CN111954555A - 用于希氏束起搏的自动阈值测试 - Google Patents

Abstract

描述了用于对心脏传导组织进行起搏的系统和方法。医疗系统包括电刺激电路，其生成希氏束起搏(HBP)脉冲。感测电路感测生理信号，并检测与HBP脉冲的起搏伪像离散的局部希氏束激活。控制电路响应于HBP脉冲来验证捕获状态。基于捕获状态，控制电路确定一个或多个起搏阈值，其包括：表示捕获仅希氏束而没有局部心肌的阈值强度的选择性HBP阈值，和表示捕获希氏束和局部心肌两者的阈值强度的非选择性HBP阈值。电刺激电路可以基于选择性和非选择性HBP阈值来递送HBP脉冲。

Description

用于希氏束起搏的自动阈值测试

优先权声明

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年3月6日提交的美国临时专利申请序列号62/639,113的优先权权益，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

此文档总体涉及医疗系统，更具体地，涉及用于对诸如希氏束之类的心脏传导组织进行起搏的系统、装置和方法。

背景技术

心脏是一个人的循环系统的中心。它包括执行两个主要泵送功能的机电系统。心脏的左侧部分(包括左心房(LA)和左心室(LV))从肺中抽出含氧的血液，并将其泵送到身体的各个器官，从而为器官提供其新陈代谢所需的氧气。心脏的右侧部分(包括右心房(RA)和右心室(RV))从人体器官中抽出脱氧的血液，然后将其泵送到肺中，在那里血液被氧化。这些泵送功能是由心肌层(心肌)的收缩导致的。在一个正常的心脏中，窦房(SA)结，作为心脏的自然起搏器，产生电脉冲，这被称为动作电位，其通过自然电传导路径(被称为希氏束-浦肯野(His-Purkinje)系统)传播到心脏的各个区域来激励心脏的心肌组织。例如，源自SA结的动作电位通过房室(AV)结、希氏束(His bundle，也称为His束)、束支、和浦肯野纤维传播到达心室心肌，从而导致了在两个心室中的协调收缩。

在正常电传导系统中的动作电位的传播中的协调性延迟导致了心脏的各个部分同步地收缩，从而导致有效的泵送功能。受阻或异常的电传导和/或心肌恶化，可导致心脏的不同步收缩，从而导致了血液动力学性能不佳，包括心脏和身体其他部位的血液供应减少。例如，希氏束中动作电位的传输的异常延迟会导致心室的不规则或不同步收缩，从而导致了心脏的心律异常。

人工心脏起搏系统已被使用来纠正心脏不同步性并改善血液动力学性能。人工心脏起搏系统可以对心脏的一个或多个部分提供电刺激，以便在一定程度上恢复心脏的正常功能。例如，经由植入在RV的心尖部(apex)中的电极的右心室起搏已经被用在单心室和双心室(BIV)起搏中。RV心尖部起搏直接刺激心室心肌，而不是通过自然传导路径传播动作电位。研究表明了，在某些患者中，长期的RV心尖部起搏可能会导致RV和LV的同步机械收缩丧失，这部分原因是脉冲传播至左心室的室间延迟。因此，在心肌灌注和结构上的永久性变化可以随时间在这些患者中发展，这可进一步减低心输出量并使心室功能恶化。BiV起搏涉及通过一根引线进行RV起搏，以及通过另一根引线进行LV起搏，并且已被展示了可以恢复两个心室的基本同时收缩。但是，在BiV起搏中，可能仍存在着对由RV心尖部起搏产生的心室功能的潜在不利影响。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，在一些患者中，将LV引线放置穿过冠状窦并进入左心室壁上的静脉的外科手术程序可能是复杂且具有挑战性的。

发明内容

对人工起搏的血液动力学反应可取决于许多因素，包括起搏部位选择和起搏配置。接受人工起搏治疗的许多患者在心室中具有完整的希氏束和自然心脏电传导系统，并因此具有正常心室激活。常规的心脏起搏，例如长期RV心尖部起搏，可能由于不协调的收缩顺序(sequence)而导致心脏效率下降，并最终显示出不良的长期影响。心室的不同步收缩在常规起搏期间发生，这是因为激活顺序的传播在当其通过工作心肌发生时，相对于通过心脏的自然传导系统的激活而言，可能低得多。自然传导系统的细胞可以传播激活信号，其速度大约是工作心肌的四倍。被配置为起搏希氏束的心律或功能管理装置是常规心室起搏的替代品。希氏束起搏(HBP)可激活一些患者中的心脏的自然His-Purkinje系统，并产生有效且协调的心脏收缩。也可以减小可从连续RV心尖部起搏发生的潜在地长期有害血液动力学效应。

然而，在未有效使用时，HBP可能无法充分恢复心脏同步性。在某些情况下，电刺激无法激活希氏束，而是仅激活希氏束周围的希氏束旁心肌(para-Hisian myocardium)。刺激希氏束附近的肌肉可能导致与RV心尖起搏相似的不同步模式。这种不良影响被称为希氏束旁捕获(para-Hisian capture)。存在着对于以下一种人工心脏起搏系统的并未满足的需要，即，其能够经由HBP产生同步的心室收缩的所需治疗效果，同时减少或消除对心脏的非目标部分诸如希氏束旁心肌的意外激活。

捕获希氏束纤维的HBP脉冲有时可能同时激活希氏束纤维附近的其他组织，从而导致不同的捕获模式。当HBP脉冲激活仅希氏束、而没有直接激活相邻的工作希氏束旁心肌时，导致了选择性希氏束捕获(在下文中称为“S-捕获”)。如果HBP脉冲直接激活希氏束和相邻工作心肌二者，则发生非选择性希氏束捕获(在下文中称为“NS-捕获”)。S-捕获和NS-捕获皆激活了可行(viable)的希氏束纤维，并通过自然传导系统传播动作电位，从而降低了长期有害的血液动力学效应。由于NS-捕获期间的心室激活和收缩在很大程度上由快速进行His-Purkinje系统(包括希氏束，束支和浦肯野纤维)主导而不是相对较慢的肌肉到肌肉传导，因此NS-捕获可以在恢复或改善心脏同步性方面与S-捕获一样有效。然而，S-捕获是一种更加生理的捕获状态，因为它类似于固有的心脏电和机械激活模式而没有直接激活希氏束旁心肌，因此在某些患者中，S-捕获可能相比NS-捕获而言是优选状态。此外，S-捕获可以比NS-捕获更节能。捕获阈值表示激活诸如希氏束纤维之类的可激励组织所需的最小能量(例如，刺激电压或电流)。通常，选择性HBP阈值(以下称为“S-阈值”)低于非选择性HBP阈值(以下称为“NS-阈值”)。产生S-捕获的HBP脉冲通常比产生NS-捕获的HBP脉冲消耗更少的功率。结果，利用S-捕获可以实现节能和延长的装置寿命。然而，具有接近于S-阈值的刺激强度的HBP脉冲相比具有接近于更高NS-阈值的刺激强度的HBP脉冲可能更易于捕获丢失。此外，与S-捕获相关的节能收益也可能取决于相对于NS-阈值的S-阈值。为了确保有效捕获，可以将起搏输出量设置为起搏阈值加上安全裕度。如果S-阈值和NS-阈值足够接近(例如，低于安全裕度)，则起搏输出量在当被设置为S-阈值加上安全裕度时，很可能会超过NS-阈值并产生NS-捕获。如果将S-阈值和NS-阈值很好地分开(例如，实质地大于指定的安全裕度)，则起搏输出量在被设置为S-阈值加安全裕度时，可能会小于NS-阈值并产生S-捕获。

诸如S-阈值或NS-阈值之类的起搏阈值可能因人而异。针对患者，起搏阈值可以随时间变化，诸如由于患者病理生理学的变化(例如，新的医学状况诸如心肌缺血的发展、或现有医学状况的进展)，药物，或引线迁移，位移或微位移等原因而引起。在患者中确定起搏阈值并跟踪该阈值随时间的变化可有益于对个性化起搏治疗进行编程，以实现所需的患者预后。例如，基于S-阈值和NS-阈值的相对强度以及其他因素，一些患者被认为更适合于具有S-捕获的HBP，而另一些患者可能更适合于具有NS-捕获的HBP。本发明人已经认识到需要以下一种计算机化的HBP系统，其可以自动地确定或调节患者特异的S-阈值和NS-阈值，并根据所确定的S-阈值和NS-阈值递送HBP，以实现期望的捕获状态和患者预后。

本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及进行起搏的系统、装置和方法。示例性医疗系统包括：用于递送HBP脉冲以刺激希氏束、并响应于HBP递送而从生理信号中检测局部希氏束激活的电路。HBP脉冲可以被编程为具有多个刺激强度值中的每个。局部希氏束激活与HBP脉冲的起搏伪像(pacing artifact)离散。使用感测到局部希氏束激活，控制电路可以将捕获状态验证为捕获类型之一，所述捕获类型包括S-捕获、NS-捕获、希氏束旁捕获，或捕获丢失。基于验证出的捕获状态，控制电路可确定包括S-阈值和NS-阈值的起搏阈值中的一个或多个。S-阈值表示在起搏部位仅捕获希氏束但未捕获局部心肌的HBP脉冲的阈值强度。NS-阈值表示同时捕获了希氏束和局部心肌的HBP脉冲的阈值强度。电刺激电路可以根据基于S-阈值和/或NS-阈值确定的刺激强度来递送HBP脉冲。

示例1是用于对心脏进行起搏的系统。该系统包括：电刺激电路，被配置为生成具有刺激强度的希氏束起搏(HBP)脉冲以刺激心脏的希氏束；感测电路，被配置为感测生理信号，并从感测到的生理信号中检测与所递送的HBP脉冲的起搏伪像离散的局部希氏束激活；以及控制电路。控制电路可以被配置为：使用对局部希氏束激活的检测来验证捕获状态；并且使用对捕获状态的验证来确定以下一个或多个：(1)选择性HBP阈值(S-阈值)，其表示用于捕获仅希氏束而没有局部心肌的HBP脉冲的阈值强度；或(2)非选择性HBP阈值(NS-阈值)，其表示用于捕获希氏束和局部心肌两者的HBP脉冲的阈值强度。

在示例2中，示例1的主题可选地包括感测电路，所述感测电路可以被配置为检测将所述局部希氏束激活与所述HBP脉冲的起搏伪像分开的等电间隔。所述控制电路可以被配置为进一步使用检测到的等电间隔来验证所述捕获状态。

在示例3中，示例1-2中任何一个或多个的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为，响应于具有特定刺激强度的多个HBP脉冲，使用多个检测到的局部希氏束激活来在特定刺激强度下验证捕获状态。

在示例4中，示例1-3中任何一个或多个的主题可选地包括感测电路，所述感测电路可以被配置为感测包括希氏束电描记图的生理信号，并且使用感测到的希氏束电描记图的幅度或形态来检测所述局部希氏束激活。

在示例5中，示例1-4中任何一项或多项的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为验证所述捕获状态，包括将所述捕获状态确定为以下之一：选择性希氏束捕获(S-捕获)状态，如果存在局部希氏束激活的话；非选择性希氏束捕获(NS-捕获)状态，如果不存在局部希氏束激活的话；或者捕获丢失(LOC)状态，其指示出既没有希氏束也没有局部心肌的捕获。S-捕获状态表示仅希氏束而没有局部心肌的捕获，并且NS-捕获状态表示希氏束和局部心肌两者的捕获。

在示例6中，示例5的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为将所述刺激强度从第一初始刺激强度斜升，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

在示例7中，示例6的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从LOC状态到S-捕获状态的转变相对应的S-阈值。

在示例8中，示例5的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为将所述刺激强度从第二初始刺激强度斜降，并且确定与响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

