JP2010508979A - 高血圧の治療のための予備興奮ペーシング - Google Patents

Abstract

本発明は、電気的な予備興奮ペーシング療法を用いて高血圧を治療する方法及び装置に関する。肥大領域の電気的な予備興奮により、局所的な収縮のタイミングを前進させ、全体的な収縮に及ぼす影響を減少させる。かかる予備興奮ペーシング療法は、心室壁に異常な応力／歪み分布を有する高血圧患者に有益である。本発明による装置は、予備興奮ペーシングチャネルと、コントローラと、血圧センサを有する。予備興奮ペーシングチャネルは、パルス発生回路と、心筋層部位の近くに配置される電極を有する。コントローラは、装置が予備興奮状態で作動しているときに予備興奮ペーシングモードに従ってペーシングを予備興奮ペーシングチャネルを介して配送するように、且つ、予備興奮状態をデューティサイクルにするようにプログラムされる。それにより、血圧測定値が特定の程度まで増大すると、ペーシング装置によって配送される予備興奮ペーシングの量を増大させる。

Description

本願は、２００６年１１月７日に出願された、米国特許出願第１１／５５７，２０２号を基礎とする優先権を主張し、同出願を本明細書に援用する。

本発明は、ペースメーカ及びその他の移植可能な装置等の心臓リズム管理装置に関する。

高血圧は、異常に高い血圧であり、人間を苦しめる最も一般的な病気の１つである。高血圧を治療しないまま放置すると、高血圧により、多臓器障害を引起こし、また、高血圧は、世界的に、高い罹患率と死亡率に関連する。高血圧は、冠状動脈性心臓病、脳卒中、鬱血性心不全、終期腎臓疾患、及び末梢血管障害の重要な危険ファクタである。

高血圧は、心臓の収縮期及び／又は拡張期の血圧に関して定められ、本能性又は二次性である。本能性高血圧は、特定可能な二次性原因が存在しない高血圧である。高血圧をもつアメリカ人の成人のおよそ９５％は、本能性高血圧であり、二次性高血圧は、症例の５％未満を数えるに過ぎない。本能性高血圧の病原は複雑で、それに関わる要因も患者毎に異なる。かかる要因は、例えば、血管の弾性又は抵抗力、心拍出量、循環血量、及び、循環ホルモンレベルの異常を含む。高血圧は、最も一般的には、生活習慣の改善（例えば、ダイエットや運動）及び様々な薬剤によって治療される。しかしながら、これらの治療は、ある患者には必ずしも効果的ではなく、また、降血圧剤には重要な副作用がないわけではない。

例示のペーシング装置の物理的な形態の概略図である。 例示のペーシング装置の構成要素の概略図である。 例示のペーシング装置における電子回路のブロック図である。 予備興奮状態をデューティサイクルにするための例示のアルゴリズムを示す図である。 予備興奮状態をデューティサイクルにするための他の例示のアルゴリズムを示すである。

動脈の血圧が高くなると、後負荷と称する機械的負荷が増大し、心臓は、かかる機械的負荷に抗してポンプ送りしなければならない。増大した後負荷に対する心臓の補償的応答は、肥大であり、それにより、心臓は、高くなった血圧に対して、より強力にポンプ送りすることを可能にする。肥大は、最初、心拍出量を正常のままにすることを可能にするけれども、最終的には、心室機能に様々な異常を引き起こし、この異常は、心拍出量を低下させ、鬱血性心不全に進行することがある。長年の高血圧による左心室肥大は、最も一般的に、拡張性機能不全を引起し、肥大した左心室は、伸展性が低く、拡張期の間、正常に弛緩せず、かくして、拡張期の充填及びストローク容積を低下させる。研究が示したことは、高血圧と拡張期充填異常の両方を有する患者に、心臓壁の歪み及び応力の異常な分布が見られることである。これらの患者のほとんどにおいて、心室中隔が肥大し且つ、収縮の間、機械的に遅れ、それにより、全体的な収縮に過度の影響を及ぼす。他の患者では、他のどこかの肥大領域が機械的に遅れ、同様に、心室壁の異常な歪み／応力分布を生じさせる。局所的肥大によって生じる心室の異常な収縮パターンにより、収縮期中、通常よりも鋭いピークを有する圧力波形を生じさせる。その結果、ピークパルス圧力及び／又は平均収縮期血圧を増大させる。同様の収縮パターンは、高血圧であるが拡張期心不全になっていない患者においても生じることがある。

本明細書に記載されている方法及び装置は、電気的な予備興奮ペーシング療法を用いて高血圧を治療するためのものである。以下に説明するように、肥大領域の電気的予備興奮は、局所的な収縮のタイミングを進めて、全体的な収縮に対する影響を減少させる。これにより、ストローク容積の増大とそれに伴う収縮期血圧の低下の両方を引起こす。かかる予備興奮ペーシング療法は、心室壁の応力／歪みの異常な分布を有する高血圧患者に有益であり、このことは、患者が明白な拡張期心不全を有していてもそうでなくてもよい。高血圧を有するが心不全状態にない患者は、しばしば、同様の基礎的な歪みの異常を有し、この異常は、心不全の徴候を有する患者内に存在する肥大と拡張期の充填異常を引起こす。これらの異常を早期に治療することによって、心不全の進行を停止させ、又は少なくとも遅らせることが可能である。

予備興奮ペーシングは、移植可能な装置によって配送され、この装置は、冠状静脈、又は心室中隔に隣接したその他の箇所に配置された電極によって、電気的刺激を、例えば、左心室中隔（又はその他の肥大領域）に配送する。この装置は、多ペーシング電極を有し、この多ペーシンク電極から、様々な歪み分布に合致する１つ又は複数の電極が選択される。心房の活動に対する刺激のタイミングは、ストローク容積を増大させ又は維持しながら血圧を低下させるように調整される。１つの実施形態では、刺激の量及び／又はタイミングは、血圧センサ及び／又は心拍出量センサによって閉ループで制御される。

