩，心肌响应(代表心肌捕获)可能表现为较宽的远场QRS复合波或FFR波。
捕获验证电路232可以从感测到的远场心室去极化中提取一个或多个形态学特征，例如R波宽度、R波的升支或降支的斜率、或FFR波曲线下的面积等。希氏束响应检测器233和心肌响应检测器234可以配置为使用提取的一个或多个形态学特征分别检测对应于每个传送的HBP脉冲的希氏束响应和心肌响应。在一个例子中，可以使用R波幅度阈值来检测FFR波。FFR波的宽度可以作为FFR波上升和下降中的R波幅度阈值交叉点之间的间隔来测量。如果测量到的FFR波测量宽度低于宽度阈值，则希氏束响应检测器233可以检测希氏束响应。如果测量到的FFR波宽度超过宽度阈值，则心肌响应检测器234可以检测心肌响应。宽度阈值可以编程为诸如能够更好地区分较慢的细胞间心肌响应和较快的希氏束响应的值。在一个例子中，宽度阈值约为90-120毫秒。在另一例子中，宽度阈值约为120-140毫秒。在一个例子中，宽度阈值可至少部分地基于患者历史HBP捕获数据例如心肌响应的FFR波宽度和希氏束响应的FFR波宽度来自动确定和动态更新。
在一些例子中，希氏束响应和心肌响应的检测可以基于近场希氏束旁心肌EGM和远场心脏EGM。近场希氏束旁心肌EGM可以使用包括希氏束处或其附近的两个电极(例如电极112A和112B)的双极感测矢量来在第一时间窗口内感测。远场心脏EGM可以使用包括希氏束处或其附近的电极(例如，电极112A或112B中的一个)和希氏束远端的参考电极(例如，外壳116或外壳116上的一个或多个电极)的单极感测矢量在第二时间窗口内感测。下面例如参考图3和图4讨论用于检测希氏束响应和心肌响应的近场希氏束旁心肌EGM和远场心脏EGM的例子。
刺激控制电路236可以包括参数调整器电路237、阈值测试电路238和定时电路239中的一个或多个。参数调节器电路237可以被配置为根据检测到的希氏束响应和检测到的心肌响应来调整至少一个刺激参数。参数调整可以在指定时间段内定期执行，或者由特定事件触发。参数调整可以自动执行，或者由用户(例如临床医生)经由用户接口240编程。在一个例子中，捕获验证电路232可以基于对希氏束响应和心肌响应的检测将希氏束捕获状态分类为一个或多个捕获类型。如将参考图3所讨论的，捕获类型的例子可以包括选择性希氏束捕获、非选择性希氏束捕获或希氏束旁捕获。
参数调整器电路237可以基于希氏束响应、心肌响应或分类捕获类型来调整HBP的一个或多个刺激参数，使得HBP可以更有效地激活患者自然传导系统以刺激心脏并改善心脏性能。在一个例子中，参数调整器电路237可以调整刺激部位，例如通过切换到包括邻近希氏束的电极的不同刺激矢量配置来提高选择性地捕获希氏束的可能性。在另一例子中，参数调整器电路237可以调整刺激定时例如相对于固有或起搏心房事件的AH定时。在一个例子中，参数调整器电路237可以调整刺激强度，例如脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲波形、占空比或刺激持续时间中的一个或多个。在一个例子中，参数调整器电路237可以调整激励模式，例如当患者发展为永久性或慢性房颤或者接受房室结消融治疗时从AH模式切换到HV模式。在另一例子中，参数调整器电路237可以响应于患者状况的变化(例如束支阻塞的发展)从AH起搏模式切换到AHV模式。AHV模式也可用于有AH指征的患者，例如用于在HBP脉冲并不总会诱发心室去极化的情况下经由心室引线提供备用心室起搏。此外，AHV模式可以用于已经为了心脏起搏和可选的除颤疗法植入了RV引线的CRT患者。在一个例子中，参数调整可以持续到检测到希氏束响应为止，这指示HBP脉冲引发对希氏束的可传播激励。在另一例子中，参数调整可以持续到仅检测到希氏束响应而未检测到心肌响应为止，这指示HBP脉冲仅引发对希氏束的可传播激励而没有对希氏束旁心肌的激励。
对HB阈值的不正确评估可能导致希氏束旁捕获和心室不同步。希氏束旁捕获是指HBP脉冲的传送仅直接引起对希氏束旁肌肉的兴奋，而没有对希氏束的激励。起搏阈值测试电路238可以被配置为确定表示激励希氏束所需的最小能量的起搏阈值。在各种例子中，参数调整器电路237可以使用确定的起搏阈值来调整一个或多个刺激参数。起搏阈值可以在IMD 104植入期间在规定的时间段内定期地确定、或者由诸如HBP脉冲未能激励希氏束的特定事件或用户命令触发。阈值测试可包括根据阈值测试协议在希氏束处或其附近传送HBP脉冲(例如，经由电刺激电路210)。阈值测试协议定义了以指定方式改变刺激参数，例如增大或减小脉冲幅度。捕获验证电路232可以测量传送具有变化脉冲幅度的HBP脉冲与相应的感应远场心室响应(例如远场R(FFR)波)之间的时间间隔(HV间隔)。FFR波可以在从HBP脉冲传送开始且具有窗口持续时间L的捕获检测窗口(WD)中检测。为了确保正确检测FFR波，可将窗口持续时间L初始化为大约150毫秒。可以确定HV间隔的中心趋势度量(HVC)，例如在多个心动周期(例如，5-10个心动周期)中HV间隔的平均值或中间值。然后，窗口持续时间L可以被更新为大于HVC指定裕量，即L＝HVC+δ。替代地，检测窗口(WD)可以被定义为HVC的邻域。在一个例子中，WD从HVC-15毫秒开始，到HVC+15毫秒结束。
阈值测试电路238可以耦合到捕获验证电路232以检测响应于具有变化脉冲幅度的HBP脉冲的传送，测量的HV间隔中的阶跃变化。例如，HV间隔中的阶跃增大指示从可传播的希氏束激励到为仅希氏束旁心肌激励而无希氏束捕获的转变。阈值测试电路238可将起搏阈值确定为与测量的HV间隔中检测到的阶跃变化相对应的脉冲幅度。在一个例子中，脉冲幅度每3-5次搏动上减小，直到阈值测试电路238检测到测量的HV间隔中至少30毫秒的阶跃增大为止。阈值测试电路238可以将起搏阈值确定为导致在测量的HV间隔中检测到的阶跃增大的最高脉冲幅度。参数调整器电路237可以基于起搏阈值来调整刺激强度，例如希氏束起搏幅度。在一个例子中，可以将希氏束起搏幅度调整为起搏阈值的3-5倍，以改进希氏束捕获的执行。
