JP2021535765A - 適応型vfa心臓療法 - Google Patents

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Abstract

VfA心臓療法は、埋め込み可能な医療用デバイスまたはシステムを使用する。埋め込み可能な医療用デバイスは、患者の心臓の左心室心筋に、右心房から右心房内膜および中心線維体を通って埋め込まれた組織貫通電極を含む。デバイスは、右心房電極、右心房運動検出器、またはその両方を含み得る。デバイスは、患者の心臓内に完全に埋め込まれても、または1つ以上のリードを使用して、患者の心臓に電極を埋め込まれてもよい。別の医療用デバイスを使用して、心臓療法のためのいくつかの機能を提供し得る。埋め込み可能な医療用デバイスまたは別の医療用デバイスを使用して、心臓の電気的不均一性情報などの生理学的反応情報を測定し得る。生理学的反応情報は、適応ペーシング療法を較正および送達するために使用され得る。【選択図】図16

Description

本出願は、参照により組み込まれる、2018年8月31日に出願された米国仮出願番号第62/725,763号の利益を主張する。
本技術は、概して、心臓療法のための医療用埋め込み可能なデバイス、システム、および方法に関する。
心臓伝導系には、洞房(SA)結節、房室(AV)結節、ヒス束、索枝、およびプルキンエ線維が含まれる。心拍はSA結節で開始され、心臓の自然な「ペースメーカ」と説明される場合がある。SA結節から生じる電気インパルスにより、心房心筋が収縮する。電気インパルス、または電気パルスもしくは信号は、AV結節を介して心室に伝導され、心室が収縮し始める前に心房が収縮を停止できるように本質的に伝導を遅らせ、それによって適切なAV同期を提供する。電気インパルスは、AV結節からヒス束、索枝、およびプルキンエ線維を介して心室心筋に伝導される。
AV結節の伝導不良、またはSA結節機能の不良などの伝導系異常のある患者は、ペースメーカなどの埋め込み可能な医療用デバイス(IMD)を受容し、より正常な心拍リズムとAV同期を回復し得る。心臓ペースメーカ、埋め込み可能な除細動器(ICD)、または心臓再同期療法(CRT)デバイスなどの、一部のタイプのIMDは、心臓内または心臓に隣接して位置決めされている、埋め込み可能な心内膜、心外膜、または冠状静脈の1つ以上のリード上の電極を介して患者の心臓に療法用電気刺激を提供する。療法用電気刺激は、ペーシング、電気的除細動、または除細動のためのパルスまたはショックの形で心臓に送達され得る。場合によっては、IMDは心臓の内因性脱分極を感知し、その感知に基づいて心臓への療法用刺激の送達を制御し得る。
心臓への療法用電気刺激の送達は、患者に発生する可能性のある心室同期不全などの心臓状態に対処するのに役立つ可能性がある。心室同期不全は、同期の欠如、または心臓の右心室と左心室の収縮のタイミングの違いとして説明される場合がある。収縮のタイミングに大きな違いがあると、心臓の効率が低下する可能性がある。IMDによって心臓に送達されるCRTは、心臓の心室の電気機械的活動を再同期させることによって心拍出量を高める可能性がある。CRTは、右心房、右心室、および左心室をペーシングするときに「トリプルチャンバペーシング」を含み得る。
心不整脈は、心臓ペーシングに加えて、心臓を心変換または除細動するための電気ショック療法を、例えばICDから送達することによって療法されてもよく、これは、頻脈または細動の発症を検出するために、患者の心拍リズムを感知し、不整脈検出スキームに従ってリズムを分類し得る。検出される不整脈には、心室性頻脈(VT)、高速心室性頻脈(FVT)、心室細動(VF)、心房性頻脈(AT)、および心房細動(AT)を含み得る。抗頻脈ペーシング(ATP)を使用して、心室性頻脈(VT)を療法し、多くの単形性の速いリズムを実質的に終わらせることができる。
右心房に配置され得る経静脈心房リード搬送電極と、右心房を介して右心室に配置され得る経静脈心室リード搬送電極と、を含むデュアルチャンバ医療用デバイスが利用可能である。デュアルチャンバ医療用デバイス自体は、一般に皮下ポケットに埋め込まれ、経静脈リードは皮下ポケットにトンネルされる。デュアルチャンバ医療用デバイスは、心房電気信号と心室電気信号を感知し、正常な心拍リズムとAV同期を促進するために必要に応じて心房ペーシングと心室ペーシングの両方を提供できる。一部のデュアルチャンバ医療用デバイスは、心房性不整脈と心室性不整脈の両方を療法できる。
リードレスペースメーカなどの心臓内医療用デバイスは、完全に患者の心臓内に埋め込むために導入または提案されており、経静脈リードの必要性を排除している。リードレスペースメーカは、療法用電気信号を送達するため、および/または心臓の内因性脱分極を感知するために、その外側筐体上に1つ以上の電極を含み得る。心臓内医療用デバイスは、患者の心臓のシングルチャンバ内で、感知およびペーシングなどの心臓療法機能を提供し得る。シングルチャンバ心臓内デバイスは、心房性または心室性不整脈または細動のいずれかを療法することもできる。一部のリードレスペースメーカは心臓内になく、心臓の外側に位置決めされてもよく、いくつかの例では、固定機構を介して心臓の壁に固定される場合がある。
一部の患者では、シングルチャンバデバイスが患者のニーズに適切に対処し得る。しかしながら、シングルチャンバの感知と療法のみが可能なシングルチャンバデバイスは、すべての患者、例えば、ある種のAV同期不全または頻脈を伴う患者の心臓伝導性疾患または異常に完全に対処できない場合がある。場合によってはICD機能に加えて、デュアルチャンバ感知および/またはペーシング機能を使用して、より正常な心拍リズムを回復し得る。
本開示の技法は、一般に、適応性心室から心房(VfA)心臓療法のための埋め込み可能な医療用デバイス、システム、および方法に関し、シングルチャンバまたはマルチチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)、房室同期ペーシング、非同期ペーシング、起動ペーシング、心臓再同期ペーシング、または頻脈関連療法を含む。VfAデバイスは、右心房から左心室心筋に延在する電極を備えたRAに埋め込まれ得る。生理学的反応の測定を行うことができ、VfAデバイスは、測定された生理学的反応情報に基づいて心臓療法を送達するように構成され得る。特に、VfAデバイスは、例えば、最適な房室(AV)ペーシング遅延を伴うペーシング療法を判定および送達することによって、異なる心拍数に基づいてペーシング療法を適応させるように構成され得る。有利には、1つ以上の実施形態では、本開示の技法を使用して、患者の心臓の右心室の監視された電気的活動を使用せずに、より最適なペーシング療法を較正または送達し得る。
一態様では、本開示は、埋め込み可能な医療用デバイスを提供する。埋め込み可能な医療用デバイスは、複数の電極を含む。複数の電極は、患者の心臓の右心房に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために右心房内に位置決め可能な右心房電極と、患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、を含む。埋め込み可能な医療用デバイスはまた、患者の心臓に心臓療法を送達するために複数の電極に動作可能に結合された療法送達回路を含む。埋め込み可能な医療用デバイスは、患者の心臓の電気的活動を感知するために複数の電極に動作可能に結合された感知回路を含む。埋め込み可能な医療用デバイスはまた、療法送達回路および感知回路に動作可能に結合された処理回路を有するコントローラを含む。コントローラは、測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数および複数のAV遅延に対するペーシング療法を較正することと、組織貫通電極および右心房電極の一方または両方を使用して、較正されたペーシング療法を送達することと、を行うように構成される。
別の態様では、本開示は、埋め込み可能な医療用デバイスを提供する。埋め込み可能な医療用デバイスは、患者の心臓の右心房の機械的活動を感知するために右心房内に位置決め可能な運動検出器を含む。埋め込み可能な医療用デバイスはまた、患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極を含む。埋め込み可能な医療用デバイスは、患者の心臓に心臓療法を送達するために、組織貫通電極に動作可能に結合された療法送達回路を含む。埋め込み可能な医療用デバイスはまた、患者の心臓の活動を感知するために、運動検出器に動作可能に結合された感知回路を含む。埋め込み可能な医療用デバイスは、療法送達回路および感知回路に動作可能に結合された処理回路を有するコントローラを含む。コントローラは、測定された生理学的反応情報に基づいて複数の心拍数に対するペーシング療法を較正することと、運動検出器および組織貫通電極を使用してペーシング療法を送達することと、を行うように構成される。
さらに別の態様では、本開示はシステムを提供する。このシステムは、生理学的反応情報を測定するように構成された第1の医療用デバイスを含む。このシステムはまた、第1の医療用デバイスとは別の第2の医療用デバイスを含む。第2の医療用デバイスは、患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、または電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極を含む。第2の医療用デバイスはまた、組織貫通電極に動作可能に結合された処理回路を有するコントローラを含む。コントローラは、第1の医療用デバイスによって測定された生理学的反応情報に基づいて複数の心拍数における各心拍数の最適なAV遅延を判定することと、組織貫通電極を有するペーシング療法の送達に使用する最適なAV遅延に基づいて各心拍数の修正パラメータを記憶することと、を行うように構成される。
さらに別の実施形態では、本開示は、ペーシング療法のための方法を提供する。この方法は、患者の心拍数を測定することを含む。この方法はまた、患者のAV遅延を測定することを含む。この方法は、心拍数および較正データに基づいて修正パラメータを判定することを含む。較正データは、複数の心拍数において測定された生理学的反応情報に基づいて生成される。この方法はまた、患者の心臓の左心室の左心室心筋の基底および/または中隔野に右心房内膜および中心線維体を通って埋め込まれた組織貫通電極を使用して、修正パラメータおよび測定されたAV遅延に基づいてペーシング療法を送達することを含む。
本開示の1つ以上の態様の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。本開示に記載される技法の他の特徴、目的、および利点は、本明細書および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