〔予備興奮ペーシング〕
筋肉繊維が収縮する前のその緊張の度合いを、前負荷と称し、筋肉繊維が収縮するときのその緊張の度合いを、後負荷と称する。前負荷が増加すると、筋肉繊維を引き延ばし、その最大張力を増加させ、収縮中に短くなる速度を増大させる。心臓に関して、特定の心筋層領域の前負荷は、拡張期終了における心筋層壁の応力であり、この応力は、拡張期終了圧力と、隣接した領域が付与する力とによる。心筋層領域の後負荷は、収縮期中の心筋層壁の応力であり、この応力は、心臓がポンプ送りしなければならない圧力負荷による。心筋層領域が、他の領域に対して遅れて収縮するとき、他の領域の収縮は、後から収縮する領域を引伸ばして、その領域の前負荷を増大させ、かくして、その領域が発生させる収縮力の増大を引起こす。これとは逆に、他の領域に対して早期に収縮する心筋層領域は、減少した前負荷を受け、小さい収縮力しか発生させない。血液を大動脈及び肺動脈にポンプ送りするとき、心室内の圧力が拡張期から収縮期までの値に急速に増大するので、収縮期中に早期に収縮する心室の部分は、後から収縮する心室の部分よりも低い後負荷に抗してポンプ送りすることになる。かくして、異常に高いパルス圧力に応答可能な肥大した心室領域を、心室の他の部分によりも早期に収縮させることができれば、肥大した心室領域は、減少した前負荷と後負荷の両方を受けることになる。次いで、この領域は、収縮期中、より小さい速度及び力で収縮して、パルス圧力を減少させる。

早期の収縮と応力の低下を引起こすために、電気刺激ペーシングパルスを、肥大した領域内又はそのまわりの１つ又は２つ以上の部位に配送するのがよく、それらの部位を心室の残りに対して予備興奮させる。本明細書で使用される用語であるペーシングパルスは、伝搬する脱分極を開始させるのに充分なエネルギーを有する心臓の任意の電気的刺激であり、特定の心拍数を強要する意図の有無にかかわらない。正常な心拍では、心臓における特別なヒス−プルキンエ伝導ネットワークが、興奮インパルスを洞房結節から房室結節に、次いで心室心筋層に迅速に伝え、それにより、両方の心室の調和した収縮を生じさせる。心臓の通常の特別な伝導系には、房室結節から発生したインパルスだけが入ることができるので、心筋層の領域内に固定された電極を用いる人工的なペーシングは、心室全体にわたる刺激を伝導するために、心臓の通常の特別な伝導系を利用しない。かくして、心室ペーシング部位からの刺激の広がりは、はるかに遅く伝導する心室の筋肉繊維を介してのみ進行しなければならず、その結果、ペーシング電極によって刺激された心室心筋層の部分は、電極から離れて配置された心室の部分よりもずっと前に収縮することになる。

ペーシングされた部位の他の部位に対する予備興奮は、心臓のポンプ送りサイクル中に心室が受ける壁応力分布を故意に変化させるために使用される。肥大した心室領域の負荷をなくすためのペーシング療法は、心室を、肥大した領域の近くの単一部位のところでペーシングすることによって、又は、肥大した領域の近くの多部位のところでペーシングすることによって行われる。後者の場合、ペーシングパルスは、多部位に同時に配送されともよいし、定められたパルス出力順序で配送されてもよい。単一部位ペーシング又は多部位ペーシングは、抑制要求モード又はトリガモードなどの徐脈ペーシングアルゴリズムに従って行われてもよい。

〔例示的な移植可能な装置〕
図１は、肥大領域に予備興奮ペーシング療法並びに可能性のある別のタイプのペーシング療法を配送する移植可能な心臓装置１００を示す。移植可能なペーシング装置は、それが実行する他の機能にかかわらず、本明細書においてペースメーカとも称し、典型的には、患者の胸の皮下又は筋肉下に配置され、心臓チャンバ内に配置された電極にペーシング装置を接続するリード線が、静脈内に進められて心臓の中に通され、電極は、心臓チャンバの感知及び／又はペーシングのために使用される。また、電極は、様々な手段によって、心外膜の上に配置されてもよい。プログラム可能な電子コントローラにより、経過期間に応じて、及び／又は、感知した電気的活動（即ち、ペーシングパルスによらない本来的な心拍）に応じて、ペーシングパルスを出力させる。ペーシング装置は、本来的な心臓の電気的活動を、１つ又は２つ以上の感知チャネルを介して感知し、感知チャネルの各々は、１つ又は２つ以上の電極を有する。心筋層組織を、本来的な拍動なしに興奮させるために、あるしきい値よりも大きいエネルギーを有するペーシングパルスが、１つ又は２つ以上のペーシングチャネルを介して、１つ又は２つ以上のペーシング部位に配送され、ペーシングチャネルの各々は、１つ又は２つ以上の電極を有している。図１は、２本のリード線２００及び３００を有する例示的なペーシング装置を示し、リード線２００、３００はそれぞれ、電極２０１〜２０３、３０１〜３０３を有する多極（即ち、多電極）リード線である。電極２０１〜２０３は、右心室又は中隔領域を興奮させ又は感知するために、右心室に配置され、電極３０１〜３０３は、左心室の領域を興奮させ又は感知するために、冠状静脈洞又は心臓静脈に配置される。他の実施形態は、異なる心筋層部位を興奮させるために、単極及び／又は多極リード線の形態を有する任意の数の電極を用いてもよい。後述するように、いったんペーシング装置とリード線を移植したら、ペーシング装置のペーシング及び／又は感知チャネルは、特定の心筋層部位を選択的にペーシング又は感知するために、多電極のうちの１つが選択されるように構成される。

