JP2005515043A - 失神を検出し処置する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 失神を検出し処置する埋め込み可能医療デバイスを提供する。
【解決手段】 患者に埋め込まれるようになっており、失神エピソードを検出し断定するための埋め込み可能医療デバイスは、患者の呼吸パラメータを検出する手段と、心拍動を検出し、該心拍動に関連する検知事象信号を生成する手段と、連続する検知事象信号間の間隔に基づいて、現在の心臓レートを求める心臓レート確定手段と、検出された患者の呼吸パラメータの関数として、しきい値心臓レート降下を選択する手段と、前記しきい値心臓レート降下を超える、平均心臓レートからの内因性心臓レートの降下を検知し、失神エピソードを断定する心臓レート降下検知手段と、を備える。

Description

本発明は、埋め込み可能医療デバイスにおいて失神を検出し処置する方法および装置に関し、特に、呼吸数および心臓レートの所定の変化の関数としての失神の検出および任意選択で検出に応答したペーシング治療の送出に関する。

血管迷走神経性失神は、気絶をもたらす心臓レートおよび血圧の突然の降下によって特徴付けられる症状である。血管迷走神経性失神は、患者にとって不快であるだけでなく、気絶が、転倒による損傷および自動車事故のリスクの増加につながる場合があるため、危険である可能性がある。その病気は、何千人もの患者、特に年配の人に影響を与えている。こうした患者の多くは、転倒によるいろいろな種類の損傷を持って救急救命室に現れる。

心臓ペーシングシステムは、米国特許第５，２８４，４９１号に開示されており、具体的に、血管迷走神経性失神を患う患者を処置するようになっている。特に、ペースメーカは、患者の心臓レートがより低い「ヒステリシス」レート未満に降下する時を検出し、「ヒステリシス」レートに達する前の規定の心拍数または規定の期間にわたる、患者の心臓レートの平均減少レートが、事前設定された値より大きいかどうかを判断する。大きい場合、ペーシングレートは、「ヒステリシス」レートに等しくなるよう設定され、その後、「ヒステリシス」レートより大幅に大きい「中間」レートに増やされる。ペーシングレートは、事前設定された期間、「中間」レートにとどまり、その後、より低いペーシングレートに徐々に低下する。

同一譲受人に譲渡された米国特許第５，５０１，７０１号は、血管迷走神経性失神を有する患者の処置用の改良されたペーシングシステムを開示しており、システムは、血管迷走神経性失神エピソードの検出方法および応答して送出される介入治療が改良されている(refined)点で、Suttonの米国特許第５，２８４，４９１号特許に開示される従来のペーシングシステムと異なる。急速なレート降下の検出よりも、レート降下検出機能を始動させるのに第１のしきい値レートを超える持続レートが必要とされ、それによって、速い単一の心拍が、速いレート降下の検出をトリガするのを防止する。ぺーシングレートが変わる前に、第１のしきい値レートを超えるレートから第２のしきい値を下回るレートへの速いレート降下、すなわち、「降下レート」の検出に続いて、持続するすなわち安定した心臓レート（たとえば、ｙ個の心拍のうちのｘ個の心拍が降下レート未満である）が必要とされる。検知された自発性脱分極により、介入治療を抜け出るための、また、検出プロセスを抜け出るための基準もまた設けられている。

同一譲受人に譲渡された米国特許第５，５４０，７２８号および第５，６７６，６８６号は、血管迷走神経性失神を有する患者を処置するためのさらに改良したペーシングシステムを開示しており、ペーシングシステムにおいて、レート降下の検出は、心臓レートが降下レートを割りこんで下がる前の、ある期間の間に最も高い持続レートを規定するプロセスを採用する。心臓レートは、一連の時間間隔にわたって、各時間間隔において最も早い２心拍シーケンスを特定しながら監視される。特定されたシーケンスにおいて２心拍のより遅いレートは、「トップレート」として記憶され、「トップレート」の最も速いレートは、最も速い持続レートとして特定される。測定されるレート降下は、最も速いこうした「トップレート」と降下レートを割り込んだ降下に続く心臓レートの間の差として取得される。このプロセスは、心房または心室の期外脱分極から生ずる場合がある短い間隔が、増加したレートでのペーシングを誤ってトリガすることを防止する。

さらなる好ましい実施形態において、血管迷走神経性失神を検出し、増加したペーシングされたレートをトリガする代替の方法が提供される。この実施形態のペースメーカは、ペーシングされた連続する心拍を計数し続け、ベースペーシングレートでの長い期間の一連のペーシングされた心拍動に応答して増加したペーシングレートをトリガする。

さらに、血管迷走神経性失神を検出する機能は、規定の睡眠期間の間、使用不能にされることができ、それによって、睡眠に伴う通常のレート降下によって、不必要に患者の睡眠を乱す場合がある増加したレートでのペーシングを不適切にトリガすることがない。

さらなる米国特許第６，０４９，７３５号は、前から存在する平均内因性心臓レート値からより低いレート限度までの急なレート降下が検知される検出アルゴリズムを組み込む。患者が覚醒しており、内因性レートが、所定の心拍動または間隔の間、より低いレート限度を下回ったままである場合、患者の心臓は、プログラムされた第２の時間間隔の間、従来の平均内因性レートを上回るプログラムされた差であるレートでペーシングされる。ペーシングレートは次に、突然のレート降下またはより低いレート限度の前に存在した平均心臓レートへ徐々に減る。