患者の心臓に埋め込まれた心臓内医療用デバイスと、例えば図16〜図18の例示的な方法で使用するために患者の心臓の外側に位置決めされた別の医療用デバイスと、を含む、例示的な心臓療法システムの概念図である。 例えば、図16〜図18の例示的な方法で使用するために、患者の心臓に埋め込まれた電極を備えたリードを含む医療用デバイスを含む例示的な心臓療法システムの概念図である。 例えば、図16〜図18の例示的な方法で使用するために、患者の心臓に埋め込まれた電極を備えたリードを含む医療用デバイスを含む例示的な心臓療法システムの概念図である。 例えば、図16〜図18の例示的な方法で使用するために、患者の心臓に埋め込まれた電極を備えたリードを含む医療用デバイスを含む例示的な心臓療法システムの概念図である。 図1の心臓内医療用デバイスおよび患者の心臓の解剖学的構造の拡大概念図である。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスで使用するための様々な電極埋め込み箇所を示す、左心室の標準的な17セグメントビューにおける患者の心臓のマップの概念図である。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するためのリング電極として実装された遠位の筐体ベースの電極を含む、遠位固定および電極アセンブリを有する心臓内医療用デバイスの斜視図である。 例えば、本明細書に記載の機能および療法を提供するために、図1〜図4の医療用デバイスの筐体内に封入され得る例示的な回路のブロック図である。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための別の例示的な心臓内医療用デバイスの斜視図である。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための心房運動検出器を使用して心房活動を検出する例示的な方法のフローチャートである。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための生理学的反応情報を表すために心音を検出する例示的な方法のフローチャートである。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための生理学的反応情報を表すための生体インピーダンスを検出する例示的な方法のフローチャートである。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための、電極装置、表示装置、および演算装置を含む例示的なシステムの図である。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための胴体表面電位を測定するための例示的な外部電極装置の図である。 例えば、図1〜図4の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための胴体表面電位を測定するための例示的な外部電極装置の図である。 例えば、図1〜図4および図13〜図15の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するための心臓療法のための例示的な方法の概念図である。 例えば、図1〜図4および図13〜図15の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するためのペーシング療法を較正するための例示的な方法の概念図である。 例えば、図1〜図4および図13〜図15の例示的なシステムおよびデバイスと共に使用するためのペーシング療法を送達するための例示的な方法の概念図である。
本開示の技法は、一般に、適応性心室から心房(VfA)心臓療法のための埋め込み可能な医療用デバイス、システム、および方法に関し、シングルチャンバまたはマルチチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)、房室同期ペーシング、非同期ペーシング、起動ペーシング、心臓再同期ペーシング、または頻脈関連療法を含む。本明細書では、ペースメーカまたはICDなどの埋め込み可能な医療用デバイスについて言及しているが、その方法およびプロセスは、患者の心臓に関する任意の医療用デバイス、システム、または方法と共に使用され得る。様々な他の用途が、本開示の利益を有する当業者に明らかになるであろう。
経静脈リードのない埋め込み可能な医療用デバイス(例えば、リードレスデバイス)を提供することは有益であろう。シングルまたはマルチチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)、房室同期ペーシング、非同期ペーシング、起動ペーシング、心臓再同期ペーシング、または頻脈関連療法などの様々な心臓療法のために使用できる埋め込み可能な医療用デバイスを提供することも有益であり得る。さらに、別の医療用デバイスと通信することができるシステムを提供することは、例えば、起動ペーシングを提供するために、または頻脈の特定の場合にショック療法を提供するために有益であり得る。なおさらに、心臓内デバイスのみを使用して、または1つ以上のリードもしくは別の医療用デバイス(例えば、ECGベルト)と組み合わせて適応ペーシング療法を提供するように埋め込み可能な医療用デバイスを構成することが有益であり得る。
本開示は、組織貫通電極と、任意選択的に右心房電極および/または右心房運動検出器と、を含む、埋め込み可能な医療用デバイスを提供する。埋め込み可能な医療用デバイスは、右心房から左心室心筋に埋め込まれるVfAデバイスであってもよい。埋め込み可能な医療用デバイスは、例えば、少なくとも測定された心拍数に基づいてペーシング遅延を適応させる適応心臓療法において使用され得る。生理学的反応の測定が行われてもよく、VfAデバイスは、生理学的反応情報に基づいて心臓療法を送達するように構成され得る。特に、VfAデバイスは、例えば、最適な房室(AV)ペーシング遅延を伴うペーシング療法を判定および送達することによって、異なる心拍数に基づいてペーシング療法を適応させるように構成され得る。有利には、1つ以上の実施形態では、本開示の技法を使用して、患者の心臓の右心室の監視された電気的活動を使用せずにペーシング療法を較正または送達し得る。
組織貫通電極は、右心房のコッホ領域の三角形から右心房内膜および中心線維体を介して、患者の心臓の左心室心筋の基底および/または中隔野に埋め込まれ得る。リードレス埋め込み可能な医療用デバイスでは、組織貫通電極は、デバイスの筐体の遠位端領域からリードレスに延在し得、右心房電極は、筐体にリードレスで結合され得る(例えば、筐体の一部または外部に位置決めする)。右心房運動検出器は、埋め込み可能な医療用デバイス内にあってもよい。リード付き埋め込み可能な医療用デバイスでは、1つ以上の電極を埋め込み可能なリードを使用して筐体に結合され得る。デバイスが埋め込まれるとき、電極は、患者の心臓の1つ以上の心房および/または心室の電気的活動を感知するために使用され得る。運動検出器は、患者の心臓の1つ以上の心房および/または心室の機械的活動を感知するために使用され得る。特に、右心房および左心室の活動が監視され得、任意選択的に、右心室の活動が監視され得る。電極は、心房細動のシングルチャンバペーシング、徐脈の房室同期ペーシング、非同期ペーシング、起動ペーシング、心室同期不全の心臓再同期ペーシング、抗頻脈ペーシング、またはショック療法などの心臓療法を送達するために使用され得る。ショック療法は、埋め込み可能な医療用デバイスによって開始され得る。同じく埋め込まれ得る血管外ICDなどの別の医療用デバイスは、埋め込み可能な医療用デバイスと動作可能に通信してもよく、デバイスによって送達される信号パルス(例えば、起動、信号伝達、または特有の電気パルス)などの起動に反応して電気ショックを送達し得る。
図1〜図4は、例えば、少なくとも測定された心拍数に基づいてペーシング療法を較正および送達するために、例えば、図16〜図18に示される方法とともに使用されるように構成されて得る様々な心臓療法システムの例を示す。本開示は、リードレスおよびリード付きの埋め込み可能な医療用デバイスを説明するが、まず、シングルチャンバまたはデュアルチャンバ療法のために構成され、患者の心臓8に埋め込み可能な心臓内医療用デバイス10を含む心臓療法システム2の概念図を示す図1を参照されたい。いくつかの実施形態では、デバイス10は、シングルチャンバペーシング用に構成してもよく、例えば、シングルチャンバペーシングとマルチチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)との間で切り替わることができる。本明細書で使用される場合、「心臓内」は、例えば、心臓療法を提供するために、患者の心臓内に完全に埋め込まれるように構成されたデバイスを指す。デバイス10は、埋め込み対象領域4の患者の心臓8の右心房(RA)に埋め込みされて示されている。デバイス10は、埋め込み対象領域4内の心房心内膜に対してデバイスの遠位端を固定する1つ以上の固定部材20を含み得る。埋め込み対象領域4は、ヒス束5と冠状静脈洞3との間に位置してもよく、また三尖弁6に隣接してもよい。デバイス10は、一般的には、右心房に配置されながら、一方または両方の心室(例えば、状況に応じて、右心室、左心室、または両方の心室)を感知または療法を提供し得る心房からの心室(VfA)デバイスとして説明され得る。特に、デバイス10は、右心房のコッホ領域の三角形から右心房内膜、および中心線維体を通って患者の心臓の左心室心筋の基底および/または中隔野に埋め込まれ得る組織貫通電極を含み得る。
デバイス10は、リードレス埋め込み可能な医療用デバイスとして説明され得る。本明細書で使用される場合、「リードレス」は、患者の心臓8から延在するリードがないデバイスを指す。言い換えれば、リードレスデバイスは、患者の心臓の外側から患者の心臓の内側に延在しないリードを有し得る。いくつかのリードレスデバイスは、静脈を通して導入され得るが、一旦埋め込まれると、デバイスは、いかなる経静脈リードを有しないか、または含まなくてもよく、経静脈リードを使用せずに心臓療法を提供するように構成され得る。さらに、特に、リードレスVfAデバイスは、デバイスの筐体が心房に位置決めされている場合、心室の電極に動作可能に接続するのにリードを使用しない。追加的に、リードレス電極は、電極と筐体との間にリード線を使用せずに、医療用デバイスの筐体に結合され得る。
デバイス10は、デバイス10の遠位端領域から延在する直線シャフトを画定するか、または有するダーツ電極アセンブリ12を含み得る。ダーツ電極アセンブリ12は、心室の心内膜または心外膜の表面を完全に貫通することなく、心房心筋および中心線維体を通って心室心筋14内に、または心室中隔に沿って配置する、または少なくとも配置するように構成され得る。ダーツ電極アセンブリ12は、心室信号を感知し、心室パルスを送達するために(例えば、左心室を脱分極して左心室の収縮を開始するために)電極が心室心筋内に位置決めされ得るように、シャフトの遠位端領域に電極を担持するか、または含むことができる。いくつかの例では、シャフトの遠位端領域の電極は、ペーシングおよび感知のための双極電極対で使用するために提供されるカソード電極である。図示の埋め込み領域4は、ダーツ電極アセンブリ12の1つ以上の電極を心室心筋に位置決めすることを可能にし得るが、本明細書に開示される態様を有するデバイスは、マルチチャンバペーシング、マルチチャンバセンシングを備えたシングルチャンバペーシング、シングルチャンバペーシング、および/またはセンシング、または必要に応じて他の臨床療法およびアプリケーション用に、他の位置に埋め込まれ得ることが認識される(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)。
