JP2003527143A - 事象種別判定機能及びモニタ機能を改善したｄｓｐ使用ペースメーカ - Google Patents

事象種別判定機能及びモニタ機能を改善したｄｓｐ使用ペースメーカ

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Abstract

(57)【要約】 ＤＳＰ技術とソフトウェア・アルゴリズムとを組み合わせて、心信号の種別判定機能を改善した、植込形の心臓ペーシング・システムないしその他の心臓モニタ・システムを提供するものである。この植込形デバイスは、１本または複数本のＤＳＰチャネルを備えており、各々のＤＳＰチャネルは、夫々がモニタしようとする特定の心信号の種類に対応している。各々のＤＳＰチャネルは、入力してくる心信号を増幅し、アナログ形式からディジタル形式に変換し、変換したディジタル信号にディジタル・フィルタ処理を施して、フィルタ処理済信号を発生させ、更に、そのフィルタ処理済信号に処理操作を施して、勾配信号を発生させ、それらフィルタ処理済信号と勾配信号とに基づいて、例えば、Ｒ波、Ｐ波、等々の心臓事象が検出されたか否かの判定を行う。各々のＤＳＰチャネルは更に、フィルタ処理済信号及び勾配信号に信号処理を施し、この信号処理は、フィルタ処理済信号または勾配信号のいずれかがスレショルド値を横切った時点から開始される所定の持続時間を有する解析時間内に行われ、それによって、複数種類の信号パラメータの値を導出する。こうして導出した、ある心信号に対応した複数種類の信号パラメータの値に対して、プログラム可能なアルゴリズムに従って更に処理操作を施すことにより、検出された事象の種別判定が、ＤＳＰで導出されたパラメータの値に基づいて行われる。このように、ディジタル信号処理技術と、ＤＳＰチャネルに適合させるようにプログラム可能なソフトウェアとを組み合わせることで、心信号の種別判定機能を改善している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は、検出信号の識別をその検出信号の特性に基づいて行うようにした、
信号識別機能を備えた心臓ペーシング・システムに関し、より詳しくは、ディジ
タル信号処理技術（ＤＳＰ）を用いて検出信号の解析を行うと共に、更にソフト
ウェアによる決定アルゴリズムを組み合わせた、その種の心臓ペーシング・シス
テムに関する。
【０００２】 発明の背景 植込形心臓ペースメーカには、検出信号に含まれている情報を正確に処理する
能力が強く求められており、それが求められているのは、検出信号が実際に真性
の心信号であるか否かを判定する必要があり、また、それが真性の心信号であっ
たならば、更に、その心信号の識別を、即ち種別判定を行う必要があるからであ
る。分極の影響によって発生する妨害波をはじめとする、様々なノイズとなる妨
害波から心信号を分離することは、常に困難な問題であった。そのため、心信号
の分離を良好に行えるように入力回路を改良することに、従来から大きな努力が
払われてきた。またそれと共に、検出信号の種別判定の機能が重要であることも
十分に認識されており、ここでいう検出信号の種別判定とは、例えば、その検出
信号が、ＱＲＳ、Ｐ波、遠隔領域Ｒ波（ＦＦＲＷ）、或いはその他の様々な心電
波のうちの、いずれに該当するかを判定することである。心信号の種別判定のた
めの多くの技法がこれまでに開発されているが、現在でも尚、更なる改良が求め
られている。例えば、従来の技法の１つに、可変タイミング・ウィンドウを設定
し、そのタイミング・ウィンドウの持続時間中のどの時点で、心信号を受信した
かに基づいて、その心信号に対応する心臓事象の種別判定を行うようにした方法
がある。しかしながらこの方法では、早期収縮による心信号や、異所性収縮によ
る心信号などは、誤って識別されてしまうおそれがあり、また、タイミング・ウ
ィンドウの持続期間中に検出される心信号が、ノイズに埋もれてしまうのを防止
できないという短所も解決されていない。公知のその他の技法としては、形態解
析を行う方法や、時間ドメイン並びに周波数ドメインにおける比較を行う方法な
どがある。それら技法の多くは、ある程度良好な結果をもたらすものであるが、
しかしながら、それら技法を実行するためには非常に複雑な回路が必要とされ、
また、それら技法のうちには、ノイズ等の妨害波を検出してしまうためにエラー
を生じるおそれが払拭されていないものが少なくなかった。
【０００３】 ディジタル信号処理技術（ＤＳＰ）の出現によって、植込形ペースメーカ等の
植込形医用デバイスの環境において、優れた有用性を発揮し得る手段がもたらさ
れた。ＤＳＰ技術では、先ず、入力してくる検出信号をディジタル信号に変換す
る。変換後のディジタル信号の形態は、例えば、適当なサンプル・レートでサン
プリングした８ビット信号等の形態とされる。更に、連続する一連のディジタル
信号に対して処理を施す。この信号処理は高い信頼性をもって行われ、また基本
的には、この信号処理はＤＳＰ回路によって、ハードウェアで制御する方式で実
行される。また、最近になってＤＳＰ技術が進歩した結果、低消費電流のＤＳＰ
チップが製作可能となり、そのようなＤＳＰチップを植込形ペースメーカに使用
することによって、優れた検出信号処理機能を実現することができる。
【０００４】 このように、植込形ペースメーカにＤＳＰチップを使用することによって、検
出信号処理機能を強化することができるため、検出信号の種別判定の精度を向上
させることも可能となる。それゆえ、ＤＳＰ技術を用いた信号処理と、マイクロ
プロセッサ及び適切な信号種別判定アルゴリズムとを組み合わせるならば、心信
号の検出及び種別判定を高精度で行うための有力な手段となり得る。ここで、ハ
ードウェア機能とソフトウェア機能とを組み合わせた上に、更に適切な決定アル
ゴリズムを必要とするのは、検出された心信号の種別判定を、ＤＳＰチップで導
出された信号パラメータの値に基づいて、高精度で、しかも高い信頼性をもって
行うためである。
【０００５】 更に、ＤＳＰチップで導出された信号パラメータの値に基づいて、例えば虚血
をはじめとする種々の心不全の状態などの、心臓の状態やその変化を評価するこ
とも可能である。
【０００６】 発明の概要 本発明の目的は、ＤＳＰの機能とマイクロプロセッサの機能とを組み合わせる
ことで、心信号の信号処理及び種別判定を高い信頼性をもって行えるようにし、
それによって、信頼性の高い心臓事象データが得られるようにした、植込形ペー
スメーカを提供することにある。また、更なる目的は、信号パラメータの値を導
出するためのＤＳＰ処理と、ＤＳＰによって導出された信号パラメータの値を解
析するためのソフトウェアとを最適に組み合わせて、信頼性の高い信号種別判定
を行えるようにすることにある。
【０００７】 これら目的を達成するために、ここに提供する植込形ペースメーカ・システム
は、ペースメーカと、リードとを備えており、このリードは、発生させたペーシ
ング・パルスを患者の心臓へ供給する機能と、検出される心信号をピックアップ
してペースメーカへ供給する機能との両方を果たすものである。また、ペースメ
ーカは、ＤＳＰ回路を備えており、このＤＳＰ回路としては、ＤＳＰチップとし
て構成されているものを使用することが好ましい。ＤＳＰ回路は、検出された心
信号を受け取り、受け取った検出信号をディジタル化し、そして、各々の検出信
号ごとに、その信号の種別判定のための基礎となる、所定のパラメータ集合に含
まれる複数のパラメータの夫々の値を導出する。こうして導出された、その信号
に対応した複数のパラメータの値はマイクロプロセッサへ転送され、マイクロプ
ロセッサには、それらパラメータの値の解析を行って、種別判定のための決定を
行う種別判定アルゴリズムが組み込まれている。
【０００８】 １つの好適な実施の形態においては、ＤＳＰ回路が、解析しようとする各信号