ペーシングシステムは、従来のレート下限およびレート上限しきい値を備えると共に、患者の血行力学の要求に比例するパラメータを検知する手段を有するレート適応型ペースメーカに組み込まれるのが好ましい。所定の数の心拍動の間に、事前にプログラムしたセンサレート下限へ低下する前に存在した計算された平均心臓レートからの心臓レートの降下は、心臓レートの降下の直前に存在した平均心臓レート値を上回る、所定の差のレートでペーシングパルスの送出をトリガする。

偽陽性になることを回避するために、埋め込み可能心臓調律管理デバイスはまた、呼吸数および一回換気量パラメータを導出することを可能にする、分時換気量を求めるセンサを含む。治療送出手段は、呼吸パラメータが、患者が睡眠中であることを示す規定のしきい値を下回る時に、平均心臓レートを超える治療ペーシングパルスの印加を禁止するために、レート降下検知手段に応答するのみでなく、呼吸パラメータにも反応する。

埋め込み可能薬剤注入デバイスは、米国特許第５，９１９，２１０号に開示されており、適当な薬剤、たとえば、ベータ遮断薬を、単独で、または、薬剤治療と共に注入することによって、失神エピソードを検出し処置する。失神エピソードの開始(onset)に伴う生理的活動に基づいて失神の存在を判断するためのアルゴリズムが開示されている。デバイスによって検出され、用いられる生理的活動は、心臓レートの変化、心臓レートの変わりやすさ、ＱＴ間隔、ＰＲ間隔、圧力、血流量、迷走神経活動、温度、ｐＨ、ＡＶ伝導時間、呼吸数、位置、運動、およびそれらの組み合わせを含む群から選択される。

埋め込み可能医療デバイスにおける、これらの「生理的活動」の一定の活動の使用は、心臓ペーシング、抗頻脈ペーシング、カ−ディオバージョン、およびディフィブリレーションを含むいくつかの制御可能な異なる治療機能を提供する米国特許第５，４６４，４３４号にも記載されている。米国特許第５，４６４，４３４号のシステムは、抗頻脈性不整脈治療の送出の根拠となる悪性抗頻脈性不整脈に伴う失神エピソードの検出を対象とする。患者の心臓のほぼ瞬時の血行力学的状態を示す患者の１つまたは複数の生理的パラメータの変動が監視される。検知される生理的パラメータ（複数可）は、血圧、血中酸素含有量、分時換気量、中心静脈温度、パルスレート、血流量、肉体的活動、または目的にかなった他のパラメータのうちの任意のものであってよい。所定の期間にわたってセンサによって生成された信号の平均および標準偏差が計算される。また、標準偏差と平均の商を計算して、心拍出量の急な降下などの突然の血行力学的変化が求められる。抗頻脈性不整脈治療、たとえば、ディフィブリレーションプロトコルが次にトリガされる。
〔発明の概要〕
これらの改善にもかかわらず、患者が意識を失う可能性を減らすように適当なペーシング治療を供給するために、速度を速くし、精度を高くして、失神エピソードの開始を検出できることが必要である。

本発明は、失神エピソードの開始を、失神エピソードに伴う、心臓レートの降下と呼吸パラメータの増加の両方に応じて判断する、血管迷走神経性失神を有する患者を監視または処置するための埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）に組み込まれる改良されたモニターまたはペーシングシステムまたは他の治療送出システムを対象とする。本発明の一態様によれば、患者の呼吸数および／または一回換気量が、それ以前に優勢な(prevailing)呼吸数および／または一回換気量から、所定のしきい変化増分レートすなわち絶対しきい値だけ増加し、かつ、持続するすなわち安定した心臓レートが、しきい変化増分レートすなわち絶対しきい値より速く降下する時に、失神エピソードの開始が断言される。検出された患者の呼吸パラメータの増加を心臓レートの降下と関連付けることによって、失神エピソードのより速く、より確実な検出が可能になる。

本発明が埋め込み可能モニターに組み込まれると、断言された失神エピソードに伴う呼吸パラメータおよび心臓レートは、リアルタイムで自動的にかまたは患者が始動する時に、直接アップリンクテレメトリ送信される、すなわち、日時スタンプと共にＩＭＤメモリに記憶されることができ、その後、患者の状態を評価するために、外部医療デバイスへのテレメトリ送信中に、アップリンクテレメトリ送信される。患者の呼吸数および／または一回換気量が、それ以前に優勢な呼吸数および／または一回換気量から所定のレート増分だけ増加するか、あるいは、しきい呼吸数および／またはしきい一回換気量へ増加する時および持続するすなわち安定した心臓レートがしきい変化レートを下回って降下するか、または持続するすなわち安定した心臓レートがちょうど、しきい変化レートを下回って降下する時に、記憶または送信を始動することができる。

これらの監視用の機能は、ペーシング治療送出システムならびに薬剤送出を含む他の治療を有するＩＭＤに組み込まれることができる。本発明がペーシング治療送出システムに組み込まれると、失神検出基準が満たされる、指定された失神ペーシング介入期間の間、指定された失神介入ペーシングレートフォーマットに従うペーシングが始動される。

任意選択で、持続するすなわち安定した心臓レートが、個別に規定された心臓レート降下を示すが、患者の呼吸数および／または一回換気量が呼吸パラメータ基準を満たさない、指定された失神ペーシング介入期間の間、治療送出および／またはデータ記憶が始動される。ペ−シング治療の状況において、失神エピソードペーシングレートは、指定されたペーシング介入期間にわたって送出されるようにプログラムされることができる。個別のレート降下基準は、呼吸パラメータ基準が満たされる時に満たされなければならないレート降下基準に比べて、優勢な心臓レートにおける大きな絶対降下すなわち大きなレート変化を表す場合がある。