デバイス10は、本明細書では単一のダーツ電極アセンブリを含むものとして説明されているが、心室の心内膜または心外膜の表面を完全に貫通することなく、心室心筋14内、または心室中隔に沿ってデバイス10は、心房心筋および中心線維体を介して配置されたか、または配置されるように構成された複数のダーツ電極アセンブリを含み得ることを理解されたい。追加的に、各ダーツ電極アセンブリは、シャフトの遠位端領域に、または他の領域(例えば、近位または中央領域)に沿って、複数の電極を担持するか、または含むことができる。
心臓療法システム2はまた、患者の心臓8の外側(例えば、皮下)に位置決めされてもよく、それに心臓療法を送達するために患者の心臓8に動作可能に結合され得る別の医療用デバイス50(図1に図式的に示される)を含み得る。一例では、別の医療用デバイス50は、血管外ICDであってもよい。いくつかの実施形態では、血管外ICDは、除細動電極を含むか、またはそれを担持する除細動リードを含み得る。療法ベクトルは、除細動リード上の除細動電極とICDの筐体電極の間に存在し得る。さらに、ICDの1つ以上の電極はまた、患者の心臓8に関連する電気信号を感知するために使用され得る。ICDは、1つ以上の除細動または電気的除細動ショックを含むショック療法を送達するように構成され得る。例えば、不整脈が感知された場合、ICDは電気リード線を介してパルスを送信し、心臓に衝撃を与えて正常なリズムに戻すことができる。いくつかの例では、ICDは、心臓内に電気リード線を配置するか、または心臓に直接電気リード線を接続することなく、ショック療法を送達し得る(皮下ICD)。本明細書に記載のシステム2とともに使用できる血管外皮下ICDの例は、2016年3月8日に発行された米国特許第9,278,229号(Reinkeなど)に記載され得、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
ショック療法(例えば、除細動リードの除細動電極によって提供される除細動ショック)の場合、別の医療用デバイス50(例えば、血管外ICD)は、療法送達回路を使用して、最先端の電圧、傾斜、送達されるエネルギー、パルス位相などを含む多くの波形特性のうちの任意のものを有する除細動ショックを発生させる制御回路を含み得る。療法送達回路は、例えば、単相、二相、または多相の波形を発生させ得る。追加的に、療法送達回路は、異なる量のエネルギーを有する除細動波形を発生させ得る。例えば、療法送達回路は、皮下除細動のために合計で約60〜80ジュール(J)のエネルギーを送達する除細動波形を発生させ得る。
別の医療用デバイス50は、感知回路をさらに含み得る。感知回路は、電極の1つ以上の組み合わせを介して感知された電気信号を取得し、得られた信号を処理するように構成され得る。感知回路の構成要素は、アナログ構成要素、デジタル構成要素、またはそれらの組み合わせを含み得る。感知回路は、例えば、1つ以上の感知増幅器、フィルタ、整流器、閾値検出器、アナログ−デジタル変換器(ADC)などを含み得る。感知回路は、感知された信号をデジタル形式に変換し、処理および/または分析のためにデジタル信号を制御回路に提供し得る。例えば、感知回路は、感知電極からの信号を増幅し、増幅された信号をADCによってマルチビットデジタル信号に変換し、次いで、デジタル信号を制御回路に提供し得る。1つ以上の実施形態では、感知回路はまた、処理された信号を閾値と比較して、心房または心室の脱分極(例えば、P波またはR波)の存在を検出し、心房の脱分極(例えば、P波)、または心室の脱分極(例えば、R波)の存在を制御回路に示し得る。
デバイス10および別の医療用デバイス50は、協力して、患者の心臓8に心臓療法を提供し得る。例えば、デバイス10および別の医療用デバイス50は、頻脈を検出し、頻脈を監視し、および/または頻脈関連療法を提供するために使用され得る。例えば、デバイス10は、別の医療用デバイス50と無線で通信して、別の医療用デバイス50を使用してショック療法を起動し得る。本明細書で使用される場合、「無線で」は、デバイス10と別の医療用デバイス50との間の、金属導体を使用しない動作可能な結合または接続を指す。一例では、無線通信は、患者の組織を通って伝導し、別の医療用デバイス50によって検出可能である、デバイス10によって提供される特有の、信号を送る、または起動する電気パルスを使用し得る。別の例では、無線通信は、デバイス10の通信インターフェース(例えば、アンテナ)を使用して、患者の組織を通って伝播し、例えば、別の医療用デバイス50の通信インターフェース(例えば、アンテナ)を使用して検出可能な電磁放射を提供し得る。
図2を参照すると、リード付き医療用デバイス408は、リードの遠位端領域に結合され、患者の心臓8の内部に埋め込まれた組織貫通電極アセンブリ12を有する1本または単一の埋め込み可能なリード410を含む。リード付き医療用デバイス408の筐体420は、患者の心臓8の外側に埋め込まれて位置決めされてもよく、例えば、少なくとも測定された心拍数に基づいて、ペーシング療法を較正および/またはペーシング療法を送達するように構成される。リード410は、右心房電極を含み得、デバイス408は、デュアルチャネル対応デバイスとして動作し得る(例えば、右心房および左心室の両方におけるペーシングおよび/または感知)。いくつかの実施形態では、リード410は、右心房電極を含まなくてもよい。言い換えれば、リード付き医療用デバイス408は、非同期、起動、または他のタイプの単一チャネルペーシングに使用され得る単一チャネルデバイスであってもよい。リード部410を使用するリード付き医療用デバイス408は、例えば、図1に関して説明したのと同じまたは同様の方法で、組織貫通電極アセンブリ12が埋め込まれるときに、活動を感知し得るか、または左心室(LV)にペーシングを送達し得る。
図3を参照すると、リード付き医療用デバイス418は、デバイス418が2つの埋め込み可能なリード410、412を含むことを除いて、図2のリード付き医療用デバイス408と同様である。特に、埋め込み可能なリード412は、リード412の遠位端領域に結合された電極(例えば、右心房電極)を含んでいてもよく、リード410とは異なる位置に埋め込まれ得る。いくつかの実施形態では、リード412は、右心房の異なる領域に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、各リード410、412は、デュアルチャネルデバイス418の1つのチャネルに寄与し得る。例えば、リード410は、例えば、図1に関して説明したのと同じまたは同様の方法で、組織貫通電極アセンブリ12の組織貫通電極が埋め込まれるときに、活動を感知するか、または左心室(LV)にペーシングを送達してもよく、リード412は、活動を感知するか、右心房(RA)にペーシングを送達し得る。
図4を参照すると、リード付き医療用デバイス428は、デバイス428が3つの埋め込み可能なリード410、412、414を含むことを除いて、図3のリード付き医療用デバイス418と同様である。特に、埋め込み可能なリード414は、リード414の遠位端領域に結合された電極(例えば、右心室電極)を含み得、リード410、412とは異なる位置に埋め込まれ得る。いくつかの実施形態では、リード414は、右心室の領域に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、各リード410、412、414は、1つのチャネルをマルチチャネルデバイス428に寄与し得る。例えば、リード410は、組織貫通電極アセンブリ12が、例えば、図1に関して説明したのと同じまたは同様の方法で埋め込まれるときに、活動を感知するか、または左心室(LV)にペーシングを送達してもよく、リード412は、ペーシングを右心房(RA)に送達する活動を感知してもよく、リード414は、活動を感知するか、またはペーシングを右心室(RV)に送達し得る。
いくつかの実施形態では、RVをペーシングするためのリード414上のRV電極とLVをペーシングするためのリード410上のLV電極との間のペーシング遅延(例えば、RV−LVペーシング遅延、またはより一般的には、VVペーシング遅延)を、例えば、電極装置(ECGベルトなど)などの別の医療用デバイスを使用して較正または最適化され得る。VV遅延を較正または最適化するために、様々な方法が使用され得る。いくつかの実施形態では、医療用デバイス428を使用して、複数の異なるVV遅延でペーシングを試験し得る。例えば、RVは、約80ミリ秒、60ミリ秒、40ミリ秒、および20ミリ秒(ms)だけLVに先行してペーシングされてもよく、LVは、約80ミリ秒、60ミリ秒、40ミリ秒、および20ミリ秒だけRVに先行してペーシングされてもよく、同時にRV−LVペーシング(例えば、約0ミリ秒のVVペーシング遅延)され得る。次に、医療用デバイス428は、例えば、ペーシングに使用される場合、電極装置を使用して測定された最小の電気的同期不全に対応するVVペーシング遅延を選択するように自動的に構成され得る。異なるVVペーシング遅延での試験ペーシングは、医療用デバイス428によって設定された公称AV遅延などの特定のAV遅延を使用して、または患者の特性に基づいて所定の最適AV遅延で実施され得る。
図5は、図1の心臓内医療用デバイス10および患者の心臓8の解剖学的構造の拡大概念図である。特に、デバイス10は、例えば、少なくとも測定された心拍数に基づいて、ペーシング療法および/またはペーシング療法を送達するように構成される。心臓内デバイス10は、筐体30を含み得る。筐体30は、図8と併せて一般的に説明される感知回路、療法送達回路、制御回路、メモリ、遠隔測定回路、他の任意選択的なセンサ、および電源など、デバイス10の内部構成要素が存在する密閉された内部空洞を画定し得る。筐体30は、チタンもしくはチタン合金、ステンレス鋼、MP35N(非磁性ニッケルーコバルトークロム−モリブデン合金)、白金合金、または他の生体適合性金属もしくは金属合金を含む導電性材料から形成され得る。他の例では、筐体30は、セラミック、ガラス、サファイア、シリコーン、ポリウレタン、エポキシ、アセチルコポリマープラスチック、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー、または他の生体適合性ポリマーを含む非導電性材料から形成され得る。
少なくとも1つの実施形態では、筐体30は、カテーテル送達を容易にするために、略円筒形の遠位端領域32と近位端領域34との間に延在するものとして説明され得る。他の実施形態では、筐体30は、本明細書に記載の機能および有用性を実施するために、角柱状または任意の他の形状であってもよい。筐体30は、デバイス10の埋め込み中に送達ツールと係合するために、例えば、近位端領域34に送達ツールインターフェース部材26を含み得る。
筐体30の全部または一部は、心臓療法中、例えば、感知および/またはペーシングにおいて電極として機能され得る。示される例では、筐体ベースの電極24は、筐体30の近位部分(例えば、遠位端領域32よりも近位端領域34に近い)を取り囲むように示されている。筐体30が、チタン合金または上述の他の例のような導電性材料から形成されている場合、筐体30の一部は、近位の筐体ベースの電極24を画定するために露出した導電性材料の1つ以上の離散的な領域を残して、パリレン、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ、または他の生体適合性ポリマーのコーティングのような非導電性材料によって電気的に絶縁され得る。筐体30が、セラミック、ガラスまたはポリマー材料のような非導電性材料から形成されている場合、チタン、白金、ステンレス鋼、またはそれらの合金のような導電性コーティングまたは層が、筐体30の1つ以上の離散的な領域に塗布されて、近位の筐体ベースの電極24を形成し得る。他の例では、近位の筐体ベースの電極24は、筐体30に装着されるかまたは組み立てられるリング電極などの構成要素であってもよい。近位の筐体ベースの電極24は、例えば、導電性筐体30または筐体30が非導電性材料である場合の導電体を介して、デバイス10の内部回路に電気的に結合され得る。