在示例9中，示例8的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为斜降所述刺激强度，并且确定与响应于根据所述刺激强度的斜降而递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到LOC状态的转变相对应的S-阈值。

在示例10中，示例1–9中的任何一个或多个的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以被配置为：验证捕获状态，包括将捕获状态确定为以下中的一个：(1)具有传导异常纠正的选择性希氏束捕获(Sc-捕获)、或(2)不具有传导异常纠正的选择性希氏束捕获(Sn-捕获)；并且至少基于对Sc-捕获状态或Sn-捕获状态的验证，来确定具有传导异常纠正的选择性HBP阈值(Sc-阈值)。

在示例11中，示例10的主题可选地包括控制电路，所述控制电路可以配置为：斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从Sn-捕获状态到Sc-捕获状态的转变相对应的Sc-阈值；或斜降所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从Sc-捕获状态到Sn-捕获状态的转变相对应的Sc-阈值。

在示例12中，示例5-11中的任何一个或多个的主题可选地包括感测电路，所述感测电路还可以被配置为感测远场心脏电信号；并且所述控制电路可以被配置为进一步使用感测到的远场心脏电信号来验证捕获状态。

在示例13中，示例12的主题可选地包括感测电路，所述感测电路可以被配置为提取所述远场心脏电信号的形态特征，并且所述控制电路可以被配置为，响应于所提取的形态特征满足指定条件，确定与(1)响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变、或者(2)响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

在示例14中，示例5–13中的任何一个或多个的主题可选地包括：电刺激电路，所述电刺激电路可以被配置为生成具有高于所确定的NS-阈值的刺激强度的HBP脉冲；以及控制电路，所述控制电路可以被配置为响应于对S-捕获状态的验证，递增刺激强度直到验证了NS-捕获状态为止。

在示例15中，示例5-13中的一个或多个的主题可选地包括：电刺激电路，所述电刺激电路可以被配置为生成具有高于所确定的S-阈值并且低于所确定的NS-阈值的刺激强度的HBP脉冲；以及控制电路，所述控制电路可以被配置为：响应于对NS-捕获状态的验证，递减刺激强度直到验证了S-捕获状态；并且响应于对捕获丢失状态的验证，递增刺激强度直到验证了S-捕获状态。

实施例16是一种用于操作起搏系统以刺激心脏的方法。该方法包括以下步骤：经由电刺激电路生成希氏束起搏(HBP)脉冲以刺激心脏的希氏束，该HBP脉冲具有刺激强度；经由感测电路感测生理信号，并经由感测电路确定与所递送的HBP脉冲的起搏伪像离散的局部希氏束激活的存在；经由控制电路使用感测到的局部希氏束激活来验证捕获状态；并经由控制电路使用捕获状态的验证来确定选择性HBP阈值(S-阈值)或非选择性HBP阈值(NS-阈值)中的一个或多个，S-阈值表示捕获仅希氏束而没有局部心肌的HBP脉冲的阈值强度，NS-阈值表示捕获希氏束和局部心肌两者的HBP脉冲的阈值强度。

在示例17中，示例16的主题可选地包括：通过将捕获状态确定为以下之一，来验证捕获状态：选择性希氏束捕获(S-捕获)状态，如果存在局部希氏束激活的话；非选择性希氏束捕获(NS-捕获)状态，如果不存在局部希氏束激活的话；或捕获丢失(LOC)状态，其指示出既没有希氏束也没有局部心肌的捕获。S-捕获状态表示仅希氏束而没有局部心肌的捕获，其中NS-捕获状态表示希氏束和局部心肌两者的捕获。

在示例18中，示例17的主题可选地包括通过执行以下步骤之一来确定S-阈值或NS-阈值中的一个或多个：斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变相对应的NS-阈值；或者斜降所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

在示例19中，示例17-18中的一个或多个的主题可选地包括通过执行以下步骤之一来确定S-阈值或NS-阈值中的一个或多个：斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从LOC状态到S-捕获状态的转变相对应的S-阈值；或者斜降所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜降而递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到LOC状态的转变相对应的S-阈值。

在示例20中，示例16-19中任意一项或多项的主题可选地包括：将捕获状态验证为以下中的一个：(1)具有传导异常纠正的选择性希氏束捕获(Sc-捕获)、或(2)不具有传导异常纠正的选择性希氏束捕获(Sn-捕获)，并至少基于对Sc-捕获状态或Sn-捕获状态的验证，来确定具有传导异常纠正的选择性HBP阈值(Sc-阈值)。

在示例21中，示例20的主题可选地包括通过执行以下至少一项来确定Sc-阈值：斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升而递送的HBP脉冲而从Sn-捕获状态到Sc-捕获状态的转变相对应的Sc-阈值；或者斜降所述刺激强度，并且响应于确定与根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从Sc-捕获状态到Sn-捕获状态的转变相对应的Sc-阈值。

在示例22中，示例16-21中的任何一个或多个的主题可选地包括感测远场心脏电信号，进一步使用感测到的远场心脏电信号来验证捕获状态，并且响应于远场心脏电信号满足特定条件，确定与(1)响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变，或者(2)响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

本文中所讨论的系统、装置和方法，可以改善具有心脏疾病诸如心力衰竭的患者的心脏起搏的技术。HBP可以激活自然His-Purkinje系统，从而保持心室同步性并改善心脏功能，而不会损害心脏的结构和功能。HBP中的技术挑战在于确定适当的、个体化的刺激输出量(例如，刺激强度)，以确保希氏束捕获和His-Purkinje系统的激活。尽管高刺激输出量可以更可能地产生希氏束捕获，但是它消耗更多的电池功率，并且可能在一些患者中具有副作用，诸如膈神经刺激，疼痛感觉，等等。在S-捕获和NS-捕获之间，S-捕获的潜在额外益处可能在患者当中变化。本主题提供了技术解决方案来应对个性化的HBP治疗的挑战，其涉及测试和确定患者特异的S-阈值和NS-阈值，并基于S-阈值和NS-阈值对个性化的HBP进行编程。如在本文中讨论的个性化的刺激输出量可以改善心脏起搏技术，特别是个体化治疗，而很少或几乎没有附加成本或系统复杂度。如本文中所讨论的希氏束起搏可以利用心脏的自然传导机制来提高起搏效率，同时减少与RV心尖部起搏相关的长期的有害血液动力学效应。通过改善的同步性和心脏性能，可以安排、开处方或向此类患者提供更少的不必要的医学干预措施，诸如药物、程序或装置疗法。结果，可以实现整体系统成本的节省。

如本文中所讨论的由个性化起搏阈值(例如，S-阈值和NS-阈值)指导的HBP也可以改善心脏起搏系统或装置的功能。通过存储各种HBP阈值(例如S-阈值和NS-阈值)可以更有效地使用装置存储器，这些阈值在临床上与滴定心脏起搏治疗更相关，从而改善治疗效果。如上所述，S-捕获可能比NS-捕获更具生理性并具有功率益处，但可能易于捕获丢失。NS-捕获不像生理性那样，但是具有更大的裕度以避免捕获丢失。通过识别出适于具有S-捕获的HBP的患者，电池寿命和可植入装置的寿命可以延长，不必要的装置疗法可避免，或者装置尺寸可以减小，以实现现有性能度量。

尽管在本文中具体讨论了希氏束起搏，但这仅是示例性的，而非限制性的。它是发明人的预期之内，并且本文的范围之内，在此讨论系统、装置和方法可以应用到刺激其它传导心肌组织，诸如右或左束支或束状，或浦肯野纤维。

该概述是本申请的一些教导的概述，并且不旨在作为本主题的排他性或穷举性处理。在详细描述和所附权利要求中可以找到关于本主题的更多细节。在阅读和理解以下详细描述并查看形成其一部分的附图之后，本公开的其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的，每个附图不应以限制性的意义来理解。本公开的范围由所附权利要求及其合法等同物限定。

附图说明

在附图的图中通过示例的方式示出了各种实施方式。这样的实施例是说明性的，并且不意图是本主题的穷举或排他的实施例。

图1总体上示出了心脏病管理系统以及该系统可在其中运行的环境的部分的示例。

图2是示出了希氏束起搏系统的各部分的示例的框图。

图3示出了在S-捕获和NS-捕获期间记录的心脏电信号的示例。

图4是示出捕获验证电路的示例的框图。

图5是示出用于确定一个或多个HBP阈值的各种阈值测试协议的示意图。

图6是大体上示出用于使用医疗系统向患者提供HBP的方法的示例的流程图。

图7是总体上示出用于确定希氏束捕获状态和HBP阈值的方法的流程图。

具体实施方式

本文公开了用于起搏心脏传导组织的系统、装置和方法。该系统的实施例可以包括电刺激器，以生成希氏束起搏(HBP)脉冲来刺激希氏束。该系统可以感测生理信号，并且检测与HBP脉冲的起搏伪像离散的局部希氏束激活。响应于具有不同刺激强度值的HBP脉冲，控制电路验证捕获状态。基于捕获状态，控制电路确定一个或多个起搏阈值，包括S-阈值和NS-阈值。电刺激电路根据基于选择性HBP阈值和非选择性HBP阈值确定的刺激强度递送HBP脉冲。

图1是示出心脏疾病管理系统100的实施例以及系统100可在其中操作的环境的一部分的示意图。心脏疾病管理系统100可以执行一系列活动，包括远程病人监视，疾病状况的诊断，以及提供治疗来治疗疾病状况并改善患者预后结果。在一个示例中，治疗可以包括希氏束起搏(HBP)。这些活动的一个或多个可以接近患者(例如，在患者家中或办公室)、通过集中式服务器(例如，在医院、诊所或医生办公室)、或通过远程工作站(例如，安全的移动计算装置)来执行。

如图1所示，心脏疾病管理系统100可以被耦接到患者的心脏102。心脏疾病管理系统100包括移动式医疗装置(AMD)和引线系统，被配置为治疗一种或多种心脏疾病，诸如心脏心律失常或心力衰竭。AMD可以是皮下植入患者胸部、腹部或其他部位的可植入装置，皮下监视器或诊断装置，或者可穿戴医疗装置诸如基于贴片的装置或智能可穿戴件或配件等。在如图1中所示的示例中，AMD包括可植入医疗装置(IMD)104。IMD 104的示例可以包括起搏器，起搏器/除颤器，心脏再同步治疗(CRT)装置，心脏重塑控制治疗装置，神经调节器，药物递送装置，生物治疗装置，或可植入诊断装置诸如心脏监视器或循环记录器，以及其他可植入装置等。

引线系统可以包括一个或多个经静脉的、皮下的或非侵入性放置的引线或导管。每个引线或导管可包括一个或多个电极。引线系统和关联电极的布置和使用可以由患者的需要和IMD 104的能力来确定。引线系统上的关联电极可以被定位于患者的胸部或腹部，以感测指示心脏活动的生理信号，或对目标组织的刺激的生理反应。引线系统可以通过手术插入心脏102，或定位于心脏102的表面上。与引线系统相关联的电极可以被设置在右心房(RA)，右心室(RV)，左心房(LA)或左心室(LV)或其他身体部位中的目标部位中。刺激能量可以通过这些电极中的一个或多个递送到目标部位。一些电极可以用于感测心脏活动，诸如固有的或诱发的心脏电活动。