について、各パラメータがその信号の所定の１つの特性を表す９種類までのパラ
メータの値を導出する。このＤＳＰ回路は、入力してくる信号に対して連続的に
フィルタ処理を施し、更に、フィルタ処理済信号から、そのスルー・レートを、
即ちその勾配信号を導出する。そして、フィルタ処理済信号を、フィルタ処理済
信号用の所定の正のスレショルド値及び負のスレショルド値と比較すると共に、
勾配信号を、勾配信号用の正のスレショルド値及び負のスレショルド値と比較す
る。フィルタ処理済信号と勾配信号とのいずれかがそれに対応した正負２つのフ
ィルタ処理済信号のいずれかを横切ったならば、所定の時間長さ（例えば、５０
ミリ秒）の検出ウィンドウを開始させ、この検出ウィンドウの持続時間中に、あ
る検出信号から導出されたフィルタ処理済信号がそれに対応したスレショルド値
を横切り、且つ、その検出信号から導出された勾配信号がそれに対応したスレシ
ョルド値を横切った場合にのみ、その検出信号が、検出事象を表しているものと
見なすようにしている。これに該当する信号が発生したならば、ＤＳＰ回路は、
所定の時間長さ（例えば、７０ミリ秒）を有する解析ウィンドウを設定する。こ
の解析ウィンドウは、フィルタ処理済信号と勾配信号のいずれかがスレショルド
値を横切った時点で開始するようにしてもよく、或いは、「検出事象」が発生し
たと判定した時点で開始するようにしてもよく、或いは、マイクロプロセッサの
制御下においてソフトウェアが決定する時刻に開始するようにしてもよい。解析
ウィンドウの持続時間中におけるフィルタ処理済信号の最大値及び最小値と勾配
信号の最大値及び最小値とを求め、また、検出事象の発生時点からそれら信号の
最大値及び最小値までの夫々の時間長さを求める。更に、解析ウィンドウの持続
期間中に、上述の４つの所定のスレショルド値のうちのいずれかを、そのスレシ
ョルド値に対応した信号が最初に横切ってから、それら４つのスレショルド値の
うちのいずれかを、そのスレショルド値に対応した信号が最後に横切ったときま
での信号ウィンドウの時間長さを求め、以上によって、合計９種類のパラメータ
の値が得られる。
【０００９】 心信号の検出と、その心信号のパラメータの値の導出とを行うために、心信号
の種類ごとに専用のＤＳＰチャネルを用いるようにしている。各チャネルで導出
されたパラメータ値はデータ・バス上へ送出され、マイクロプロセッサへ供給さ
れる。マイクロプロセッサは、ソフトウェアによって制御されており、検出事象
であると判定された心信号の種別判定を行い、この種別判定は、ＤＳＰによって
導出された複数のパラメータの値のうちの、２つないし３つ以上のパラメータの
値の関数として行われる。このソフトウェアは、各々のＤＳＰチャネルごとに個
別に用意された複数の種別判定アルゴリズムを含んでいる。それら複数の種別判
定アルゴリズムの各々はプログラム可能であり、患者に合わせて、心信号の種類
ごとに種別判定機能を最適化することができる。
【００１０】 好適な実施の形態の説明 図１に示したのは、本発明を組み込んで実施することのできる植込形ペースメ
ーカの機能ブロック図である。図１に示したペースメーカは、本発明を組み込ん
で実施することのできる様々なペースメーカのうちの一例に過ぎず、図１は、ペ
ースメーカの具体的なアーキテクチャを限定するための図ではない。図１は、デ
ータの流れを説明するために提示した図であり、また特に、ある心信号が検出事
象に該当するか否かを判定し、更に、検出事象であると判定した心信号の解析及
び種別判定を実行する上で、ＤＳＰチップ及びマイクロプロセッサがいかなる役
割を果たしているかを説明するための図である。従って図１は、本発明の具体例
を提示するための図であって、本発明を限定するための図ではない。また、以下
の説明では、本発明をペースメーカに組み込んだ場合に即して本発明を開示して
行くが、しかしながら本発明は、カルジオバータに適用することも可能であり、
カルジオバータ・ペースメーカ両機能装置や、カルジオバータ・デフィブリレー
タ・ペースメーカ三機能装置、また更に、その他の様々な装置にも適用可能であ
る。更に、図１の説明では、シングル・チャンバ形の心室ペーシング・システム
に用いられるペースメーカについて説明するが、本発明は、デュアル・チャンバ
形や、マルチ・チャンバ形のペーシング・システムにも適用可能であり、その一
例として、デュアル・チャンバ形の好適な実施の形態においては、ＤＳＰチップ
が、Ｐ波、Ｒ波、及びＴ波に該当する心信号を夫々に処理するための、３本の個
別のチャネルを備えているようにすればよい。
【００１１】 図１に示したデバイスにおける主要な構成要素としては、マイクロプロセッサ
（μＰ）３０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１０２、ランダム・アクセス
・メモリ（ＲＡＭ）３２、ディジタル・コントローラ２３、出力増幅回路３５、
ＤＳＰ回路３６、それに、テレメトリ／プログラミング・ユニット３８がある。
リード・オンリ・メモリ３１には、このデバイスの基本的なプログラムが格納さ
れており、そのプログラムのうちには、このデバイスが実行する様々なタイミン
グ期間の長さを決定するための計算処理を定義したプライマリ・インストラクシ
ョン・セットが含まれている。ランダム・アクセス・メモリ３２には、例えば、
心拍設定値、パルス幅設定値、それにパルス振幅設定値等の、医師がこのデバイ
スに設定する変数値である様々な制御パラメータの値が格納される。ランダム・
アクセス・メモリ３２及びリード・オンリ・メモリ３１からの読出動作は、ＲＤ
線（読出線）４１によって制御されている。また、ランダム・アクセス・メモリ
３２への書込動作は、ＷＲ線（書込線）４２によって制御されている。即ち、ラ
ンダム・アクセス・メモリ３２またはリード・オンリ・メモリ３１に格納されて
いる内容のうち、そのときアドレス・バス４４上に送出されている情報によって
指定されている内容が、データ・バス４５上へ、ＲＤ線４１上の信号に応答して
送出される。同様に、ランダム・アクセス・メモリ３２のアドレスのうち、その
ときアドレス・バス４４上に送出されている情報によって指定されているアドレ
スへ、データバス４５上の情報が、ＷＲ線４１上の信号に応答して書込まれる。
【００１２】 コントローラ３４は、ここに具体例として例示したペースメーカ・デバイスの
基本的なタイミング機能及び制御機能の全てを実行するものである。コントロー
ラ３４には、プログラム可能なタイミング・カウンタが、少なくとも１つ設定さ
れる。このタイミング・カウンタは、例えば、ペーシング刺激によって心室収縮
を発生させた時点から、または、自発性の心室収縮が検出された時点からカウン
トを開始して、その時点から所定の時間が経過した時点で終了すべき期間の終了
時点を表示するものである。このタイミング・カウンタを用いて、ペーシング・
パルスを発生させるタイミングを規定したエスケープ期間を設定すると共に、三
相パルスのうちの、充電パルス部分と再充電パルス部分の、夫々の持続時間を設
定するようにしている。コントローラ３４は、出力段（出力増幅回路）３５にお
ける出力パルスの発生及び送出の動作をトリガし、また、コントローラ３４は、
制御バス４６へ割込信号を送出することによって、マイクロプロセッサ３０を周
期的にスリープ状態から覚醒させて必要な機能を実行させる。図示のペースメー
カはシングル・チャンバ形のものであり、電極としては、ペーシング・パルスの
供給と心信号の検出との両方を行える２本の電極５０及び５１が、出力回路３５
に接続されている。電極５０は、一般的には、心内膜リード５０Ｌの先端に装備
される。このペースメーカを心室ペーシングに用いる場合の、電極５０の好まし
い定位位置は右心室の心尖であり、また、心房ペーシングに用いる場合の、電極
５０の好ましい定位位置は、いうまでもなく患者の心房内である。電極５１は、