示される例では、近位の筐体ベースの電極24は、筐体遠位端領域32よりも筐体近位端領域34の近くに位置し、したがって、「近位の筐体ベースの電極」24と称される。しかしながら、他の例では、筐体ベースの電極24は、筐体30に沿った他の位置、例えば、示された位置に対してより遠位に位置し得る。
遠位端領域32において、デバイス10は、遠位固定および電極アセンブリ36を含み得、これは、1つ以上の固定部材20および等しいまたは等しくない長さの1つ以上のダーツ電極アセンブリ12を含み得る。一例では、単一のダーツ電極アセンブリ12は、筐体遠位端領域32から離れる方向に遠位に延在するシャフト40と、シャフト40の自由な遠位端領域またはその近くの先端電極42などの1つ以上の電極要素とを、含む。先端電極42は、尖った先端部、または尖ったもしくはベベルを有する針状の先端部を使用することなく、組織層へと貫通するための比較的狭い先端直径(例えば、約1ミリメートル(mm)未満)を有する円錐状または半球状の遠位先端部を有し得る。
ダーツ電極アセンブリ12のシャフト40は、通常は真っ直ぐな部材であってもよく、剛性であってもよい。他の実施形態では、シャフト40は、比較的剛性であるが、それでも横方向に制限された柔軟性を有すると説明され得る。さらに、シャフト40は、心臓の運動を伴ういくらかの横方向の屈曲を可能にするために非剛性であってもよい。しかしながら、弛緩状態では、外力を受けていないとき、シャフト40は、少なくともシャフト40の高さ47だけ筐体遠位端領域32から離間された先端電極42を保持するように示されるように真っ直ぐな位置を維持し得る。言い換えれば、ダーツ電極アセンブリ12は、弾力性があると説明され得る。
ダーツ電極アセンブリ12は、1つ以上の組織層を貫通して、先端電極42を所望の組織層、例えば、心室心筋内に位置決めするように構成され得る。このように、シャフト40の高さ47、すなわち長さは、予想されるペーシング部位の深さに対応してもよく、シャフト40は、埋め込み領域4に押し付けられたときに横方向または半径方向に曲がることに抵抗するために、その長手方向軸に沿って比較的高い圧縮強度を有し得る。第2のダーツ電極アセンブリ12が採用される場合、その長さは、予想されるペーシング部位の深さに等しくなくてもよく、組織にペーシングエネルギーを送達するための公平な電極として機能するように構成され得る。長手方向の軸方向の力は、例えば、筐体30の近位端34に長手方向の押し付け力を加えて、ダーツ電極アセンブリ12を埋め込み対象領域内の組織内に前進させることによって、先端電極42に対して加えられ得る。シャフト40は、例えば組織運動で一時的な屈曲を可能にするために横方向または半径方向の力を受けたときに横方向または半径方向に縦方向に非圧縮および/または弾性的に変形可能であると説明され得るが、横方向の力が減少したときに、通常の真っ直ぐな位置に戻ることができる。シャフト40がいかなる外力にも露出されていない場合、またはその長手方向の中心軸に沿った力のみに露出されている場合、シャフト40は、示されるように真っ直ぐな直線位置を保持し得る。
1つ以上の固定部材20は、通常は湾曲した位置を有する1つ以上の「タイン」として説明され得る。タインは、送達ツール内の遠位に延在した位置に保持され得る。タインの遠位先端は、送達ツールから解放されると、通常の湾曲した位置(示されている)に近位方向に弾性的に湾曲する前に、限られた深さまで心臓組織を貫通し得る。さらに、固定部材20は、例えば、2017年6月13日に発行された米国特許第9,675,579号(Grubacら)、および2015年9月1日に発行された米国特許第9,119,959号(Rysら)に記載された1つ以上の態様を含んでいてもよく、これらはそれぞれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
いくつかの例では、遠位固定および電極アセンブリ36は、遠位の筐体ベースの電極22を含む。マルチチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)および感知のためのペースメーカとしてデバイス10を使用する場合、先端電極42は、戻りアノード電極として機能する近位の筐体ベースの電極24と対になっているカソード電極として使用され得る。代替的に、遠位の筐体ベースの電極22は、心室信号を感知し、心室ペーシングパルスを送達するために、先端電極42と対になっている戻りアノード電極として機能し得る。他の例では、遠位の筐体ベースの電極22は、心房信号を感知し、埋め込み対象領域4の心房心筋にペーシングパルスを送達するためのカソード電極であってもよい。遠位の筐体ベースの電極22が心房カソード電極として機能する場合、近位の筐体ベースの電極24は、心室ペーシングおよび感知のために先端電極42と対になっている戻りアノードとして、および心房ペーシングおよび感知のために遠位の筐体ベースの電極22と対になっている戻りアノードとして機能し得る。
この図に示されているように、いくつかのペーシングアプリケーションにおける埋め込み対象領域4は、心房内膜18に沿っており、一般に、AV結節15およびヒス束5よりも下方にある。ダーツ電極アセンブリ12は、埋め込み対象領域4の心房内膜18を貫通し、中心線維体16を貫通し、心室内膜表面17を穿孔することなく心室心筋14内に侵入するためのシャフト40の高さ47、または長さを少なくとも部分的に画定し得る。ダーツ電極アセンブリ12の高さ47、または長さが埋め込み対象領域4内に完全に前進させられると、先端電極42は心室心筋14内に静止してもよく、遠位の筐体ベースの電極22は心房内膜18と親密に接触するか、または近接して位置決めされ得る。ダーツ電極アセンブリ12は、様々な例において、約3mm〜約8mmの先端電極42およびシャフト40の合計高さ47または長さを有し得る。シャフト40の直径は、約2mm未満であってもよく、約1mm以下、または約0.6mm以下であってもよい。
デバイス10は、筐体30内に音響または運動検出器11を含み得る。音響または運動検出器11は、1つ以上の制御回路80(図8)、感知回路86(図8)、または療法送達回路84(図8)に動作可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、音響または運動検出器11は、図10〜図12に示されるように、方法600、650、または800とともに使用され得る。音響または運動検出器11は、心房の機械的活動(例えば、心房収縮)および/または心室の機械的活動(例えば、心室収縮)などの機械的活動を監視するために使用され得る。いくつかの実施形態では、音響または運動検出器11を使用して、右心房の機械的活動を検出し得る。音響または運動検出器11の非限定的な例は、加速度計またはマイクロフォンを含む。いくつかの実施形態では、音響または運動検出器11によって検出された機械的活動を使用して、デバイス10の1つ以上の電極によって検出された電気的活動を補足または置き換えることができる。例えば、音響または運動検出器11は、近位の筐体ベースの電極24に加えて、またはその代替として使用され得る。
音響または運動検出器11はまた、速度反応検出のために、または速度反応IMDを提供するために使用され得る。レート反応に関連する様々な技法は、1992年10月13日に発行された「Optimization for rate responsive cardiac pacemaker」と題された米国特許第5,154,170号(Bennettら)、および1996年10月8日に発行され、「Method and apparatus for rate−responsive cardiac pacing」と題された米国特許第5,562,711号(Yerichら)に記載されており、これらはそれぞれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
様々な実施形態において、音響または運動センサ11は、HSセンサとして使用されてもよく、マイクロフォンまたは1軸、2軸、または3軸加速度計として実装され得る。一実施形態では、音響センサは、埋め込み可能な医療用デバイス筐体内に装着され、心音に関連する機械的運動に反応する圧電結晶として実装される。圧電結晶は、専用のHSセンサにすることも、複数の機能に使用することもできる。示される例示的な実施形態では、音響センサは、IMD筐体の知覚可能な振動の形で患者警告信号を発生させるためにも使用される圧電結晶として具体化される。警報状態を検出すると、制御回路80は、圧電結晶を活性化することによって、患者警報制御回路に警報信号を発生させることができる。
制御回路を使用して、圧電結晶を「リスニングモード」で使用してHS感知回路によってHS信号を感知するか、または「出力モード」で使用して患者アラートを発生させるかを制御し得る。患者アラートの発生中、HS検知回路は制御回路によってHSセンサから一時的に切り離され得る。
本開示の技法を用いて実装するために適応させられ得るの音響センサの他の実施形態の例は、米国特許第4,546,777号(Grochら)、米国特許第6,869,404号(Schulhauserら)、米国特許第5,554,177号(Kievalら)、および米国特許第7,035,684号(Leeら)に一般的に記載されており、これらはそれぞれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
様々なタイプの音響センサが使用され得る。音響センサは、前述のように発生させられた1つ以上の心音に反応し、それによって時間および振幅が心音に相関する電気アナログ信号を生成する任意の埋め込み可能なまたは外部センサであってもよい。次に、アナログ信号が処理され得、これには、HS感知モジュールまたは制御回路80によって導出されるような、振幅または相対時間間隔などのHSパラメータを取得するために、HS感知モジュールによって、デジタル変換を含み得る。音響センサおよびHSセンシングモジュールは、CRTまたは最適化された他の心臓療法を提供することができるIMDに組み込まれ得るか、またはIMDもしくは本明細書に記載されているようなペースパラメータ最適化手順の間に使用される外部プログラマもしくはコンピュータと有線もしくは無線通信を有する別個のデバイスに実装され得る。
図6は、患者の心臓の二次元(2D)心室マップ300(例えば、トップダウンビュー)であり、標準の17セグメントビューにおける左心室320および右心室322を示している。マップ300は、人間の心臓の異なる領域に対応する複数の領域326を含む。図示のように、領域326は、数値的に1〜17とラベル付けされている(これは、例えば、人間の心臓の標準的な17セグメントモデルに対応し、人間の心臓の左心室の17セグメントに対応するなど)。マップ300の領域326は、基底前領域1、基底前中隔領域2、基底下中隔領域3、基底下領域4、基底下外側領域5、基底前外側領域6、中央前領域7、中央前中隔領域8、中央中隔領域9、中央下領域10、中央下外側領域11、中央前外側領域12、頂端前領域13、頂端中隔領域14、頂端下領域15、頂端外側領域16、および頂端領域17を含み得る。右心室322の下中隔および前中隔領域、ならびに右索枝ブロック(RBB)および左索枝ブロック(LBB)も示されている。