心臓レートおよび呼吸パラメータ基準の組み合わせは、有利なことには、心臓レート降下が失神エピソードを表さないという確実性を増す。
本発明に従うと、失神エピソードの検出が向上する。推定される夜の睡眠期間の間、失神検出アルゴリズムを使用不能にする必要もない。心臓レートおよび呼吸パラメータ基準の組み合わせによって、患者が、夜の時間の睡眠から覚める時に通常起こる失神エピソードの正確な検出が可能になる。

本発明の種々の態様は、個別にまたは本明細書でさらに詳細に開示される治療送出または監視システムにおける種々の組み合わせでまたは他の組み合わせで実施されることができる。

本発明のこの要約は、従来技術において提示される困難さを本発明が克服する方法のいくつかを指摘するために、また、本発明を従来技術と区別するために単に提示されており、どんな方法であっても、特許出願において最初に提示されており、最終的に認可される特許請求項の解釈に関する制限として働くことを意図しない。

本発明のこれらのならびに他の利点および特徴は、添付図面と共に考えて、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明を見ることによって、よりよく理解されると認識されるであろう。添付図面において、同じ番号を付した参照数字は、本発明の図の全体を通して同じ部品を指す。

本発明は、心臓モニターまたはペーシングＩＭＤ、あるいは、他のＩＭＤまたはＥＭＤにおいて具体化されることができる。本発明は、ＩＣＤ（埋め込み可能カーディオバータ／ディフィブリレータ）などにおいて実施されてもよいことも理解されるであろう。便宜上、以下で述べる例はペーシングシステムＩＭＤを含む。したがって、図１は一般に、心拍出量に対する要求を検知し、患者１２に埋め込まれた、本発明を実施するのに適したタイプの心房および心室をペーシングすることができる２腔、レート応答ペースメーカ１０を示す。本発明は、ペーシングレートを、心拍出量に対する患者の必要に応じて調整する能力を有するかまたは有しない、より簡単な単一腔またはより複雑な多腔ペースメーカで実施されることができる。

図示するペースメーカ１０は、患者の心臓１１の、右心室および右心房にそれぞれ延びるリード線１４および１５に結合した埋め込み可能パルス発生器（ＩＰＧ）１３を備える。リード線１４および１５の遠位セグメントに位置する単極または双極ペース／検知電極を使用して、本明細書では略式に心拍動と言われる心臓の脱分極が検知され、心臓にペーシングパルスが送出される。さらに、患者の呼吸数および一回換気量は、リード線１４および１５ならびにＩＰＧ１３上のペース／検知電極の選択された対の間のインピーダンス変化を測定することによって導出される。呼吸数および一回換気量は、インピーダンス測定以外の多くの方法で導出されることができる。

図２は、本発明を実行できる、ＩＰＧ１３ならびにリード線１４および１５を備える、マルチプログラム可能で埋め込み可能な２腔式徐脈ペースメーカ１０を示すブロック回路図である。ＩＰＧ１３内のＩＰＧ動作システムは、データ通信バス４８を通して入力／出力回路３０と結合するマイクロプロセッサベースのマイクロコンピュータ回路３２を含む。図２に示す電気部品は、適切な埋め込み可能な等級の電池電源（図示せず）によって駆動されることが当業者によって理解されるであろう。本発明の好ましい実施形態において、ペースメーカ１０は、ＤＤＤ、ＤＤＩ、ＷＩ、ＶＯＯ、ＶＶＴ、ＡＡＩ、およびＡＯＯを含むレートに応答しない種々のモード、ならびに、ＤＤＤＲ、ＤＤＩＲ、ＷＩＲ、ＶＯＯＲ、ＶＶＴＲ、ＡＡＩＲ、およびＡＯＯＲの対応するレート応答モードで動作することができる。さらに、ペースメーカ１０は、ペースメーカが、選択された１つのセンサ出力に応答するか、または、所望であれば、センサ出力の両方に応答した場合にのみそのレートを変えるよう動作するようにプログラムで構成されることができる。

マイクロコンピュータ回路３２は、オンボード回路３４およびオフボード回路３６を備える。オンボード回路３４は、マイクロプロセッサ３８、システムクロック４０、ならびにオンボードＲＡＭ４２およびＲＯＭ４４を含む。オフボード回路３６は、追加のメモリを提供するオフボードＲＡＭ／ＲＯＭユニット４６を含む。マイクロコンピュータ回路３２は、データ通信バス４８によってデジタル制御器／タイマ回路５０に結合される。マイクロコンピュータ回路３２は、標準的なＲＡＭ／ＲＯＭ部品で増大した(augmented)特注ＩＣデバイスで作製されることができる。

入力／出力回路３０は、リード線１４および１５に接続されたセンサ（図示せず）から出力された、心電図（ＥＧＭ）などの心臓から導出された電気信号の検出のため、ならびに、マイクロコンピュータ回路３２内のソフトウェアで実施されるアルゴリズムの制御下で、心臓レートを刺激パルスに応じて制御するように心臓へ刺激パルスを印加するために必要なデジタル制御およびタイミング回路用の入力および出力アナログ回路を含む。

アンテナ５２は、無線周波数（ＲＦ）送信機／受信機回路（ＲＦ ＴＸ／ＲＸ）５４を通したアップリンク／ダウンリンクテレメトリのために入力／出力回路３０に接続される。プログラム用命令、ならびに、アンテナ５２と外部プログラマ（図示せず）などの外部デバイスの間のアナログおよびデジタルデータの、アップリンクおよびダウンリンクテレメトリ送信は、当技術分野で知られているハードウェアおよび動作システムの任意のものを使用して達成されることができる。リードスイッチ５１は、入力／出力回路３０に接続されて、患者が、気を失う症状(symptom)を感じる時に、失神データの記憶がトリガされることができる。