双極性リードに用いられているようなリング電極とすることが好ましい。図中に
電極５２として示したのは、ペースメーカのハウジングであり、適宜選択した極
性で、単極性ペーシング動作及び単極性検出動作を実行させる際に、中立電極と
して用いられる。デュアル・チャンバ形やマルチ・チャンバ形のペーシング・シ
ステムでは、更に多くの電極を使用することはいうまでもない。その場合には、
例えば、リード６０Ｌに装着した電極５９、６０を用いて心房におけるペーシン
グ及び検出を行う一方で、電極５０、５１を用いて心室におけるペーシング及び
検出を行うようにする。送出するパルスの振幅及びパルス幅、それに、そのパル
スを送出するためにいずれの電極ペアを使用するかは、コントローラ３４が、バ
ス５４を介して出力回路３５を制御することによって決定される。
【００１３】 心信号の検出は、所望の電極ペアによって行うことができ、両方の電極ペアに
よって行うことも可能である。また、その検出は、双極性検出動作として行うこ
とも、単極性検出動作として行うこと可能であり、両方式を併用することも可能
である。「複合極性」検出動作を行わせる場合には、心房内に定位した単極性リ
ードと、心室内に定位した単極性リードとを使用し、例えば、電極５０と、電極
５９との間で、心信号をピックアップする。検出信号は、ブロック３６で表した
ＤＳＰへ入力され、このＤＳＰ３６は、取り扱う心信号の種別数に対応した本数
の信号処理チャネルを備えている。例えば、心拍数制御、捕捉検出、またはその
他の何らかの目的でＰ波に関する処理を行うようにしたデュアル・チャンバ形の
ペースメーカでは、Ｐ波、Ｒ波、及びＴ波の夫々の信号処理を行うために、３本
の信号処理チャネルを備えることになる。ディジタル信号処理によって得られた
データは、バス６０と、コントローラ３４と、バス４６とを介して、マイクロプ
ロセッサ３０へ供給され、信号種別判定処理や、その他の必要とされる種々の計
算処理に用いられる。
【００１４】 植込形デバイスであるこのペースメーカを外部から制御する際には、ブロック
３８で示したテレメトリ／プログラミング・ユニットが使用され、このユニット
３８を介して、体内に植込んだデバイスと、体外プログラミング装置（不図示）
との間で通信を行うことができる。多くの場合、この通信は、電波による無線通
信の形で行われ、そのためのアンテナ５５を備えている。適当なテレメトリ／プ
ログラミング・システムが、当業界において幾種類も公知となっている。本発明
は、一般的なテレメトリ／プログラミング回路のうちのどのようなものを使用し
ても機能し得るものである。体外プログラミング装置から入力されたデータは、
バス５６を介してコントローラ３４へ転送される。同様に、ペースメーカ内に保
持されているデータを、バス５６を介してテレメトリ／プログラミング・ユニッ
ト３８へ転送し、そこから体外プログラミング装置へ送信させることができる。
尚、本発明にとって重要なことの１つに、ＤＳＰの複数本の信号処理チャネルの
各々において導出されたパラメータの値に対して処理を施す種別判定アルゴリズ
ムを、公知の方式で、プログラム変更可能（設定変更可能）にしてあるというこ
とがある。
【００１５】 図２Ａは、ＤＳＰチップ３６の主要構成要素を示した図である。ＤＳＰチップ
３６は、そのチップ面積が約２０ｍｍ2であり、そのチャネル１本あたりの消費
電流が０．７〜１．５μＡであるように設計されている。図２Ａには、ＤＳＰチ
ップ３６のチャネルとして、心房信号（Ａ信号）または心室信号（Ｖ信号）が入
力される１本のチャネルだけを示したが、このＤＳＰチップ３６には、処理すべ
き夫々の信号に対応して、所望の本数の同様のチャネルが装備される。チャネル
に入力される信号は、入力の時点ではまだアナログ形式の信号であり、このアナ
ログ信号を先ず増幅回路（ＡＭＰ）６２で増幅する。この増幅回路６２は、通過
帯域が約０．７〜５００Ｈｚのフィルタ特性を有する。続いて、増幅したアナロ
グ信号をＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）６４に通して、それをディジタル信号に変
換する。このＡ／Ｄ変換は、図２Ｂに示したように、Δ−Σモジュレータに通し
た後に、更にデシメータに通すことによって行い、これによって得られるディジ
タル信号の形式及び発生間隔は、８ビット・バイト形式で、１．６ミリ秒間隔と
するのが一般的である。ブロック６４で示したＡ／Ｄコンバータから送出された
ディジタル信号は、ディジタル・フィルタ６５へ入力される。これは、ディジタ
ル・バンドパス・フィルタであり、低周波の信号成分を除去し、Ａ／Ｄコンバー
タ６４のオフセットの影響を除去し、更に、高周波の妨害信号成分も除去できる
特性を有するものとすることが好ましい。このディジタル・フィルタ６５の出力
を、図３Ａに記したように、ＳＩＧ信号と呼ぶことにする。このＳＩＧ信号は、
ブロック６６で示した検出部へ供給されている。検出部６６では、このＳＩＧ信
号の、信号勾配、即ちスルー・レートを導出しており、このスルー・レートを表
す信号を、以下、ＳＬ信号と呼ぶことにする。また検出部６６では更に、ＳＩＧ
信号とＳＬ信号の夫々を、正のスレショルド電圧値及び負のスレショルド電圧値
とを比較することによって、「事象検出」信号を発生させている。
【００１６】 図２Ｂに更に詳細に示した１つの実施の形態では、ディジタル・フィルタ６５
の出力を、３個のレジスタ８１、８２、８３を直列に接続したレジスタ列へ供給
している。３個のレジスタ８１、８２、８３は、カスケード結合してあり、１回
のサンプリングが行われるたびに、第１レジスタ８１に格納されていたディジタ
ル信号が第２レジスタ８２へ転送され、第２レジスタ８２に格納されていたディ
ジタル信号が第３レジスタ８３へ転送される。差分回路８４は、２つのディジタ
ル信号の間の差分を取るための回路であり、第１レジスタ８１のディジタル信号
（これは、新たに格納されたＳＩＧ信号である）と第２レジスタ８２のディジタ
ル信号との間の差分、または、第１レジスタ８１のディジタル信号と第３レジス
タ８３のディジタル信号との間の差分を取ることができる。ブロック８５で示し
た比較回路は、ＳＩＧ信号の値を、正のスレショルド値を表す電圧値と比較して
おり、ブロック８６で示した比較回路は、ＳＩＧ信号の値を、負のスレショルド
値と比較している。ＳＩＧ信号の値が、それら２つのスレショルド値の一方を超
えて変化したならば、そのスレショルド値に対応した方の比較回路からＯＲゲー
ト８９を介して出力信号が送出される。すると、ブロック９０で示したように、
持続時間が５０ミリ秒のウィンドウ信号が発生される。同様に、ブロック８４で
示した差分回路から出力される差分信号、即ちＳＬ信号を、ブロック８７で示し
た比較回路が正のスレショルド値と比較しており、ブロック８８で示した比較回
路が負のスレショルド値と比較している。ＳＬ信号の値が、それら２つのスレシ
ョルド値の一方を超えて変化したならば、そのスレショルド値に対応した方の比
較回路からＯＲゲート９１を介してウィンドウ回路９２へ信号が出力される。Ｏ
Ｒゲート８９とＯＲゲート９１とのいずれか一方を介して信号が出力されてから
５０ミリ秒以内に、他方のＯＲゲートを介して信号が送出されたならば、ＡＮＤ
回路９３が出力を発生し、その出力がブロック９４へ供給されることによって、
検出事象が発生したことが認識される。
【００１７】 図３Ａにおいて、上方の曲線は、検出事象として認識され種別判定が行われる
ある事象に対応した、フィルタ処理済信号（ＳＩＧ信号）を表しており、下方の
曲線は、そのＳＩＧ信号に対応した勾配信号（ＳＬ信号）を表している。図３Ａ
には更に、ＳＩＧ信号に対応した正のスレショルド値及び負のスレショルド値を
ＳＩＧ＿ＴＨ＋、及びＳＩＧ＿ＴＨ−で表してあり、また、ＳＬ信号に対応した