在一些例子中，起搏阈值测试电路238可以使用诸如FFR波之类的远场心室响应的形态学来确定起搏阈值。阈值测试电路238可以监视FFR波，并且检测响应于具有变化脉冲幅度的HBP脉冲的传送，FFR波形态学的变化。FFR波形态学的改变如FFR波宽度的改变指示从可传播的希氏束激励转变为仅希氏束旁心肌的激励而无希氏束捕获。阈值测试电路238可将起搏阈值确定为与检测到的FFR波形态学变化相对应的脉冲幅度。
捕获验证电路还可以使用机械或血流动力学传感器来确定捕获状态，包括检测希氏束响应和心肌响应，或者将组织响应分类为捕获类型之一。Zhu等人的美国专利号8688234，标题为“DEVICES,METHODS,AND SYSTEMS INCLUDING CARDIAC PACING(包括心脏起搏的设备、方法和系统)”涉及到使用QRS信号的属性(如QRS变窄)或使用机械或血流动力学传感器来确定希氏束捕获的有效性或完整性，通过引用将其整体并入本文中。Dong等人的美国专利号8565880，标题为“HIS-BUNDLE CAPTURE VERIFICATION AND MONITORING(希氏束捕获验证和监视)”，涉及使用血液动力学传感器(如心音或血压传感器)进行的希氏束捕获验证，通过引用将其整体并入本文中。
定时电路239可被配置为根据例如参数调整器电路237提供的或用户经由用户接口240编程的调整后的刺激定时的刺激定时参数来定时HBP脉冲的传送。在一个例子中，希氏束起搏系统200可以配置为在按需AH起搏模式下操作，并且定时电路239可以使用心房-希氏束(AH)定时来定时HBP脉冲的传送。AH定时是针对固有(As)或起搏心房事件(Ap)的可编程等待时间。在一个例子中，AH定时可以被编程为大约比一个心动周期内感测到的P波到R波(PR)间隔或编程的心房到心室(AV)延迟短50毫秒。在一个例子中，系统用户可以编程AV延迟和HV间隔，使得AH定时可以被确定为AH＝AV-HV。HV间隔可以被编程为大约50-80毫秒，这确定了HBP脉冲传送在AV延迟结束多久之前。AV延迟可以是在同一心动周期中As事件与心室起搏脉冲之间的感测AV延迟，或者在同一心动周期中Ap事件与心室起搏脉冲之间的起搏AV延迟。起搏AV延迟可以被编程为稍微更长以允许心房起搏等待时间和心房内传导延迟。
在各种例子中，电刺激电路210可以配置为生成用于传送到心脏以激励心肌并避免心搏停止的备用起搏脉冲。备用起搏脉冲只有在指示捕获丢失时才被传送，其特征是在捕获检测窗口WD内通过HBP脉冲的传送既无希氏束旁心肌捕获心肌，亦无希氏束捕获。在另一个例子中，备用起搏脉冲可以当HBP脉冲引起仅希氏束旁心肌激励而不引起希氏束激励时传送。备用起搏可以经由具有布置在心室中或心室上(如右心室)的相关电极的引线而传送到目标部位。另外或替代地，备用起搏可经由具有相关电极的同一希氏束起搏引线传送到希氏束，例如传送HBP脉冲的部位。
在一个例子中，备用起搏可以包括比传统起搏脉冲具有更高起搏能量的高输出起搏(HOP)脉冲。HOP脉冲可以是双相或多相波形。在一个例子中，HOP脉冲可以具有5-8伏的峰间电压幅度和50-70毫秒的脉冲持续时间。随着向心肌传送更高量的能量，HOP脉冲可以增加心肌收缩力，并改善心搏停止功能。然而，慢性HOP起搏可能会使心脏负担过重，并对某些心衰患者有潜在的危险。因此，在一些例子中，HOP脉冲可以在间续的基础上传送，使得传统的起搏脉冲在HOP脉冲之间在3-5个心动周期中传送。在一个例子中，当一个或多个生理传感器感测到心脏血流动力学的恶化时，除了显示希氏束旁捕获的捕获丢失外，还可以发送HOP脉冲。Arcot Krishnamurthy等人的美国专利号8588907，标题为“CLOSED-LOOP CONTROLOF INTERMITTENT EXCITATORY CARDIAC STIMULATION FOR THERAPEUTIC EFFECT(间续激励性心脏刺激闭环控制的治疗效果)”，涉及用于增强心肌收缩性的具有激励性以及具有足够能量的高输出起搏，通过引用将其整体并入本文中。
定时电路239可以在捕获检测窗口WD结束时将诸如在希氏束处或附近或者在心室中的HOP之类的备用起搏的传送定时。替代地，定时电路239可以在从As或Ap事件开始的可编程心房-心室(AV)延迟结束时将备用起搏的传送定时。一旦AV延迟期满或者到达捕获检测窗口WD结束时，定时电路239可以启动VA定时器来检测As事件或者在VA计时器期满时启动Ap脉冲的传送，其标记了新的心动周期的开始。如果HBP脉冲引起希氏束捕获或希氏束旁心肌捕获，则定时电路239可以在捕获检测窗口WD内检测到远场心室活动(例如FFR波)时启动VA定时器。在一个例子中，可以在希氏束区域或心房中感测到诸如PVC的异位心室搏动，并触发VA定时器。与传送心室起搏(如RV尖部起搏)时触发VA定时器的传统起搏系统相比，由感测到的FFR波(在希氏束捕获和传导的R波的情况下)或捕获检测窗口WD期满(在没有FFR波检测的情况下)触发的VA定时器更适合其中心室起搏不常被传送并且可能仅被保留为备用疗法的AH起搏模式。
用户接口240可以包括输入单元和输出单元。在一个例子中，用户接口240的至少一部分可以在外部系统140中实现。输入单元可以接收诸如用于生理事件感测的参数值以及希氏束响应和心肌响应检测之类的用户输入。用户输入可以接收用户对刺激参数的编程，或者对参数调整器电路237生成的刺激参数的确认、拒绝或否则修改。输入单元可以包括诸如键盘、屏上键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、触摸屏或其他点击或浏览设备的输入设备。输出单元可以包括配置为生成对希氏束响应和心肌响应以及捕获状态的人类可感知通知的电路。输出电路可以耦合到显示器以显示接收到的生理信号，包括对心房电图、希氏束电图、心室电图、体表心电图或其他传感器信号的描图。显示器还可以显示事件感测信息，如固有去极化、起搏事件(诸如HBP脉冲)以及每个感测到的信号的定时信息。事件感测信息可以叠加在信号描图上，或者在单独的标记通道中显示。也可以显示刺激参数和中间测量或计算。输出电路230可以耦合到打印机，以打印关于事件检测和治疗滴定协议的信息的硬拷贝。该信息可以以表格、图表、图或者任何其他类型文本、列表或图表表现格式来呈现。输出信息的呈现可以包括音频或其他媒体格式。在一个例子中，输出单元可以生成告警、警报、紧急呼叫或其他形式警示以将关于希氏束捕获状态信号通知给系统用户。在一个例子中，输出单元可以在指示捕获丢失并传送备用起搏时生成告警。在另一个例子中，频繁的备用起搏传送可以触发输出单元生成告警并促使用户(例如临床医生)对起搏系统进行重新编程。