在所示的示例中，引线系统可包括引线106，其具有配置为连接至IMD 104的近端108，以及包括配置为将刺激能量以诸如起搏脉冲的形式递送到希氏束121的一个或多个电极的远端110。图1以示例而非限制的方式示出了包括尖端电极112A和环形电极112B的两个电极。引线106中可以包括附加电极，用于感测电活动或用于递送刺激能量。引线106可被放置使得一个或多个电极诸如112A-112B可被定位在以下位置中或上：希氏束121、位于被传导阻滞的或缓慢传导的AV结远端和在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。作为心脏102的自然电传导系统的部分，希氏束121将来自AV节点120的电脉冲经由左束支122和右束支123发送到簇生分支的尖点。左束支和右束支中的每个通向浦肯野纤维124，浦肯野纤维124向心室提供电传导，从而致使心室收缩。在一些示例中，引线106可被放置为使得与引线106诸如112A-112B相关联的一个或多个电极被定位在自然传导路径的其它部分处或附近，诸如代替希氏束121处或附近的区域或除了该区域之外额外地：束支122或123、浦肯野纤维124或其他传导组织之一。

在一个示例中，引线106可以是单程引线，具有用于刺激多个心脏部位的多个电极，包括布置在希氏束处或附近的电极(例如，电极112A-112B)和布置在心脏102的RA，RV，LA或LV中的一个或多个的电极。在示例中，除了引线106之外，引线系统还可以包括用于放置在不同心脏腔室或部位的单独引线，诸如具有一个或多个RA电极以刺激RA的一部分或感测RA的电活动的RA引线；具有一个或多个RV电极以刺激RV的一部分或感测RV的电活动的RV引线；或具有一个或多个LV电极以刺激LV的一部分或感测LV活动的LV引线。在各种示例中，心脏疾病管理系统100可以包括一个或多个无引线刺激器/传感器，其并不系到引线上并且与IMD 104无线通信。无引线刺激器/传感器可以递送电刺激，响应于心脏刺激来感测诸如心脏电信号之类的生理信号，并且将感测到的数据发送到IMD 104。

IMD 104可以包括密封的壳体116，该壳体116容纳电刺激电路、感测电路、控制电路、通信电路和电池中的一个或多个以及其他部件。在一个示例中，IMD104包括希氏束起搏系统118，其被配置为生成希氏束起搏(HBP)脉冲来刺激希氏束121，诸如经由引线106和关联电极112A或112B。希氏束起搏系统118可以被编程为递送单极希氏束起搏，其中在电极112A-112B之一(例如，作为阴极)和壳体116(例如，作为阳极)之间施加起搏能量(电流或电压)。可替选地，可以对希氏束起搏系统118进行编程以递送双极希氏束起搏，其中，在位于希氏束处或附近的两个电极之间诸如在电极112A和112B之间施加起搏能量(电流或电压)。在一些示例中，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用于单极或双极希氏束起搏的电极，并且将其编程到希氏束起搏系统118中。在一些示例中，HBP脉冲可以由诸如无引线心脏起搏器(LCP)之类的无引线装置提供。一个或多个电极可以分布在LCP的主体上，并与希氏束区域接触，以递送HBP脉冲。

希氏束起搏系统118可以使用与引线系统或生理传感器相关联的一个或多个电极来感测生理信号。生理信号的示例可以包括心电图(ECG)，心内电描记图(EGM)(诸如心房EGM、心室EGM或希氏束EGM)，胸阻抗信号，心脏阻抗信号，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，心内加速度信号，呼吸信号或身体活动或劳累水平信号等。

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来感测响应于HBP脉冲的递送的心脏电信号或机械信号。在一个示例中，希氏束起搏系统118可以响应于HBP脉冲的递送而感测生理信号，诸如使用电极112A和112B中的一个或多个感测局部希氏束EGM，并从其检测与HBP脉冲的起搏伪像离散的局部希氏束激活。在各种示例中，希氏束起搏系统118可以感测来自希氏束或心房的远场心脏电信号。远场信号代表心室收缩。希氏束起搏系统118可以使用感测到的信号来验证希氏束捕获状态，诸如选择性希氏束捕获(“S-捕获”)或非选择性希氏束捕获(“NS-捕获”)中的一个。如果HBP仅激活希氏束而不直接激活相邻的工作心肌，则发生S-捕获。如果HBP直接激活希氏束和相邻的工作心肌二者，则发生NS-捕获。基于捕获状态的验证，希氏束起搏系统118可以确定一个或多个HBP阈值，诸如：选择性HBP阈值(“S-阈值”)，其表示仅捕获希氏束而不捕获局部心肌的HBP脉冲的阈值强度；或非选择性HBP阈值(“NS-阈”)，其表示同时捕获希氏束和局部心肌的HBP脉冲的阈值强度。希氏束起搏系统118可以根据基于S-阈值和/或NS-阈值确定的刺激强度来递送HBP脉冲。

IMD 104可以被配置为经由通信链路130与外部系统140通信。该外部系统140可以包括专用硬件/软件系统诸如编程器，远程的基于服务器的患者管理系统，或可替选地由标准个人计算机上运行的软件主导定义的系统。该外部系统140可包括近端外部装置诸如在IMD 104的附近的编程装置。临床医生可以经由通信链路130通过IMD 104管理患者102。这可以包括，例如，编程IMD 104以感测生理信号，分析生理信号以检测医学状况诸如心力衰竭，评估治疗功效，执行自我诊断测试，或发起或调节治疗诸如HBP。另外，外部系统140可以经由通信链路130从IMD 104接收装置数据。装置数据的示例可以包括从患者102收集的实时或存储的生理信号，对递送给患者102的疗法的生理响应，或IMD 104的装置操作状态(例如，电池状态和引线阻抗)。通信链路130可以是感应式遥测链路，电容式遥测链路或射频(RF)遥测链路，或基于例如“强”蓝牙或IEEE 802.11无线保真度“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可以包括用户界面，以向用户显示接收到的信息，并接收用于IMD 104的操作控制的用户输入。在一个示例中，外部系统140可以被配置为验证起搏捕获状态，执行起搏阈值测试以确定一个或多个HBP阈值(例如NS-阈值和S-阈值)。捕获验证和阈值测试可以被定期执行，或可以由特定事件(诸如用户命令)触发。用户可以使用外部系统140来编程IMD 104，以诸如配置起搏矢量(例如，指定了阳极和阴极电极)来递送HBP，或配置感测矢量来感测生理信号。

该外部系统140可以包括自IMD 104相对遥远的位置上的、并经由电信网络与近侧外部装置通信的远程装置。远程装置可以估计收集到的患者数据并提供警报通知以及其他可能的功能。在示例中，远程装置可以包括充当用于收集到的患者数据存储和分析的中央集线器的集中式服务器。该服务器可以被配置为单、多或分布式计算和处理系统。该服务器可以包括警报分析器电路，以估计所收集的患者数据来确定是否满足特定警报条件。对警报条件的满足可触发警报通知的生成。在一些示例中，可替选地或附加地，警报条件可以由AMD 104评估。举例来说，警报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，以及给患者的消息和同时给急救服务和临床医生的直接通知。其他警报通知也是可能的。在各个示例中，远程装置可以另外包括通过电信网络安全地连接到服务器的一个或多个本地配置的客户端或远程客户端。客户端的示例可以包括个人台式机、笔记本电脑、移动装置或其他计算装置。系统用户，诸如临床医生或其他合格的医学专家，可以使用客户端来安全地访问在服务器中的数据库中汇编的存储的患者数据，并选择患者和警报并对其进行优先级排序，以便提供医疗保健。

外部系统140可以将检测到的医学事件或治疗功效信息(如捕获验证或分类)输出到系统用户诸如患者或者临床医生，或者输出到进程，包括例如在微处理器中可执行的计算机程序的实例。在一个示例中，该进程可以包括用于发起或滴定医学疗法或电刺激疗法的推荐的自动生成。在一个示例中，外部装置120或远程装置124可以包括相应的显示单元，以显示生理信号、刺激参数、捕获验证或捕获类型的分类以及其他中间分析和计算。还可以生成警报，报警，紧急呼叫，或用信号通知检测到的医学事件的其它形式的警告。

可以使用硬件、软件、固件或其组合来实施外部系统140或IMD 104的部分。外部系统140或IMD 104的部分可以使用专用电路来实施或者可以使用通用电路来实施，所述专用电路可以被构造未或配置为执行一个或多个特定功能，所述通用电路可以被编程为或另外配置为执行一个或多个特定功能。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、或者可编程逻辑电路、存储器电路、网络接口、以及用于互连这些部件的各种部件。例如，除了别的以外，“比较器”还可以包括可以被构造为执行两个信号之间的特定比较功能的电子电路比较器，或者该比较器可以被实施为通用电路的一部分，其可以由对通用电路的一部分下指令去执行两个信号之间的比较的代码来驱动。

图2是示出了希氏束起搏系统200的各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的一个实施例，并且可以包括电刺激电路210、感测电路220、控制电路230、以及用户界面240。

电刺激电路210可以被配置为生成刺激能量，以诸如经由一根或多根引线和关联电极递送到心脏102。电刺激电路210可以被配置为生成希氏束起搏(HBP)脉冲以诸如经由引线106以及电极112A-112B中的一个或多个递送至希氏束处或附近的目标部位。目标部位可包括希氏束附近的心室间隔区域或右心房区域，或其他传导组织诸如右或左束支或簇，或浦肯野纤维。在一个示例中，可以在多个心动周期中递送HBP脉冲，使得在多个心动周期中的每个心动周期内递送至少一个脉冲。在各种示例中，电刺激电路210可以额外地生成电刺激以刺激非心脏组织(诸如神经组织，肌肉组织或其他可激励组织)。

电刺激电路210可根据如由控制电路230提供的一个或多个刺激参数生成HBP脉冲。刺激参数的示例可以包括关于刺激部位、刺激强度、刺激模式、刺激定时，或其他参数的信息。刺激部位包括关于以下的信息：起搏部位、起搏矢量配置(例如，阳极和阴极电极)、单极或双极起搏、心脏再同步治疗(CRT)，BiV起搏或仅同步左心室(LV)的起搏、对心脏腔室(例如左心室)的仅一个部位的单部位起搏、或在同一心动周期内对心脏腔室的两个或更多个部位的多部位起搏(MSP)、等等。刺激强度参数确定了递送到起搏部位的能量的数量，并且可以包括脉冲幅度，脉冲宽度，脉冲频率，脉冲波形，占空比或刺激持续时间。

经由示例但非限制地，刺激模式包括：心房-希氏束(artial-Hisian，AH)起搏模式，希氏束-心室(His-ventricular，HV)起搏模式或心房-希氏束-心室(atrial-His-ventricular，AHV)起搏模式。在AH起搏模式中，可以仅当固有心房激活(As)或心房起搏(AP)未能产生可传播的AV结和希氏束去极化时才递送HBP脉冲。AH起搏模式可以适于具有不同程度的心脏传导阻滞或病态窦房结综合征的患者。HV起搏模式涉及希氏束和心室的顺序起搏。可以按需求模式提供心室起搏，使得仅当His起搏未能产生可传播的心室去极化时才递送心室起搏脉冲。HV起搏模式可被指示用于具有持续性或慢性房颤的患者，或以房室结消融来减慢和调节心室节律而被治疗的患者。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按需求模式递送。AHV起搏模式可被指示用于具有心脏不同步和已接收了心脏再同步治疗的患者，遭受从左束支传导阻滞的心力衰竭、右心室起搏诱发的心力衰竭、具有血液动力学损害的长PR间隔，或来自常规双腔室起搏的起搏器诱发的心肌病的患者。

刺激定时参数确定了起搏脉冲的定时和顺序。例如，在需求AH起搏模式下，相对于As或Ap事件对HBP脉冲进行定时。AH定时表示在心动周期内从固有As事件或Ap事件到HBP脉冲的递送的等待时期(latency period)。在需求HV起搏模式下，心室起搏脉冲相对于His起搏事件定时。HV定时表示在心动周期内从希氏束事件(例如，HBP脉冲)到心室起搏脉冲的递送的等待时期。在一个示例中，如果HBP脉冲未能导致心室去极化，则可以在HV定时的结束处递送备用心室起搏。刺激定时参数可以额外地包括与CRT或MSP治疗相关联的参数，诸如表示从As或Ap事件到心室起搏的等待时期的房室延迟(AVD)，表示左心室处与右心室处的心室起搏之间的时间延迟的RV-LV心室间起搏延迟(VVD)，或表示心室的多部位处起搏之间的时间延迟的心室内起搏延迟。