正のスレショルド値及び負のスレショルド値をＳＬ＿ＴＨ＋、及びＳＬ＿ＴＨ−
で表してある。図３Ａに示した具体例では、ＳＩＧ信号が正のスレショルド値を
横切ってから、サンプリング１回ないし２回の後に、ＳＬ信号が負のスレショル
ド値を横切っている。また、図示の如く、最初にＳＩＧ信号が正のスレショルド
値を超えた時点で、持続時間が５０ミリ秒の検出ウィンドウが開始されている。
また、検出事象の発生を表示する信号である検出マーカを、図中の最下段に短い
縦線で示してあり、この検出マーカは、ＳＩＧ信号とＳＬ信号の両方が、夫々の
信号の一方のスレショルド値を超えた時点で、送出されている。
【００１８】 図２Ｃは、図２Ａに「形状解析部」と記入したブロック６８の回路の具体例を
示したブロック図である。このブロック６８は、ＤＳＰ回路の動作のうち、持続
時間が７０ミリ秒の解析ウィンドウの持続時間中に、処理対象の信号から複数種
類のパラメータの値を導出する部分の動作を表しており、値を導出するパラメー
タは、図３Ｂに示した通りである。解析ウィンドウ表示信号がアクティブになっ
たならば、ＳＩＧ信号の値及びＳＬ信号の値に処理操作を施し、それによって、
図３Ｂに示した信号パラメータの値を導出する。ここでは最初に、図３Ｂに示し
たパラメータのうち、フィルタ処理済信号（ＳＩＧ信号）に関連したパラメータ
について説明する。先ず、解析ウィンドウの持続時間中におけるＳＩＧ信号の最
大値及び最小値を求める。最大値は正の値であり、これをＳＩＧｍａｘとする。
また、最小値は負の値であり、これをＳＩＧｍｉｎとする。次に、前述の事象検
出の時点からＳＩＧｍａｘまでの時間長さを求める。これをＳＩＧ＿Ｄｍａｘと
する。また、事象検出の時点からＳＩＧｍｉｎまでの時間長さを求める。これを
ＳＩＧ＿Ｄｍｉｎとする。同様に、ＳＬ信号の曲線に関しても、解析ウィンドウ
の持続時間中の最大値ＳＬｍａｘ及び最小値ＳＬｍｉｎを求めると共に、事象検
出の時点からそれら最大値及び最小値までの時間長さを求める。それら時間長さ
をＳＬ＿Ｄｍａｘ、及びＳＬ＿Ｄｍｉｎとする。更に、いずれかの信号が最初に
スレショルド値を横切った時点から、最後にスレショルド値を横切った時点まで
の時間長さ（これを図中にＷで示した）を求める。図示例では、この時間長さＷ
は、ＳＩＧ信号が最初に正のスレショルド値を横切った時点から、ＳＩＧ信号が
最後に正のスレショルド値を横切った時点までの時間長さとなっている。
【００１９】 続いて、図２Ｃを参照して、再び回路構成について説明する。解析ウィンドウ
を開始するのは、検出事象に対応したＳＩＧ信号またはＳＬ信号が前述の４つの
スレショルド値のうちの１つを最初に横切った時点である。そのために、図２Ｂ
に示した４つの比較回路８５、８６、８７、８８の出力を集めてＯＲゲート９５
に入力させており、このＯＲゲート９５から最初に出力が送出された時点で、回
路９６が解析ウィンドウ信号の送出を開始するようにしている。この解析ウィン
ドウ信号によって、比較回路９７−ＳＩＧと、比較回路９７−ＳＬとがイネーブ
ルされる。比較回路９７−ＳＩＧは、ディジタル・フィルタ６５から出力される
ＳＩＧ信号の値を、ＭＩＮ／ＭＡＸレジスタ群９８−ＳＩＧの現在値と比較して
おり、比較回路９７−ＳＬは、差分回路８４から出力されるＳＬ信号の値を、Ｍ
ＩＮ／ＭＡＸレジスタ群９８−ＳＬの現在値と比較している。
【００２０】 レジスタ群９８−ＳＩＧと、レジスタ群９８−ＳＬとは、各々が４個のレジス
タから成り、従ってそれら２つのレジスタ群によって、合計８個のレジスタから
成るレジスタ集合が構成されており、それら８個のレジスタは、解析ウィンドウ
の開始時点でリセットされるようにしてある。そして、ＳＩＧ信号及びＳＬ信号
がサンプリングされるたびに、サンプリングされたＳＩＧ信号の値を、図３Ｂで
説明したＳＩＧ信号に関連した４種類のパラメータの値を格納している４個のレ
ジスタの夫々の値と比較し、また、サンプリングされたＳＬ信号の値を、図３Ｂ
で説明したＳＬ信号に関連した４種類のパラメータの値を格納している４個のレ
ジスタの夫々の値と比較する。そして、それらの比較結果に応じて、対応するレ
ジスタに新たな格納値を書込むようにしており、それを次のようにして行う。
【００２１】 ＳＩＧ＜ＳＩＧｍｉｎであれば、ＳＩＧ→ＳＩＧｍｉｎ、及び、Ｄ→ＳＩＧ＿
Ｄｍｉｎとする。 ＳＩＧ＞ＳＩＧｍａｘであれば、ＳＩＧ→ＳＩＧｍａｘ、及び、Ｄ→ＳＩＧ＿
Ｄｍａｘとする。 ＳＬ＜ＳＬｍｉｎであれば、ＳＬ→ＳＬｍｉｎ、及び、Ｄ→ＳＬ＿Ｄｍｉｎと
する。 ＳＬ＞ＳＬｍａｘであれば、ＳＬ→ＳＬｍａｘ、及び、Ｄ→ＳＬ＿Ｄｍａｘと
する。
【００２２】 更に、ＳＩＧ信号とＳＬ信号のいずれかが、対応するスレショルド値の一方を
最初に横切ってから、それら信号のいずれかが、対応するスレショルド値の一方
を最後に横切った時点までの時間長さＷを記録するようにしている。
【００２３】 従って、ＤＳＰ回路は、解析ウィンドウの開始後、ＳＩＧ信号とＳＬ信号のい
ずれかが、対応するスレショルド値の一方を最初に横切った時点から、その解析
ウィンドウの終了時点まで、入力してくる各々のバイト・データに対して連続的
に処理操作を施すことによって、以上に述べたパラメータの値を導出する。導出
されたパラメータの値はデータ・バス６０上へ送出され、このデータ・バス６０
から直接、バス４６上へ転送されて、マイクロプロセッサ３０へ供給される。ま
た、図２Ａにブロック６４、６５、６６、及び６８で示した構成要素の各々は、
その出力を、Ｉ／Ｏインターフェース７０を介してバス７２上へ送出できるよう
にしてあり、バス７２は、データ・バス６０とプログラム・レジスタ群７５との
どちらにも結合可能にしてある。また、プログラム・レジスタ群７５は、図２Ａ
にブロック６２、６４、６５、６６、及び６８で示した構成要素の夫々に接続さ
れており、様々な用途に用いられ、例えば、増幅回路の感度の設定や、検出部に
おける検出スレショルド値の設定などに用いられる。
【００２４】 図４は、ペースメーカ・システムにおいて、本発明に従って実行される様々な
処理動作の全体像を提供するためのフローチャートである。ブロック１００は、
心房から検出されて入力してくるアナログ信号が、ＤＳＰチップのＡチャネルへ
供給されることを示している。Ａチャネルのスレショルド値は、心房から検出さ
れる信号に適合するように設定されている。Ａチャネルへ供給された信号には、
上で説明した処理操作が施される。即ち、増幅され、アナログからディジタルに
変換され、ディジタル・フィルタで処理され、勾配信号が導出され、そして、事
象が検出されていると実際に判定されたならば事象検出表示信号が送出され、ま
た、形状解析が実行されて、複数種類のパラメータの夫々の値が導出される。そ
れらパラメータは、例えば、以上に説明したような９種類までのパラメータであ
る。以上のＤＳＰで実行される処理動作に続いて、事象検出表示信号と導出され
た複数種類のパラメータの値とが、ブロック１０１に示したようにマイクロプロ
セッサ３０へ送られる。一方、心室から検出された信号は、ＤＳＰチップのＲチ
ャネルへ供給されると共に（１０２）、Ｔチャネルへも供給される（１０４）。
Ｒチャネルのスレショルド値は、Ｒ波に適合するように設定されており、このＲ
チャネルでも、Ａチャネルで実行されるＤＳＰ機能と同じＤＳＰ機能が実行され
る。そして、それによって得られた事象検出表示信号と複数種類のパラメータの
値とが、ブロック１０３に示したようにマイクロプロセッサ３０へ送られる。Ｔ
チャネルのスレショルド値は、Ｔ波に適合するように設定されており、このＴチ
ャネルでも、図２Ａを参照して説明したＤＳＰ機能が同様にして実行され、そし
て、それによって得られたデータが、ブロック１０５に示したようにマイクロプ
ロセッサ３０へ送られる。マイクロプロセッサ３０は、ブロック１０７及びブロ
ック１１０において、受け取ったデータが、どのチャネルから送られてきたもの