水晶発振器回路５６、通常、３２，７６８Ｈｚ水晶制御発振器は、デジタル制御器／タイマ回路５０に主タイミングクロック信号を供給する。Ｖｒｅｆ／ＢＩＡＳ回路５８は、入力／出力回路３０のアナログ回路に対して安定した電圧基準およびバイアス電流を生成する。ＡＤＣ／アルチプレクサ回路（ＡＤＣ／ＭＵＸ）６０は、アナログ信号および電圧をデジタル化して、テレメトリおよび交換時期指示すなわち使用期間の終了(end-of-life)機能（ＥＯＬ）を可能にする。電源−オン−リセット回路（ＰＯＲ）６２は、電源立ち上げの間に、プログラムされた値でペースメーカ１０を初期化し、低電池状態を検出すると、または、過渡的に、たとえば、許容できない程大きな電磁干渉（ＥＭＩ）などの一定の望ましくない状態が存在すると、プログラム値をデフォルト状態にリセットするのに役立つ。

動作モードおよびパラメータ値は、プログラム可能にされ、マイクロコンピュータ回路３２に記憶される。検知事象の検知ならびに心房および心室ペーシングパルスの送出のタイミングを制御するための命令は、バス４８によって、デジタル制御器／タイマ回路５０に結合される。デジタル制御器／タイマ回路５０のデジタルタイマは、ペースメーカの全補充間隔、ならびに、入力／出力回路３０内の、リード線１４および１５に結合した周辺部品の動作を制御するための、種々の不応期用、ブランキング用、および他のタイミング用窓をタイムアウトする。

デジタル制御器／タイマ回路５０は、それぞれ心房および心室検知増幅器（ＳＥＮＳＥ）６４および６７に、それぞれ心房および心室電位図検知増幅器（ＥＧＭ）６６および７３に、それぞれ心房および心室ペーシングパルス発生器（ＯＵＴＰＵＴ）６８および７１に、ならびに、インピーダンス測定回路（Ｚ−ＳＥＮＳＥ）８０に結合される。

リード線１４の遠位端近くに位置し、右心室（ＲＶ）１６内にある心臓内ペース／検知電極２４、および、右心房（ＲＡ）１７内にある、心房リード線１５の遠位に位置する心臓内ペ−ス／検知電極２２が図２に示される。心室ペース／検知電極２４は、心室リード線１４のリード線導体によって、コンデンサ２６および７４と電気的に接続された、ＩＰＧ１３のコネクタ要素に結合される。同様に、心房ペース／検知電極２２は、心房リード線１５のリード線導体によって、コンデンサ７５および７７と電気的に接続された、ＩＰＧ１３のさらなるコネクタ要素に結合される。

コンデンサ７７は、心房リード線導体を心房ペーシングパルス発生器７１の出力に結合させ、それによって、心房ペーシングパルス発生器７１によって生成された心房ペーシングパルスが、心房ペース／検知電極２２に送出される。コンデンサ７４は、心室リード線導体を心室ペーシングパルス発生器６８の出力に結合させ、それによって、心室ペーシングパルス発生器７１によって生成された心室ペーシングパルスが、心室ペース／検知電極２４に送出されることができる。

コンデンサ７５は、心房リード線導体を、ノード７６に、ならびに、心房検知増幅器６７の入力、心房ＥＧＭ増幅器７３の入力、およびインピーダンス測定回路８０の一方の入力／出力に結合させる。コンデンサ２６は、心室リード線導体を、心室検知増幅器６４の入力、心室ＥＧＭ増幅器６６の入力、およびインピーダンス測定回路８０の別の入力／出力に結合させる。心房および心室検知増幅器６７および６４は、電極２２および２４から得られた心房および心室信号を増幅し処理して、デジタル制御器／タイマ回路５０内において補充間隔および／またはＡＶ遅延タイマを再設定する検知事象信号を生成する。心房および心室ＥＧＭ増幅器６４および７３によって生成されたＥＧＭ信号は、アナログの心房および心室ＥＧＭの表示をアップリンクテレメトリ送信して、電気的心臓活動を分析するために、ＩＰＧ１３が、外部プログラマ／送受信機（図示せず）によって問い掛けられている場合に用いられる。

インピーダンス測定回路８０は、ペース／検知電極２２または２４とＩＰＧケース（あるいは、患者の胸部に配設された別の検知電極対）にわたるインピーダンスを連続してまたは周期的に測定するように動作し、インピーダンスは、吸気および呼気によって変調されて、呼吸レートを生ずる。当技術分野では知られているように、心臓の周囲に配設されるか、または、胸部を横切って皮下に埋め込まれた１組の電極、たとえば、ペース／検知電極２２および２４の間に高周波ＡＣ搬送波信号を印加することによって、血管および肺を通して電流が流れる。血液は空気より導電性がある。肺内の容積が変わるため、容積が変わることが、測定されるインピーダンスに大きな影響を与える。たとえば、米国特許第５，３１８，５９７号に記載されるように、復調および処理によって、インピーダンス対時間の信号から呼吸パラメータが明らかになる。１分当たりの呼吸数を単位とする呼吸数（ＲＲ）、リットル単位の一回換気量（ＴＶ）、およびＴＶとＲＲの積である分時換気量（ＭＶ）は、先に述べた、インピーダンスの呼吸成分対時間の波形から導出されることができる。分時換気量は、血行力学的要求に直結して変わるパラメータであるため、レート適応型ペースメーカ用のレート制御パラメータとして働くことができる。