图3总体上示出了作为捕获验证电路232的实施例的捕获验证电路300的例子。捕获验证电路300包括耦合到感测电路220的近场心脏活动检测器310和远场心脏活动检测器320。在一个例子中，感测电路220包括使用包括在希氏束处或附近的两个电极(如电极112A-B)的双极感测矢量感测近场电图(EGM)的第一感测通道，以及使用包括在希氏束处或附近的希氏电极(如电极112A或112B中的一个)以及参考电极(如外壳116或外壳116上的一个或多个电极)的单极感测矢量感测远场EGM的第二感测通道。第一和第二感测通道可以同时感测相应EGM。替代地，感测电路220包括配置为不同时间在感测近场EGM与感测远场EGM之间切换的感测通道。在一个例子中，感测通道可以配置为在传送HBP脉冲后第一时段内感测近场EGM并在第一时段期满后切换为在第二时段内的远场EGM信号感测。
近场心脏活动检测器310可以配置为在第一时间窗口(W1)期间从近场EGM中检测近场希氏束旁心肌活动。心肌活动代表响应于HBP脉冲传送对希氏束旁心肌组织的激活。窗口W1可以具有可编程持续时间，在一个例子中，W1的持续时间大约为50-70毫秒。远场心室活动检测器320可以配置为在第二时间窗口(W2)期间从远场EGM中检测远场心室活动。远场心室活动代表响应于HBP脉冲传送对希氏束和心肌的激活。窗口W2可以具有可编程的持续时间。在一个例子中，W2的持续时间大约为120毫秒。在一个例子中，W1的至少一部分与W2的至少一部分重叠。在一个例子中，W1和W2都可以在传送HBP脉冲之时或者在传送HBP脉冲之后的短消隐时段之后开始。可以从同时感测到的近场EGM和远场EGM中分别检测近场希氏束旁心肌活动和远场心室活动。在另一个例子中，W1和W2可以是错开的，而不彼此重叠。在一个例子中，第一窗口W1在传送HBP脉冲之时或在传送HBP脉冲之后短消隐时段之后开始，并且第二窗口W2在第一窗口W1结束之时开始。可以首先在W1期间从近场EGM中检测近场希氏束旁心肌活动，然后在W2期间当感测通道从近场EGM切换到远场EGM时从远场EGM中检测远场心室活动。
捕获验证电路300包括作为希氏束响应检测器233的实施例的希氏束响应检测器333和作为心肌响应检测器234的实施例的心肌响应检测器334。与上面参照图2讨论的捕获验证电路232类似，希氏束响应检测器333和心肌响应检测器334可以使用远场心室活动(例如FFR波)分别检测希氏束响应(代表希氏束捕获)和心肌响应(代表心肌捕获)。另外或替代地，希氏束响应检测器333和心肌响应检测器334可以使用近场检测希氏束旁心肌活动分别检测希氏束响应和心肌响应。在一些例子中，希氏束响应检测器333可以使用在W2内感测到的远场心电信号检测希氏束响应，而心肌响应检测器334可以使用在W1内感测到的近场希氏束旁心肌活动检测心肌响应。
捕获验证电路300包括分类器电路340，其配置为将对HBP脉冲传送的组织响应分类为多个捕获类型之一。作为例子而不是限制，捕获类型可以包括选择性希氏束捕获341、非选择性希氏束捕获342或希氏束旁捕获343中的一个或多个。选择性希氏束捕获341是指HBP脉冲仅直接引起激励(去极化)希氏束而不激励希氏束旁心肌。非选择性希氏束捕获342是指由HBP脉冲直接引起激励(去极化)希氏束和希氏旁心肌二者。希氏束旁捕获343是指HBP脉冲仅直接引起激励(去极化)希氏束旁心肌而不激励希氏束。如果HBP脉冲既不激励希氏束旁心肌也不激励希氏束，则指示捕获丢失。
分类器电路340可以耦合到希氏束响应检测器333和心肌响应检测器334，并且使用希氏束响应和心肌响应的检测对组织响应进行分类。在一个例子中，如果仅检测到希氏束响应而未检测到心肌响应，则分类器电路340可以将心动周期内对HBP脉冲的组织响应分类为选择性希氏束捕获，或者如果同时检测到希氏束响应和心肌响应，则分类为非选择性希氏束捕获，或者如果仅检测到心肌响应而未检测到希氏束响应，则分类为希氏束旁捕获。
在一些例子中，分类器电路340可以使用感测到的远场心室活动或近场希氏束旁心肌活动中的一个或多个直接对组织捕获进行分类，而不参考希氏束响应和心肌响应。在一个例子中，分类可基于远场心室活动的定时，例如HBP脉冲的传送与远场心室活动(例如FFR波)之间的HV间隔。希氏束旁捕获的HV间隔可能比非选择性希氏束捕获的HV间隔长，后者可能比选择性希氏束捕获的HV间隔长。分类器电路340可以将测量到的HV间隔与不同的阈值或值范围进行比较，以区分各种捕获类型。在另一个例子中，分类可以基于远场心室活动例如FFR波的形态学。例如，选择性希氏束捕获可能比非选择性希氏束捕获和希氏束旁捕获具有更窄的FFR波，部分原因是在选择性希氏束捕获下，HBP脉冲仅直接激励希氏束并诱发通过自然传导路径的快速传导，而在非选择性希氏束捕获以及希氏束旁捕获下，HBP脉冲直接激励希氏束旁心肌并诱发较慢的细胞间传导。此外，希氏束捕获和希氏束旁捕获可能具有不同的形态学样式。在一个例子中，形态学样式的差异可以由HBP脉冲和检测到的心脏响应(局部心肌响应或远场心室响应)之间的等电位周期表示。例如，选择性的希氏束捕获可能导致等电位周期跟在HBP脉冲之后，因为去极化脉冲沿特定传导系统在外围行进并激活工作心肌。激活波随后通过工作心肌向上传播回到希氏束区域。