电刺激电路210可被配置成提供在关于仅正被直接激励的目标组织的部位处的、而没有其他非目标组织的实质非故意和不期望激励的选择性起搏。如果起搏直接导致了目标组织的期望激励以及其他非目标组织的非故意激励，则导致非选择性起搏。在HBP的上下文中，选择性HBP导致了仅希氏束的激励(去极化)，而没有对相邻于希氏束的希氏束旁心肌的直接激励。非选择性HBP直接导致了希氏束和希氏束旁心肌这二者的激励。如果HBP脉冲导致了仅仅希氏束旁心肌或其它非故意心脏组织的激励，而没有希氏束纤维的直接激励，则造成希氏束旁起搏。如果HBP没有诱导组织激励(例如，既不是希氏束旁心肌捕获也不是希氏束捕获)，则造成捕获丢失(LOC)。

电刺激电路210可以能够生成备用起搏脉冲以递送到心脏以激励心肌和防止心搏停止。可以在产生了捕获丢失时或者可替选地在产生了希氏束旁捕获时递送备用起搏脉冲。备用起搏可以经由具有被设置在心室(诸如右心室)中或上的关联电极的引线而递送到目标心室部位。附加地或可替选地，备用起搏可以经由具有关联电极的相同希氏束起搏引线而递送到希氏束，诸如用于递送HBP脉冲的部位。在一个示例中，备用起搏可以包括具有比常规起搏脉冲更高的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。在一个示例中，HOP脉冲可以具有5-8伏的峰-峰电压幅度，以及50-70毫秒(msec)的脉冲持续时间。随着更多的能量递送到心肌，HOP脉冲可以增加心肌收缩力并改善收缩功能。但是，慢性的HOP起搏可能会使心脏过度承受压力，并且潜在地在某些心力衰竭患者中有害。因此，在一些示例中，HOP脉冲可以间歇地递送，使得常规起搏脉冲在HOP脉冲之间以3-5个心动周期进行递送。在一个示例中，除了指示希氏束旁捕获的捕获丢失之外，还可以在当一个或多个生理传感器感测到心脏血液动力学的恶化时递送HOP脉冲。Arcot-Krishnamurthy等人的题为“CLOSED-LOOP CONTROL OF INTERMITTENT EXCITATORY CARDIAC STIMULATIONFOR THERAPEUTIC EFFECT”的美国专利号8,588,907涉及具有激励性并具有足够能量以增强心肌收缩力的高输出起搏，其通过引用以其整体被并入本文。

感测电路220可耦接到一个或多个电极或生理传感器来感测指示出心脏102的一部分对HBP脉冲的递送的反应的生理信号。感测到的信号的示例可以包括：心电图(ECG)；心脏的一部分的电描记图(EGM)(诸如心房EGM、心室EGM或诱发His电位)；阻抗信号；心音信号；或压力信号，以及指示出组织对HBP脉冲的递送的组织反应的其他生理或血液动力学信号。感测电路220可以从感测到的信号中检测与HBP脉冲的起搏伪象离散的局部希氏束激活222，诸如使用电极112A或112B中的一个或多个。局部希氏束激活可以在开始于HBP脉冲递送并维持指定持续时间的检测时间窗口内被检测。如果希氏束EGM幅度超过指定阈值，则检测到局部希氏束激活。另外地或可替选地，局部希氏束激活可以使用信号形态(morphology)诸如基于希氏束EGM形态和形态模板之间的相似性度量来检测。在一些示例中，为了提高检测可靠性，感测电路220可以针对多个心动周期内递送的多个HBP脉冲检测局部希氏束激活。如果响应于多个心动周期内的多个HBP脉冲，希氏束EGM始终满足幅度或形态检测条件，则确定存在局部希氏束激活。

在一些示例中，感测电路220可以额外地从希氏束EGM检测等电间隔，其将局部希氏束激活222与HBP脉冲的起搏伪象分开。等电间隔是HBP起搏伪象与局部希氏束激活之间的时间间隔，在此期间EGM保持基线水平。希氏束EGM中的等电间隔和局部希氏束激活的存在可以指示由HBP脉冲进行的选择性希氏束捕获。由HBP脉冲产生的局部希氏束激活和等电间隔的示例在下面讨论，例如参考图3。

在一些示例中，可以在两个装置之间分布式地实施希氏束起搏系统200的部分。在一个示例中，第一装置可以包括电刺激电路210和刺激递送系统诸如用于递送HBP脉冲的引线和相关电极，并且第二装置可以包括感测电路220和控制电路的至少一部分。第二装置的感测电路220可以被配置为除了其他信号外还感测对HBP脉冲的远场心室反应。在一个示例中，第一装置和第二装置都是可植入装置。在另一示例中，第一装置或第二装置中的至少一个是非植入的可穿戴装置。

控制电路230可以被配置为，验证出HBP脉冲捕获一个或多个传导组织诸如希氏束或心肌，并基于捕获状态控制HBP脉冲的递送。在一个示例中，控制电路230可以被实施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专用处理器，诸如数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，微处理器，或其他类型的处理器，以处理包括心音的信息。可替选地，微处理器电路可以是通用处理器，其可以接收并执行用于执行本文描述的功能、方法或技术的指令。

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、阈值测试电路233、和刺激控制电路236。这些电路可以单独或组合地执行本文描述的功能、方法或技术。在示例中，电路组的硬件可以被不可变地设计为执行特定操作(例如，硬连线)。在示例中，电路组的硬件可以包括可变地连接的物理组件(例如执行单元、晶体管、简单电路等)，其包括被物理地修改(例如，对不变式集聚粒子(invariant massed particle)的磁性地电气地可移动的布置等)以对特定操作的指令进行编码的计算机可读介质。在连接物理组件时，硬件构成部分的基础电气特性例如从绝缘体变为导体，反之亦然。这些指令使嵌入式硬件(例如，执行单元或加载机构)能够经由可变连接来在硬件中创建电路组的成员(member)，以在运行时执行特定操作的部分。因此，当装置运行时，计算机可读介质被通信地耦接到电路组成员的其他组件。在示例中，任何物理组件可以被用在多于一个电路组的多于一个的成员中。例如，在运行中，执行单元可以在一个时间点处被用在第一电路组中的第一电路中，并且被第一电路组中的第二电路再使用，或者在不同的时间处被第二电路组中的第三电路中再使用。

捕获验证电路232被配置成至少使用局部希氏束激活222来确定希氏束捕获状态。可以根据指定的调度表诸如在周期性基础上、或连续地在一个搏动接一个搏动基础上来执行捕获验证(即，响应于每个HBP脉冲验证捕获)。在一个示例中，如果存在局部希氏束激活，则捕获验证电路232可以确定S-捕获状态，或者如果不存在局部希氏束激活，则确定NS-捕获状态。在另一示例中，捕获验证电路232可以进一步使用局部希氏束激活222与HBP脉冲的起搏伪像之间的等电间隔的存在，诸如检测到(例如，在HBP脉冲的伪象与局部希氏束激活之间的)希氏束EGM幅度下降到幅度阈值以下，来确定希氏束捕获状态。等电间隔的存在更可能指示S-捕获。在NS-捕获期间，由HBP脉冲进行的直接希氏束旁心肌激活可以导致室性融合，产生了继HBP起搏伪象之后的伪三角形(pseudo-delta)波。结果，在NS-捕获的情况下可以不存在等电间隔。在各种示例中，为了实现对捕获状态的更可靠确定，捕获验证电路232可以响应于具有相同刺激强度的多个HBP脉冲而在多个心动周期内检测局部希氏束激活的存在。在一个示例中，如果从希氏束EGM中检测到连续的3-5个局部希氏束激活，则捕获验证电路232确定已经发生了S-捕获。

在各种示例中，除了S-捕获234和NS-捕获235之外，捕获验证电路232还可以确定其它捕获状态，诸如捕获丢失(LOC)、希氏束旁捕获、部分捕获等。LOC特征在于既没有希氏束旁心肌捕获也没有希氏束捕获。希氏束旁捕获是指由HBP脉冲直接导致的仅希氏束旁心肌的激活而没有希氏束的激励。部分捕获是指希氏束纤维的一部分的激活。部分捕获可发生在具有希氏束内(intra-Hisian)传导异常诸如束支传导阻滞的患者中。在一个示例中，捕获验证电路232可以将没有传导异常纠正的第一类型的S-捕获(“Sn-捕获”)与具有传导异常纠正的第二类型的S-捕获(“Sc-捕获”)进行区分，如下面将参考图4进行讨论。在各种示例中，捕获验证电路232可以使用额外的患者信息诸如远场心脏电信号或患者血液动力学信息来检测希氏束捕获。下面例如参考图4讨论基于各种信号源的捕获验证的示例。

阈值测试电路233可以被配置成确定一个或多个HBP起搏阈值，每个HBP起搏阈值表示以特定捕获状态激活希氏束所需的最小能量。通过非限制性示例并且如图2所示，HBP阈值包括选择性HBP阈值(S-阈值)234和非选择性HBP阈值(NS-阈值)235。S-阈值234表示要产生S-捕获状态的HBP脉冲的最小能量(例如，脉冲幅度)。NS-阈值235表示要由HBP产生NS-捕获状态的HBP脉冲的最小能量(例如，脉冲幅度)。起搏阈值可以在IMD 104的植入期间被确定，并在指定的时间段周期性地更新，或由特定事件触发(例如，当HBP脉冲未能激活希氏束时)或由用户命令触发。

阈值测试可以涉及根据阈值测试协议在希氏束处或附近递送HBP脉冲(例如，经由电刺激电路210)。阈值测试协议可以是可由诸如微处理器的机器执行的指令。所述指令指定了将刺激参数编程为不同值，并且对于每个编程参数值，测量对应的捕获状态。在各种示例中，刺激参数诸如脉冲幅度可以遵循斜升协议而递增，遵循斜降协议而递减，或扫过诸如存储在存储装置中的一组参数值。对于每个刺激参数值(例如，脉冲幅度)，捕获验证电路232确定捕获状态。随着刺激参数值诸如根据斜升协议或斜降协议被改变，阈值测试电路233可以检测从第一捕获状态到不同类型的第二捕获状态的转变，并且基于检测到的捕获状态转变而确定HBP阈值。

阈值测试电路233可以确定除S-阈值234和NS-阈值235之外的HBP阈值。在一个示例中，阈值测试电路233可以确定与传导异常纠正相关联的HBP阈值。这样的阈值的一个示例是具有传导异常纠正的选择性HBP阈值(Sc-阈值)，其表示用于纠正传导异常并产生Sc-捕获所需的HBP脉冲的最小能量(例如，脉冲幅度)。阈值测试电路233可以执行阈值测试协议，并且基于对Sc-捕获与Sn-捕获之间的转变的检测来确定Sc-阈值。另一个示例是具有传导异常纠正的非选择性HBP阈值(NSc-阈值)。阈值测试电路233可以执行阈值测试协议，并且基于对没有传导异常纠正的第一类型的NS-捕获(“NSn-捕获”)和具有传导异常纠正的第二类型的NS-捕获(“NSc-捕获”)之间的转变的检测来确定NSc-阈值。下面例如参考图5讨论各种HBP阈值测试协议的示例。