いくつかの実施形態では、本開示の組織貫通電極のいずれかを、患者の心臓の左心室心筋の基底領域および/または中隔野に埋め込まれ得る。特に、組織貫通電極は、右心房のコッホ領域の三角形から、右心房内膜および中心線維体を介して埋め込まれ得る。
一旦埋め込まれると、組織貫通電極は、左心室心筋の基底および/または中隔野などの埋め込み対象領域4(図1〜図5)に位置決めされ得る。マップ300を参照すると、基底領域は、基底前部領域1、基底前中隔領域2、基底下中隔領域3、基底下領域4、中央前領域7、中央前中隔領域8、中央中隔領域9、および中下領域10のうちの1つ以上を含む。マップ300を参照すると、中隔野は、基底前中隔領域2、基底前中隔領域3、中央前中隔領域8、中央下中隔領域9、および頂端中隔領域14のうちの1つ以上を含む。
いくつかの実施形態では、組織貫通電極は、埋め込まれたときに左心室心筋の基底中隔野に位置決めされ得る。基底中隔野は、基底前中隔領域2、基底下中隔領域3、中央前中隔領域8、および中央下中隔領域9のうちの1つ以上を含み得る。
いくつかの実施形態では、組織貫通電極は、埋め込まれたときに、左心室心筋の高い下/後基底中隔野に位置決めされ得る。左心室心筋の高い下/後基底中隔野は、基底下中隔領域3、および中央中隔領域9のうちの1つ以上の一部を含み得る(例えば、基底下中隔領域のみ、中央中隔領域のみ、または基底下中隔領域と中隔下領域の両方)。例えば、高い下/後基底中隔野は、一般に破線の境界として示される領域324を含み得る。示されているように、破線の境界は、高い下/後基底中隔野が位置している場所の概算を表しており、特定の用途に応じて、いくらか異なる形状またはサイズを採ることがある。
図7は、例えば、少なくとも測定された心拍数に基づいて、ペーシング療法を較正し、および/またはペーシング療法を送達することが可能なデバイス10の三次元透視図である。示されるように、遠位固定および電極アセンブリ36は、リング電極として実装された遠位の筐体ベースの電極22を含む。遠位の筐体ベースの電極22は、固定部材20の固定部材タイン20a、20b、および20cが心房組織と係合するときに、心房組織と密接に接触するか、または動作的に近接して位置決めされ得る。タイン20a、20b、および20cは、弾性的に変形可能であってもよく、デバイス10の埋め込み部位への送達中に遠位に延在され得る。例えば、タイン20a、20b、および20cは、デバイス10が送達ツールから前進させられるときに心房心内膜表面を貫通し、送達ツール内にもはや拘束されなくなったときにそれらの通常の湾曲位置(示されるように)に屈曲し戻り得る。タイン20a、20b、および20cがそれらの通常の位置に戻るように湾曲すると、固定部材20は、遠位固定部材および電極アセンブリ36を心房心内膜表面に向かって引っ張り得る。遠位固定部材および電極アセンブリ36が心房内膜に向かって引っ張られるにつれ、先端電極42が、心房心筋および中心線維体を通って心室心筋に前進させられ得る。これで、遠位の筐体ベースの電極22は、心房内膜表面に対して位置決めされ得る。
遠位の筐体ベースの電極22は、チタン、白金、イリジウム、またはそれらの合金などの導電性材料で形成されたリングを含み得る。遠位の筐体ベースの電極22は、単一の連続リング電極であってもよい。他の例では、リングの一部は、リング電極の導電性表面積を減少させるために、電気絶縁コーティング、例えば、パリレン、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ、または他の絶縁コーティングでコーティングされ得る。例えば、リングの1つ以上のセクターをコーティングして、遠位の筐体ベースの電極22の2つまたは複数の導電性の露出した表面領域を分離し得る。遠位の筐体ベースの電極22の電気的に導電性の表面積を減少させることは、例えば、電気的に導電性のリングの一部を絶縁コーティングで覆うことによって、遠位の筐体ベースの22の電気的インピーダンスを増加させ、それによって、心筋、例えば心房心筋組織を捕捉するペーシングパルスの間に送達される電流を減少させ得る。より低い電流ドレインは、デバイス10の電源、例えば、1つ以上の充電式または非充電式電池を節約し得る。
上記のように、遠位の筐体ベースの電極22は、戻りアノードとしての近位の筐体ベースの電極24と組み合わせて、埋め込み部位の心房組織にペーシングパルスを送達するための心房カソード電極として構成され得る。電極22および24を使用して、心房P波を感知して、心房ペーシングパルス(感知されたP波がない状態で送達される)を制御してもよく、また、先端電極42をカソードとして、および近位の筐体ベースの電極24を戻りアノードとして使用して送達される心房同期型心室ペーシングパルスを制御し得る。他の例では、遠位の筐体ベースの電極22は、心室ペーシングおよび感知のためのカソード先端電極42と併せて、戻りアノードとして使用され得る。
図8は、一実施例に従ったデバイス10を使用して、または本明細書に記載された他の任意の医療用デバイス(例えば、図2のデバイス408、図3のデバイス418、図4のデバイス428、または図9のデバイス710)の筐体内に、少なくとも測定された心拍数に基づいて、ペーシング療法を較正する機能および/またはペーシング療法を送達する機能を提供するために、筐体30(図7)内に封入され得る回路のブロック図である。別の医療用デバイス50(図1〜図4)は、同様の方法で構成され得るいくつかまたはすべての同じ構成要素を含み得る。筐体30内に封入された電子回路は、心房および心室の電気心臓信号を協調的に監視し、心臓療法が必要な時期を判定し、および/またはプログラムされた療法モードおよびパルス制御パラメータに従って患者の心臓に電気パルスを送達するソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアを含み得る。電子回路は、制御回路80(例えば、処理回路を含む)、メモリ82、療法送達回路84、感知回路86、および/または遠隔測定回路88を含み得る。いくつかの例では、デバイス10は、ペーシング療法/またはペーシングレートの制御の必要性を判定する際に使用するための、患者活動センサなどの、患者の生理学的機能、状態、または状態に相関する信号を生成するための1つ以上のセンサ90を含む。例えば、1つのセンサ90は、運動を測定するための慣性測定ユニット(例えば、加速度計)を含み得る。
電源98は、必要に応じて、構成要素80、82、84、86、88、90のそれぞれを含むデバイス10の回路に電力を供給し得る。電源98は、1つ以上の充電式または非充電式電池などの1つ以上のエネルギー貯蔵デバイスを含み得る。電源98と各構成要素80、82、84、86、88、90との間の接続(図示せず)は、当業者に示されている一般的なブロック図から理解できる。例えば、電源98は、ペーシングパルスを送達するための制御回路80の制御下で適切なタイミングで放電される療法送達回路84に含まれる保持コンデンサを充電するために使用される電力を提供するために、(例えば、DDI(R)のようなデュアルチャンバペーシングモードに従って)療法送達回路84に含まれる1つ以上の充電回路に結合され得る。電源98はまた、感知増幅器、アナログ−デジタル変換器、スイッチング回路など、センサ90、遠隔測定回路88、およびメモリ82などの感知回路86の構成要素に結合されて、様々な回路に電力を供給し得る。
示される機能ブロックは、デバイス10に含まれる機能を表し、本明細書の医療用デバイス10に起因する機能を生成し得るアナログおよび/またはデジタル回路を実装する任意の個別および/または集積電子回路構成要素を含み得る。様々な構成要素は、特定用途向け集積回路(ASIC)、電子回路、プロセッサ(共有、専用、またはグループ)、および1つ以上のソフトウェアまたはファームウェアプログラムを実行するメモリ、組み合わせ論理回路などの処理回路、ステートマシン、または他の好適な構成要素、または説明されている機能を提供する構成要素の組み合わせを含み得る。本明細書に開示される機能を実装するために採用されるソフトウェア、ハードウェア、および/またはファームウェアの特定の形態は、主に、医療用デバイスで採用される特定のシステムアーキテクチャ、および医療用デバイスで採用される特定の検出および療法提供方法によって判定される。
メモリ82は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、不揮発性RAM(NVRAM)、電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM)、フラッシュメモリ、または任意の他のメモリデバイスなどの、任意の揮発性、非揮発性、磁気的、または電気的非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。さらに、メモリ82は、1つ以上の処理回路によって実行されると、制御回路80および/または他の処理回路に、ペーシング療法を較正し、および/または較正されたペーシング療法(例えば、シングルチャンバまたはマルチチャンバペーシング)、またはデバイス10に帰属する他の心臓療法機能(例えば、療法を感知または送達する)を実施させる命令を記憶する非一時的のコンピュータ可読媒体を含み得る。命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体は、上記の媒体のいずれかを含み得る。
制御回路80は、例えば、データバスを介して、心臓電気信号を感知し、感知された心臓事象、例えば、P波およびR波、またはその欠如に反応して心臓電気刺激療法の送達を制御するための療法送達回路84および感知回路86と通信し得る。先端電極42、遠位の筐体ベースの電極22、および近位の筐体ベースの電極24は、電気刺激パルスを患者の心臓および感知回路86に送達するために、および心臓電気信号を感知するために、療法送達回路84に電気的に結合され得る。
感知回路86は、心房(A)感知チャネル87および心室(V)感知チャネル89を含み得る。遠位の筐体ベースの電極22および近位の筐体ベースの電極24は、心房信号、例えば、心房心筋の脱分極に付随するP波を感知するために、心房感知チャネル87に結合され得る。2つ以上の選択可能な遠位の筐体ベースの電極を含む例では、感知回路86は、利用可能な遠位の筐体ベースの電極の1つ以上を心房感知チャネル87に含まれる心臓事象検出回路に選択的に結合するためのスイッチング回路を含み得る。スイッチング回路は、スイッチアレイ、スイッチマトリックス、マルチプレクサ、または感知回路86の構成要素を選択された電極に選択的に結合するのに好適な任意の他のタイプのスイッチングデバイスを含み得る。先端電極42および近位の筐体ベースの電極24は、心室信号、例えば、心室心筋の脱分極に付随するR波を感知するために、心室感知チャネル89に結合され得る。