非选择性捕获可能导致希氏束和局部工作心肌同时激活并且因此不存在等电位周期，因为存在工作心肌的立即激活，其随后与通过特定传导系统已激活的远端波融合(fuse)。希氏束旁起搏可能仅导致局部工作心肌激活。在另一个例子中，形态学样式的差异还可能由所感测到的对HBP脉冲传送的心脏响应的信号波形的极性表示。极性(正或负)可以指示激活波是离开(负极性)还是朝向(正极性)感测电极。例如，选择性希氏束捕获可能导致激活波向希氏束中的感测电极靠近，这对应于远场心室响应的正极性。相比之下，希氏束旁捕获和非选择性希氏束捕获中激活波可能离开感测电极传播，这对应于感测到的远场心室响应的负极性。在一个例子中，分类器电路340可以将FFR波的宽度与阈值(例如，120-140毫秒)进行比较，以识别选择性希氏束捕获(例如，低于阈值)。分类器电路340可以使用FFR波的形态学与形态学模板的比较来区分非选择性希氏束捕获与希氏束旁捕获。在另一个例子中，分类可以基于近场希氏束旁心肌活动和远场心室活动二者。下面例如参考图5讨论使用近场希氏束旁心肌活动和远场心室活动进行捕获验证和分类的例子。
刺激控制电路236可以使用捕获类型的分类来根据一个或多个刺激参数来控制HBP脉冲的传送。在一个例子中，如果指示希氏束旁捕获，则参数调整器电路237可以调整一个或多个刺激参数，使得HBP脉冲更可能捕获希氏束并激活自然传导路径。如果指示选择性或非选择性希氏束捕获，则无需调整刺激参数，因为这两种捕获类型都能有效地激励希氏束并产生通过自然传导路劲的可传播动作电位。然而，在某些情况下，选择性希氏束捕获可能优于非选择性希氏束捕获，至少因为非选择性捕获可能需要更高的起搏阈值并且消耗比选择性捕获更多的能量，并且直接的心肌激励和由此导致的慢传导可能会干扰希氏束的捕获。在这些情况下，参数调整器电路237可以调整一个或多个刺激参数以促进选择性捕获，使得仅检测到希氏束而无心肌响应。
尽管图3仅示出了用于捕获验证和分类的一个近场心脏活动检测器310和一个远场心脏活动检测器320，但这仅意味着例子而非限制。在各种例子中，捕获验证电路300可以包括两个或更多个近场心脏活动检测器，其各自耦合到相应的电极以检测希氏束处或附近、心房中或其他心脏部位的不同位置处的近场心肌活动。电极可以位于同一根引线(例如，希氏束引线)上，也可以来自两个或更多个不同的引线(例如，心房引线、希氏束引线和心室引线)。类似地，捕获验证电路300可以包括两个或更多个远场心脏活动检测器，其各自耦合到相应的电极以检测来自希氏束处或其附近、心房中或其他心脏部位的不同位置处的远场心脏活动。希氏束响应检测器333和心肌响应检测器334可以使用从多个不同心脏部位检测到的远场心室活动，从多个不同心脏部位检测到的近场希氏束旁心肌活动，或多个部位的远场心室活动和多个部位的近场希氏束旁心肌活动的组合分别检测希氏束响应(代表希氏束捕获)和心肌响应(代表心肌捕获)。类似地，分类器电路340可以使用从多个不同心脏部位检测到的远场心室活动、从多个不同心脏部位检测到的近场希氏束旁心肌活动或其组合来对捕获状态进行分类。在一个例子中，捕获验证和/或捕获状态分类可以基于来自多个部位的多个近场希氏束旁心肌活动中具有最高信号质量的近场希氏束旁心肌活动，和/或基于来自多个部位的多个远场心室活动中具有高信号质量的远场心室活动。
上面讨论的希氏束响应和心肌响应检测以及捕获分类可以应用到多个心动周期中的每一个，使得可以在逐次搏动的基础上评估对HBP脉冲的组织响应。在某些例子中，捕获验证电路300可以在规定时段中或在多个心脏搏动内使用捕获验证和分类结果来计算捕获统计数据。捕获统计数据的例子可以包括选择性希氏束捕获、非选择性希氏束捕获或希氏束旁捕获的百分比、直方图或其他分布测量。捕获统计数据可以根据当前刺激参数指示HBP效果。刺激控制电路236可以基于捕获统计数据调整一个或多个刺激参数。例如，如果捕获统计数据指示选择性希氏束捕获的百分比非常低(例如落入第一阈值百分比之下)，希氏束旁捕获的百分比非常高(例如，超过第二阈值百分比)，或者非选择性希氏束捕获的百分比非常高(例如超过第三阈值百分比)，则参数调整器电路237可以调整一个或多个刺激参数以促进选择性希氏束捕获以及通过自然传导路径的更有效的心脏起搏。
图4是示出在希氏束捕获和希氏束旁捕获期间希氏束起搏和远场心室响应的例子的图。心房电图(AEGM)410和希氏束电图(HEGM)420的部分可以使用希氏束起搏系统200感测和记录。AEGM 410可以使用感测电路220经由位于心房如心脏102的右心房中的电极来感测。HEGM 420可以使用感测电路220经由位于希氏束处或附近的电极如位于AV结远端的区域处以及在AV隔膜中的电极112A-B来感测。希氏束起搏系统200可以编程为在心房-希氏束(AH)起搏模式下操作以传送按需AH起搏脉冲。在一个例子中，在传送每个心房起搏脉冲411、414和417后，HBP脉冲可由电刺激电路210生成并在编程的AH延迟期满时传送给目标希氏束区域，示出为HEGM 420中对应于心房起搏脉冲411、414和417的HBP脉冲422、425和428。HBP脉冲的传送还可以在AEGM410中感测到，示出为HBP起搏伪影(artifact)412、415和418。在图4所示的三个心动周期中，HBP脉冲422仅直接激励希氏束而不激励希氏束旁心肌。希氏束动作电位通过自然传导路径行进并引发可以感测为诸如FFR波423之类的远场心室活动的心室去极化。HBP脉冲425仅直接激励希氏束旁心肌而不激励希氏束，并引发可以感测为FFR波426的经由心肌的心肌动作电位传播的较慢细胞间传播。类似地，HBP脉冲428仅直接激励希氏束旁心肌并引发FFR波429。