刺激控制电路236可以包括参数调节器电路237，其被配置为至少基于诸如由阈值测试电路233确定的HBP阈值中的一个或多个来确定或更新刺激参数值。刺激参数可以在指定时间段周期性地更新，或由特定事件触发。刺激参数可以被自动地更新或由用户经由用户界面240手动地更新。在一个示例中，参数调节器电路237可以将HBP脉冲幅度设置为NS-阈值235加上指定的安全裕度。在另一个示例中，可以将HBP脉冲幅度设置为S-阈值234加上指定的安全裕度。在又一个示例中，可以将HBP脉冲幅度设置为S-阈值234和NS-阈值235之间的水平，或者S-阈值234和NS-阈值235的平均值或其他线性或非线性组合。

在一些示例中，参数调节器电路237可基于S-阈值234相对于NS-阈值235而确定HBP脉冲幅度。例如，HBP脉冲幅度可以被设置为S-阈值234加上安全裕度δ，如果NS-阈值235和S-阈值234由大于安全裕度δ的间隙Δ分开(即，δ<NS-阈值－S-阈值＝Δ)的话。因为这样的脉冲幅度高于S-阈值但仍低于NS-阈值(即，S-阈值+δ<NS-阈值)，所以HBP脉冲更有可能以产生S-捕获。因此，导致了通过His-Purkinje系统的更多生理激活，并且还可以实现与S-捕获相关联的节能益处。然而，如果在NS-阈值235和S-阈值234彼此足够接近，使得两者间的间隙Δ小于安全裕度δ(即，NS-阈值－S-阈值<δ)，则可以将HBP脉冲幅度设置为NS-阈值加上指定的安全裕度δ。因为这样的脉冲幅度超过NS-阈值(即，S-阈值+δ>NS-阈值)，所以该HBP脉冲更有可能产生NS-捕获。虽然不如选择性HBP(即，具有S-捕获的HBP)那样的能量高效，但是非选择性HBP(即，具有NS-捕获的HBP)不易于LOC。非选择性HBP还可以在治疗上与选择性HBP一样有效，这是因为NS-捕获期间的心室激活和收缩在很大程度上由被His-Purkinje系统激活的心室心肌的大部分所支配。

如先前所论述，一些患者可能适合于选择性HBP治疗，而另一些患者可能适合于非选择性HBP治疗。对于患者，参数调节器电路237可以根据HBP阈值(例如，S-阈值或NS-阈值)编程刺激强度，以获得期望的捕获状态(例如，用于选择性HBP的S-捕获和用于非选择性HBP的NS-捕获)。但是，HBP阈值在生成后可能会随时间而变化，诸如由于患者的病理生理的改变，药物或导线迁移或移位所致。为了保持期望的捕获状态，参数调节器电路237可以动态地调节刺激强度，并且阈值测试电路233可以相应地更新HBP阈值。在一个示例中，如果患者被期望选择性HBP，则参数调节器电路237可以将刺激强度设置在所确定的S-阈值之上和所确定的NS-阈值之下。随着时间的推移，在所编程的刺激强度处的HBP可以产生一致的S-捕获或LOC，而不是所期望的NS-捕获。从S-捕获到NS-捕获的迁移可以指示先前确定的NS-阈值的降低。为了保持S-捕获，参数调节器电路237可以递减刺激强度，直到检测到S-捕获状态为止；并且阈值测试电路233可以相应地将NS-阈值更新为与S-捕获检测对应的新阈值。另一方面，从S-捕获到LOC的迁移可以指示先前确定的S-阈值的增加。为了保持S-捕获，参数调节器电路237可以递增刺激强度直到检测到S-捕获为止；并且阈值测试电路233可以相应地将S-阈值更新为与S-捕获检测对应的新阈值。

在另一个示例中，如果患者被期望非选择性HBP，则参数调节器电路237可以将刺激强度设置在所确定的NS-阈值之上。随着时间的推移，在所编程的刺激强度处的HBP可以产生一致的S-捕获，这指示出NS-阈值已经随着时间的推移增加。为了保持NS-捕获，参数调节器电路237可以递增刺激强度直到检测到NS-捕获状态为止；并且阈值测试电路233可以相应地将NS-阈值更新为与NS-捕获检测对应的新阈值。

除了刺激强度以外，参数调节器电路237还可以调节一个或多个其他刺激参数来更有效地激活His-Purkinje系统。在一个示例中，参数调节器电路237可以调节刺激部位，例如通过切换到包括靠近希氏束的电极的不同刺激矢量配置，以提高选择性捕获希氏束的可能性。在另一个示例中，参数调节器电路237可以调节刺激定时，诸如相对于固有或起搏的心房事件的心房-希氏束定时。在又一示例中，参数调节器电路237可以调节刺激模式，诸如当患者发展为持续性或慢性心房纤颤或用房室结消融治疗时从AH模式切换到HV模式，或当患者发展为束支传导阻滞时从AH起搏模式切换到AHV模式。

刺激控制电路236可以额外地包括定时电路238，定时电路238被配置为根据刺激定时参数来对HBP脉冲的递送进行定时，诸如由参数调节器电路237提供的或由用户经由用户界面240编程的调节后的刺激定时。在一个示例中，定时电路238可以使用心房-希氏束(AH)窗口来定时HBP脉冲的递送。AH窗口是相对于固有(As)或起搏的心房事件(Ap)的可编程的等待时期。在一个示例中，AH窗口可被编程为比在心动周期内感测到的P波到R波(PR)间隔或所编程的心房到心室(AV)延迟短大约50毫秒。如果在AH窗口内感测到固有希氏束活动(Hs)，则定时电路238可以发起His不应期，在此期间可以递送HBP脉冲。在另一个示例中，可以基于固有AH间隔来确定AH窗口，使得可以将AH窗口编程为比固有AH间隔稍长(例如，比固有AH间隔长大约1-30毫秒)。然后，HBP将在感测到的心房事件停下，但会在预期的His事件之后立即发生。HBP脉冲的递送可以触发His捕获验证窗口，在此期间可以感测诱发反应，例如FF-QRS或FF-R波或血液动力学信号。

在一个示例中，系统用户可以对AV延迟和HV间隔进行编程以使AH定时可以被确定为AH＝AV–HV。HV间隔可以被编程为约50-80毫秒，这确定了提前多远到达HBP脉冲被递送的AV延迟的结束。AV延迟可以是在同一心动周期中的As事件和心室起搏脉冲之间的感测到的AV延迟，或在同一心动周期中的Ap事件和心室起搏脉冲之间的起搏的AV延迟。可以将起搏的AV延迟编程为稍长一些，以允许心房起搏等待期和心房内传导延迟。

用户界面240可以包括输入单元和输出单元。在一个示例中，用户界面240的至少一部分可以在外部系统140中实现。输入单元可以接收用户输入诸如用于生理事件感测、以及希氏束反应和心肌反应检测的参数值。用户输入可以接收用户对刺激参数的编程，或者由参数调节器电路237生成的刺激参数的确认，拒绝或其他修改。输入单元可以包括输入装置诸如键盘，屏幕键盘，鼠标，轨迹球，触摸板，触摸屏或其他指向或导航装置。输出单元可以包括被配置为生成各种HBP阈值和/或希氏束捕获状态的人类可感知通知的电路。输出电路可以耦接到显示器，以显示接收到的生理信号，包括心房EGM，希氏束EGM，心室EGM，表面心电图，或其它传感器信号中的一个或多个的迹线。显示器还可显示事件感测信息诸如固有去极化、起搏事件(诸如HBP脉冲)以及关于每个感测到的信号的定时信息。事件感测信息可以与信号迹线重叠，或显示在单独的标记通道中。刺激参数，以及中间测量结果或计算也可以被显示。输出电路230可以耦接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。可以以表格，图表，视图或任何其他类型的文本，列表或图形表示格式来呈现信息。输出信息的呈现可以包括音频或其他媒体格式。在一个示例中，输出单元可以生成警报，报警，紧急呼叫或其他形式的警告，以向系统用户发出有关希氏束捕获状态的信号。在一个示例中，当指示了捕获丢失并递送备用起搏时输出单元可以生成警报。在另一个示例中，频繁的备用起搏递送可以触发输出单元生成警报并提示用户(例如，临床医生)对起搏系统进行重新编程。

图3大体上示出表示S-捕获和NS-捕获的心脏电信号的示例，包括使用表面电极记录的ECG 310，和使用希氏束电极诸如电极112A-112B记录的希氏束EGM 320。具有1.5V的脉冲幅度和1毫秒的脉冲宽度的HBP脉冲串在ECG 310上产生QRS复波311。由希氏束EGM 320上的起搏伪像321表示的该HBP脉冲串不产生局部希氏束激活。至少基于不存在与起搏伪象离散的局部希氏束激活，捕获验证电路232可以确定已发生NS-捕获。具有1.2V的较低脉冲幅度和1毫秒的脉冲宽度的第二HBP脉冲串在ECG 310上产生QRS复波312。由起搏伪像322表示的该HBP脉冲串还在希氏束EGM 320上产生局部希氏束激活323。局部希氏束激活323与起搏伪像322离散，由等电间隔324分开。至少基于局部希氏束激活323的存在，并且任选地连同等电间隔324的存在，捕获验证电路232可以确定在这种情况下已经发生S-捕获。

对等电间隔324的检测可受到诸如刺激电极和心脏感测电极的配置之类的因素的影响。当心脏起搏和心脏感测电路耦接到单独的电极(即，没有用于起搏和感测的公共电极)时，等电间隔324可更加可能地被检测出。然而，在其中起搏和感测电路共享的电极的一些情况下，等电间隔324可能在存在起搏伪象322的情况下不被检测出。在这种情况下，局部希氏束激活323可能被叠加在起搏伪像322上。为了在起搏伪象存在的情况下检测局部希氏束激活323，感测电路220可以在指定的窗口内检测局部希氏束激活323。当在心脏刺激矢量和心脏激活感测矢量之间共享阴极时的阈值测试的方法，诸如由共同转让的美国专利号No.8688216的题为“AUTOTHRESHOLD WITH SENSING FROM PACING CATHODE”所描述的，通过引用以其整体并入本文。

图4大体上图示了捕获验证电路430的示例，其是捕获验证电路232的实施例。捕获验证电路430可以耦接到感测电路420，感测电路420表示感测电路220的实施例。感测电路420可以感测一种或多种信号类型或患者信息，包括但不限于：局部希氏束激活222，远场(FF)心脏信号424和血液动力学信号426。FF心脏信号424可包括在希氏束处或附近或心房中感测到的远场QRS(FF-QRS)或远场R波(FF-R)。FF心脏信号424可以包括使用设置在希氏束处或附近或心房中的两个电极感测到的双极EGM，或设置在希氏束处或附近或心房中的电极与参考电极例如IMD 104的壳体116之间感测到的单极EGM。在一些示例中，壳体116上的电极阵列可以被电连接以增加电极-组织界面的面积。捕获验证电路430可以使用FF-QRS或FF-R波的定时信息来确定捕获状态。在一个示例中，捕获验证电路430可以测量HBP脉冲与FF-QRS或FF-R波之间的时间间隔(HV间隔)。通常，希氏束捕获(例如，S-捕获)可被表征为：由于通过His-Purkinje系统的希氏束去极化的更快传播而致使的短的HV间隔。希氏束旁捕获或NS-捕获可以由于以相对更慢的去极化的肌肉到肌肉传导而具有相对较长的HV间隔。