図２は、移植可能なペーシング装置１００の構成要素をより詳細に示すと共に、例示的な監視／プログラミングシステムを示す。移植可能なペーシング装置１００は、気密的にシールされたハウジング１３０を有し、ハウジング１３０は、患者の胸の皮下又は筋肉下に配置される。ハウジング１３０は、チタン等の導電金属で形成されるのがよく、電気刺激を配送するための又は感知のための単極形態の電極として働く。ヘッダ１４０は、絶縁材料で形成されるのがよく、リード線２００、３００を受入れられるようにハウジング１３０の上に取付けられ、リード線２００、３００は、パルス発生回路及び／又は感知回路に電気的に接続されている。本明細書で説明するように、ペーシング装置に機能を与える電気回路１３２がハウジング１３０の内に収容され、電気回路１３２は、電源、感知回路、パルス発生回路、ペーシング装置の作動を制御するプログラマブル電気コントローラ、及び外部プログラム装置又は遠隔監視装置１９０と通信できる遠隔測定トランシーバを含んでいる。外部プログラム装置は、ペーシング装置１００と無線通信し、臨床医が、データを受信し、コントローラのプログラミングを変更することを可能にする。また、遠隔監視装置は、遠隔測定を介して、ペーシング装置１００と通信し、更に、患者管理サーバ１９６と通信するために、ネットワーク１９５（例えば、インターネット接続）とインターフェース接続され、遠隔地にいる臨床医が、遠隔監視装置からデータを受信し、また、命令を発信することができる。コントローラは、特定の条件が監視回路によって検出されたときに（例えば、測定されたパラメータが特定の限界値を超えるとき又はそれよりも小さいときに）、ペーシング装置が、警告メッセージを遠隔監視装置に送信し、且つ、患者管理サーバに送信し、臨床医に警告するようにプログラムされるのがよい。

電気回路１３２のブロック図を図３に示す。バッテリ２２は、電気回路に電力を供給する。コントローラ１０は、プログラムされた指示及び／又は回路形態に従って、ペーシング装置の全体的な作動を制御する。コントローラ１０は、マイクロプロセッサベースのコントローラとして構成され、マイクロプロセッサと、データ及びプログラム格納のためのメモリとを有していてもよいし、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ、例えば、有限状態機械）等の専用ハードウェア要素を有するように構成されてもよいし、これらの組合せとして構成されてもよい。また、コントローラは、経過期間及びスケジュールイベントを測定するのに使用されるタイマを構成するために、外部クロック等のタイミング回路を有するのがよい。本明細書で使用される用語として、コントローラのプログラミングは、マイクロプロセッサが実行するコード、又は、特定の機能を実行するためのハードウェア要素の特定の形態を参照する。感知回路３０及びパルス発生回路２０がコントローラにインターフェース接続され、感知回路３０及びパルス発生回路２０によって、コントローラは、感知信号を解釈したり、ペーシングモードに従ってペーシングの配送を制御したりする。感知回路３０は、心房及び／又は心室の電位図信号を感知電極から受信する回路であり、感知増幅器と、感知増幅器からの感知信号入力をデジタル化するＡ／Ｄコンバータと、感知増幅器のゲインとしきい値を調整するために書き込み可能なレジスタとを有している。パルス発生回路２０は、心臓内に配置されたペーシング電極にペーシングパルスを配送する回路であり、容量放電型パルス発生器と、パルス発生器を制御するレジスタと、パルスエネルギー等（例えば、パルスの振幅及び幅）のペーシングパラメータを調整するためのレジスタとを有している。ペーシングパルスによる心筋層組織の捕獲（即ち、伝搬活動電位の開始）を確保するために、ペーシング装置は、ペーシングパルスエネルギーの調整を可能にする。また、パルス発生回路は、頻拍性不整脈の検出時に除細動／電気的除細動ショックをショック電極を介して配送するためのショックパルス発生器を有するのがよい。遠隔測定トランシーバ８０は、外部プログラム装置及び／又は遠隔監視ユニットと通信するために、コントローラにインターフェース接続されるのがよい。また、遠隔測定トランシーバ８０は、血圧測定等のために、移植可能な装置を外部センサに無線接続するのに使用されてもよい。また、磁気的又は触覚的に操作されるスイッチ２４が、コントローラにインターフェース接続されるように示され、それにより、患者が、ある状態又はイベントを移植可能な装置に送信することを可能にする。

ペーシングチャネルは、電極に接続されているパルス発生器で構成され、感知チャネルは、電極に接続されている感知増幅器で構成される。電極４０₁〜４０_N（Ｎは整数）が図示されている。電極は、同一のリード線上にあってもよいし、異なるリード線上にあってもよく、ＭＯＳスイッチマトリックスに電気的に接続されている。スイッチマトリックス７０は、コントローラによって制御され、選択された電極を、感知チャネルを構成するために感知増幅器の入力に切替えたり、ペーシングチャネルを構成するためにパルス発生器の出力に切替えたりするのに使用される。ペーシング装置は、任意の数のパルス発生器、増幅器、及び電極を有し、それらを任意に組合せることにより、感知チャネル又はペーシングチャネルを形成する。スイッチマトリックス７０により、利用可能な移植されている電極の選択されたいくつかを、単極又は双極形態で感知チャネル及び／又はペーシングチャネルに組入れることを可能にする。双極の感知又はペーシング形態は、近接し且つ間隔をあけた２つの電極の間において、電位の感知又はペーシングパルスの出力を行い、通常、２つの電極は同一のリード線上（例えば、双極リード線のリング先端電極、又は、多極リード線の選択された２つの電極）にある。単極の感知又はペーシング形態は、電極によって検出された電位又は出力されたペーシングパルスは、導電性の装置ハウジング又はその他の離れた電極を基準にする。