捕获验证通道430示出了响应于HBP脉冲传送基于远场心室活动的定时检测捕获状态。捕获验证可以使用捕获验证电路232或捕获验证电路300来执行。在HBP脉冲与得到的FFR波之间计算HV间隔。在图4所示的例子中，HBP脉冲422和FFR 423之间的HV间隔(t1)约为40毫秒。HBP脉冲425和FFR426之间的HV间隔(t2)以及HBP脉冲428和FFR 429之间的HV间隔(t3)约为80毫秒。较短的HV间隔t1可能代表希氏束捕获，而较长的HV间隔t2和t3可能代表希氏束旁心肌捕获而无希氏束捕获。图4示出了用于验证捕获状态的捕获检测窗口423。窗口423具有可编程为大于t1且小于t2和t3的窗口持续时间L。在一个例子中，L约为50-60毫秒。捕获检测窗口423随后可用于区分由HBP脉冲422(t1<L)产生的希氏束捕获与由HBP脉冲425和428(t2>L以及t3>L)产生的希氏束旁捕获。
捕获验证可以替代地或另外地使用AEGM 410执行。响应于相应HBP脉冲422、425和428的传送，对应的远场心室活动如远场R波可以在AEGM 410中作为413、416和419感测到。HV间隔可在HBP起搏伪影(artifact)412和FFR413之间、起搏伪影415和FFR 416之间以及起搏伪影418和FFR 419之间测量。类似于使用检测窗口423从HEGM 420的捕获验证，捕获验证电路232可以使用从HBP起搏伪影开始的捕获检测窗口从AEGM 410检测希氏束捕获或希氏束旁心肌捕获。
图5是示出响应于HBP脉冲501到希氏束的心脏事件的例子以及基于心脏事件的捕获分类的图。HBP脉冲可以由电刺激电路210生成，并且在从固有或起搏心房激活开始的AH延迟之后被传送到目标希氏束。HBP脉冲可直接激励一个或多个希氏束组织或希氏束旁心肌，导致如前面参考图3所讨论的不同捕捉类型。心脏事件可以在两个连续错开的检测窗口W1和W2中检测到。近场希氏束旁心肌活动可以使用双极感测矢量在第一窗口W1内在希氏束区域处或其附近感测到。远场心室活动可以使用单极感测矢量在第二窗口W2内在希氏束区域处或其附近感测到。W1可以在HBP脉冲传送之后的消隐时段502之后开始，并且具有大约50-70毫秒的持续时间。W2可以在W1结束时开始，并且具有大约120毫秒的持续时间。
图510示出了代表选择性希氏束捕获的组织响应。响应于HBP脉冲501，在第一窗口W1中未检测到心肌活动，或者局部心肌活动由HBP脉冲501引发但具有落在检测阈值之下的低强度(例如，低幅度)，从而宣布未检测到。在第二窗口W2中检测到远场心室活动512，表示希氏束的激励和动作电位通过自然心脏传导系统的传播。图520示出了代表非选择性希氏束捕获的组织响应。响应于HBP脉冲501，在第一窗口W1中检测到心肌活动521。非选择性希氏束捕获可能导致与已被通过快速自然心脏传导系统激励的心室其他部分发生冲突的局部心肌的至少一部分缓慢传播动作电位的融合。因此，心肌活动521可能是短持续时间的瞬时事件。在第二窗口W2中检测到远场心室活动522。在选择性希氏束捕获510的情况下，远场心室活动522可能具有与远场心室活动512相似的形态学，但有一些部分的模糊(slurring)或放宽。在如图5所示的一些例子中，由于激活相对于感测电极的传播方向不同(例如，激活是朝向还是远离感测电极移动)，远场心室活动522在选择性希氏束捕获期间可能具有与远场心室活动512相比相反的极性。图530示出了代表希氏束旁捕获的组织响应。响应于HBP脉冲501，在第一窗口W1中检测到感测的心肌活动531。与非选择性希氏束捕获中的瞬时心肌活动521相比，心肌活动531可能具有更长的持续时间，至少是因为快速自然传导路径被激活；并且缓慢传播的心肌动作电位被通过快速传播的浦肯野系统的传导波湮灭。如530所示，在第二窗口W2中未检测到远场心室活动，或远场心室活动可能由HBP脉冲501引发但具有落在检测阈值之下的低强度(例如，低幅度)，从而宣布未检测到。在一些例子中，远场心室活动可能是由缓慢的心肌传导后继(secondary)引起的，并且因此具有不同于已经获得希氏束捕获的远场心室活动512或远场心室活动522的形态学。
在一些例子中，单极感测的心室活动的极性可以被用于对捕捉类型进行分类。例如，正单极感测波形指示激活朝向感测电极，并且可以代表选择性希氏束捕获。相反地，负单极感测波形指示激活从感测电极离开，并且可以代表非选择性希氏束捕获或希氏束旁捕获。
如果组织响应指示希氏束旁捕获(如图530所示)或捕获丢失(未示出)，则可以传送备用起搏到目标心室部位或希氏束部位。可以在第一时间窗口和第二时间窗口期满之后例如在如图5所示的第二窗口W2结束时传送备用起搏。在一个例子中，备用起搏包括比传统起搏脉冲具有更高起搏能量的高输出起搏脉冲。
图6总体上示出了用于使用医疗系统向患者提供希氏束起搏的方法600的例子。方法600可以在诸如可植入或可穿戴医疗设备的移动医疗设备中，或者在远程患者管理系统中实现和执行。在一个例子中，方法600可以在IMD 104、外部系统140中的一个或多个设备或希氏束起搏系统200中实现并由其执行。
方法600开始于610，其中希氏束起搏(HBP)脉冲可以生成并传送到目标部位。目标部位可以包括在希氏束121处或其附近的区域，例如在阻塞的或缓慢传导的AV结的远端和AV隔膜中的区域、室间隔膜区域或在希氏束121附近的右心房区域。HBP脉冲可以根据编程的刺激参数由电刺激电路21生成。刺激参数的例子可以包括刺激部位、刺激模式、刺激定时或刺激强度及其他参数。HBP脉冲可以经由包括例如引线106和电极112A-B中的一个或多个的传送系统传送。在一个例子中，HBP脉冲可以在多个心动周期中传送，使得在多个心动周期中的每个周期内传送至少一个脉冲。
在一个例子中，HBP脉冲可以根据心房-希氏束(AH)起搏模式来传送，其中希氏束起搏可以以按需模式在固有心房事件(As)或心房起搏事件(Ap)之后传送。HBP脉冲可以在开始于As或Ap事件的(AH定时)的等待时间之后传送。在另一个例子中，HBP脉冲可以根据希氏束-心室(HV)起搏模式来传送，该模式包括希氏束和心室的顺序起搏。心室起搏可以按需模式提供，使得只有当希氏束起搏未能产生心室的可传播去极化时，心室起搏脉冲才被传送。在另一个例子中，HBP脉冲可以根据AHV起搏模式来传送，该模式包括顺序的心房、希氏束和心室起搏。希氏束起搏或心室起搏的一个或多个可以以按需模式传送。