理解を容易にするために、ペースメーカ１０のタイミング動作が主に、「レート」の比較の点から述べられる。しかし、連続する心拍動のシーケンスの間の間隔が実際に記憶され処理されること、したがって、レートの比較は実際には、記憶された間隔を比較することによって、デバイスのソフトウェア内で達成されることが理解されるべきである。以下の説明で言及される「レート」は、現在の心拍動を直前の心拍動と分離する間隔の逆数である。そのため、マイクロコンピュータ回路３２およびデジタル制御器／タイマ回路５０内のソフトウェアおよびファームウェアによって行われる血管迷走神経性失神検出アルゴリズムは、先行する一連のこうした間隔を記録しながら、連続する心拍動と関連する間隔を処理する。

本発明の血管迷走神経性失神検出機能の詳細が、図３および図４Ａおよび図４Ｂを参照して以下に続く。図３において、内因性心臓レートＨＲが、それを下回って低下することが許されないであろうレートである、低いペーシングレート（ＬＲ）３０２が示される。たとえば、この低いレートは５０〜７０心拍／分であってよい。低いレートを大幅に超える失神ペーシング介入レート（ＩＲ）３０４もまた規定される。これらのレートの値は、医師によってプログラム可能であり、レート応答または２腔（たとえば、ＤＤＤ、ＶＤＤ）ペースメーカの場合、介入レートＩＲは、ペースメーカのペーシングレート上限以下でなければならないことが予想される。

図３において、内因性心臓レート（現在の心拍を以前の心拍から分離する間隔の逆数として規定される）が、破線３１４で示され、ペーシングレートが、実線３０２、３１２、３１６、３１８、３２０で示される。本発明が、単一腔ペースメーカ（たとえば、ＶＶＩまたはＡＡＩ）で実施される場合、ペースメーカは、患者の内因性心臓レート３１４が図３のＬＲ３０２で示すペーシングレートより大きい時にパルスを送出することを禁じられるであろう。ペースメーが心房同期した、２腔ペースメーカ（たとえば、ＤＤＤまたはＶＤＤ）である場合、患者の内因性心房心臓レートがＬＲ３０２より高く、かつ、内因性心室脱分極が、規定されたＡＶ遅延間隔内で心房脱分極に続かない場合、ペースメーカは、患者の内因性心房心臓レートに同期した心室をペーシングするであろう。簡潔にするために、ペースメーカは、レート応答モードに設定されておらず、したがって、ペースメーカ補充レートは、一定のＬＲ３０２に等しいと仮定する。

主に、時々起こる失神エピソードを処置するために患者に埋め込まれた単一腔または２腔および／またはレート適応型ペースメーカのＬＲ３０２は、内因性心臓レートが優勢になって心房ペーシングを禁じるように、低くプログラムされる。内因性心臓レートおよび血圧は、患者が失神エピソードを経験すると、安定しかつ一定の優勢な内因性心臓レートから急速に低下する傾向がある。心臓レート３１４は必ずしもＬＲ３０２を下回って低下しないため、ＬＲ３０２でのペーシングは通常、患者が症状を経験する前には起こらない。実際には、医師は、失神を経験する患者に埋め込まれたペースメーカにおいて、ＬＲ３０２を約４５〜５０ｂｐｍにプログラムすることが勧告されている。

本発明の失神検出アルゴリズムは、心臓レートＨＲならびに先に述べた呼吸パラメータ、たとえば、呼吸数ＲＲおよび／または一回換気量ＴＶを処理する。呼吸数ＲＲおよび一回換気量ＴＶは多少増加する可能性があり、心臓レートの減少の先に起こるか、減少を同時に伴うか、減少の後に起こる。本発明の好ましい実施形態によれば、優勢なすなわち現在の心臓レートしきい値は、呼吸数ＲＲおよび／または一回換気量ＴＶの変化に伴って調整されるすなわち変わる。

図３において、たとえば、呼吸パラメータの増加は、時刻ｔ_１とｔ_２の間に起き、変化の傾斜３１０は、以下で述べるように求められる。傾斜３１０がしきい傾斜を超える場合、１つの失神検出基準が満たされる。呼吸パタメータの局面が持たされることによって、心臓レートしきい傾斜が、以下に述べる図４Ａおよび図４Ｂに記載されるように調整される。

ＨＲを評価する好ましい特定の方法は、以下に述べる図４Ａおよび図４Ｂのアルゴリズムに記載される。アルゴリズムは、変化レートの傾斜を計算することによって、かなりの高速な心臓レートの降下を検出する。心臓レートの傾斜３５０を例によって求めることは、時刻ｔ_３と時刻ｔ_４の間で図３において行われる。

本発明のアルゴリズムによれば、ＨＲ降下しきい値すなわちＨＲしきい値は、絶えず更新されるＨＲ窓で起こる一連の心拍動から連続して生ずる心臓レートＨＲの線形回帰によって定義される。ＨＲしきい値はそれ自体、呼吸数ＲＲおよび／または一回換気量ＴＶに応じて求められる。

治療送出ＩＭＤの場合、検出されたＨＲがその時優勢なＨＲ傾斜しきい値を下回る場合、失神エピソードデータ記憶、アップリンクテレメトリ送信、または治療介入がトリガされる。この好ましい実施形態の場合、失神心臓ペーシング治療は、時刻ｔ_５とｔ_６の間の介入期間（ＩＴ）にわたって送出される。図３の３１６において、ペーシングレートを、ＬＲ３０２から介入レートＩＲ３０４へ増加させることによって、治療介入が可能になる。補充レートは、プログラムされた期間すなわち介入期間（ＩＴ）の間、介入レートＩＲに留まり、その後、３１８において徐々に減少する。失神治療ペーシングレートは、３２０において、自発的な内因性心臓レートがペーシングレートを超えるまで減少し、その点で、ペーシングレートは低いレートＬＲ３０２にリセットされる。患者の内因性心臓レートＨＲが自発的に増加し、介入レートＩＲを超える場合、介入治療はより早く終了する。例示的な治療介入のより詳細な説明は、先に言及した米国特許第５，５４０，７２８号に記載されている。