図３に示すペーシング装置に、複数の感知チャネル及び／又はペーシングチャネルが形成され、感知チャネル及び／又はペーシングチャネルは、電極の位置に応じて、心房チャネル又は心室チャネルのいずれかである。従って、ペーシング装置は、高血圧の治療及び従来のペーシングの目的のために、単一部位又は多部位における心室予備興奮ペーシングを配送することが可能である。スイッチマトリックスは、適切に配置された電極を選択することによって、特定の心筋層部位を予備興奮させることを可能にし、電極は、予備興奮ペーシングを配送するのに使用されるペーシングチャネル内に組入れられる。ペーシングチャネル及び感知チャネルの形態は、遠隔測定通信インターフェースを通して外部プログラム装置との通信を介して設定されてもよいし、後述するように、形態アルゴリズムを実行するコントローラによって自動的に設定されてもよい。

予備興奮ペーシングは、単一部位ペーシングとして配送されてもよいし、２心室ペーシングとして配送されてもよいし、多部位心室ペーシングとして配送されてもよく、２心室ペーシングでは、プログラムされている２心室オフセット期間によって決定されたように、心室の一方が他方に対して予備興奮させられる。予備興奮ペーシングが多部位に配送される場合、多部位は、同時にペーシングされてもよいし、特定のパルス出力順序に従ってペーシングされてもよく、特定のパルス出力順序は、単一の心拍中に多部位をペーシングすべき順序及びタイミングを特定する。心房又は心室の感知チャネル内の電位図信号が特定のしきい値を越えるとき、コントローラは、心房又は心室感知を検出し、ペーシングアルゴリズムは、ペーシングをトリガさせることを採用してもよいし、ペーシングを抑制させることを採用してもよい。コントローラは、ペーシング装置を多数のプログラムされているモードで作動させることが可能であり、プログラムされているモードは、検出されたイベント及び期間の終了に応答して、ペーシングパルスがどのように出力されるのかを定める。１つ又は２つ以上の心室部位の予備興奮ペーシングは、ある最小心拍速度を強化するペーシングアルゴリズムを参照する徐脈ペーシングモードと関連して配送されるのがよく、他の目的（例えば、徐脈の治療）で心房又は心室に配送されるペーシングパルスを含んでもよいし、含まなくてもよい。抑制要求徐脈ペーシングモードは、感知した本来的な活動に従ってペーシングを制御するために、補充収縮期間を利用する。抑制要求心室ペーシングモードでは、定められている補充収縮期間の間、チャンバによる本来的な拍動を検出せず、補充収縮間隔の終了後にのみ、心臓周期中の心室がペーシングされる。例えば、心室の補充収縮期間は、心室の各感知又はペーシングが再開始されるように、心室のイベントとイベントの間に定められ、低速度期間（ＬＲＩ：Lower Rate Interval）と称される。この補充収縮期間の逆数は、ペースメーカによって心室を拍動させる最小速度であり、しばしば、低速度限界（ＬＲＬ：Lower Rate Limit）と称される。また、ペーシングは、速度適合ペーシングモードで配送されてもよく、速度適合ペーシングモードでは、低速度期間間隔及び／又は他の補充収縮間隔が、加速度計２６又は分時換気量（ＭＶ）センサ２５等で測定された活動レベルに従って変更される。心房トラッキング及びＡＶシーケンシャルペーシングモードでは、別の心室補充収縮期間が、心房イベントと心室イベントとの間に定められ、心房心室期間（ＡＶＩ：Atrio-Ventricular Interval）又は心房心室遅延期間と称される。心房心室期間は、心房の感知又はペーシングによってトリガされ、心室の感知又はペーシングによって停止される。心房心室期間の終了前に心室の感知が起こらなければ、心室のペーシングは、心房心室期間の終了時に配送される。多部位ペーシングモードは、ペーシングパルスのタイミングを特定するその他のペーシングパラメータを使用してもよく、ペーシングパラメータは、例えば、心室心室（ＶＶ）遅延期間であり、ＶＶ遅延期間は、両方の心室又は同一の心室の異なる部位に配送されるペーシングとペーシングの間のタイミングを特定する。

また、図３に示すように、圧力センサ９１と心拍出量センサ９２が、コントローラに接続されている。以下に説明するように、１つの実施形態では、これらのセンサの片方又は両方が、予備興奮ペーシングチャネルの自動形態、予備興奮ペーシングの量の閉ループ制御、及び／又は、タイミングパラメータの閉ループ制御のために使用されるのがよい。センサの片方又は両方は、脈管内に配置されたリード線に組み込まれてもよいし、遠隔通信を介して無線式にコントローラと接続される外部装置であってもよい。圧力センサ９１及び心拍出量センサ９２はそれぞれ、患者の血圧及び心拍出量に関する信号を発生させ、これらの目的のための任意のタイプのトランスデューサであるのがよい。心拍出量センサ９２は、例えば、終期心拡張期充填容積等の心臓容積を測定するための流量センサ又はインピーダンスセンサである。

〔抗高血圧予備興奮ペーシングの配送〕
上述したように、いくらかの高血圧患者は、収縮期中、遅れて収縮する心室の肥大領域により、異常な応力／歪み分布を左心室に有する。かくして、これらの患者の肥大領域は、心収縮に過度の影響を及ぼし、異常な収縮期圧力波形を生じさせる。かかる異常な収縮期圧力は、患者の高血圧を引起し、又は、それに影響を及ぼす。ペーシングパルスを用いた１つの又は複数の肥大領域の予備興奮によって、肥大領域は、収縮期中、早期に収縮させられ、それにより、応力／歪み分布及びそれにより生じた収縮期の圧力波形を少なくとも部分的に正常化させ、更に、患者の高血圧を低下させる。より正常な収縮期の圧力波形はまた、心拍出量を改善する。