心房感知チャネル87および心室感知チャネル89のそれぞれは、それぞれの感知チャネルによって受信された心臓電気信号から、それぞれP波およびR波を検出するための心臓事象検出回路を含み得る。チャネル87および89のそれぞれに含まれる心臓事象検出回路は、心臓電気事象を検出するための信号品質を改善するために、選択された電極から受信した心臓電気信号を増幅、フィルタリング、デジタル化、および整流するように構成され得る。各チャネル87および89内の心臓事象検出回路は、1つ以上のセンス増幅器、フィルタ、整流器、閾値検出器、比較器、アナログ−デジタル変換器(ADC)、タイマ、または他のアナログまたはデジタル構成要素を含み得る。心臓事象感知閾値、例えば、P波感知閾値およびR波感知閾値は、例えば、タイミング間隔および制御回路80によって判定され、メモリ82に記憶され、および/または制御回路80および/または感知回路86のハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアによって制御される感知閾値に基づいて、制御回路80の制御下で、それぞれの感知チャネル87および89によって自動的に調整され得る。
感知閾値交差に基づいて心臓の電気的事象を検出すると、感知回路86は、制御回路80に渡される感知された事象信号を生成し得る。例えば、心房感知チャネル87は、P波感知閾値交差に反応して、P波感知事象信号を生成し得る。心室感知チャネル89は、R波感知閾値交差に反応して、R波感知事象信号を生成し得る。感知された事象信号は、心臓ペーシングパルスをスケジューリングするために使用される基本的な時間間隔を制御するペーシングエスケープ間隔タイマを設定するために、制御回路80によって使用され得る。感知された事象信号は、特定のプログラムされたペーシングモードに応じて、ペーシングパルスを起動または禁止し得る。例えば、心房感知チャネル87から受信されたP波感知事象信号は、制御回路80に、スケジュールされた心房ペーシングパルスを抑制させ、プログラムされた房室(AV)ペーシング間隔で心室ペーシングパルスをスケジュールし得る。AVペーシング間隔が切れる前にR波が感知された場合、心室ペーシングパルスが抑制される可能性がある。制御回路80が心室感知チャネル89からR波感知事象信号を受信する前にAVペーシング間隔が満了すると、制御回路80は、療法送達回路84を使用して、感知されたP波に同期したスケジュールされた心室ペーシングパルスを送達し得る。
いくつかの例では、デバイス10は、とりわけ、徐脈ペーシング、心臓再同期療法、ショック後ペーシング、および/または頻脈関連療法(ATPなど)を含む様々なペーシング療法を送達するように構成され得る。例えば、デバイス10は、非洞性頻脈を検出し、ATPを送達するように構成され得る。制御回路80は、心臓事象時間間隔、例えば、心房感知チャネル87から受信された連続するP波感知事象信号間のPーP間隔、心室感知チャネル89から受信された連続R波感知事象信号間のRーR間隔、およびP波感知事象信号とR波感知事象信号の間で受信されたPーRおよび/またはRーP間隔を判定し得る。これらの間隔は、非洞性頻脈を検出するための頻脈検出間隔と比較し得る。頻脈は、検出されている頻脈検出間隔の閾値数に基づいて、所与の心腔内で検出され得る。
療法送達回路84は、心房ペーシング回路83および心室ペーシング回路85を含み得る。各ペーシング回路83,85は、充電回路、1つ以上の低電圧保持コンデンサのような1つ以上の電荷蓄積デバイス、出力コンデンサ、および/または、各ペーシング回路83,85に結合されたペーシング電極ベクトルにペーシングパルスを送達するために、保持コンデンサ(複数可)が出力コンデンサを横切って充放電されるタイミングを制御するスイッチング回路を含み得る。先端電極42および近位の筐体ベースの電極24は、例えば、制御回路80によって設定されたAVまたはVVペーシング間隔の満了時に、心房同期心室ペーシングおよび基本的なより低い心室ペーシングレートを提供するために、心室ペーシングパルスを送達するための双極カソードおよびア結節対として心室ペーシング回路85に結合され得る。
心房ペーシング回路83は、遠位の筐体ベースの電極22および近位の筐体ベースの電極24に結合されて、心房ペーシングパルスを送達し得る。制御回路80は、プログラムされたより低いペーシングレートに従って1つ以上の心房ペーシング間隔を設定するか、またはレート反応センサが示すペーシングレートに従って設定される一時的なより低いレートを設定し得る。心房ペーシング回路は、P波感知事象信号が心房感知チャネル87から受信される前に心房ペーシング間隔が満了した場合に、心房ペーシングパルスを送達するように制御され得る。制御回路80は、送達された心房ペーシングパルスに反応してAVペーシング間隔を開始して、同期された複数のチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)を提供する。
心房または心室ペーシング回路83、85の保持コンデンサのプログラムされたペーシング電圧振幅への充電およびプログラムされたペーシングパルス幅に対するコンデンサの放電は、制御回路80から受信した制御信号に従って、療法送達回路84によって実施され得る。例えば、制御回路80に含まれるペースタイミング回路は、様々なシングルチャンバまたはマルチチャンバペーシング(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバペーシング)モードまたは抗頻脈ペーシングシーケンスに関連付けられた基本的なペーシング時間間隔を制御するために、制御回路80のマイクロプロセッサによって設定されたプログラム可能なデジタルカウンタを含み得る。制御回路80のマイクロプロセッサはまた、心臓ペーシングパルスの振幅、パルス幅、極性、または他の特性を設定することができ、これは、メモリ82に記憶されたプログラム値に基づき得る。
デバイス10は、療法送達回路84によって送達される電気刺激療法の必要性を判定および/または制御する際に使用するために、患者からの信号を感知するための他のセンサ90を含み得る。いくつかの例では、心拍出量の増加の必要性を示すセンサは、加速度計などの患者活動センサを含み得る。患者活動センサによって示されるような活動の増加による患者の代謝要求の増加は、センサが示すペーシング速度を判定する際に使用するために、制御回路80によって判定され得る。制御回路80は、患者活動センサ(例えば、測定された心拍数)に基づいてペーシング療法を較正および/または送達するために使用され得る。
心臓事象を感知し、ペーシング療法の送達を制御するために制御回路80によって利用される制御パラメータは、通信インターフェースとしても説明され得る遠隔測定回路88を介してメモリ82にプログラムされ得る。遠隔測定回路88は、無線周波数通信または他の通信プロトコルを使用して、プログラマまたはホームモニタなどの外部デバイスと通信するためのトランシーバおよびアンテナを含む。制御回路80は、遠隔測定回路88を使用して、外部デバイスからダウンリンク遠隔測定値を受信し、外部デバイスにアップリンク遠隔測定値を送信し得る。場合によっては、遠隔測定回路88を使用して、患者に埋め込まれた別の医療用デバイスとの間で通信信号を送受信し得る。
図9は、別の例による、例えば、シングルまたはマルチチャンバ心臓療法(例えば、デュアルまたはトリプルチャンバ心臓療法)のために、例えば、少なくとも測定された心拍数に基づいて、ペーシング療法を較正および/またはペーシング療法を提供するように構成され得る、別のリードレス心臓内医療用デバイス710の三次元斜視図である。デバイス710は、筐体遠位端領域732から筐体近位端領域734まで延在する、円筒形の外側壁として示される外側壁735を有する筐体730を含み得る。筐体730は、心房および心室の心臓電気信号感知および心房および心室のペーシングを含む、シングルまたはマルチチャンバの心臓療法を実施するように構成された電子回路を封入し得る。送達ツールインターフェース部材726は、筐体近位端領域734に示されている。
遠位固定および電極アセンブリ736は、筐体遠位端領域732に結合され得る。遠位固定および電極アセンブリ736は、筐体遠位端領域732に結合された電気的に絶縁性の遠位部材772を含み得る。組織貫通電極アセンブリ712は、筐体遠位端領域732から離れる方向に延在し、複数の非組織貫通電極722は、絶縁性遠位部材772に直接結合し得る。組織貫通電極アセンブリ712は、筐体遠位端領域732から離れる方向に長手方向に延在し、筐体730の長手方向中心軸731と同軸であってもよい。
遠位組織貫通電極アセンブリ712は、電気的に絶縁されたシャフト740および先端電極742(例えば、組織貫通電極)を含み得る。いくつかの例では、組織貫通電極アセンブリ712は、らせんシャフト740および遠位カソード先端電極742を含む能動固定部材である。らせんシャフト740は、シャフト遠位端領域743からシャフト近位端領域741まで延在してもよく、絶縁性遠位部材772に直接結合し得る。らせんシャフト740は、シャフト長に沿った心臓組織の感知または刺激を回避するために、電気絶縁材料、例えば、パリレンまたは本明細書に列挙された他の例でコーティングされ得る。先端電極742は、シャフト遠位端領域743にあり、先端電極742が心室組織に前進するときに、近位の筐体ベースの電極724を戻りアノードとして使用して、心室ペーシングパルスを送達し、心室電気信号を感知するためのカソード電極として機能し得る。近位の筐体ベースの電極724は、筐体730に外接するリング電極であってもよく、長手方向側壁735の非絶縁部分によって画定され得る。電極として機能しない筐体730の他の部分は、図7に関連して上記のように電気絶縁材料でコーティングし得る。
LV心筋に貫通する2つ以上の組織貫通電極(例えば、任意のタイプの)を使用することは、より局所的なペーシング捕捉に使用されてもよく、心房組織の捕捉に影響を与える心室ペーシングスパイクを軽減し得る。いくつかの実施形態では、複数の組織貫通電極は、2つ以上のダーツ型電極アセンブリ(例えば、図7の電極アセンブリ12)、らせん型電極(例えば、電極アセンブリ712)を含み得る。複数の組織の貫通電極の非限定的な例は、2つのダーツ電極アセンブリ、それを通って(例えば、中心を通って)延在するダーツ電極アセンブリを備えたヘリックス電極、または二重に絡み合ったヘリックスを含み得る。複数の組織貫通電極を双極または多極ペーシングに使用することもできる。
いくつかの実施形態では、LV心筋に貫通する1つ以上の組織貫通電極(例えば、任意のタイプの)は、多極組織貫通電極であってもよい。多極組織貫通電極は、1つ以上の電気的に活性で電気的に分離された要素を含み得、これは、1つ以上の組織貫通電極からの双極または多極ペーシングを可能にし得る。
複数の非組織貫通電極722は、組織貫通電極アセンブリ712の周辺にある、絶縁性遠位部材772の周辺に沿って提供され得る。絶縁性遠位部材772は、デバイス710の遠位に面する表面738と、筐体の長手方向側壁735に隣接するデバイス710に外接する円周面739とを画定し得る。非組織貫通電極722は、チタン、白金、イリジウム、またはそれらの合金などの導電性材料で形成し得る。図示の実施形態では、6つの非組織貫通電極722は、絶縁性遠位部材772の外周に沿って等距離で半径方向に離間されているが、2つ以上の非組織貫通電極722を提供し得る。