図４Ａおよび図４Ｂは、失神検出基準が満たされると、失神ペーシング介入治療の送出をトリガする、本発明の失神検出アルゴリズムの好ましい実施形態を示す。図４Ａにおいて、ステップＳ１００において、ペースメーカのプログラムされた動作モードおよびパラメータ値に従ってプログラムされた心臓ペーシング治療が送出される（またはモニタＩＭＤにおいて監視が行われる）。通常のペーシング治療がステップＳ１００において送出されるが、心房および／または心室心臓レートならびに呼吸パラメータは、図２のペーシングシステムに関して先に述べたように、ステップＳ１０２において、連続して監視され、ステップＳ１０４において処理される。ステップＳ１０４における処理によって、ステップＳ１０６において判断されるように、失神が存在すると断言される可能性がある。失神が存在すると断言される場合、介入期間ＩＴタイマがステップＳ１０８において始動し、治療送出および／またはデータ記憶あるいはアップリンクテレメトリ送信がステップＳ１１０において始まる。治療送出および／またはデータ記憶あるいはアップリンクテレメトリ送信は、ステップＳ１１２において判断されるようにせいぜいＩＴ期間がタイムアウトするまでの間続く。

図４Ｂは、心臓レートＨＲしきい値が、呼吸数ＲＲか、一回換気量ＴＶのいずれかに応じて設定される、図４ＡのステップＳ１０４を行う例示的な１つのアルゴリズムを示す。一般的に、データＤ１００として記憶されるＨＲしきい値は、比較的大きく、すなわち、呼吸数ＲＲの変化レートが、失神を示すＲＲの変化レートすなわち傾斜しきい値（データＤ１１０）を満たさないか、または、一回換気量ＴＶが、失神を示すＴＶの変化レートすなわち傾斜しきい値（データＤ１０４）を満たさない時に、満たすのが難しいしきい値である。しかし、データＤ１００のＨＲしきい値は、低く、すなわち、呼吸数ＲＲの変化レートが、失神を示すＲＲのしきい変化レート（データＤ１１０）を満たすか、または、一回換気量ＴＶが、失神を示すＴＶのしきい変化レート（データＤ１０４）を満たす場合、満たすのが容易にされる。

呼吸数ＲＲか一回換気量ＴＶのいずれかの基準を、アルゴリズムの変形形態において使用することができることが理解されるであろう。さらなる変形形態において、ＨＲしきい値を下げるために、失神を示すＲＲのしきい変化レートすなわち傾斜（データＤ１１０）を満たす呼吸数ＲＲの変化、および、失神を示すＴＶの変化レートすなわち傾斜しきい値（データＤ１０４）を満たす一回換気量ＴＶを求めることが共に必要とされる。さらなる変形形態において、分時換気量ＭＶ（ＴＶとＲＲの積）が導出され、ＭＶしきい値と比較されることができ、ＨＲしきい値は、ＭＶの変化を反映するように変えるすなわち減らすことができる。

これらの場合の任意の場合に、図４Ｂに示すステップＳ１０４は、ステップＳ１１６〜Ｓ１２４において現在のＨＲしきい値を導出し、ステップＳ１２６において生成された測定されたＨＲ降下すなわち変化レートを、ステップＳ１２８における現在のＨＲしきい値と比較し、ＨＲしきい値を超える場合、ステップＳ１３０において失神エピソードまたは失神と断言する。図３に関して上述したように、ＨＲしきい値は、心臓レートの変化レートすなわち降下である。

ステップＳ１１４で始まり、心臓レートＨＲ、呼吸数ＲＲおよび／または一回換気量ＴＶは、ステップＳ１１４において連続して生成され更新され、それぞれＨＲ、ＲＲ、およびＴＶ時間窓において記憶される。ＨＲ、ＲＲ、およびＴＶ時間窓は次に、ＦＩＦＯベースで更新されるデータ値を保持し、アルゴリズムが、失神を示すＨＲ、ＲＲ、およびＴＶの変化を認識できるように十分に長い。ＨＲ時間窓は１７秒などである場合があり、ＲＲおよびＴＶ時間窓は４０秒などである場合があり、両方の時間窓は、医師が任意所与の患者に対して選択するために、プログラム可能にされることができる。ＨＲ、ＲＲ、およびＴＶ窓のそれぞれにおけるデータの処理は、同時にリアルタイムで、かつ、並列に起こり、たとえば、１秒ごとに更新される。

現在のＴＶの傾斜すなわち変化レートを生成するための、所定の窓長を有するＴＶデータ窓Ｄ１０２のＴＶデータに関して、ステップＳ１１６において線形回帰が行われる。ＴＶデータ点についての当てはめた線の傾斜を示す例示的な図が図６に示される。ステップ１１８において、現在のＴＶ傾斜すなわち変化レートが、ＴＶしきい値データＤ１０４内の記憶されたＴＶしきい傾斜すなわち変化レートと比較される。

現在のＲＲの傾斜すなわち変化レートを生成するための、所定の窓長を有するＲＲデータ窓Ｄ１０８のＲＲデータに関して、ステップＳ１２２においてＲＲデータ点に関して線形回帰が行われることができる。ステップＳ１２４において、現在のＲＲの傾斜すなわち変化レートが、ＲＲしきい値データＤ１１０内の記憶されたＲＲしきい傾斜すなわち変化レートと比較される。