予備興奮ペーシング療法によって最も利益を受けそうな高血圧患者が、例えば、臨床的研究によって特定されるのがよく、臨床的研究は、左心室の異常な収縮期圧力波形、異常な収縮パターン、及び／又は、肥大領域を例証する。ペースメーカが移植され、所望の予備興奮を提供するために、１つ又は２つ以上のペーシング電極が肥大領域の近くに配置される。ペースメーカは、徐脈ペーシングモードに従って予備興奮ペーシングを心室に配送するようにプログラムされ、徐脈ペーシングモードは、例えば、心房トラッキング又はＡＶシーケンシャルモードである。予備興奮ペーシング部位、及び／又は、ペーシングパラメータ（例えば、心房心室（ＡＶ）及び心室心室（ＶＶ）遅延期間）を最適に選択するために、心拍出量及び／又は血圧等の変数が測定され且つ考慮されるのがよい。例えば、心房トラッキング又はＡＶシーケンシャルモードのために、心房心室（ＡＶ）遅延期間が、心室の充填及びそれにより生じる心拍出量を最適化する値に調整される。種々の予備興奮ペーシング部位が、リード線の移植部位を変更することによって、又は、移植後にペーシングチャネルを再設定することによって試験され、また、収縮期血圧を最適に低下させる予備興奮ペーシングを配送する部位を決定するために、患者の血圧が測定される。また、患者は、異なるペーシング部位を試験し、及び／又は、有効に血圧を低下させるためのペーシングパラメータ値を試験している間、血圧を上昇させる薬物に挑戦する。後述するように、ペースメーカは、予備興奮ペーシング部位、及び／又は、ペーシングパラメータを、センサ測定値に基づいて自動的に決定するように構成されるのがよい。

上述したように、幾人かの患者は、予備興奮によって、収縮期圧力波形の正常化に起因する心拍出量の改善を経験する。これらの患者では、ペースメーカは、ほとんどのペースメーカ患者が徐脈のために治療されるのと同様の仕方で、予備興奮ペーシングを連続ベースで配送するようにプログラムされる。他の患者では、収縮期圧力が予備興奮ペーシングによって減少するので、心拍出量が幾分低下する。この患者グループでは、予備興奮ペーシングを間欠的に配送することが好ましい。この場合、予備興奮状態がデューティサイクルにされ、ペースメーカは、それが予備興奮状態で作動しているときだけ、プログラムされている予備興奮ペーシングモードに従って、予備興奮ペーシングを配送するようにプログラムされるのがよい。ペースメーカは、経過期間に基づいたスケジュールに従って、及び／又は、感知されたイベント又は状態に従って、予備興奮状態をデューティサイクルにするのがよい。例えば、１日の所定の時間（例えば、夜間）に且つ特定の継続時間だけ、予備興奮状態に入る。別の例では、ペースメーカは、興奮レベルセンサ（例えば、活動を測定するための加速度計又は呼吸を測定するための分時換気量センサ）を有し、測定された患者の興奮レベルがある特定の範囲内にあると、予備興奮状態に入ったりそれから出たりするようにプログラムされる。時間療法的に適当な患者では、予備興奮状態に入ったりそれから出たりすることを制御するために、心拍数が、興奮レベルと同様な仕方で使用されてもよい。後で説明するように、ペースメーカは、血圧及び／又は心拍出量を測定できるように構成され、それにより、これらの変数に基づく予備興奮状態を閉ループのデューティサイクルにすることを可能にする。

〔抗高血圧予備興奮ペーシングの閉ループ制御〕
図３に示すように、高血圧を治療するために予備興奮ペーシングを配送する移植可能なペーシング装置は、血圧及び／又は心拍出量に関する変数を測定するためのセンサを有している。それにより得られた血圧及び／又は心拍出量の測定値は、瞬間的測定値であってもよいし、いくらかの特定の期間にわたる平均値であってもよい。後で説明するように、ペーシング装置は、予備興奮状態のデューティサイクルを変化させることによって、心房心室（ＡＶ）遅延期間又はペーシングモード等の予備興奮ペーシングパラメータを変化させることによって、及び／又は、予備興奮ペーシングチャネルを血圧及び／又は心拍出量の測定値に従って自動的に構成することによって、抗高血圧の予備興奮ペーシングを閉ループで制御するようにプログラムされるのがよい。

例示的な実施形態において、移植可能なペーシング装置に、１つ又は２つ以上の予備興奮ペーシングチャネルが構成され、予備興奮ペーシングチャネルは、パルス発生回路と、１つ又は２つ以上の心筋層部位の近くに配置される１つ又は２つ以上の電極とを有している。ペーシング装置のコントローラは、ペーシング装置が予備興奮状態で作動しているときに、プログラムされている予備興奮ペーシングモードに従って予備興奮ペーシングチャネルを介してペーシングを配送するようにプログラムされている。例えば、コントローラは、予備興奮ペーシングを心室ペーシングとして、心房トラッキング又はＡＶシーケンスペーシングモードに従って配送するようにプログラムされるのがよく、それにより、心房感知の後、プログラムされているＡＶ遅延期間の終了時、１つ又は２つ以上の予備興奮ペーシングを配送する。ペーシング装置が予備興奮状態にないとき、ペーシング装置は、ペーシング療法を全く配送しなくてもよいし、別の目的（例えば、徐脈ペーシング）のために、予備興奮ペーシングに使用されるペーシング部位又はモードと別のペーシング部位又はモードを使用して、ペーシング療法を配送してもよい。ペーシング装置は、更に、患者の動脈の血圧に関する信号を発生させるための血圧センサを有するのがよく、血圧センサは、コントローラに接続され、コントローラは、血圧測定値を血圧センサから配送するようにプログラムされる。血圧測定値は、血圧信号から瞬間的に導出されてもよいし、特定の期間にわたって発生した血圧信号の平均値から導出されてもよい。その場合、コントローラは、予備興奮状態をデューティサイクルにするようにプログラムされるのがよく、それにより、血圧測定値が特定の程度まで上昇すると、ペーシング装置によって配送される予備興奮ペーシングの量を増大させる。また、ペーシング装置は、患者の心拍出量に関する変数を測定するための心拍出量センサを有するのがよい。その場合、コントローラは、予備興奮ペーシング中に使用される心房心室（ＡＶ）遅延期間を、心拍出量測定値の値を最大にする仕方で調整するようにプログラムされるのがよい。