非組織貫通電極722は、非組織貫通電極722と嵌合するようなサイズおよび形状の絶縁部材772内のそれぞれの凹部774内に各々保持される別個の構成要素であってもよい。他の例では、非組織貫通電極722は各々、絶縁性遠位部材772内または上に装着された単一部材の非絶縁性の露出部分であってもよい。電極として機能しない単一部材の介在部分は、絶縁性遠位部材772によって絶縁されてもよく、または周囲環境に露出される場合、電気絶縁コーティング、例えば、パリレン、ポリウレタン、シリコーン、エポキシ、または他の絶縁コーティングでコーティングされ得る。
組織貫通電極アセンブリ712が心臓組織内に前進させられるとき、少なくとも1つの非組織貫通電極722は、パルスを送達するため、および/または患者の心臓によって生成される心臓の電気信号を感知するために、心臓組織表面に対して、密接に接触して、または動作的に近接して位置決めされ得る。例えば、非組織貫通電極722は、遠位先端電極742が心室組織、例えば心室心筋および/または心室伝導系の一部と直接接触して位置決めされるまで、組織貫通電極アセンブリ712が心房組織内で、および中心線維体を通して前進させられるとき、心房内のペーシングおよびセンシングのために、右心房内心房組織と接触して位置決めされ得る。
非組織貫通電極722は、筐体730によって囲まれた療法送達回路84および感知回路86(図8を参照)に結合されて、心房ペーシングパルスを送達し、心房電気信号、例えば、戻りアノードとしての近位の筐体ベースの電極724と組み合わせたP波を感知するためのカソード電極として集合的に機能し得る。感知回路86に含まれるスイッチング回路は、制御回路80の制御下で作動されて、1つ以上の非組織貫通電極を心房感知チャネル87に結合し得る。遠位の非組織貫通電極722は、互いに電気的に絶縁されてもよく、その結果、電極722の個々の1つは、心房カソード電極としての電極722が単独でまたは2つ以上の組み合わせで機能するように療法送達回路84に含まれる回路を切り替えることによって個々に選択され得る。療法送達回路84に含まれるスイッチング回路は、制御回路80の制御下で活性化されて、1つ以上の非組織貫通電極722を心房ペーシング回路83に結合し得る。2つ以上の非組織貫通電極722は、多点心房カソード電極として動作するように一度に選択され得る。
心房ペーシングおよび/または心房感知のために選択された特定の非組織貫通電極722は、心房捕捉閾値試験、電極インピーダンス、心臓電気信号におけるP波信号強度、または他の要因に基づいて選択され得る。例えば、電源98からの最小限の電流ドレインを使用して信頼性の高い心房ペーシングを達成するために、低いペーシング捕捉閾値振幅および比較的高い電極インピーダンスの最適な組み合わせを提供するカソード電極として機能する2つ以上の個々の非組織貫通電極722の単一の1つまたは任意の組み合わせを選択し得る。
場合によっては、組織貫通電極アセンブリ712が筐体730を埋め込み部位に固定するとき、遠位に面する表面738は、心房心内膜表面に均一に接触し得る。その場合、すべての電極722を一緒に選択して、心房カソードを形成し得る。代替的に、電極722の他のすべての1つを一緒に選択して、遠位に面する表面738に沿って依然として均一に分布している、より高い電気インピーダンスを有する多点心房カソードを形成し得る。代替的に、絶縁性遠位部材772の片側に沿った1つ以上の電極722のサブセットを選択して、電極722のペーシングされている心房組織に対する相対位置に起因する最低のペーシング捕捉閾値を達成する所望の部位にペーシングを提供し得る。
他の例では、遠位に面する表面738は、組織貫通電極アセンブリ712が心臓組織に入る位置および配向に応じて、隣接する心内膜表面に対してある角度で配向され得る。この状況では、1つ以上の非組織貫通電極722は、心内膜表面から離れる方向に角度を付け得る他の非組織貫通電極722よりも隣接する心内膜組織とより密接に接触して位置決めされ得る。絶縁性遠位部材772の周辺に沿って複数の非組織貫通電極を設けることにより、心臓表面、例えば右心房内膜表面に対する組織貫通電極アセンブリ712および筐体遠位端領域732の角度は、実質的に平行である必要はない。解剖学的および位置の違いにより、遠位に面する表面738が心内膜表面に対して角度を付けられるかまたは斜めになる可能性があるが、絶縁性遠位部材772の周辺に沿って分布する複数の非組織貫通電極722は、1つ以上の電極722の少なくともサブセットを使用して、許容可能なペーシング閾値および信頼できる心臓事象感知を促進するための、より多くの電極722および隣接する心臓組織の間が良好に接触する可能性を高める。絶縁性遠位部材772の全周に沿って円周方向に接触または固定する必要がない場合がある。
非組織貫通電極722は各々、遠位に面する表面738に沿って延在する第1の部分722aと、円周面739に沿って延在する第2の部分722bと、を含むことが示されている。第1の部分722aおよび第2の部分722bは、活性電極表面が、遠位向き面738および円周面739を結合する絶縁性遠位部材772の周縁776の周りを包むように、連続的な露出面であってもよい。非組織貫通電極722は、遠位対面面738に沿った1つ以上の電極722、周方向面739に沿った1つ以上の電極、遠位対面面738と周方向面739の両方に沿って各々延在する1つ以上の電極、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。非組織貫通電極722の各々の露出面は、それぞれの遠位に面する表面738および/または円周面と同一平面であってもよい。他の例では、非組織貫通電極722の各々は、絶縁性遠位部材772から突出する隆起した表面を有し得る。しかしながら、電極722の任意の隆起した表面は、滑らかなまたは丸みを帯びた、組織を貫通しない表面を画定し得る。
遠位固定および電極アセンブリ736は、筐体730の遠位端領域を密封することができ、電極722が装着される基礎を提供し得る。電極722は、筐体ベースの電極と称され得る。電極722は、筐体730から離れる方向に延在するらせんシャフト740の遠位先端にある遠位先端電極742のように、筐体730から離れる方向にアクティブ電極部分を延在するシャフトまたは他の延長部に担持されなくてもよい。絶縁性遠位部材の遠位に面する表面および/または円周面に結合される、本明細書に提示される非組織貫通電極の他の例には、遠位の筐体ベースのリング電極22(図7)、アセンブリ36(図7)の周りに円周方向に延在する遠位の筐体ベースのリング電極、ボタン電極、他の筐体ベースの電極、および他の円周方向のリング電極が含まれる。遠位の絶縁部材に直接結合された、中央の組織貫通電極の周辺にある任意の非組織貫通電極は、隣接する心臓組織にペーシングパルスを送達するためのカソード電極として、個別に、集合的に、または任意の組み合わせで機能するように提供され得る。遠位リング電極22および/または円周リング電極などのリング電極が設けられる場合、リング電極の一部は、コーティングによって電気的に絶縁されて、遠位に面する表面および/または絶縁性遠位部材の円周面に沿って複数の分散された非組織貫通電極を設けてもよい。
非組織貫通電極722および上記の他の例は、遠位固定および電極アセンブリ736に沿って提供される組織貫通電極よりも信頼性が高く効果的な心房ペーシングおよび感知を提供することが期待される。心房室の壁は、心室室の壁に比べて比較的薄い。組織貫通心房カソード電極は、心房組織内で深くまで延在しすぎて、心室組織の不注意な持続的または断続的な捕捉につながる可能性がある。組織貫通心房カソード電極は、心室組織に物理的に近接している組織貫通心房カソード電極を介して受信される心臓電気信号においてより大きな信号強度を有する心室信号のために、心房信号の感知を妨害する可能性がある。組織貫通電極アセンブリ712は、デバイス710の埋め込み位置を安定させて、非組織貫通電極722が確実に心房でペーシングおよび感知している間、先端電極742が脳室組織を感知してペーシングしているという合理的な確実性を提供するように、脳室組織にしっかりと固定され得る。デバイス710が埋め込み対象領域4に埋め込みされるとき、例えば、図1に示されるように、心室中隔、非組織貫通電極722が右心房でペーシングおよび感知している間、先端電極742が、左心室のペーシングのために左心室組織に到達し得る。組織貫通電極アセンブリ712は、左心室組織に到達するために、遠位に面する表面738から長さが約4〜約8mmの範囲にあってもよい。場合によっては、デバイス710は、心房ペーシング回路83から、埋め込み対象領域4の非組織貫通電極722を介して心房ペーシングパルスを送達して両心房(右心房および左心房)の捕捉を達成することによって、そして、心室ペーシング回路85から、先端電極742を介して、埋め込み対象領域4から心室組織に前進させられた心室ペーシングパルスを送達して両心室(右心室および左心室)の捕捉を達成することによって、4腔ペーシングを達成し得る。
図10は、例えば、生理学的反応情報を表すために使用し得る、図5の音響または運動検出器11を使用して、心房活動を検出する例示的な方法600を示している。特に、方法600は、患者の心臓に埋め込まれたIMDによって実施され得る運動信号(例えば、運動検出器11によって提供される)の分析に基づいて心房収縮を検出することを含み得る。いくつかの実施形態では、運動信号は、患者の心臓の右心室などの心室内に埋め込まれたIMDによって提供され得る。方法600は、心室活性化事象630の識別時に心房収縮検出遅延期間を開始することを含み得る。方法600は、心房収縮遅延期間632の満了時に心房収縮検出ウィンドウを開始することを含み得る。方法600は、心房収縮検出ウィンドウ内の運動信号を分析することを含み得る。
方法600は、心房収縮検出ウィンドウ内で運動信号をフィルタリングし、フィルタリングされた信号を整流し、心房収縮検出ウィンドウ内でフィルタリングされ整流されたモーション信号634の微分信号を発生させることを含み得る。方法600は、心房収縮検出ウィンドウ内の微分信号の振幅が閾値636を超えるかどうかを判定することを含み得る。心房収縮検出ウィンドウ内の微分信号の振幅が閾値(636のはい)を超えると判定することに反応して、方法600は、心房収縮638の検出に進むことができる。そうでなければ(636のいいえ)、方法600は、微分信号634のフィルタリング、整流、および発生に戻ることができる。運動信号を提供する運動検出器を使用するための様々な技法は、2016年7月26日に発行された「Atrial contraction detection by a ventricular leadless pacing device for atrio−synchronous ventricular pacing」と題された米国特許第9,399,140号(Choら)に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
図11に関して説明されるように、心音(HS)が検出され、生理学的反応情報を表すために使用され得る。本明細書に記載の、S1からS4心音の1つ以上の振幅および/または相対時間間隔は、血行力学的利益を達成するための心臓ペーシングおよび/または神経刺激を含むCRTまたは他の心臓療法に対する患者の血行力学的反応を最適化するのに有用であり得る。第1の心音S1は、心室収縮の開始に対応する。心室収縮は、活動電位が房室結節(AV結節)を通って伝導し、心室心筋を急速に脱分極したときに始まる。この事象は、ECGのQRS群によって区別される。心室が収縮すると、心室の圧力が上昇し始め、心室圧が心房圧を超えると、心室と心房の間の僧帽弁と三尖弁が突然閉じる。このバルブの閉鎖により、S1が発生させられる場合がある。S1の持続時間は、一般に約150ミリ秒であり、周波数は、約20〜250Hzである。S1の振幅は、LV収縮性の代理測定を提供し得る。したがって、S1振幅の増加は、LV収縮性の改善と正の相関があってもよい。QRSの開始からS1まで測定された駆出前期間のような他の測定値も、心筋収縮性指数の代理として使用され得る。
