JP2016002207A - 除細動システム - Google Patents
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Abstract
Description
心室細動を除去して心臓の動きを正常化するためには、高エネルギーのショックを心臓に加え、個々の組織区域の無秩序な収縮を鎮めるとともに、心筋において秩序を保って組織的に広がる活動電位を再構築し、心臓組織の同期的な収縮を回復させる手段(除細動)が用いられる。
複数の主電極は、心臓の第一の部分内の所定の電流経路に沿って細動除去パルスを送出し、その電流経路が心臓の第二の部分内の弱電界領域を規定する。補助電極は、補助パルスを弱電界領域へ送出するもので、単一相補助パルスを含む電気的除細動パルスの連続が補助電極を経由して送出され、引き続いて二相性(バイフェージック:biphasic)の細動除去パルスが主電極経由で送出される。細動除去パルスは、補助パルス送出後20ミリ秒(msec)以内に送出され、0.5から10msecの持続時間で制御される。
制御回路は、補助パルスがピーク電流の40%または50%を超えないように、また細動除去パルスの送出エネルギー(ジュール換算)の20%または30%を超えないように補助パルスを制御する。
また、前記第一波形部の印加時間は50ミリ秒以上900ミリ秒以下であってもよい。
このとき、前記判定部は、前記第一波形部の印加時間を前記心室細動周期と同一に設定してもよい。
最近では、バイフェージック除細動波形が多用されるようになったが、患者の状態等によっては、除細動器に設定された最初の負荷電気エネルギー・負荷電圧による除細動では心室細動を完全に停止できず、負荷電気エネルギー・負荷電圧を増加させて2回目の除細動を行う場合もある。心室細動の発生後、なるべく早く除細動を成功させることが、その後の患者のクオリティオブライフ(QOL)改善に重要とされているが、大きな電気エネルギーによる除細動では電極部に発生する熱が心筋に傷害を及ぼし、高い電圧による除細動では心筋細胞膜に穿孔を生じ心筋が傷害されることがあるため、侵襲低減の観点からは、必要最低限の負荷電気エネルギーおよび負荷電圧を用いて除細動を行うことが望ましいと考えられている。
発明者らは、これまでに、特開2012−34843号公報に記載された除細動システムを提案しているが、本発明は、これとは異なる手法により確実な除細動を実現する除細動システムである。
絶縁部材23を形成する材料としては、弾性、可撓性、及び絶縁性を有するとともに生体適合性を有するものが好ましく、本実施形態ではシリコーンが用いられている。絶縁部材23の厚さは、例えば、最大値が0.5ミリメートル(mm)程度となるように設定されている。本実施形態では、絶縁部材は、略小判型に形成されているが、その形状には特に制限はない。
第二電極22は、リード30の接続位置等を除き第一電極とほぼ同一の構造であるため、説明を省略するが、上記のように構成された第一電極21および第二電極22は、全体として非常に柔軟性に富んでおり、心嚢膜101上に設置されても、心臓100の拍動を妨げて不整脈を誘発する危険性が少ない硬さとなっている。
除細動システム1は、使用前に、電極部20が患者の心臓100表面の心嚢膜101上に設置される。電極部20は、絶縁部材23において、図2に×印で示した4箇所の縫合箇所に縫合糸を通すことにより心嚢膜101上に設置される。縫合時は、絶縁部材23の厚さ方向に曲針等の針と縫合糸とを貫通させ、心嚢膜101のみを貫通し、心臓の心筋を貫通しないように縫合を行う。これにより、電極部20は心嚢膜101に対してのみ固定される。よって、心臓100は心嚢膜101内を電極部20に影響されずに自由に動くことができ、心臓の動きが妨げられることによる不整脈の発生リスクを抑えることができる。
上述の説明では、電極部20は心嚢膜上101に配置されるとしたが、電極部20を心嚢膜101と心筋の間に設置し、直接心筋と接するよう配置してもよい。また、心外膜に電極部20を縫いつけ、心外膜と接するように配置してもよい。
体外に引き出されたリード30および除細動器10は、体外で保持されても、皮下に埋め込まれて保持されてもいずれでも構わない。
心室細動時、心臓は毎分200回以上と激しく拍動しているが、その拍動は不規則であり、心電図波形の大きさや周期に一定性は無い。これは、図4に示されるように、複数のSW110がミアンダリングしているためであり、心臓100の表面や内部で無秩序に電気刺激の伝導が発生して各部位が無秩序に収縮することが一つの原因と考えられている。
すなわち、本発明では、第一波形部W1と第二波形W2との間隔を限りなく小さくすることが重要な点の一つであり、これにより、第二波形の電圧Vw2を低く抑えつつ、除細動を確実に行うことができる。
これにより、特許文献1に記載のようなバイフェージック波形による1回の除細動エネルギーの閾値の最低値が5ジュール(J)であるので、本実施形態の電気エネルギーはこれに対して1/5〜3/5程度(1〜3J程度)のエネルギー分を低減させることができる。これにより除細動に伴って発生する患者への衝撃を著しく低減し、侵襲を抑えて除細動システム1装着中の患者のQOLを向上させることができる。