附加地或可替选地，捕获验证电路430可以使用FF-QRS或FF-R波的形态来确定捕获状态。由于所涉及的不同的传导路径和不同的传导特性(例如速度)，希氏束捕获和希氏束旁心肌捕获可以表现出不同的FF信号形态。捕获验证电路430可以从FF心脏信号424中提取一个或多个FF形态特征，诸如R波宽度，R波的上冲程或下冲程分支的斜率，或FF-QRS或FF-R波的曲线下方的面积，等等。在一个示例中，如果检测到较窄的FF-QRS或FF-R波，则可以确定S-捕获。当仅仅希氏束旁心肌被激活(例如，希氏束旁捕获)时，由于相对较慢的肌肉到肌肉传导以及心室的较少协调性收缩，所以可以导致较宽的FF-QRS或FF-R波。宽度阈值可以被用于将S-捕获与希氏束旁心肌的捕获进行区分。在一个示例中，宽度阈值约为90-120毫秒。在一个示例中，可以基于患者历史HBP捕获数据来至少部分地自动确定并动态更新宽度阈值。

具有不同捕获状态的HBP可产生不同的血液动力学结果。响应于HBP脉冲的递送，捕获验证电路430可以从血液动力学信号426检测心肌收缩力的增加。在一个示例中，压力传感器被配置为感测心脏压力。捕获验证电路430可以基于心脏压力的增加的速率来检测心肌收缩力的增加。在另一个示例中，阻抗传感器被配置为感测心脏阻抗。捕获验证电路430可以基于心脏阻抗的增加的速率来检测心肌收缩力的增加。在一个示例中，可以通过例如在大约20Hz处递送高频亚阈值刺激脉冲来测量心脏阻抗。在一个示例中，体积描记术可以用于估计心脏收缩力。在又一个示例中，心音传感器被配置为感测心音。心音传感器可以采取加速度计、声学传感器、麦克风、基于压电的传感器或者其他振动或声学传感器的形式。加速度计可以是两轴或三轴加速度计。加速度计的示例可以包括使用微机电系统(MEMS)技术制造的柔性压电晶体(例如，石英)加速度计或电容式加速度计。可以从心音信号中检测一个或多个心音分量，诸如第一(S1)、第二(S2)、第三(S3)或第四(S4)心音。基于血液动力学传感器的捕获检测器320可以基于至少一种心音分量的强度的增加的速率，或者基于基于一个或多个HS的心脏定时间隔(其诸如是射血前期(PEP)，心脏收缩定时间隔(STI)或左心室射血时间(LVET)等)的变化的速率，来检测心肌收缩力的增加。可以将检测到的心肌收缩力的增加与阈值进行比较。如果检测到的心肌收缩力的增加超过阈值，则认为已经发生了希氏束捕获。Zhu等人的题为“DEVICE,METHODS,AND SYSTEMS INCLUDINGCARDIAC PACING”的美国专利号8,688,234涉及使用QRS信号的属性诸如QRS变窄、或使用机械或血液动力学传感器来确定希氏束捕获的有效性或完整性，其通过引用以其整体被并入本文。Dong等人的题为“HIS-BUNDLE CAPTURE VERIFICATION AND MONITORING”的美国专利号8,565,880涉及使用诸如心音或血压传感器之类的血液动力学传感器的希氏束捕获验证，其通过引用以其整体被并入本文。

捕获验证电路430可以使用感测到的信号或患者信息中的一个或多个来确定HBP捕获状态，诸如选择性希氏束捕获(S-捕获)状态234，非选择性希氏束捕获(NS-捕获)状态235，或者捕获丢失(LOC)状态436。在各种示例中，捕获验证电路430可以进一步识别与传导异常诸如束支传导阻滞(BBB)相关联的捕获状态。该传导阻滞可以位于希氏束内。根据纵向分离理论，希氏束内的纤维通过围绕胶原蛋白绝缘层而彼此分离，并预定用于其各自的束。当适当地编程(例如，具有超过阈值的刺激强度)时，在传导阻滞的远端但在束的分叉近端施加的HBP脉冲可以通过在希氏束中募集先前潜伏的传导纤维来绕开或克服结构性传导阻滞，恢复自然传导，并且通过His-Purkinje系统产生全局心肌激活。这被称为His-Purkinje传导异常的纠正。当适当地编程(例如，具有超过阈值的刺激强度)时，这样的BP脉冲可以附加地或可替选地通过募集潜伏的传导纤维并克服局部传播中的功能性传导阻滞来纠正传导异常。

通过示例而非限制，图4示出了没有传导异常纠正的S-捕获(“Sn-捕获”)431和具有传导异常纠正的S-捕获(“Sc-捕获”)432。对于具有左束支或右束支传导阻滞的患者，脉冲幅度高于S-阈值234的HBP脉冲可以募集可行的希氏束系统的一部分(例如，右束)，而其他一些部分(例如，左束)在结构或功能上被传导阻滞，并因此不会向远端传导至浦肯野纤维。这个HBP捕获状态被称为Sn-捕获。在这些患者中，进一步增加HBP脉冲的刺激强度可以募集先前潜伏的希氏束纤维(例如左束)，从而导致Sc-捕获(与传导异常纠正相关联的一种类型的S-捕获)。

在各种示例中，捕获验证电路430可以使用局部希氏束激活(例如从图3所示的希氏束EGM 320中检测到的激活323)连同远场(FF)心脏信号424来将Sn-捕获431与Sc-捕获432区分开。传导异常的纠正可以引起FF心脏信号424的定时和/或形态的改变。在示例中，捕获验证电路232可以将从FF心脏信号424测量的FF-QRS或FF-R宽度与特定阈值进行比较。如果FF-QRS或FF-R波的宽度下降到特定阈值以下，则可能已纠正了传导异常，从而导致通过His-Purkinje系统的更快传导，因此QRS或R波更窄。相反，如果FF-QRS或FF-R波的宽度超过特定阈值，则很可能未发生传导异常的纠正，这对应于更宽的QRS或R波。用于确定捕获和特别地希氏束内传导阻滞纠正的系统和方法，例如通过共同转让的美国临时专利申请序列号62/595541的2017年12月6日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR CORRECTINGCARDIAC CONDUCTION ABNORMALITY USING HIS-BUNDLE PACING”的全部内容通过引用合并于此。

图5是示出用于确定一个或多个HBP阈值的各种阈值测试协议501-508的示意图。这些测试协议每个可以在阈值测试电路233或微处理器中实现并由其执行。测试协议501-506可用于确定S-阈值234和NS-阈值235中的一个或多个。如先前所讨论的，激活仅希氏束纤维所需要的能量通常低于激活希氏束纤维和相邻希氏束旁心肌两者所需要的能量。因此，患者中的S-阈值234可以低于NS-阈值235。

如图5所示，S-阈值234和NS-阈值235示意性地将HBP捕获状态空间划分为NS-捕获区510、S-捕获区520和捕获丢失(LOC)区530。具有高于NS-阈值235的刺激强度的HBP脉冲可以产生NS-捕获。具有在NS-阈值235和S-阈值234之间的刺激强度的HBP脉冲可以产生S-捕获。具有低于S-阈值234的刺激强度的HBP脉冲很可能既不捕获希氏束纤维也不捕获希氏束旁心肌，从而导致LOC。

测试协议501以图形方式表示用于确定NS-阈值235的斜降测试。测试协议501开始于递送以激活希氏束纤维和相邻希氏束旁心肌两者的足够高的初始刺激强度(例如，脉冲幅度)编程的HBP脉冲，即产生NS-捕获。可以基于患者的起搏历史日期或基于来自患者人群的数据经验性地确定初始脉冲幅度。然后，以斜降协议501中指定的方式来递减刺激强度，例如遵循逐步递减。捕获验证电路232可以监视组织响应并确定针对每个经递减的刺激强度的捕获状态。当捕获验证电路232检测到从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变时，NS-阈值235可以被确定为与到S-捕获状态的转变相对应的刺激强度(例如，脉冲幅度)。当在斜降测试期间首次检测到局部希氏束激活323时(可选地伴随有等电间隔324，如图3所示)，则可以识别出从NS-捕获到S-捕获的转变。在各种示例中，可以使用其他信号或患者信息(例如远场心脏信号和/或血液动力学信号)来确认从NS-捕获到S-捕获的转变。在一些示例中，可以递送具有与在斜降测试期间首先产生S-捕获的相同刺激强度的额外HBP脉冲，并且如果以这些额外HBP脉冲确认了S-捕获，则可以确定NS-阈值235。

测试协议502以图形方式表示用于确定NS-阈值235的斜升测试，其表示测试协议501的“反向”版本。测试协议502开始于递送以仅激活希氏束纤维而不激活希氏束旁心肌的刺激强度(例如，脉冲幅度)编程的HBP脉冲，即引起S-捕获。可以基于患者的起搏历史日期或基于来自患者人群的数据经验性地确定初始脉冲幅度。然后，以斜升协议502中指定的方式来递增刺激强度，例如遵循逐步递增。捕获验证电路232可以监视组织反应，并且在斜升协议期间首次检测到从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变(例如基于局部希氏束激活323的消失)。阈值测试电路233可以将NS-阈值235确定为与检测到的转变相对应的刺激强度。

测试协议503以图形方式表示确定S-阈值234的斜降测试。测试协议503开始于以仅激活希氏束纤维的刺激强度(例如，脉冲幅度)编程的HBP脉冲，即引起S-捕获。然后以斜降协议503中指定的方式来递减刺激强度，诸如遵循逐步递减。捕获验证电路232可以监视组织反应，并针对每个递减的刺激强度确定捕获状态。当捕获验证电路232在斜降协议期间首次检测到从S-捕获状态到LOC状态的转变时(例如基于局部希氏束激活323的消失)，则认为以阈值测试电路233检测到S-阈值234。

测试协议504以图形方式表示用于确定S-阈值234的斜升测试，其表示测试协议503的“反向”版本。测试协议504开始于递送以既不引起希氏束纤维也不引起希氏束旁心肌的足够低的初始刺激强度(例如，脉冲幅度)编程的HBP脉冲。可以基于患者的起搏历史日期或基于来自患者人群的数据经验性地确定初始脉冲幅度。然后，以斜升协议504中指定的方式来递增刺激强度，诸如遵循逐步递增。当捕获验证电路232在斜升协议期间首次检测到从LOC到S-捕获状态的转变(例如基于检测到局部希氏束激活323)时，被认为检测到S-阈值234。

测试协议505以图形方式表示用于顺序地确定NS-阈值235和S-阈值234的斜降测试。测试协议505结合了测试协议501和503。遵循与协议501类似的过程，可以基于对从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变的检测来确定NS-阈值235。随后，遵循与协议503类似的过程，以基于检测到从S-捕获状态到LOC状态的转变来确定S-阈值234。

测试协议506以图形方式表示用于顺序地确定S-阈值234和NS-阈值235的斜升测试。如图所示，测试协议506结合了测试协议504和502，并表示测试协议505的“反向”版本。遵循与协议504类似的过程，可以基于对从LOC状态到S-捕获状态的转变的检测来确定S-阈值234。随后，遵循与协议502类似的过程，基于对从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变的检测来确定NS-阈值235。至少在一些患者中，相对容易的是确定针对LOC状态的较低的初始刺激强度，或高的初始刺激强度以确保NS-捕获状态，而不是确定可能导致S-捕获的初始刺激强度。对于这些患者，在某些情况下测试协议505和506可能比测试协议502或503更优选来确定HBP阈值。

测试协议507-508可各自用于确定具有传导异常纠正的选择性HBP阈值(Sc-阈值)536，其表示用于纠正传导异常并产生Sc-捕获所需的HBP脉冲的最小能量(例如，脉冲幅度)。如以上参考图4所讨论的，用于纠正传导异常并产生Sc-捕获所需的能量通常比不具有传导异常纠正的Sn-捕获所需的能量更高。如图5所示，Sc-阈值536将S-捕获区划分为Sc-捕获区522和Sn-捕获区524。