かを判定し、そのチャネルに対応した信号種別判定アルゴリズムを選択する。そ
して、Ａチャネルから送られてきたデータに対しては、ブロック１０８に示した
ように、心房信号用の信号種別判定アルゴリズムに従って処理操作を加える。ま
た、Ｒチャネルから送られてきたデータに対しては、Ｒ波信号用の信号種別判定
アルゴリズムに従って処理操作を施す（ブロック１１１）。また、Ｔチャネルか
ら送られてきたデータに対しては、Ｔ波信号用の信号種別判定アルゴリズムに従
って処理操作を施す（ブロック１１２）。データがどのチャネルから送られてき
たものであっても、信号種別判定が完了したならば、マイクロプロセッサは、ブ
ロック１１４において、判定された種別に対応した適当な事象処理を実行し、即
ち、信号の種別判定に続いて所定の論理ステップを実行する。これに関しては、
例えば、１９９８年７月２１日付発行の米国特許第５７８２８８７号を参照され
たい。同米国特許には、Ｖ検出事象、Ａ検出事象、及びＴ波に関する、夫々の事
象処理の具体例が記載されている。尚、同米国特許の開示内容は、この言及をも
って本願開示に組込まれたものとする。
【００２５】 ここで重要なこととして、マイクロプロセッサが実行する複数の種別判定アル
ゴリズムは、その各々が、プログラム可能（設定変更可能）であるということが
ある。心房信号や心室信号に処理を施すための複数のチャネルのうちの、どのチ
ャネルにおいても、先に説明した９種類のパラメータのうちから選択した任意の
パラメータの組合せを使用することができ、また、使用するパラメータどうしの
間で、それらの値に相対的な重み付けをすることも可能である。これによって優
れた融通性が得られているため、ＤＳＰチップが信号パラメータの値に関するデ
ータを導出する動作の動作効率を向上させることができ、また、ソフトウェアで
構成されている夫々のチャネルに対応したアルゴリズムを、信号種別判定のため
の計算処理を好適に実行できるように、最適にプログラムすることが可能となっ
ている。
【００２６】 図５Ａ〜図５Ｄは、ＤＳＰ回路３６の複数本のチャネルのうちの１本のチャネ
ルの動作を説明するための図である。ここでは具体例として、図４中にブロック
１００で示したＡチャネルの動作を示した。また、このＡチャネルの動作のうち
でも特に、ＦＦＲＷとＰ波とを分別するために用いられる心房信号に関連したパ
ラメータの値を導出する動作を示した。図５Ａは、一組の曲線を示したグラフで
ある。最上段の曲線は、単極性リードで検出した心房信号をディジタル化した信
号を示しており、この信号にはＰ波の部分とＦＦＲＷの部分とが含まれている。
上から二段目の曲線は、最上段の信号をディジタル・フィルタに通して得られた
フィルタ処理済信号（ＳＩＧ信号）を示している。負のスレショルド値を０．５
ｍＶとし、正のスレショルド値も０．５ｍＶとしてあり、また、最大値の箇所及
び最小値の箇所に印を付けてある。上から三段目の曲線は、二段目の信号から導
出した勾配信号（ＳＬ信号）を示している。この信号に関しても、負のスレショ
ルド値を０．５ｍＶとし、正のスレショルド値を０．５ｍＶとしている。最下段
には、事象検出表示信号（検出マーカ）と、持続時間が５０ミリ秒の検出ウィン
ドウと、持続時間が７０ミリ秒の解析ウィンドウとを示した。
【００２７】 図５Ｂは、多数の検出事象に該当する夫々の信号に処理を施して導出した、そ
れら信号の夫々のＳＩＧｍｉｎ及びＳＩＧｍａｘの値をプロットしたグラフであ
る。このグラフから明らかなように、検出事象に該当する信号の殆どは、その信
号から導出したＳＩＧｍｉｎの値が、所定の水平直線より下方に存在しており、
即ち、Ｋｏで示した所定のＳＩＧｍｉｎの値より小さくなっている。図５Ｃは、
図５Ｂにそのデータをプロットした多数の信号から導出した、別のデータをプロ
ットしたものであり、それら信号のＳＬｍｉｎの値に対するＳＬｍｉｎの値をプ
ロットしたグラフである。この場合には、このグラフから明らかなように、Ｐ波
に関する信号に対応したデータ点はいずれも、水平直線Ｋ１より下方で、垂直直
線Ｋ２より右方に位置する。即ち、以上に述べた条件を満たす信号はＰ波の特性
を有するものであり、ＦＦＲＷの特性を有するものではない。そこで、図５Ｂに
示された条件と、図５Ｃに示された条件とを、共に満足する信号を抽出すること
によって、高い信頼性をもってＰ波をＦＦＲＷから弁別することができる。この
弁別手順を示したのが図５Ｄのフローチャートである。このフローチャートに示
した手順は、マイクロプロセッサが、図４にブロック１０８で示した処理を実行
する際に従う手順である。フローチャートのブロック１５０では、ＳＩＧｍｉｎ
の値がＫｏより小さいか否かを判定する。もしそうであったならば、ブロック１
５１でフラグを「１」にセットして、ＳＩＧ信号を解析した限りでは、Ｐ波であ
ると示唆されていることを表示する。一方、ＳＩＧｍｉｎの値がＫｏより小さく
なかったならば、ブロック１５２でフラグを「０」にセットして、第１段階の解
析に関しては、ＦＦＲＷであると判定されたことを表示する。ブロック１５４で
は、ＳＬ信号をＳＬ条件に対して照合する。即ち、ＳＬｍａｘの値がＫ１より小
さく、ＳＬｍｉｎの値がＫ２より大きかったならば、ブロック１５５において、
その信号はＰ波であると種別判定する。一方、ブロック１５４における判定結果
がＮＯであったならば、処理の流れはブロック１５６へ進み、前述のフラグを調
べてＳＩＧ解析の結果を取出す。フラグが「０」にセットされていたならば、Ｓ
ＩＧ信号とＳＬ信号とのいずれもが、検出事象の信号がＦＦＲＷであることを示
唆しているのであるから、ブロック１５７において、その信号はＦＦＲＷである
と種別判定する。一方、フラグが「１」にセットされていたならば、結果は不確
定であり、ブロック１５８において、検出事象の種別判定は存在しないと判定す
る。
【００２８】 図６は、ＳＬ信号に関連したデータを示したグラフであり、ＦＦＲＷと、逆行
性Ｐ波と、洞性Ｐ波と、ペーシング刺激による妨害波とを弁別するための条件を
示したものである。図示の如く、ＳＬｍｉｎの絶対値が４０以下で、ＳＬｍａｘ
の絶対値が約４０であれば、それは、そのデータがＦＦＲＷのものであると種別
判定すべきことを示唆している。また、ＳＬｍｉｎの絶対値が６０以上で、ＳＬ
ｍａｘの絶対値が２０以上６０以下であるならば、それは、その信号が逆行性Ｐ
波である可能性を示唆している。また、その信号のＳＬｍｉｎの絶対値が６０以
上１００以下で、そのＳＬｍａｘの絶対値が６０以上１００以下であるならば、
それは、その信号が、正常なＰ波、即ち洞性Ｐ波であることを示唆している。更
に、ＳＬｍａｘの値が１００以上であるならば、それは、ペーシング刺激による
妨害波であることを示唆している。従って、この図６のグラフに示した条件を組
み込むことによって、図５Ｄに示した種別判定アルゴリズムより更に精緻な種別
判定アルゴリズムが得られる。また、図６には示さなかったが、一般的に、ＰＡ
Ｃと、正常なＰ波である洞性Ｐ波とは、勾配に関連したパラメータの値が異なっ
ている。従って、利用可能な９種類のパラメータのうちから適当なパラメータの
組合せを選択して、それらパラメータに処理を施すことによって、ＰＡＣの種別
判定も可能である。
【００２９】 図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、本発明を用いてＰＶＣを正常伝導Ｒ波から弁
別する手順を説明するための図である。図７Ａは、横軸にＳＩＧｍａｘを取り、
縦軸にＳＩＧｍｉｎを取って、心室信号データをプロットしたグラフである。図
７Ｂは、横軸にＳＬｍａｘを取り、縦軸にＳＬｍｉｎを取って、心室信号データ
をプロットしたグラフである。図７Ａ及び図７Ｂのこれらグラフは、ＰＶＣを正
常伝導Ｒ波から弁別するための条件を示しており、それら条件を利用したアルゴ