１つの実施形態では、コントローラは、血圧測定値が第１の限界値よりも大きいときに予備興奮状態に入り且つ血圧測定値が第２の限界値よりも小さいときに予備興奮状態から出ることによって、予備興奮状態をデューティサイクルにするようにプログラムされ、第１の限界値と第２の限界値は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。図４は、かかるデューティサイクルを構成するためにコントローラによって実行される例示のアルゴリズムを示す。アルゴリズムは、ペーシング装置が予備興奮（ＰＥ）状態から出て、予備興奮ペーシングが配送されない非予備興奮状態になった後に開始する。段階４０１において、ペーシング装置は、血圧測定値ＢＰを得る。段階４０２において、血圧測定値を第１の限界値ＬＶ１と比較する。ペーシング装置は、それが非予備興奮状態にある間、血圧を監視し続ける。段階４０３において、血圧測定値が第１の限界値よりも上昇したとき、ペーシング装置は、予備興奮状態に入り、予備興奮ペーシングを配送する。段階４０４において、血圧測定値を再び得る。段階４０５において、血圧測定値を第２の限界値ＬＶ２と比較する。ペーシング装置は、それが予備興奮状態で予備興奮ペーシングを配送している間、血圧を監視し続ける。段階４０６において、血圧測定値が第２の限界値よりも下降したとき、ペーシング装置は、予備興奮状態から出て、段階４０１に戻る。

別の実施形態では、コントローラは、経過期間に基づくスケジュールに従って予備興奮状態に入ったりそれから出たりすることによって、予備興奮状態をデューティサイクルにするようにプログラムされ、更に、血圧測定値がある特定程度まで増大したら、スケジュールを変更して予備興奮状態の継続時間を増大させるようにプログラムされる。図５は、かかるデューティサイクルを構成するためにコントローラによって実行される例示のアルゴリズムを示す。アルゴリズムは、ペーシング装置が予備興奮（ＰＥ）状態から出て、予備興奮ペーシングが配送されない非予備興奮状態になった後に開始する。段階５０１において、デューティサイクルタイマを開始させ、ゼロからＴ分（又は他の時間単位）までカウントし、ここで、Ｔはある特定の値である。段階５０２において、ペーシング装置は、予備興奮状態に入り、予備興奮ペーシングを配送し始める。段階５０３において、ペーシング装置は、予備興奮状態で作動し続けながら、Ｍ分が経過するまでデューティサイクルタイマを監視し、Ｍ分が経過した時点で、段階５０４において、ペーシング装置は、予備興奮状態から出る。段階５０５において、ペーシング装置は、Ｔ分が経過するまでデューティサイクルタイマを監視し、次いで、段階５０６において、血圧測定値ＢＰを得る。次いで、段階５０７において、Ｍの値（即ち、ペーシング装置が各Ｔ分終了後に予備興奮状態で作動する分の数）を血圧測定値の関数として計算する。血圧測定値をＭのための値にマッピングする関数は、例えば、Ｍの値が２つの値の間を血圧測定値に従って交互に変わるように、簡単であってもよいし、それよりも複雑であってもよい。後者の場合、関数は、ルックアップテーブルとして実現されるのがよい。

また、ペーシング装置は、予備興奮状態に入ったりそれから出たりするのを制御するために、１つ又は２つ以上の入る条件及び／又は出る条件を使用するように構成されるのがよい。入る条件又は出るの条件は、例えば、１日の特定の時間、患者によるスイッチの操作（例えば、ペーシング装置のコントローラと連結され且つ磁気的又は感触的に操作されるスイッチ）、遠隔測定を介して受信した命令、又は、特定の範囲内にある測定された変数、又は特定の範囲外にある測定された変数である。かかる測定された変数の例は、心拍数、活動レベル、分時換気量、心拍出量、及び血圧を含む。また、複合的な入る条件又は出る条件が満たされるかどうかを決定するために、複数の入る条件及び／又は出る条件が論理的にＯＲで接続されたりＡＮＤで接続されたりしてもよい。いくつかの実施形態では、ペーシング装置は、１つ又は２つ以上の特定の入る条件又は出る条件に従って、単に予備興奮（ＰＥ）状態に入り及び／又は出るようにプログラムされるのがよい。別の実施形態では、図４及び図５を参照して上述したように、予備興奮状態をデューティサイクルにすることを可能にするために、１つ又は２つ以上の特定の入る条件が使用され、及び／又は、予備興奮状態をデューティサイクルにすることを抑制するために、１つ又は２つ以上の特定の出る条件が使用され、又は、経過期間及び／又は血圧及び心拍出量等の検出された変数に基づくその他のデューティサイクル計画が使用される。