根据测试协议507，可以首先对HBP进行编程，使其具有足以产生NS-捕获或具有窄FF-QRS或FF-R波(其指示出传导异常的纠正)的Sc捕获的刺激强度。通过斜降刺激强度，例如遵循逐步递减，捕获验证电路232可以监视捕获状态，并检测从Sc-捕获到Sn-捕获状态的转变(例如基于FF-QRS或FF-R波的加宽超过阈值)，其中保持了局部希氏束激活323。检测到的FF-QRS或FF-R波的加宽可以指示希氏束已经变得至少部分地被传导阻滞，这是Sn-捕获状态的特性。阈值测试电路233可以将Sc-阈值536确定为与检测到的转变相对应的刺激强度。

测试协议508以图形方式表示用于确定Sc-阈值536的斜升测试，其表示测试协议507的“反向”版本。测试协议508开始于递送以低初始刺激强度(例如，脉冲幅度)编程的HBP脉冲，例如其将产生LOC或具有指示传导阻滞存在的宽FF-QRS或FF-R波的Sn-捕获。然后递增刺激强度，例如遵循逐步递增。捕获验证电路232可以监视捕获状态，并检测从Sn-捕获到Sc-捕获状态的转变(如基于FF-QRS或FF-R波的变窄(例如降到阈值以下))，伴随着保持的局部希氏束激活323。检测FF-QRS或FF-R波的变窄可以指示出希氏束的传导阻滞已被纠正，这是Sc-捕获状态的特性。阈值测试电路233可确定Sc-阈值536是对应于检测到的转变的刺激强度。

在各种示例中，可以根据患者状况和/或刺激引线和电极位置或配置而从协议501-508或其变型中选择一种或多种测试协议。例如，如果患者患有His-Purkinje传导异常，则可以选择测试协议507和508。在各种示例中，可以将测试协议501-508中的任意进行组合以确定S-阈值234、NS-阈值235和Sc-阈值536中的一个或多个。例如，测试协议505和507可以被组合以在一个组合测试中确定S-阈值234，NS-阈值235和Sc-阈值536的全部。类似地，测试协议506和508可以被组合以在一个组合测试中确定S-阈值234、NS-阈值235和Sc-阈值536的全部。

在一些示例中，参数调节器电路237可以使用阈值测试协议501-508中的任意或其变体来在HBP治疗期间动态地更新现有的HBP阈值。在各种示例中，局部希氏束激活的不存在可指示：例如由于高于NS-阈值235的高刺激强度而导致的NS-捕获，或者由于诸如低于S-阈值234的低刺激强度而导致的捕获丢失。为了将NS-捕获与LOC区分，参数调节器电路237可以执行斜降协议以递减脉冲幅度。捕获验证电路232监视捕获状态。如果在斜降期间首次检测到局部希氏束激活，则表明发生了从NS-捕获到S-捕获的转变。参数调节器电路237可以确定与检测到的从NS-捕获到S-捕获的转变相对应的新的NS-阈值。如果在脉冲幅度已递减到指定水平以下后斜降协议未导致检测到局部希氏束激活，则表明发生了LOC(与NS-捕获相反)。参数调节器电路237然后可以执行斜升协议以递增脉冲幅度。捕获验证电路232监视捕获状态，直到其检测到局部希氏束激活为止。参数调节器电路237可以确定与检测到的从LOC到S-捕获的转变相对应的新的S-阈值。

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(HBP)的方法600的示例。该方法600可以被实施和执行在移动医疗装置诸如可植入或可穿戴医疗装置中，或在远程患者管理系统中。在一示例中，方法600可以在IMD 104、外部系统140中的一个或多个装置或希氏束起搏系统200中实施和由其执行。

方法600在610处开始，在此处可以生成HBP脉冲并将其递送到目标部位。目标部位可以包括在希氏束121处或附近的区域，例如在被传导阻滞的或缓慢传导的AV结远端的和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。可由电刺激电路210根据编程的刺激参数生成HBP脉冲。刺激参数的示例可以包括刺激部位、刺激模式、刺激定时或刺激强度以及其他参数。刺激强度参数确定被递送到起搏部位的能量的量，并且可以包括脉冲幅度，脉冲宽度，脉冲频率，脉冲波形，占空比或刺激持续时间。在一个示例中，可以利用诸如脉冲幅度之类的不同刺激强度值来编程HBP脉冲。HBP脉冲可以经由包括例如引线106以及电极112A-B中的一个或多个的递送系统来递送。在一个示例中，HBP脉冲可以在多个心动周期中被递送，使得至少一个脉冲在多个心动周期的每个内被递送。

在620处，可以响应于HBP脉冲来感测生理信号，例如使用感测电路220。感测到的信号的示例可以包括：心电图(ECG)；心脏的一部分的电描记图(EGM)(诸如心房EGM、心室EGM或诱发His电位)；阻抗信号；心音信号；或压力信号，以及指示出组织对HBP脉冲的递送的反应的其他生理或血液动力学信号。可以从感测到的生理信号检测局部希氏束激活。局部希氏束激活与HBP脉冲的起搏伪像离散，并且可以在从HBP脉冲递送开始并持续指定窗口持续时间的检测时间窗口中检测。在一个示例中，从使用电极112A或112B感测到的希氏束EGM中，可以基于EGM形态来检测局部希氏束激活。在各种示例中，可以从希氏束EGM中检测在局部希氏束激活的时间之前的等电间隔，如图3所示。等电间隔是HBP脉冲的起搏伪像与局部希氏束激活之间的时间间隔，在此期间EGM保持基线水平。等电间隔的存在可以通过将希氏束EGM幅度(例如，在HBP脉冲的伪象与局部希氏束激活之间)与阈值进行比较来确定。

在630处，可以例如通过捕获验证电路232来确定捕获状态。捕获状态表示由HBP脉冲直接激活的组织的类型(例如，在刺激部位处的希氏束纤维或心肌)以及激活方式。可以在多个心动周期的逐搏动的基础上验证捕获状态。在一个示例中，可以分别针对以多个刺激参数值(例如，脉冲幅度)中的每个编程的HBP脉冲来确定捕获状态。

捕获状态的示例包括选择性希氏束捕获(S-捕获)状态，非选择性希氏束捕获(NS-捕获)状态，希氏束旁捕获状态或捕获丢失(LOC)状态等。如果HBP仅激活希氏束而不直接激活相邻的工作心肌，则发生S-捕获。如果希氏束起搏直接激活希氏束和相邻的工作心肌两者，则发生NS-捕获。如果HBP脉冲只引起希氏束旁心肌或其它未预期的心脏组织的激活而基本上没有由起搏脉冲直接引起的希氏束的激活，则导致希氏束旁捕获状态。如果HBP没有诱导组织激活，就发生LOC。

捕获状态可以基于感测到的局部希氏束激活来确定，或者可选地，还基于等电间隔来确定。在一个示例中，如果局部希氏束激活存在，则确定S-捕获状态，并且如果局部希氏束激活不存在，则确定NS-捕获状态。此外，等电间隔的存在可以指示S-捕获，而等电间隔的不存在可以指示NS-捕获，这可能由于室性融合和继HBP起搏伪象之后的伪三角形波而导致，如图3所示。在各种示例中，可以使用附加的患者信息来确定捕获状态，诸如远场心脏电信号和/或患者血液动力学信息，这将参考图7进行讨论。

在一些示例中，在630处，可以确定部分捕获状态。部分捕获是指希氏束纤维的一部分的捕获。在这些患者中，HBP可募集可行的希氏束系统的一部分但不是全部，而其他部分在结构或功能上被传导阻滞，因此不会向远端传导至浦肯野纤维。在一个示例中，捕获发生在一个束分支(例如，右束分支)中，而另一个分支(例如，左束分支)在结构上或功能上被传导阻滞。在另一个示例中，部分捕获可能发生在希氏束内或束支内。例如，左束支内，堵塞存在于簇的仅一部分但不是全部中。在本文中，部分希氏束捕获也称为未纠正传导异常的捕获(Sn-捕获)。进一步增加HBP脉冲的刺激强度可以募集预先潜伏的希氏束纤维(例如，受传导阻滞的束，或束内的受传导阻滞的部分)，从而导致了纠正传导异常的Sc-捕获。

在640，可使用对应于各种刺激强度(例如，脉冲幅度)下的HBP的检测到的捕获状态来确定一个或多个HBP阈值，例如通过阈值测试电路233。作为示例而非限制，HBP阈值包括：S-阈值，其表示由HBP产生S-捕获状态所需的最小能量(例如，脉冲幅度)；以及NS-阈值，其表示由HBP产生NS-捕获状态所需的最小能量(例如，脉冲幅度)。为了确定诸如S-阈值或NS-阈值的HBP阈值，可以执行一个或多个阈值测试协议。根据测试协议，刺激强度(例如，脉冲幅度)可以以特定的方式(例如，斜降，斜升或扫过多个刺激强度值)变化，并且可以针对每个刺激强度确定捕获状态。当脉冲幅度根据测试协议变化时，可以检测到从第一捕获状态到不同类型的第二捕获状态的捕获状态转变。图5示出了HBP阈值测试协议的示例，可用于确定与传导异常纠正相关联的S-阈值、NS-阈值或HBP阈值中的一个或多个，诸如具有传导异常纠正的选择性HBP阈值(Sc-阈值)，其表示HBP脉冲纠正传导异常并产生Sc-捕获所需的最小能量(例如，脉冲幅度)。如图5所示，NS-阈值示意性地划分了NS-捕获区和S-捕获区，并且S-阈值示意性地划分了NS-捕获区和LOC区。可以通过执行阈值测试协议来确定NS-阈值，该阈值测试协议在递送HBP时通过递增或递减地改变刺激强度将产生NS-捕获和S-捕获之间的转变。可以通过执行阈值测试协议来确定S-阈值，该阈值测试协议在递送HBP时通过递增或递减地改变刺激强度将产生LOC和S-捕获之间的转变。类似地，Sc-阈值示意性地划分了Sc捕获区和Sn-捕获区。可以通过执行阈值测试协议来确定Sc-阈值，该阈值测试协议在递送HBP时通过递增地或递减地改变刺激强度将产生Sc-捕获和Sn-捕获之间的转变。

在652处希氏束捕获状态和HBP阈值可被输出给用户(例如，临床医生)或进程，诸如被显示在用户界面240的显示器上。除了其他中间测量结果或计算之外，还可以显示感测到的生理信号、局部希氏束激活的检测结果诸如图3所示的那些、或者编程的刺激参数。附加地或可替选地，在654处，可诸如经由参数调节器电路237来调节一个或多个刺激参数。该参数调节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，相对于固有或起搏的心房激活调节AH定时，调节刺激强度诸如脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲波形、占空比或刺激持续时间中的一个或多个。在一些示例中，刺激参数调节可以基于在多个心脏搏动上使用捕获验证和分类结果计算出的捕获统计。捕获统计的示例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、直方图或其他分布度量。

经调节的参数可以至少基于捕获状态和/或各种HBP阈值。例如，可以将HBP脉冲幅度编程为：NS-阈值加上指定的安全裕度δ，S-阈值234加上指定的安全裕度δ，S-阈值和NS-阈值的平均值，或S-阈值和NS-阈值之间的其他值。在一些示例中，可以基于S-阈值和NS-阈值的比较将HBP脉冲幅度设置为一个值。例如，HBP脉冲幅度被设置为在S-阈值加上指定的安全裕度，如果NS-阈值和S-阈值由大于安全裕度δ的间隙Δ分开的话。如果NS-阈值和S-阈值之间的间隙Δ小于安全裕度δ，则HBP脉冲幅度被设置为NS-阈值加上安全裕度δ。在一些示例中，可以在HBP会话期间动态地调节脉冲幅度以及其他刺激参数，以维持期望的捕获状态。例如，如果需要S-捕获，则响应于NS-捕获，可以减小脉冲幅度直到验证出S-捕获状态为止。如果需要NS-捕获，则响应于LOC的验证，可以增加脉冲幅度，直到验证出S-捕获状态为止。