リズムを図７Ｃに示した。図７Ｃのブロック１２０と、図７Ａとから分かるよう
に、ＳＩＧｍａｘの値が定数Ｘより大きかったならば、それは、検出事象がＰＶ
Ｃである可能性を示唆するものである。従って、この比較結果が肯定であったな
らば、処理の流れはブロック１２１へ進み、そこでは、ＳＬｍｉｎの値を定数Ｙ
と比較する。図７Ｂから明らかなように、ＳＬｍｉｎの値がＹより大きかったな
らば、それもまた、検出事象がＰＶＣであることを示唆するものである。従って
その場合には、処理の流れはブロック１２２へ進み、検出事象がＰＶＣであると
種別判定する。一方、ブロック１２０において、ＳＩＧｍａｘの値がＸより小さ
かったならば、処理の流れはブロック１２４へ進み、そこで、Ｒフラグを「１」
にセットする。続いて、ブロック１２１において、ＳＬｍｉｎの値がＹより小さ
かったならば、処理の流れはブロック１２５へ進む。そして、ブロック１２５に
おいて、Ｒフラグが既に「１」にセットされていたならば、それは、以上の２つ
の条件のいずれもが、Ｒ波であることを示唆しているのであり、処理の流れはブ
ロック１２６へ進み、そこで、検出事象の信号がＲ波であると種別判定する。一
方、ブロック１２５における判定結果が否定であったならば、ブロック１２８に
おいて、このアルゴリズムは、状況は不確定であり、種別判定は存在しないと結
論する。
【００３０】 図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、ペースメーカが複合極性方式の検出方式を採
用している場合に、ＤＳＰとソフトウェアとを組み合わせた本発明の技法がどの
ように適用されるかを説明するための図である。図８Ａに示したように、複合極
性方式の検出のためには、基本的に、単極性心房リードと単極性心室リードとを
使用して、双極性差分検出を行うようにした構成が用いられる。この構成は、周
知の如く、双極性検出方式の利点と、単極性リードを使用することによる利点と
を、共に享受できるようにしたものであり、外部からのノイズによる干渉が軽微
であり、筋電位、ＦＦＲＷ、及びその他の妨害波が検出されてしまうおそれが小
さい。心房リードと心室リードとの間で検出された複合信号が、図８Ａに「Ｐ＋
Ｒ／ＤＳＰ／チャネル」と記したブロック１３０で示されたチャネルへ入力され
ている。またそれと共に、心室リードによって検出された信号が、「Ｒ／ＤＳＰ
／チャネル」と記したブロック１３４で示されたチャネルへ入力されている。Ｐ
＋Ｒチャネル１３０からは、複合Ｐ＋Ｒ事象検出信号と複数のパラメータ信号と
が出力され、それら信号に対して、検出された信号がＰ波またはＲ波のいずれか
であるか否かを判定する種別判定を行うＰ／Ｒ検出アルゴリズム１３２に従って
処理操作が施される。同様に、Ｒチャネル１３４から出力される事象検出信号と
複数のパラメータ信号とに対して、Ｒ検出アルゴリズム１３６に従って処理操作
が施される。これら２つのアルゴリズムによって夫々に種別判定された結果を表
す２つの信号が、「事象処理」と記したブロック１３８へ供給される。図８Ｂか
ら明らかなように、Ｐ波とＲ波とは、斜めの直線によって明確に区分され、この
斜めの直線は、ＳＬｍｉｎの絶対値とＳＬｍａｘの絶対値とを加えた合計値が所
定値になるような直線である。図８Ｂにプロットしたデータ点を見れば、この合
計値の所定値を１７０とすればよいことが分かる。即ち、それらパラメータの絶
対値の合計値が１７０以下であれば、それは、Ｐ波であることを示唆しており、
一方、その合計値が１７０以上であれば、それは、Ｒ波であることを示唆してい
る。図８Ｃに示したように、Ｐ＋Ｒチャネル１３０から事象検出信号が発生した
場合の解析を実行するために、Ｐ／Ｒアルゴリズムは、先ず、ブロック１４０に
おいて、ＳＬｍｉｎとＳＬｍａｘの２つの勾配パラメータの絶対値の合計値を求
める。ブロック１４２では、Ｙで表されるその合計値が１７０以上か否かを判定
する。もし、Ｙが１７０以上であったならば、ブロック１４４において、その信
号がＲ波であると種別判定する。一方、Ｙが１７０以上でなかったならば、ブロ
ック１４６において、その信号がＰ波であると種別判定する。図８Ｃのフローチ
ャートを構成している論理ステップは、勾配パラメータ（即ち、ＳＬｍｉｎとＳ
Ｌｍａｘ）だけを解析対象として使用しているが、Ｐ／Ｒアルゴリズムが解析対
象とするパラメータは、必ずしも勾配パラメータだけに限られるものではなく、
図３Ｂに示したその他のパラメータを解析対象として更に追加するようにしても
よい。また、図８Ｃに示した手順は、パラメータの値の比較を１回だけしか行わ
ないにもかかわらず、その推定結果の信頼性が高いことが判明しているため、そ
の他のパラメータの値の比較を追加して行う場合であっても、図８Ｃに示したパ
ラメータの値の比較に対しては、その他の比較よりも大きな重み付けをするのが
よい。ただし一般的には、種別判定アルゴリズムには、ＡＮＤ論理やＯＲ論理に
よって、その他の条件を幾つでも組み合わせることができる。
【００３１】 先に述べたように、本発明を用いて心臓組織の状態の評価を行うことも可能で
あり、具体的には、例えば虚血の発生の有無などを検出することができ、また、
虚血が発生したときにそれに対する処置を施すようにすることも可能である。本
発明を用いてそれら機能も併せて実行する場合には、例えば、時間の経過と共に
或いは心拍数の変動に対して、１つないし幾つかのパラメータの値がどのように
変化するかという、パラメータの値の変動傾向を調べるようにすればよい。この
目的に利用可能なパラメータとしては、遠隔領域Ｒ波（ＦＦＲＷ）の振幅ないし
ＱＲＳの幅を表す信号の勾配や、刺激によって誘起された反応の大きさを表す信
号の勾配などがある。以上に説明したＤＳＰによる信号処理方式を用いるように
すれば、それらパラメータを容易に利用できるようになる。その具体例を提示す
るために、図９に、それらパラメータを利用して虚血の発生を検出する場合を示
した。図９−１に示したものでは、信号パラメータとして、勾配信号最小値及び
勾配信号最大値を使用しており、それらによって、遠隔領域Ｒ波、逆行性Ｐ波、
及びその他の信号の種別判定がなされる。この種別判定の信号情報自体も有用な
ものであるが、ある種別に該当することが判明している信号が、時間の経過や心
拍数の変動に対してどのように変化するかという、その変動傾向から、患者の状
態についての、ないしは特定の心臓組織についての、更なる情報を取得すること
ができる。図９−１のグラフからも分かるように、例えば遠隔領域Ｒ波等の、特
定の種別に該当する信号は、そのパラメータの値が完全に安定することはなく、
変動する。また、図９−２に示したように、あるパラメータが変動することによ
って、別のパラメータが変化することがあり、このような変動傾向を認識する機
能をデバイスに付与しておくことができる。図９−２は、１つの具体例として、
時間の経過と共に変化する遠隔領域Ｒ波の変動傾向を示したグラフである。この
グラフから明らかなように、時間の経過と共に、遠隔領域Ｒ波に関連したパラメ
ータの値が上昇しており、時刻ｔ０に至ってその値が所定スレショルド値ＰＤＴ
を横切っている。このように、パラメータの値がスレショルド値を横切ったとき
に、様々な機能の動作を起動させるようにすればよく、例えば、その時点で検出
されているＱＲＳ信号や、それに関連した身体活動性の情報などを、後に解析す
るために格納する動作を起動するようにしてもよい。パラメータの値がスレショ
ルド値を横切ったときに起動させる動作のその他の具体例としては、デバイスの
心拍数応答機能の応答特性の変更動作、刺激出力の強度の変更動作、それに検出
スレショルド値の変更動作等などを挙げることができる。更に別の実施の形態と
して、パラメータの値がスレショルド値を横切ったならば、デバイスが、例えば
薬剤の局所的投与等の、補助的治療動作を開始するようにしておいてもよい。こ