在620处，可以例如通过使用布置于希氏束处或其附近区域或心房中的一个或多个电极或生理传感器和感测电路220感测表示对HBP脉冲的心室响应的远场心电信号。远场心室响应不能从心室直接被感测到。远场心电信号的例子可以包括包含心室去极化信息的远场EGM，例如图4中的心房电图(AEGM)410或希氏束电图(HEGM)420。在各种例子中，除了远场心电信号之外，还可以感测指示响应于HBP脉冲的传送的感兴趣捕获样式的其它生理信号。这种生理信号的例子可以包括阻抗信号、心音信号、心压信号以及其他生理或血流动力学信号。
在630处，可以例如通过使用捕获验证电路232从感测到的远场心电信号中检测希氏束响应和心肌响应。希氏束响应代表由HBP脉冲传送直接导致的希氏束的激励，而心肌响应代表由HBP脉冲传送直接导致的心肌的激励。在一个例子中，可以响应于传送到多个心动周期HBP脉冲来感测远场心室信号，从而在多个心动周期中的每个周期中传送至少一个脉冲。可以使用在相应心动周期内感测到的远场心电信号从多个心动周期中的每个心动周期检测希氏束响应和相应的心肌响应。希氏束响应和心肌响应可以各自根据远场心室活动如远场R(FFR)波的定时来检测。另外或者替代地，希氏束响应和心肌响应可以各自基于远场心室活动的形态学如FFR波的宽度来检测。下面例如参考图7A-C讨论用于检测希氏束响应和心肌响应的方法的例子。
在640处，可以将对HBP脉冲传送的组织响应分类为多个捕获类型之一，例如包括选择性希氏束捕获、非选择性希氏束捕获、希氏束旁捕获或捕获丢失。在一个例子中，分类可以是在多个心动周期的每个心动周期中组织响应的逐次搏动分类。分类可以基于检测或未检测到希氏束响应，以及检测或未检测到心肌响应。下面例如参考图8讨论将组织响应分类为捕获类型之一的例子。
在一些例子中，捕获类型的分类可以基于感测到的远场心室活动和/或近场希氏束旁心肌活动，而不涉及希氏束响应或心肌响应。例如，捕获分类可以基于HBP脉冲传送与远场心室活动之间的时间间隔(HV间隔)，或者远场心室活动如FFR波的形态学。在另一个例子中，使用双极感测矢量感测到的近场希氏束旁心肌活动和使用单极感测矢量感测到的远场心室活动可以一起用于如上面参考图5讨论的捕获分类。在一些例子中，在捕获分类中可以使用另外的传感器信号如心压、阻抗、心音或其他机械或血流动力学信息。
在652处可以将分类的捕获类型输出给用户(例如临床医生)或进程，如在用户接口240的显示器上显示。还可以显示感测到的远场心电信号、希氏束响应和心肌响应的检测结果或编程的刺激参数及其他中间测量和计算。另外或替代地，在654处可以使用分类的捕获类型例如经由参数调整器电路237调整用于HBP的至少一个刺激参数。刺激参数调整可以在组织响应被分类为希氏束旁响应或者捕获丢失时进行。在一些例子中，刺激参数调整可以基于使用多个心脏搏动上的捕获验证和分类结果计算的捕获统计数据。捕获统计数据的例子可以包括选择性希氏束捕获、非选择性希氏束捕获或希氏束旁捕获的百分比、直方图或其他分布测量。刺激参数调整可以在捕获统计数据满足特定条件时进行。
参数调整可以包括切换到不同的刺激部位，使用不同的起搏矢量配置，调整针对固有或起搏心房激活的AH定时，调整诸如脉冲幅度、脉冲宽度脉冲频率、脉冲波形、占空比或刺激持续时间中一个或多个的刺激强度。在一些例子中，参数调整可以包括调整刺激模式，如响应于如束支阻塞发展之类的患者状况的变化从AH起搏模式切换到AHV模式。可以在610处根据调整后的刺激参数生成和传送HBP脉冲，以更有效地捕获希氏束，激活自然传导路径，并改善患者心脏性能。
组织响应的分类可另外或替代地在656处用于引导如通过使用阈值测试电路238的起搏阈值测试，以确定适当起搏阈值。起搏阈值表示激励希氏束所需的最小能量。在一个例子中，起搏阈值测试可以在对HBP脉冲的组织响应被分类为捕获丢失或希氏束旁捕获时触发，其中HBP脉冲没有直接获得希氏束捕获。另外或替代地，起搏阈值测试可在IMD 104的植入时、在指定时段定期地或在接收到用户命令时执行。起搏阈值测试可以包括传送一系列脉冲幅度变化的HBP脉冲，例如在斜坡下降测试中幅度减小的HBP脉冲或在斜坡上升测试中幅度增大的HBP脉冲。可以测量HBP脉冲传送和相应的感测远场心室活动(例如，远场R波)之间的时间间隔(HV间隔)。起搏阈值可以被确定为与测量到的HV间隔中的阶跃变化如在斜坡下降测试中测量到的HV间隔中的阶跃增大相对应的脉冲幅度。HV间隔中的阶跃变化指示从可传播的希氏束激励转变为局部希氏束旁心肌激励而无希氏束捕获。在一些其他例子中，起搏阈值测试还可以基于远场心室激活的形态学中的改变。
在658处，当对HBP脉冲的组织响应被分类为捕获丢失或希氏束旁捕获时，可以传送备用起搏。备用起搏可以经由具有布置于心室如右心室中或之上的相关电极的引线传送到目标心室部位。另外或者替代地，备用起搏可以在希氏束处或其附近传送。在一个例子中，备用起搏脉冲包括比传统起搏脉冲具有更高起搏能量的高输出起搏(HOP)脉冲。在一些例子中，HOP脉冲可以在间续的基础上传送，使得传统的起搏脉冲在跳跃脉冲之间在3-5个心动周期中传送。除备用心室起搏外，可以传送如CRT、BiV起搏、仅LV起搏、单部位LV起搏或多部位LV起搏之类的其他疗法以改善心肌收缩力和心脏性能。
图7A-C是示出至少使用代表心室活动的远场心电信号检测希氏束响应和心肌响应的方法710、720和730的例子的流程图。方法710、720和730中的每一个方法均是方法600的步骤630的实施例，并且可以在捕获验证电路232中实现并由其执行。
图7A示出了基于对HBP脉冲的远场心室响应的定时来检测希氏束响应和心肌响应的方法710。方法710开始于711，从在620接收到的远场心脏信号感测远场R(FFR)波。FFR波可以在捕获检测窗口(WD)内被感测，该捕获检测窗口从HBP脉冲的传送开始，并且具有规定的窗口持续时间(L)。在一个例子中，L约为50-120毫秒。由于去极化波通过自然传导路径的相对更快传导，希氏束响应可能表现为较短的HV间隔(从HBP脉冲传送到FFR波的测量)。由于去极化波通过心肌的相对更慢细胞间传导，心肌响应可能表现为更长的HV间隔。