また、ペーシング装置は、ペーシングチャネルを、選択されたペーシング電極に設定するスイッチングマトリックスを有し、スイッチングマトリックスは、コントローラによって作動可能である。予備興奮ペーシングの結果、収縮期中に遅れて興奮させられた領域に肥大が発生することを防止するために、コントローラは、予備興奮ペーシングチャネルを、異なる選択されたペーシング電極を用いて、定期的に再設定するようにプログラムされるのがよい。例えば、ペーシング装置は、定期的に、右心室のペーシングと、左心室のペーシングとを切替える。また、コントローラは、予備興奮ペーシングチャネルを異なるペーシング電極で順番に再設定し、血圧測定値を最も低下させるペーシング電極を、予備興奮ペーシングチャネルに使用するために選択することによって、予備興奮ペーシングチャネルを最適に構成するようにプログラムされるのがよい。コントローラは、更に、異なるペーシングモード（例えば、右心室、左心室、両心室、又は多部位心室ペーシング）、及び／又は、ペーシングパラメータ（例えば、心房心室（ＡＶ）遅延期間、心室心室（ＶＶ）遅延期間）を順番に試験して、予備興奮状態に使用するために、血圧測定値を最も低下させるペーシングモード及び／又はパラメータを選択するようにプログラムされるのがよい。ペーシングチャネルを設定し、ペーシングモードを選択し、及び／又はペーシングパラメータを調整する際、血圧の低下と心拍出量の改善との両方を最適化するように、心拍出量の測定値と血圧の測定値が組合せられるのがよい。

本発明を、前述した特定の実施形態と関連させて説明した。これらの実施形態は、有利であると考えられる任意の仕方と組合せられてもよいことを認識すべきである。また、多くの代替例、変形例、及び変更例が、当業者に明らかであろう。その他のかかる代替例、変形例、及び変更例は、特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図している。

Claims (30)