のような場合にパラメータとして利用可能な信号としては、例えば、ＱＲＳの幅
を表す信号、ＱＲＳの幅を表す信号の勾配を表す信号、それら信号を組み合わせ
た信号、それに、刺激によって誘起された反応を表す信号の勾配を表す信号など
がある。従って、時間の経過または心拍数の変動に対するパラメータの値の変動
傾向の解析を通して、患者の状態または患者の心臓の状態に関する更なる情報を
判定するようにすれば、ここに開示した具体的な実施の形態と同様の方式を用い
て、虚血を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる植込形ペースメーカの主要な構成要素を示したブロック図であ
り、検出信号の処理動作全体の中でＤＳＰチップ及びマイクロプロセッサがいか
なる役割を果たしているかを説明するための図である。
【図２】 Ａは、本発明にかかるＤＳＰのチャネルの機能上及び構造上の様々な構成要素
のうちの主要な構成要素を示したブロック図であり、Ｂは、ＤＳＰのそれら構成
要素のうちの事象検出表示信号を発生させるための構成要素を示したブロック図
であり、Ｃは、ＤＳＰのそれら構成要素のうちの解析データを収集するための構
成要素を示したブロック図である。
【図３】 Ａは、サンプリングした心信号にフィルタ処理を施したフィルタ処理済信号を
示した曲線と、このフィルタ処理済信号から導出した勾配信号を示した曲線を、
検出ウィンドウ及び検出マーカと共に例示したグラフであり、Ｂは、同じ２本の
曲線を、解析ウィンドウ及び事象の種別判定のためにその値を導出する様々なパ
ラメータと共に例示したグラフである。
【図４】 ＤＳＰチップの、各々が夫々の信号種別判定アルゴリズムに従って動作する複
数本のチャネルの動作を示した簡単なフローチャートであり、本発明が心信号を
どのように検出し、種別判定し、並びに利用しているかを説明するための図であ
る。
【図５】 Ａは、デジタル形式に変換された心房信号と、フィルタ処理済信号と、フィル
タ処理済信号の勾配を表す信号と、心房信号の検出時刻を表示するマーカと、解
析ウィンドウの終了点を表示するマーカとを示した一連の曲線のグラフ、Ｂは、
心房チャネルから得られた多数の信号について、それら信号に対応したフィルタ
処理済信号の最小値及び最大値をプロットしたグラフであり、Ｃは、Ｂに示した
ものと同じ多数の信号について、それら信号に対応した勾配信号の最小値と最大
値とをプロットしたグラフであり、Ｄは、Ｂ及びＣに示したパラメータのデータ
に対して処理操作を施す際に用いる、Ｐ波とＦＦＲＷとを弁別するためのアルゴ
リズムを示したフローチャートである。
【図６】 勾配信号の最小値と最大値を表すデータをプロットしたグラフであり、様々な
心房信号を、ＦＦＲＷと、逆行性Ｐ波と、洞性Ｐ波と、ペーシングによる妨害波
とに弁別するための条件を説明するためのグラフである。
【図７】 Ａは、心室信号から導出したフィルタ処理済信号のデータをプロットしたグラ
フであってＰＶＣと正常伝導Ｒ波とを弁別するための条件を説明するためのグラ
フ、Ｂは、心室信号から導出した勾配信号のデータをプロットしたグラフであっ
てＰＶＣと正常伝導Ｒ波との相違を説明するためのグラフ、Ｃは、以上のデータ
によって示唆される条件に基づいてＰＶＣと正常伝導Ｒ波とを弁別するアルゴリ
ズムを示したフローチャートである。
【図８】 Ａは、複合極性検出法を用いた本発明にかかるペースメーカを説明するための
ブロック図、Ｂは、複合極性信号から導出した勾配データを説明するためのグラ
フ、Ｃは、複合極性信号をＰ波とＲ波とに弁別するためのアルゴリズムを説明す
るための簡単なフローチャートである。
【図９】 特定の種別の心房信号の種別判定のために利用可能な、勾配信号最小値と勾配
信号最大値とで表されるデータをプロットしたグラフであり、時間の経過ないし
心拍数の変動に対するその信号の変動傾向を利用して虚血をはじめとする種々の
心不全等の心臓状態並びに潜在的組織状態を評価するようにした、本発明の別の
実施の形態にかかる方法を説明するためのグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｂ 5/0456 Ａ６１Ｂ 5/04 ３１２Ｒ ３１０Ｎ 【要約の続き】 を導出する。こうして導出した、ある心信号に対応した 複数種類の信号パラメータの値に対して、プログラム可 能なアルゴリズムに従って更に処理操作を施すことによ り、検出された事象の種別判定が、ＤＳＰで導出された パラメータの値に基づいて行われる。このように、ディ ジタル信号処理技術と、ＤＳＰチャネルに適合させるよ うにプログラム可能なソフトウェアとを組み合わせるこ とで、心信号の種別判定機能を改善している。

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ペースメーカと、前記ペースメーカと患者の心臓とを接続す
    るリード手段とを備え、前記ペースメーカは、ペーシング・パルスを発生させる
    パルス手段と、前記ペースメーカの動作を制御する制御手段とを有し、前記リー
    ド手段は、患者の心臓へペーシング・パルスを供給すると共に心信号を検出する
    ための電極手段を有し、前記ペースメーカは、前記電極手段を介して検出された
    心信号を増幅して処理を施すＤＳＰ手段と、検出された心信号の種別判定を行う
    種別判定手段とをを有し、前記ＤＳＰ手段は少なくとも１本のＤＳＰチャネルを
    有する、心臓ペーシング・システムにおいて、 前記ＤＳＰチャネルが、 検出されて増幅された前記信号を受取ってディジタル信号に変換する変換手段
    と、 変換された前記ディジタル信号にフィルタ処理を施してフィルタ処理済信号を
    発生させるディジタル・フィルタ手段と、 前記フィルタ処理済信号に処理操作を施して前記フィルタ処理済信号の勾配を
    表す勾配信号を発生させる勾配手段と、 前記フィルタ処理済信号と前記勾配信号とに基づいて、心臓事象の検出の有無
    と心臓事象の検出時刻とを判定する検出手段と、 前記検出時刻から開始して所定の持続時間を有する解析ウィンドウを設定する
    解析ウィンドウ手段と、 前記解析ウィンドウの持続時間中に前記フィルタ処理済信号及び前記勾配信号
    に処理を施し、その処理によってそれら信号から夫々に複数種類のパラメータの
    値を導出するパラメータ手段と、 を備えたＤＳＰチャネルであり、 前記ペースメーカが更に、前記ＤＳＰ手段から前記パラメータの値を受取り、
    受取った前記パラメータの値の関数として各々の前記信号の種別判定を行う種別
    判定手段を備えている、 ことを特徴とする心臓ペーシング・システム。
  2. 【請求項２】 前記ペースメーカがマイクロプロセッサを含んでおり、前記
    種別判定手段が、前記マイクロプロセッサと、前記パラメータの値に対して処理
    操作を施すためのアルゴリズムとで構成されていることを特徴とする請求項１記
    載の心臓ペーシング・システム。
  3. 【請求項３】 前記電極手段が、複数種類の心信号を検出する手段を含んで
    おり、前記ＤＳＰ手段が、前記チャネルを複数本備えており、それら複数本のチ
    ャネルの各々が前記複数種類の心信号の夫々１種類ずつに対応しており、前記種
    別判定手段が、前記複数本のチャネルの各々で導出されたパラメータの値に対し
    て夫々に処理操作を施すための複数のプログラム可能なアルゴリズムを含んでい
    ることを特徴とする請求項２記載の心臓ペーシング・システム。
  4. 【請求項４】 前記変換手段が、Δ−Σモジュレータ回路を備えており、前
    記ＤＳＰ手段が更に、前記変換手段、前記ディジタル・フィルタ手段、前記勾配
    手段、前記検出手段、及び前記パラメータ手段を相互に接続する相互接続手段を