在656处，当导致了特定捕获状态诸如LOC或希氏束旁捕获时，可以递送备用起搏。备用起搏可经由具有在心室(诸如右心室)中或上设置的关联电极的引线而递送到目标心室部位。附加地或可替选地，可以在希氏束处或附近递送备用起搏。在一个示例中，备用起搏脉冲包括具有比常规起搏脉冲更高的起搏能量的高输出起搏(HOP)脉冲。在一些示例中，可以在间歇的基础上递送HOP脉冲，使得常规起搏脉冲在HOP脉冲之间在3-5个心动周期下递送。除了备用心室起搏外，还可递送其他疗法，诸如CRT、BiV起搏、仅LV起搏、单部位LV起搏或多部位LV起搏，以改善心肌收缩力和心脏性能。

图7是大致上示出用于确定希氏束捕获状态和HBP阈值诸如NS-阈值的方法700的流程图。方法700表示方法600的、诸如对应于步骤610-640的至少一部分的实施例。根据方法700，可以基于局部希氏束激活和远场心脏电信号来确定捕获状态和NS-阈值。方法可以在包括如图4所示的捕获验证电路430的移动式医疗装置中实施和执行。

方法700在710开始，以感测代表心室收缩的远场(FF)心脏电信号，诸如通过使用设置在希氏束处或附近的电极(例如电极112A和112B中的一个或多个)或放置在心房中的电极。在一个示例中，可以响应于递送到多个心动周期的HBP脉冲来感测FF心脏信号，使得在多个心动周期的每个心动周期中递送至少一个脉冲。作为示例而非限制，FF心脏信号包括：从在希氏束或心房处感测到的FF EGM提取的远场QRS(FF-QRS)或远场R波(FF-R)。

可以从FF心脏信号中提取定时或形态信息。在720，可以将诸如FF-QRS宽度的形态特征与阈值(TH1)进行比较。在一个示例中，阈值TH1大约在90-120毫秒之间。由于所涉及的不同传导途径和不同传导特性(例如速度)，希氏束捕获和希氏束旁心肌捕获可以表现出不同的FF信号形态。希氏束捕获(例如，S-捕获或NS-捕获)可以特征在于由于快速传导途径的募集和心室的更协调收缩而导致的更窄的FF-QRS或FF-R波。如果激活仅希氏束旁心肌而没有(例如，希氏束旁捕获)，则由于相对较慢的肌肉到肌肉传导以及心室的较不协调收缩而导致了更宽的FF-QRS或FF-R波。如图7所示，如果FF-QRS宽度大于阈值TH1，则指示宽FF-QRS，并且在730处声明希氏束旁或LOC。如果FF-QRS宽度小于阈值TH1，则指示窄FF-QRS，并且在740处检测离散的局部希氏束激活，如上面参考图6的步骤620所讨论的。如果在750处确定存在局部希氏束激活，或者额外地存在等电间隔，则在762处声明S-捕获。可以在772处执行斜升阈值测试，诸如根据如图5所示的测试协议502。特别地，HBP脉冲可以以诸如以逐步的方式递增的脉冲幅度被传送，并且在脉冲幅度的斜升期间监视捕获状态。在782处，可以检测到从S-捕获到NS-捕获的转变，例如在斜升协议期间首次不存在局部希氏束激活。在790，可以将NS-阈值确定为与检测到的转变相对应的脉冲幅度。

如果在750处确定不存在局部希氏束激活，则在764处声明NS-捕获。可以在774处执行斜降阈值测试，例如根据如图5所示的测试协议501。特别地，可以递送其脉冲幅度被递减(诸如以逐步方式)的HBP脉冲，并且在脉冲幅度的斜降期间监视捕获状态。在784处，在斜降协议期间首次检测到从NS-捕获到S-捕获的转变，诸如局部希氏束激活的存在，或者额外地伴随有等电间隔。在790，可以将NS-阈值确定为与检测到的转变相对应的脉冲幅度。

在各种示例中，诸如远场心脏信号和/或血液动力学信号之类的其他信号或患者信息可用于确认在762处的S-捕获检测或在764处的NS-捕获。在一些示例中，在782处(或类似地在784处)，可以递送具有产生了捕获状态转变的相同刺激强度的额外HBP脉冲，并且如果以这些额外的HBP脉冲在782处一致地检测到NS-捕获(在784处一致地检测到S-捕获)，则可以确定NS阈值。

尽管方法700集中于确定NS-阈值的方法，但这仅是示例性的而非限制性的。在各种示例中，可以修改方法700以替代地或附加地确定其他HBP阈值，例如S-阈值或Sc-阈值。在一个示例中，在762处的S-捕获检测之后，可以例如根据测试协议503来执行斜降阈值测试。可以检测从S-捕获到LOC的转变，使得在斜降协议期间局部希氏束激活首次变得不存在，或者额外地伴随着宽的FF-QRS。然后可以将S-阈值确定为与检测到的转变相对应的脉冲幅度。在另一个示例中，在730处的LOC声明之后，可以例如根据测试协议504来执行斜升阈值测试。可以检测从LOC到S-捕获的转变，例如窄的FF-QRS伴随有局部希氏束激活。然后可以将S-阈值确定为与检测到的转变相对应的脉冲幅度。

在另一示例中，方法700可以被修改以确定Sc-阈值。在762的S-捕获检测之后，在766可以诸如基于FF-QRS宽度而确定Sn-捕获状态或Sc-捕获状态。如果FF-QRS宽度小于阈值TH2，则检测到Sc-捕获状态；并且在776处可以根据测试协议507执行斜降阈值测试。在766处的阈值TH2可以小于在步骤720处的阈值TH1。在斜降测试期间，监视捕获状态，并且在786处检测到从Sc-捕获到Sn-捕获状态的转变，诸如基于FF-QRS波的变宽超过阈值TH2，而局部希氏束激活在斜降测试期间保持存在(或可选地伴随有等电间隔的存在)。在792处，然后可以将Sc-阈值确定为与检测到的转变相对应的脉冲幅度。

如果在763处FF-QRS宽度大于阈值TH2，则检测到Sn-捕获状态；并且根据该测试的斜升阈值测试，可以在778执行根据测试协议508的斜升阈值测试。在斜升测试期间，监视捕获状态，并且可以在788处检测从Sn-捕获状态到Sc-捕获状态的转变，诸如基于FF-QRS的缩短降低到阈值TH2以下，而局部希氏束激活在斜降测试期间保持存在(可选地伴随着等电间隔的存在)。然后可以将Sc-阈值确定为与检测到的转变相对应的脉冲幅度。

上面的图中示出了各种实施例。来自这些实施例中的一个或多个实施例的一个或多个特征可以组合以形成其他实施例。

本文描述的方法示例可以至少部分是机器或计算机实现的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，该指令可操作以配置电子装置或系统执行如以上示例中描述的方法。这样的方法的实现方式可以包括代码，诸如微代码、汇编语言代码、或高级语言代码等。这样的代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。该代码可以构成计算机程序产品的一部分。此外，可以在执行期间或其他时间将代码有形地存储在一个或多个易失性或非易失性计算机可读介质上。

上面的详细描述旨在是说明性的，而非限制性的。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所赋予的等效物的全部范围来确定。

Claims (15)

1.一种用于对心脏进行起搏的系统，包括：

电刺激电路，被配置为生成具有刺激强度的希氏束起搏(HBP)脉冲以刺激心脏的希氏束；

感测电路，被配置为感测生理信号，并从感测到的生理信号中检测与所递送的HBP脉冲的起搏伪像离散的局部希氏束激活；以及

控制电路，被配置为：

使用对局部希氏束激活的检测来验证捕获状态；并且

使用经验证的捕获状态来确定以下一个或多个：(1)选择性HBP阈值(S-阈值)，其表示用于捕获仅希氏束而没有局部心肌的HBP脉冲的阈值强度；或(2)非选择性HBP阈值(NS-阈值)，其表示用于捕获希氏束和局部心肌两者的HBP脉冲的阈值强度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测电路被配置为检测将所述局部希氏束激活与所述HBP脉冲的起搏伪像分开的等电间隔，并且所述控制电路被配置为进一步使用检测到的等电间隔来验证所述捕获状态。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的系统，其中，所述控制电路被配置为，响应于具有特定刺激强度的多个HBP脉冲，使用多个检测到的局部希氏束激活来在特定刺激强度下验证捕获状态。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，所述感测电路被配置为感测包括希氏束电描记图的生理信号，并且使用感测到的希氏束电描记图的幅度或形态来检测所述局部希氏束激活。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，所述控制电路被配置为验证所述捕获状态，包括将所述捕获状态确定为以下之一：

选择性希氏束捕获(S-捕获)状态，如果存在局部希氏束激活的话，其中S-捕获状态表示仅希氏束而没有局部心肌的捕获；

非选择性希氏束捕获(NS-捕获)状态，如果不存在局部希氏束激活的话，其中NS-捕获状态表示希氏束和局部心肌两者的捕获；或者

捕获丢失(LOC)状态，其指示出既没有希氏束也没有局部心肌的捕获。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制电路被配置为将所述刺激强度从第一初始刺激强度斜升，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制电路被配置为斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从LOC状态到S-捕获状态的转变相对应的S-阈值。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制电路被配置为将所述刺激强度从第二初始刺激强度斜降，并且确定与响应于根据所述刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制电路被配置为斜降所述刺激强度，并且确定与响应于根据所述刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到LOC状态的转变相对应的S-阈值。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，所述控制电路被配置为：

验证捕获状态，包括将捕获状态确定为以下中的一个：(1)具有传导异常纠正的选择性希氏束捕获(Sc-捕获)、或(2)不具有传导异常纠正的选择性希氏束捕获(Sn-捕获)；并且

至少基于对Sc-捕获状态或Sn-捕获状态的验证，来确定具有传导异常纠正的选择性HBP阈值(Sc-阈值)。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制电路被配置为：

斜升所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从Sn-捕获状态到Sc-捕获状态的转变相对应的Sc-阈值；或者

斜降所述刺激强度，并且确定与响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从Sc-捕获状态到Sn-捕获状态的转变相对应的Sc-阈值。

12.根据权利要求5-11中的任一项所述的系统，其中，

所述感测电路还被配置为感测远场心脏电信号；并且

所述控制电路被配置为进一步使用感测到的远场心脏电信号来验证捕获状态。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，

所述感测电路被配置为提取所述远场心脏电信号的形态特征；并且

所述控制电路被配置为，响应于所提取的形态特征满足指定条件，确定与(1)响应于根据刺激强度的斜升递送的HBP脉冲而从S-捕获状态到NS-捕获状态的转变、或者(2)响应于根据刺激强度的斜降递送的HBP脉冲而从NS-捕获状态到S-捕获状态的转变相对应的NS-阈值。

14.根据权利要求5至13中的任一项所述的系统，其中，

所述电刺激电路被配置为生成具有高于所确定的NS-阈值的刺激强度的HBP脉冲；并且

所述控制电路被配置为响应于对S-捕获状态的验证，递增刺激强度直到验证了NS-捕获状态为止。

15.根据权利要求5至13中的任一项所述的系统，其中，

所述电刺激电路被配置为生成具有高于所确定的S-阈值并且低于所确定的NS-阈值的刺激强度的HBP脉冲；并且

所述控制电路被配置为：

响应于对NS-捕获状态的验证，递减刺激强度直到验证了S-捕获状态；并且

响应于对捕获丢失状态的验证，递增刺激强度直到验证了S-捕获状态。

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