窗口WD可以区分更慢的心肌响应与更快的希氏束响应。如果在712，在窗口WD内检测到FFR，则在713认为检测到希氏束响应。检测到希氏束响应指示HBP脉冲传送直接导致对希氏束的激励。如果在712，在窗口WD内未检测到FFR，则FFR可能在WD之外，指示通过心肌的慢传导。因此，在714认为检测到心肌响应。检测到心肌响应指示HBP脉冲的传送直接导致对希氏束旁心肌的激励。检测到的希氏束响应和心肌响应可以被用于将组织响应分类为捕获类型，或者用于通过例如调整一个或多个刺激参数来滴定疗法传送。
图7B示出了基于对HBP脉冲传送的远场心室响应的形态学来检测希氏束响应和心肌响应。方法720开始于721，从在620接收到的远场心脏信号感测FFR波。与在窗口WD内检测FFR波的方法710不同，在721处的FFR波检测不限于特定持续时间内。在722，可以提取所感测到的FFR的形态学特征。由于不同的传导路径和传导性质(如速度)，希氏束响应和心肌响应可能展现为不同的心室EGM形态学。形态学特征的一个例子是感测到的FFR波的宽度。由于通过自然传导路径的相对更快传导，希氏束响应可能表现为较窄的FFR波或远场QRS复合波。由于通过心肌的相对较慢细胞间传导，心肌响应可能表现为更宽的FFR波或远场QRS复合波。形态学特征的其他例子可以包括R波升支或降支的斜率、或FFR波曲线下的面积等。
在723处，可以将FFR波的形态学特征与诸如阈值、范围或形态学模板之类的条件进行比较。在一个例子中，如果测量到的FFR波宽度满足诸如落入宽度阈值之下的指定条件，则在724认为检测到希氏束响应。如果测量到的FFR波宽度未能满足诸如超过宽度阈值之类的指定条件，则在725认为检测到心肌响应。在一个例子中，宽度阈值大约为90-120毫秒。在另一个例子中，宽度阈值大约为120-140毫秒。检测到的希氏束响应和心肌响应可以被用于将组织响应分类为捕获类型，或者用于通过例如调整一个或多个刺激参数来滴定疗法传送。
图7C示出了基于在希氏束处或附近或者在心房中感测到的近场希氏束旁心肌EGM和远场心脏EGM来检测希氏束响应和心肌响应。方法730开始于731，诸如使用包括希氏束处或附近的两个电极的双极感测矢量在第一时间窗口W1内感测近场希氏束旁心肌EGM。在一个例子中，W1具有50-70毫秒的持续时间。在732，可以从窗口W1内的近场希氏束旁心肌EGM检测心肌响应。在图5示出的例子中，心肌活动521和心肌活动531使用双极感测矢量在第一窗口W1内被感测到并且代表HBP脉冲的对近场希氏束旁心肌的直接捕获。
在733，可以诸如使用包括希氏束处或附近的电极和诸如IMD 104的外壳116的参考电极的单极感测矢量在第二时间窗口W2内感测远场心脏EGM。在一个例子中，W2具有120毫秒的持续时间。在734，可以使用窗口W2内的远场心脏EGM检测希氏束响应。在一个例子中，W1的至少一部分与W2重叠。替代地，W1和W2可以错开没有重叠。在图5所示的例子中，心室激活512和心室激活522使用单极感测矢量在第二口窗W2内被感测到并且代表HBP脉冲对希氏束的直接激励。检测到的希氏束响应和心肌响应可以被用于将组织响应分类为捕获类型，或者用于通过例如调整一个或多个刺激参数来滴定疗法传送。
图8是示出用于将对HBP脉冲的组织响应分类为多个捕获类型之一并根据分类结果传送电刺激的方法800的例子的流程图。作为例子而非限制性地，捕获类型可以包括选择性希氏束捕获、非选择性希氏束捕获、希氏束旁捕获或捕获丢失。方法800中的捕获分类是方法600的步骤640的实施例，并且可以在分类器电路340中实现并由其执行。
方法800可以基于在步骤630中获得的检测到的希氏束响应和检测到的心肌响应来分类组织响应。如果在810，同时检测到希氏束响应和心肌响应，指示HBP脉冲直接导致同时激励希氏束和希氏束旁心肌，则在812组织响应可以被分类为非选择性希氏束捕获。否则，如果在820仅检测到希氏束响应而未检测到心肌响应，指示HBP脉冲仅直接导致希氏束的激励而没有对希氏束旁心肌的激励，则在822组织响应可以被分类为选择性希氏束捕获。如果在830仅检测到心肌响应而未检测到希氏束响应，指示HBP脉冲仅直接导致对希氏束旁心肌的激励而没有希氏束刺激，则在832组织响应可以被分类为希氏束旁捕获。如果既没有检测到希氏束响应也没有检测到心肌响应，指示HBP脉冲未能激励希氏束和希氏束旁心肌，则在840组织响应可以被分类为捕获丢失。
在812、822、832和840的捕获类型分类可以被用于根据一个或多个刺激参数控制HBP脉冲的传送。由于812的选择性希氏束捕获和822的非选择性希氏束捕获均可有效地激励希氏束并产生动作电位通过自然传导路径的传播，因此无需调整刺激参数；并且可以在870继续正在进行的HBP疗法。在一些例子中，如果在822指示非选择性希氏束捕获，则可以执行参数调整以促进选择性捕获。也即，步骤822后面可选地跟有步骤850以调整一个或多个刺激参数。
如果在832指示希氏束旁捕获，则可以在850调整一个或多个刺激参数。在870，可以根据调整后的刺激参数传送HBP疗法以捕获希氏束并引发通过自然传导路径的心室去极化。参数调整可以持续到检测到希氏束响应为止，这指示HBP脉冲引发希氏束的可传播激励。在一些例子中，参数调整可以持续到仅检测到希氏束响应而没有检测到心肌响应为止，这指示HBP脉冲仅引发希氏束的可传播激励而没有对希氏束旁心肌的激励。
如果在840指示捕获丢失，则可以在860传送备用起搏以激励心肌并唤起心脏收缩。840处的捕获丢失可以另外或替代地触发850处的一个或多个刺激参数的调整。备用起搏可以包括高输出起搏(HOP)脉冲，其具有比传统起搏脉冲更高的起搏能量。备用起搏可以被传送到右心室中的目标心室部位如RV尖部，或者被传送到希氏束部位以用于传送HBP脉冲。在一些例子中，备用起搏还可以当在832指示希氏束旁捕获时被传送。也即，步骤832后面可选地跟有步骤860以传送备用心室起搏。