1. 移植可能なペーシング装置であって、
   １つ又は２つ以上の予備興奮ペーシングチャネルを有し、前記予備興奮ペーシングチャネルは、パルス発生回路と、１つ又は２つ以上の電極とを有し、前記電極は、１つ又は２つ以上の心筋層部位の近くに配置されるように構成され、
   更に、コントローラを有し、前記コントローラは、前記ペーシング装置が予備興奮状態で作動しているときに、プログラムされた予備興奮ペーシングモードに従って、ペーシングを前記予備興奮ペーシングチャネルを介して配送するようにプログラムされ、
   更に、血圧センサを有し、前記血圧センサは、患者の動脈の血圧に関する信号を発生させるために前記コントローラに接続され、前記コントローラは、血圧測定値を前記血圧センサから導出するようにプログラムされ、
   前記コントローラは、前記予備興奮状態をデューティサイクルにするようにプログラムされ、前記血圧測定値が特定の程度まで増大すると、前記ペーシング装置によって配送される予備興奮ペーシングの量を増大させる、ペーシング装置。
2. 前記コントローラは、前記血圧測定値が第１の限界値よりも大きいときに前記予備興奮状態に入り、且つ、前記血圧測定値が第２の限界値よりも小さいときに前記予備興奮状態から出ることによって、前記予備興奮状態をデューティサイクルするようにプログラムされる、請求項１に記載のペーシング装置。
3. 前記コントローラは、経過期間に基づくスケジュールに従って前記予備興奮状態に入ったりそれから出たりすることによって、前記予備興奮状態をデューティサイクルするようにプログラムされ、
   前記コントローラは、更に、前記血圧測定値が特定の程度まで増大したら、前記スケジュールを変更して前記予備興奮状態の継続時間を増大させるようにプログラムされる、請求項１に記載のペーシング装置。
4. 前記血圧測定値は、特定の期間にわたって発生した患者の動脈の血圧に関する信号の平均である、請求項１に記載のペーシング装置。
5. 更に、患者の活動レベルに関する変数を測定するための活動レベルセンサを有し、
   前記コントローラは、活動レベル測定値が特定のしきい値よりも大きいときに、前記予備興奮状態から出るようにプログラムされる、請求項１に記載のペーシング装置。
6. 更に、患者の心拍出量に関する変数を測定するための心拍出量センサを有し、
   前記コントローラは、予備興奮ペーシングを心房トラッキング又はＡＶシーケンシャルペーシングアルゴリズムに従って心室ペーシングとして配送するようにプログラムされ、それにより、心房感知又はペーシングに続いて、プログラムされているＡＶ遅延期間の終了時、１つ又は２つ以上の予備興奮ペーシングが配送され、
   前記コントローラは、予備興奮ペーシング中、ＡＶ遅延期間を、心拍出量の測定値が最大になるように調整するようにプログラムされる、請求項１に記載のペーシング装置。
7. 更に、ペーシングチャネルに、選択されたペーシング電極を設定するためのスイッチを有し、前記スイッチは、コントローラによって作動可能であり、
   前記コントローラは、前記予備興奮ペーシングチャネルを異なるペーシング電極に定期的に再設定するようにプログラムされる、請求項１に記載のペーシング装置。
8. 更に、ペーシングチャネルに、選択されたペーシング電極を設定するためのスイッチを有し、前記スイッチは、コントローラによって作動可能であり、
   前記コントローラは、予備興奮ペーシングチャネルを異なるペーシング電極を順番に再設定することと、血圧測定値を最も大きく減少させるペーシング電極を、予備興奮ペーシングチャネルに使用するために選択することとによって、予備興奮ペーシングチャネルを最適に設定するようにプログラムされる、請求項１に記載のペーシング装置。
9. 前記コントローラは、更に、異なるペーシングモードを順番に試験して、血圧測定値を最も大きく減少させるペーシングモードを、予備興奮状態において使用するために選択するようにプログラムされる、請求項８に記載のペーシング装置。
10. コントローラは、更に、１つ又は２つ以上のペーシングパラメータの異なる値を順番に試験して、血圧測定値を最も大きく減少させる１つ又は２つ以上のペーシングパラメータの値を、予備興奮状態において使用するために選択するようにプログラムされる、請求項９に記載のペーシング装置。
11. 前記コントローラは、更に、特定の入口条件を満たす場合にのみ、予備興奮状態における作動を許容するようにプログラムされ、
    入口条件は、１日の特定された時間、患者によるスイッチの操作、遠隔測定を介して受信した命令、特定の範囲内にある測定された変数、又は特定の範囲外にある測定された変数であり、測定された変数は、心拍数、活動レベル、分時換気量、心拍出量、又は血圧である、請求項１に記載のペーシング装置。
12. 前記コントローラは、更に、特定の出口条件を満たすとき、予備興奮状態における作動を抑制するようにプログラムされ、出口条件は、１日の特定された時間、患者によるスイッチの操作、遠隔測定を介して受信した命令、特定の範囲内にある測定された変数、又は特定の範囲外にある測定された変数であり、測定された変数は、心拍数、活動レベル、分時換気量、心拍出量、又は血圧である、請求項１に記載のペーシング装置。
13. 患者が高血圧を有していることを確認する段階と、
    患者にペーシング装置を移植する段階と、
    患者の血圧を測定する段階と、
    ペーシングモード、１つ又は２つ以上のペーシング部位、及びペーシングパラメータ値を選択し、患者の血圧を最適に減少させる予備興奮ペーシングを配送する段階と、を有する方法。
14. 更に、患者の心拍出量を測定して、適切な心拍出量を維持しながら、患者の血圧を最適に減少させるペーシングモード、１つ又は２つ以上のペーシング部位、及びペーシングパラメータ値を選択する段階を有する、請求項１３に記載の方法。
15. 更に、予備興奮ペーシングを、定められたスケジュールに従って間欠的に配送するように、ペーシング装置をプログラムする段階を有する、請求項１３に記載の方法。
16. 更に、予備興奮ペーシングを、測定された心拍数が特定の範囲内にあるかその範囲外にあるかに従って間欠的に配送するように、ペーシング装置をプログラムする段階を有する、請求項１３に記載の方法。
17. 更に、予備興奮ペーシングを、測定された活動レベルが特定の範囲内にあるかその範囲外にあるかに従って間欠的に配送するように、ペーシング装置をプログラムする段階を有する、請求項１３に記載の方法。
18. 更に、予備興奮ペーシングを、測定された活動レベルが特定の範囲内にあるかその範囲外にあるかに従って間欠的に配送するように、ペーシング装置をプログラムする段階を有する、請求項１３に記載の方法。
19. 更に、血圧を上げる薬剤を用いて患者を攻撃しながら、有効に血圧を下げるための異なるペーシング部位及び／又はペーシングパラメータを試験する段階を有する、請求項１３に記載の方法。
20. 更に、予備興奮ペーシングを停止又は開始させるための手段を患者に提供する段階を有する、請求項１３に記載の方法。
21. ペーシング装置を作動させるための方法であって、
    ペーシング装置が予備興奮状態で作動しているとき、ペーシングを、プログラムされた予備興奮ペーシングモードに従って１つ又は２つ以上の予備興奮ペーシングチャネルを介して配送する段階と、
    患者の動脈の血圧に関する信号を発生させ、その信号から血圧測定値を導出する段階と、
    血圧測定値が特定の程度に増大すると、ペーシング装置によって配送される予備興奮ペーシングの量を増加させるように、予備興奮状態をデューティサイクルにする段階と、を有する方法。
22. 更に、血圧測定値が第１の限界値よりも大きくなると予備興奮モードに入り、且つ、血圧測定値が第２の限界値よりも小さくなると予備興奮モードから出ることによって、予備興奮モードをデューティサイクルにする段階を有する、請求項２１に記載の方法。
23. 更に、経過期間に基づいたスケジュールに従って予備興奮モードに入ったりそれから出たりすることによって、予備興奮モードをデューティサイクルにする段階を有し、
    前記コントローラは、更に、血圧測定値が特定の程度に上昇すると、予備興奮モードの継続時間を増加させるようにスケジュールを変更するようにプログラムされる、請求項２１に記載の方法。
24. 血圧測定値は、特定の期間にわたって発生させた患者の動脈の血圧に関する信号の平均である、請求項２１に記載の方法。
25. 更に、患者の刺激レベルに関する変数を測定する段階と、刺激レベルの測定値が特定のしきい値よりも大きくなると、予備興奮モードから出る段階とを有する、請求項２１に記載の方法。
26. 更に、患者の心拍出量に関する変数を測定する段階と、
    予備興奮ペーシングを、心房トラッキング又はＡＶシーケンシャルペーシングアルゴリズムに従って、心室のペーシングとして配送する段階と、を有し、それにより、心房感知又はペーシングに続く、プログラムされたＡＶ遅延期間の終了時、１つ又は２つ以上の予備興奮ペーシングを配送し、
    予備興奮ペーシング中、ＡＶ遅延期間を心拍出量の測定値が最大になるように調整する段階と、を有する請求項２１に記載の方法。
27. 更に、予備興奮ペーシングチャネルを、異なるペーシング電極に定期的に再設定する段階を有する、請求項２１に記載の方法。
28. 更に、予備興奮ペーシングチャネルを異なるペーシング電極に順番に再設定することによって、予備興奮ペーシングチャネルを最適に構成し、血圧測定値を最も大きく減少させるペーシング電極を、予備興奮ペーシングチャネルで使用するために選択する、請求項２１に記載の方法。
29. 更に、異なるペーシング構成を順番に試験し、血圧測定値を最も大きく減少させるペーシング構成を、予備興奮モードにおいて使用するために選択する段階を有する、請求項２８に記載の方法。
30. 更に、１つ又は２つ以上のペーシングパラメータの異なる値を順番に試験し、血圧測定値を最も大きく減少させる１つ又は２つ以上のペーシングパラメータの値を、予備興奮モードにおいて使用するために選択する段階を有する、請求項２８に記載の方法。

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