同時に、たとえば、図５の当てはめた線で示すように、現在のＨＲの傾斜すなわち変化レートを生成するための、所定の窓長を有するＨＲデータ窓Ｄ１１４のＨＲデータに関して、ステップＳ１２６において線形回帰が行われる。ステップ１２８において、現在のＨＲ傾斜すなわち変化レートが、ＨＲしきい値データＤ１００内の記憶されたＨＲしきい傾斜すなわち変化レートと比較される。

ＨＲしきい値データＤ１００における現在のＨＲしきい傾斜すなわち変化レートは、ＴＶしきい値基準が、ステップＳ１１８において満たされないか、ステップＳ１２４においてＲＲしきい値基準が満たされない限り、比較的大きい。ＨＲしきい値データＤ１００における現在のＨＲしきい傾斜すなわち変化レートは、ＴＶしきい値基準が、ステップＳ１１８において満たされるか、ステップＳ１２４においてＲＲしきい値基準が満たされるか、ＴＶしきい値基準が、ステップＳ１１８において満たされ、かつ、ステップＳ１２４においてＲＲしきい値基準が満たされる場合、減少する。それぞれの場合のＨＲしきい傾斜すなわち変化レートは、ステップＳ１１８および／またはＳ１２４が満たされるかどうかに応じてステップＳ１２０においてメモリに記憶されメモリから取り出されるプログラム可能な値であることができる。すなわち、ＨＲしきい傾斜すなわち変化レートは場合ごとに計算されることができる。

上述したように、呼吸数ＲＲおよび一回換気量ＴＶの増加は、現在の心臓レートＨＲの任意の低下の先に起こるか、後に起こる場合があり、心臓レート降下を伴わない運動および情緒的緊張に起因する場合がある。好ましくは、ＨＲしきい傾斜すなわち変化レートが、これらの方法の任意の方法で低下する場合、「呼吸アラーム」が断言され、低下は、呼吸アラームホールド期間のデータＤ１０６によって時間制限される。呼吸アラームホールド期間は、たとえば、約３０〜４０秒であることができる。

こうして、本発明が図１および図２に示すタイプのペーシング治療送出システムまたはペースメーカに組み込まれると、たとえば、上述の呼吸パラメータ（複数可）が、ＨＲしきい傾斜すなわち変化レートを下回って降下する、しきい呼吸基準心臓レートＨＲを満たすと、指定された失神ペーシング期間の間、第１の指定された失神治療レートフォーマットに従うペーシングが始動される。任意選択で、持続するすなわち安定した心臓レートＨＲが、ＨＲしきい傾斜すなわち変化レートを下回って降下するが、患者の呼吸パラメータが呼吸基準を満たさない時、指定された失神ペーシング期間の間、第２の指定された失神治療レートフォーマットに従うペーシングが始動される。

上述したように、本発明が、埋め込み可能モニターに組み込まれると、断言された失神エピソードに伴う呼吸数、一回換気量、および心臓レートは、リアルタイムで自動的にかまたは患者が始動する時に直接アップリンクテレメトリ送信される、あるいは、日時スタンプと共にＩＭＤメモリに記憶され、患者の状態を評価する外部医療デバイスへのテレメトリ送信中に、アップリンクテレメトリ送信されることができる。患者の呼吸パラメータが、それ以前に優勢であった傾斜から所定のレート増分だけ増加するか、または、しきい傾斜へ増加するとき、および、心臓レートがしきい傾斜を下回って降下するか、持続するすなわち安定した心臓レートがちょうど、しきい傾斜を下回って降下する時に、記憶または送信を始動することができる。

先の開示が与えられると、本発明に対する変形形態および変更形態が可能である。しかし、こうした変形形態および変更形態は、本件特許によって請求される本発明の範囲内にあることが意図される。たとえば、好ましい実施形態は血管迷走神経性失神に関する検出および処置を対象とするが、本発明はまた、神経性失神、頚動脈洞症候群などの血管抑制性および心臓抑制性障害に関して用いられることができる。

本明細書で言及した全ての特許および出版物は、参照によりその全体が援用される。
本発明は、好ましい実施形態によって特徴について示され、述べられたが、それによって、本発明の範囲についてのなんらの制限も意図されないことが理解されなければならない。本発明の範囲は、本発明に添付される特許請求項によってのみ規定される。本明細書で述べられ、本発明の原理を組み込む特定の実施形態についての変形形態を、当業者が思いつくこと、および、変形形態がやはり添付特許請求項の範囲内にあることも理解されなければならない。

右心房および心内に導入されたリード線を通して患者の心臓と結合したＩＭＤの略図である。 本発明を実施することができる埋め込み可能ペーシングシステムのブロック略図である。 本発明の、血管迷走神経性失神検出機能およびペーシング介入を示す、心臓レート、呼吸数、およびペーシングレート対時間のグラフである。 本発明を具体化する埋め込み可能失神ペーシングシステムの動作を示すフローチャートである。 本発明を具体化する埋め込み可能失神ペーシングシステムの動作を示すフローチャートである。 失神の開始における内因性心臓レートの傾斜の線形回帰導出を示す図である。 失神の開始における呼吸パラメータの傾斜の線形回帰導出を示す図である。

Claims (20)