上述图中示出了各种实施例。可以将这些实施例中的一个或多个实施例的一个或多个特征组合以形成其他实施例。
本文描述的方法例子可以至少部分地用机器或计算机实现。一些例子可以包括指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，这些指令可操作为将电子设备或系统配置为执行上述例子描述的方法。这些方法的实现可以包括代码，如微码、汇编语言代码、高级语言代码等等。这些代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。此外，代码可以在执行时或在其他时间有形地存储在一个或多个易失或非易失性计算机可读媒体上。
上述具体实施方式意在示例性而非限制性。因此本公开的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求被赋予的等价物的全部范围来定义。

Claims (15)

1.一种用于对心脏进行起搏的系统，包括：
电刺激电路，其配置为生成用于在所述心脏的希氏束处或希氏束附近传送的希氏束起搏(HBP)脉冲；
感测电路，其配置为感测表示对在所述希氏束处或希氏束附近的HBP脉冲传送的心室响应的远场心电信号；以及
控制电路，其耦合到所述感测电路并配置为根据一个或多个起搏参数来控制所述HBP脉冲的传送，所述控制电路包括捕获验证电路，其配置为从所述感测的远场心电信号中检测代表由HBP脉冲的传送直接引起的希氏束的激励的希氏束响应，以及代表由HBP脉冲的传送直接引起的心脏的希氏束旁心肌组织的激励的心肌响应。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述感测电路电耦合到布置在希氏束处或希氏束附近的一个或多个电极以感测远场心电信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述感测电路电耦合到布置在心房中的一个或多个电极以感测远场心电信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中：
所述控制电路包括参数调整器电路，其配置为基于检测到的希氏束响应和检测到的心肌响应来调整所述一个或多个起搏参数中的至少一个；以及
耦合到所述参数调整器电路的所述电刺激电路配置为根据所调整的至少一个起搏参数来生成用于在所述希氏束处或希氏束附近传送的HBP脉冲以激励所述希氏束。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，包括定时电路，其配置为在从固有心房激活或者心房起搏事件的心房到希氏束(AH)间隔之后对所述HBP脉冲的传送进行定时。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中所述感测电路配置为从所述远场心电信号中检测远场R波，以及所述捕获验证电路配置为基于检测到的远场R波相对于所述HBP脉冲的传送的定时来检测所述希氏束响应和所述心肌响应。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述捕获验证电路配置为，如果在捕获检测窗口内检测到所述远场R波则检测所述希氏束响应，以及如果在所述捕获检测窗口内未检测到所述远场R波则检测所述心肌响应。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制电路配置为在室房间隔之后将心房起搏脉冲的传送进行定时，所述室房间隔开始于所述捕获检测窗口内检测到的远场R波，或者如果在所述捕获检测窗口内未检测到远场R波则开始于所述捕获检测窗口结束时。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中所述感测电路配置为从所述远场心电信号中检测远场R波，以及所述捕获验证电路配置为基于检测到的远场R波的形态学特征检测所述希氏束响应和所述心肌响应。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述形态学特征包括检测到的远场R波的宽度，并且所述捕获验证电路配置为如果所述远场R波的宽度落到低于宽度阈值以下则检测所述希氏束响应，并且如果所述远场R波的宽度超过所述宽度阈值则检测所述心肌响应。
11.根据权利要求7-8所述的系统，其中所述电刺激电路配置为如果所述捕获验证电路没有检测到由所述HBP脉冲的传送直接引起的希氏束响应则在所述捕获检测窗口结束时传送备用起搏。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述备用起搏包括高输出起搏。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的系统，其中所述电刺激电路电耦合到布置在所述希氏束处或所述希氏束附近或者在心室中的一个或多个电极以传送所述备用起搏。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的系统，其中所述控制电路配置为确定表示直接激励所述希氏束的最低能量的起搏阈值，其中：
所述电刺激电路配置为根据被编程为多个值的起搏参数在所述希氏束处或所述希氏束附近传送HBP脉冲；
所述感测电路配置为响应于所述HBP脉冲的传送感测相应远场R波；以及
所述控制电路配置为基于所述HBP脉冲的传送与所感测到的相应远场R波之间的时间间隔的阶跃变化来确定所述起搏阈值。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述电刺激电路配置为传送具有降低的起搏幅度的一系列HBP脉冲，以及所述控制电路配置为将所述起搏阈值确定为与在所述HBP脉冲的传送与相应远场R波之间的测量到的时间间隔的阶跃增加相对应的起搏幅度。
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