    備えていることを特徴とする請求項１記載の心臓ペーシング・システム。
  5. 【請求項５】 前記パラメータ手段が、１回の解析ウィンドウの持続期間中
    に前記フィルタ処理済信号から４種類のパラメータの値を導出すると共に１回の
    解析ウィンドウの持続期間中に前記勾配信号から４種類のパラメータの値を導出
    する手段を含んでおり、前記種別判定手段が、前記４種類の信号パラメータの値
    と前記４種類の勾配パラメータの値との関数として、前記検出信号の各々を種別
    判定する手段を含んでいることを特徴とする請求項１記載の心臓ペーシング・シ
    ステム。
  6. 【請求項６】 前記パラメータ手段が、前記フィルタ処理済信号及び前記勾
    配信号を所定のスレショルド条件と比較した比較結果の関数として、信号長さを
    導出する手段を含んでいることを特徴とする請求項５記載の心臓ペーシング・シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 前記検出手段が、前記フィルタ処理済信号を少なくとも１つ
    の所定のスレショルド値と比較し、前記勾配信号を少なくとも１つの別の所定の
    スレショルド値と比較する手段を含んでいることを特徴とする請求項１記載の心
    臓ペーシング・システム。
  8. 【請求項８】 前記検出手段が、前記フィルタ処理済信号の絶対値が前記所
    定スレショルド値を超えてから所定時間内に前記勾配信号の絶対値が前記別の所
    定スレショルド値を超えたことを判定する手段を含んでいることを特徴とする請
    求項７記載の心臓ペーシング・システム。
  9. 【請求項９】 前記パラメータ手段が、前記解析ウィンドウの持続時間中に
    動作して前記フィルタ処理済信号の最小値及び最大値と前記勾配信号の最小値及
    び最大値とを判定する手段を含んでいることを特徴とする請求項１記載の心臓ペ
    ーシング・システム。
  10. 【請求項１０】 前記電極手段が、心房信号を検出するための手段を含んで
    おり、前記種別判定手段が、前記フィルタ処理済信号の前記最小値及び最大値の
    関数としてＰ波と遠隔領域Ｒ波（ＦＦＲＷ）とを弁別する手段を含んでいること
    を特徴とする請求項９記載の心臓ペーシング・システム。
  11. 【請求項１１】 前記種別判定手段が、前記解析ウィンドウの持続時間中に
    おける前記勾配信号の最大値の絶対値と最小値の絶対値との合計値の関数として
    Ｐ波と遠隔領域Ｒ波（ＦＦＲＷ）とを弁別する手段を含んでいることを特徴とす
    る請求項１０記載の心臓ペーシング・システム。
  12. 【請求項１２】 前記種別判定手段が、逆行性Ｐ波に関する判定条件を格納
    して備えており、前記種別判定手段が更に、前記最小値及び最大値を前記判定条
    件と比較することによって逆行性Ｐ波と正常なＰ波である洞性Ｐ波とを弁別する
    ソフトウェア・アルゴリズムを含んでいることを特徴とする請求項１０記載の心
    臓ペーシング・システム。
  13. 【請求項１３】 前記種別判定手段が、ＦＦＲＷと、逆行性Ｐ波と、ＰＡＣ
    と、洞性Ｐ波とを弁別する手段を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の
    心臓ペーシング・システム。
  14. 【請求項１４】 前記電極手段が、心室信号を検出するための手段を含んで
    おり、前記種別判定手段が、ＰＶＣを種別判定する手段を含んでいることを特徴
    とする請求項９記載の心臓ペーシング・システム。
  15. 【請求項１５】 ペーシング・パルスを発生させるパルス発生回路と、前記
    ペーシング・パルスを患者の心臓へ供給すると共に前記患者の心臓から心信号を
    検出するためのリード手段と、検出された心信号の関数として前記パルス発生回
    路の動作を制御する制御手段とを備えた心臓ペーシング・システムにおいて、 前記制御手段が、 複数本のチャネルを有するＤＳＰ回路であって、前記複数本のチャネルの各々
    が、前記心信号が発生したことを判定すると共に前記心信号に処理を施して複数
    種類の信号パラメータの値を導出する処理手段を備えており、前記複数本のチャ
    ネルの各々が、プログラム可能であり、前記複数本のチャネルの各々が、夫々の
    種類の心信号の検出及び種別判定に用いる格納データを備えている、前記ＤＳＰ
    回路と、 発生した前記心信号の種別判定を、前記複数種類の信号パラメータの値の各々
    に処理操作を施すことによって行うマイクロプロセッサ手段であって、前記複数
    本のＤＳＰチャネルの各々に対応した夫々にプログラム可能な複数の信号アルゴ
    リズムを備えており、更に、心信号が発生したと判定したチャネルに対応した信
    号アルゴリズムを選択すると共にその発生した心信号の種別判定を行う処理操作
    手段を備えている、前記マイクロプロセッサ手段と、 発生した心信号の種類に応じてペースメーカ動作を統御する統御手段と、 を備えた制御手段である、 ことを特徴とする心臓ペーシング・システム。
  16. 【請求項１６】 前記処理手段が、前記複数本のチャネルに個別に備えられ
    た解析手段を含んでおり、該解析手段が、信号パラメータの値を導出する期間で
    ある所定の持続時間を有する解析ウィンドウを設定する解析ウィンドウ手段を含
    んでいることを特徴とする請求項１５記載の心臓ペーシング・システム。
  17. 【請求項１７】 前記解析手段が、前記信号の勾配を導出する手段と、前記
    解析ウィンドウの持続時間中における前記信号の最大変位及び前記勾配の最大変
    位を判定する手段とを含んでいることを特徴とする請求項１６記載の心臓ペーシ
    ング・システム。
  18. 【請求項１８】 前記解析手段が、前記解析ウィンドウの持続時間中におけ
    る前記信号の正の最大変位を導出すると共に前記解析ウィンドウの持続時間中に
    おける前記信号の負の最大変位を導出する信号最大変位導出手段を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の心臓ペーシング・システム。
  19. 【請求項１９】 前記解析手段が、前記解析ウィンドウの持続時間中におけ
    る前記勾配の正の最大変位を導出すると共に前記解析ウィンドウの持続時間中に
    おける前記勾配の負の最大変位を導出する勾配最大変位導出手段を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項１８記載の心臓ペーシング・システム。
  20. 【請求項２０】 前記解析手段が、信号事象を反映した９種類までのパラメ
    ータの値を導出する手段を含んでおり、それに対応して、前記信号アルゴリズム
    が、信号事象の種別判定を前記９種類までのパラメータの値の関数として行う手
    段を含んでいることを特徴とする請求項１７記載の心臓ペーシング・システム。
  21. 【請求項２１】 前記解析手段が、スレショルド値を横切るということが最
    初に行われてから最後に行われるまでの時間長さを表すパラメータの値（Ｗ）を
    導出する手段を含んでいることを特徴とする請求項２０記載の心臓ペーシング・
    システム。
  22. 【請求項２２】 前記解析手段が、信号事象を反映した９種類までのパラメ
    ータの値を導出する手段を含んでおり、前記心臓ペーシング・システムが更に、
    少なくとも数時間に亘ってそれらパラメータの値を記録する手段を備えているこ
    とを特徴とする請求項１７記載の心臓ペーシング・システム。
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