1. 患者に埋め込まれるようになっており、失神エピソードを検出し断定するための埋め込み可能医療デバイスであって、
   患者の呼吸パラメータを検出する手段と、
   心拍動を検出し、該心拍動に関連する検知事象信号を生成する手段と、
   連続する検知事象信号間の間隔に基づいて、現在の心臓レートを求める心臓レート確定手段と、
   検出された患者の呼吸パラメータの関数として、しきい値心臓レート降下を選択する手段と、
   前記しきい値心臓レート降下を超える、平均心臓レートからの内因性心臓レートの降下を検知し、失神エピソードを断定する心臓レート降下検知手段と、
   を備える埋め込み可能医療デバイス。
2. 前記呼吸パラメータは呼吸数を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、呼吸数の変化しきい値を超える呼吸数の増加を含む請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
3. 前記呼吸パラメータは一回喚気量を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、一回喚気量レートの変化しきい値を超える一回喚気量の増加を含む請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
4. 患者に埋め込まれるようになっており、失神エピソードを検出し処置するための埋め込み可能医療デバイスであって、
   患者の呼吸パラメータを検出する手段と、
   心拍動を検出し、該心拍動に関連する検知事象信号を生成する手段と、
   連続する検知事象信号間の間隔に基づいて、現在の心臓レートを求める心臓レート確定手段と、
   検出された患者の呼吸パラメータの関数として、しきい値心臓レート降下を選択する手段と、
   前記しきい値心臓レート降下を超える、平均心臓レートからの内因性心臓レートの降下を検知し、失神エピソードを断定する心臓レート降下検知手段と、
   失神エピソードを打ち消すように治療を送出するための、前記断定された失神エピソードに反応する治療送出手段と、
   を備える埋め込み可能医療デバイス。
5. 前記呼吸パラメータは呼吸数を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、呼吸数の変化しきい値を超える呼吸数の増加を含む請求項４に記載の埋め込み可能医療デバイス。
6. 前記呼吸パラメータは一回喚気量を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、一回喚気量レートの変化しきい値を超える一回喚気量の増加を含む請求項４に記載の埋め込み可能医療デバイス。
7. 前記治療送出手段は、前記断定された失神エピソードに反応して患者の心臓にペーシング治療を供給するペーシング治療供給手段を備える請求項４に記載の埋め込み可能医療デバイス。
8. 前記ペーシング治療供給手段は、失神エピソードを断定する前に存在する平均心臓レート値を上回る所定の差のレートで心臓ペーシングパルスを生成するペーシングパルス発生器手段を備える請求項７に記載の埋め込み可能医療デバイス。
9. 前記ペーシング治療供給手段は、内因性心拍動が存在しない時に低いレートで心臓ペーシングを生成し、失神エピソードが断定されると、前記低いレートを上回る所定の差のレートで心臓ペーシングパルスを生成するペーシングパルス発生器手段を備える請求項７に記載の埋め込み可能医療デバイス。
10. 前記ペーシング治療供給手段は、失神エピソードを断定する前に存在する平均心臓レート値を上回る所定の差のレートで心臓ペーシングパルスを生成するペーシングパルス発生器手段を備える請求項７に記載の埋め込み可能医療デバイス。
11. 患者に埋め込まれるようになっており、失神エピソードを検出し断定するための埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法であって、
    患者の呼吸パラメータを検出すること、
    心拍動を検出し、該心拍動に関連する検知事象信号を生成すること、
    連続する検知事象信号間の間隔に基づいて、現在の心臓レートを求めること、
    検出された患者の呼吸パラメータの関数として、しきい値心臓レート降下を選択すること、および、
    前記しきい値心臓レート降下を超える、平均心臓レートからの内因性心臓レートの降下を検知し、失神エピソードを断定すること、
    を含む埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
12. 前記呼吸パラメータは呼吸数を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、呼吸数の変化しきい値を超える呼吸数の増加を含む請求項１１に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
13. 前記呼吸パラメータは一回喚気量を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、一回喚気量レートの変化しきい値を超える一回喚気量の増加を含む請求項１１に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
14. 患者に埋め込まれるようになっており、失神エピソードを検出し処置するための埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法であって、
    患者の呼吸パラメータを検出すること、
    心拍動を検出し、該心拍動に関連する検知事象信号を生成すること、
    連続する検知事象信号間の間隔に基づいて、現在の心臓レートを求めること、
    検出された患者の呼吸パラメータの関数として、しきい値心臓レート降下を選択すること、
    前記しきい値心臓レート降下を超える、平均心臓レートからの内因性心臓レートの降下を検知し、失神エピソードを断定すること、
    失神エピソードを打ち消すように治療を送出すること、
    を含む埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
15. 前記呼吸パラメータは呼吸数を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、呼吸数の変化しきい値を超える呼吸数の増加を含む請求項１４に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
16. 前記呼吸パラメータは一回喚気量を含み、前記検出された呼吸パラメータの関数は、一回喚気量レートの変化しきい値を超える一回喚気量の増加を含む請求項１４に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
17. 前記治療を送出するステップは、前記断定された失神エピソードに反応して患者の心臓にペーシング治療を供給することを含む請求項１４に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
18. 前記ペーシング治療を供給するステップは、失神エピソードを断定する前に存在する平均心臓レート値を上回る所定の差のレートで心臓ペーシングパルスを生成することを含む請求項１７に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
19. 前記治療を送出するステップは、内因性心拍動が存在しない時に低いレートで心臓ペーシングを生成すること、および、失神エピソードが断定されると、前記低いレートを上回る所定の差のレートで心臓ペーシングパルスを生成することを含む請求項１７に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。
20. 前記治療を送出するステップは、失神エピソードを断定する前に存在する平均心臓レート値を上回る所定の差のレートで心臓ペーシングパルスを生成することを含む請求項１７に記載の埋め込み可能医療デバイスを動作させる方法。

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