第一波形部の終了時の電圧値Vw1の絶対値が小さすぎると、第二波形印加初期の電位変化量Vwを大きくする効果が小さくなる。一方、電圧値Vw1の絶対値が大きすぎると、第一波形部自体が患者に与える衝撃が大きくなる。これらを考慮すると、電圧値Vw1の絶対値は、10ボルト(V)以上90V以下が好ましく、20V以上60V以下がより好ましい。
第一波形部の印加時間が短すぎると、SWを消失させにくくなる。また、長すぎると心臓が停止する時間が長くなり、患者の負担が増大する。したがって、第一波形部の印加時間は、10msec以上200msec以下が好ましい。また、検出回路により計測される心室細動の平均周期に合わせてもよい。例えば、心室細動周期(または心室細動周期の1/2)の整数倍にすることが考えられる。中でも、印加時間を心室細動周期と同一とすると最も効率よく除細動を行うことができるため、好ましい。一般に、ヒトの心室細動の周期は150msec〜300msecであるため、第一波形部の長さは75msec(150の1/2)〜900msec(300の3倍)の範囲内で設定されてもよい。
また、第一波形部W11が、互いに極性の異なる第一部分W11aおよび第二部分W11bを有し、両者の電圧値の絶対値が同一であるため、第一波形部の印加後に、心臓にプラス極性の帯電が起きにくい。
心内心電図を記録できない等により心室細動周期が計測できない場合は、ヒトの心室細動の周期を考慮して、例えば50msec〜900msec程度の予め設定した範囲に第一波形部の印加時間を設定することも可能である。
除細動システム41において、除細動駆動回路で発生される除細動波形は、除細動器10とRV-def電極45との間に印加されるが、電極部42に印加用の電極をもう一つ設け、当該電極とRV-def電極45との間に除細動波形が印加される構成としてもよい。
また、プラス極性のパルスとマイナス極性のパルスとを組み合わせて第一波形部が構成されてもよい。例えば、連続するプラス極性パルスで第一波形部の前半を構成し、連続するマイナス極性パルスで第一波形部の後半を構成してもよい。
例えば、本発明は、電極部を心臓に直接取り付ける除細動システムに限定されない。電極部が体表面に取りつけられる体外式の除細動器システムであっても、本発明を適用することにより、負荷電圧を小さくして患者の負担を低減することが可能である。
10 除細動器
20、42 電極部
30、43 リード
100 心臓
W1、W11、W12、W13 第一波形部
W11a 第一部分
W11b 第二部分
W2 第二波形
Claims (6)
- 心臓または体表面に取り付けられて前記心臓に電気エネルギーを印加する電極部と、
所定の除細動波形に基づいた前記電気エネルギーを発生させる除細動器と、
前記電極部と前記除細動器とを電気的に接続するリードと、
を備え、
前記除細動波形は、
第一波形部と、
前記第一波形部の直後に印加され、前記第一波形部よりも大きい負荷電圧を発生させるとともに前記第一波形部よりも印加時間が短い第二波形と、を有し、
前記第一波形部の終了時における極性と、前記第二波形の初期における極性とが異なっている、除細動システム。 - 前記第一波形部は、互いに極性の異なる第一部分および第二部分を有する、請求項1に記載の除細動システム。
- 前記第一波形部の印加時間は50ミリ秒以上900ミリ秒以下である、請求項1または2に記載の除細動システム。
- 前記除細動器は、
心電図を検出する検出部と、前記心電図にもとづいて前記心臓の状態を判定する判定部と、を有し、
前記判定部は前記心電図に基づいて前記患者の心室細動周期を計測し、前記第一波形部の印加時間を前記心室細動周期の整数倍または前記心室細動周期の2分の1の整数倍に設定する、請求項1または2に記載の除細動システム。 - 前記判定部は、前記第一波形部の印加時間を前記心室細動周期と同一に設定する、請求項4に記載の除細動システム。
- 前記電極部は、心臓の表面または心臓の内部に留置される一対の電極を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の除細動システム。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109326341A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-02-12 | 武汉体育学院 | 一种康复动作引导方法和装置 |
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JP2012034843A (ja) * | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Olympus Corp | 除細動システム |
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