心室同期不全による僧帽弁と三尖弁の閉鎖の分離は、S1信号の別々のM1およびT1ピークとして観察できる。M1(僧帽弁閉鎖音)とT1(三尖弁閉鎖音)の併合は、心室同期の改善の指標として使用できる。
一般に、左室圧(LVP)は、ECGのQRS群と僧帽弁の閉鎖に続いて劇的に上昇し、大動脈弁と肺動脈弁が開いて大動脈と肺動脈に血液を排出するまで、心室収縮中に上昇し続ける。心室収縮は、典型的に、駆出期の間、心室、大動脈、および肺動脈の血圧を上昇させ続ける。収縮が減少すると、大動脈弁と肺動脈弁が閉じるまで血圧が低下する。
第2の心音S2は、心室収縮期の終わりと心室拡張期の始まりの近くで、大動脈弁と肺動脈弁を閉じることによって発生させられる場合がある。したがって、S2は大動脈および肺動脈の拡張期血圧と相関している可能性がある。S2の持続時間は、一般に約120ミリ秒であり、周波数は、25〜350Hz程度である。S1とS2との間の時間間隔、つまりS1−S2時間間隔は、心室の等容性収縮(駆出前)および心周期の駆出段階に対応する収縮期時間間隔(STI)を表し得る。このS1−S2時間間隔は、1回拍出量の代理測定を提供し得る。さらに、駆出前期間(Q−S1)とS1−S2時間の比率は、心筋収縮性の指標として使用され得る。
第3の心音S3は、心室の早期の受動的な拡張期充満に関連しており、第4の心音S4は、心房収縮による心室の遅い能動的な充満に関連している可能性がある。聴診器を使用する通常の患者では、3番目の音は一般に聞こえにくく、第4の音は通常の患者では一般に聞こえない。聴診器を使用した検査中に第3と第4の心音が存在する場合は、病的状態を示している可能性がある。S3およびS4心音は、心臓の拡張機能に関連しているため、ペースパラメータの最適化に使用できる。一般に、これらの音は、最適なペースパラメータが識別されると最小化または消失する。当業者に既知であるように、心臓ペースパラメータの最適化に有用であってもよいS1からS4の心音およびそのタイミングの他の態様。
図11は、一実施形態による、心音を使用してペース制御パラメータを最適化するための方法のフローチャート800である。本開示の方法は、フローチャート800に示される1つ以上のブロックを含み得る。心音を使用して心臓療法を最適化する他の例は、2017年5月9日に付与された「System and method for pacing parameter optimization using heart sounds」と題された米国特許第9,643,0134号に一般的に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
ペースパラメータ最適化方法は、ブロック802で開始され得る。最適化プロセスは、外部プログラマを介して受信したユーザコマンドに反応して開始され得る。最初のIMD埋め込み時、オフィスのフォローアップ訪問中、またはリモートの患者モニタリングセッション中に、ユーザは外部プログラマまたはネットワークコンピューターを使用してHSベースの最適化手順を開始できる。追加的に、または代替的に、フローチャート800によって示されるプロセスは、定期的に、または感知されたHS信号を含み得る、感知された生理学的信号に基づく療法送達または療法調整の必要性の感知に反応して開始される自動化されたプロセスであってもよい。
ブロック804で、最適化されるペース制御パラメータが選択される。制御パラメータは、AV間隔またはVV間隔などのタイミング関連パラメータであってもよい。ペーシングベクトルは、最適化のためにブロック804で選択され得る別の制御パラメータである。例えば、冠状静脈洞リードなどの多極リードが使用される場合、所与の心腔内のペーシングのために複数の双極または単極ペーシングベクトルが選択され得る。特定のペーシングベクトルに関連するペーシング部位は、ペーシング療法の血行力学的利益に重大な影響を与える可能性がある。したがって、ペーシングベクトルは、本明細書に記載の方法を使用して最適化し得る1つのペース制御パラメータである。
ペーシングシーケンスは、ブロック804で選択された試験パラメータの初期パラメータ設定を使用して、ブロック806で開始される。一実施形態では、AV間隔は最適化されており、心室ペーシングは、初期のAV間隔設定で送達される。AV伝導が手つかず状態である、すなわちAVブロックがない患者の内因性AV間隔を最初に測定することにより、ブロック806で初期のAV間隔設定を選択できることが理解される。初期のAV間隔は、デフォルトのペーシング間隔、最後にプログラムされたAV間隔、または試験される最小または最大のAV間隔でよい。代替的に、最適化のためにVV間隔が選択された場合、固有の心室間伝導時間を最初に測定し、ペーシングされたVV間隔を、内因性VV伝導時間より長く、短く、またはほぼ等しいVV間隔から繰り返し調整され得る。
選択した試験パラメータを少なくとも2つの異なる設定に調整するための反復プロセスが実施される。パラメータは、任意の所望の順序、例えば、増加、減少、ランダムなどで異なる設定に調整され得る。例えば、AV間隔の調整中に、初期のAV間隔は、測定された内因性AV伝導時間よりちょうど長いか、またはほぼ等しいように設定され得、その後、最小のAV間隔試験設定まで反復的に減少され得る。各ペースパラメータ設定を使用するペーシング中に、HS信号はブロック808で取得される。反復プロセスは、ブロック810で判定されるように、すべての試験パラメータ設定が適用され、各設定についてHS信号が記録されるまで、ブロック812で次の試験パラメータ設定に進む。
HS信号は、個々の心臓サイクルから取得されたHSパラメータ測定値のアンサンブル平均化または平均化を可能にするために、複数の心臓サイクルについて取得され得る。増幅、フィルタリング、整流、ノイズキャンセル技法、または他の信号処理ステップを使用して、HS信号の信号対ノイズ比を改善することができ、これらのステップは、心音の一部またはすべてが含まれ得る取得される心音ごとに異なる可能性があることが理解される。
ブロック814での各試験パラメータ設定について記録されたHS信号から、少なくとも1つのHSパラメータ測定値が判定される。IMDプロセッサまたは外部プロセッサ(例えば、プログラマに含まれる)、または両方の組み合わせは、本明細書に記載のHS信号分析を実施し得る。一実施形態では、S1およびS2が記録され、HSパラメータは、ブロック814でS1およびS2信号を使用して測定される。例えば、S1の振幅、V−S2間隔(V事象はVペースまたは検出されたR波の場合がある)、およびS1−S2間隔が測定される。S3および/またはS4の存在は、関連するパラメータを判定するために、追加的に注目されてもよく、またはこれらの信号の測定が行われ得る。HS信号パラメータは、少なくとも2つの異なる試験パラメータ設定、例えば、少なくとも2つの異なるAV間隔、2つ以上の異なるVV間隔、または2つ以上の異なるペーシングベクトルに対して判定される。
ブロック818で、ペースパラメータ試験設定の関数としてブロック810で判定された各HSパラメータの傾向が判定される。一実施形態では、V−S2間隔、S1振幅、およびS1−S2間隔の各々の傾向が判定される。他の実施形態は、S1信号中のM1およびT1音の分離を判定することを含み得る。変化したペース制御パラメータに関するHSパラメータの傾向に基づいて、最適なペースパラメータ設定は、ブロック820でプロセッサによって自動的に識別され得る。追加的に、または代替的に、HS傾向は、プログラマなどの外部デバイス上のブロック822またはリモートネットワーク化されたコンピュータで報告および表示される。
試験されるペースパラメータが、例えば、多極電極がLVに沿った四極リードのような心室に沿って位置決めされる場合のペーシング部位またはペーシングベクトルである場合、ペーシング部位またはペーシングベクトルは、心室収縮力のためのHSベースのサロゲートを最大化することに基づいて選択され得る。一実施形態では、S1の振幅は、心室収縮性の代理として使用され、最大S1に関連するペーシング部位またはベクトルは、最適なペーシングベクトル設定としてブロック820で識別される。
ブロック818での各HSパラメータの傾向を判定することは、V−S2間隔傾向が、例えば、実質的に平坦な傾向から減少する傾向への突然の勾配変化を示すかどうかを判定することを含み得る。V−S2間隔の傾向の突然の変化に関連するAV間隔は、最適なAV間隔設定として識別される場合がある。最適なAV間隔は、他のHS傾向、例えば、最大S1振幅、および/または最大S1−S2間隔に基づいてさらに識別され得る。
いくつかの実施形態では、自動的に識別された最適なペースパラメータ設定もまた、ブロック824でIMDに自動的にプログラムされ得る。他の実施形態では、臨床医またはユーザは、報告されたHSデータおよび推奨されるペースパラメータ設定を検討し、推奨される設定を受け入れるか、またはHSデータに基づいて別の設定を選択し得る。
HS感知モジュールまたは回路は、制御回路80(図8)に動作可能に結合されてもよく、これらの心音の1つ以上を感知するためにHSセンサからアナログ信号を受信するように構成されることができる。例えば、HS感知モジュールは、心音の周波数、持続時間、およびタイミングに基づいて特定の心音を特に感知するように構成された1つ以上の「チャネル」を含み得る。例えば、ECG/EGM感知回路は、心音を感知するためにHS感知モジュールによって使用されるHS感知ウィンドウを設定するために、制御回路80によって使用され得る。HS感知モジュールは、心音信号の信号対雑音比を最適化するための1つ以上の感知増幅器、フィルタ、および整流器を含み得る。必要に応じて信号品質を改善するために、S1からS4の各音を感知するために、個別の固有の増幅およびフィルタリング特性を提供し得る。
生体インピーダンス、または心臓内インピーダンスが測定され得、生理学的反応情報を表すために使用され得る。例えば、本明細書に記載のIMDのいずれも、電流を注入し、電極ベクトル構成の電極(例えば、選択された電極)間の電圧を測定することによって、心臓内インピーダンス信号を測定し得る。例えば、IMDは、第1の電極(例えば、RV電極)と三尖弁に近接するRVに位置している電極との間に電流(例えば、非ペーシング閾値電流)を注入し、第1の電極と第2の電極との間の電圧を測定することによって、インピーダンス信号を測定し得る。使用できる別のベクトルは、LV電極からRV電極までである。他のベクトルペア構成が刺激と測定に使用される可能性があることを認識であろう。インピーダンスは、対象の組織または心腔を包含する電極の任意のセット間で測定され得る。したがって、電流を注入して電圧を測定し、同じ2つの電極のインピーダンスを計算するか(双極構成)、電流を注入して2つの別々の電極ペア(例えば、電流注入用に1ペア、電圧検出用に1ペア)、したがって、四極構成で電圧を測定できる。四極電極構成の場合、電流注入電極と電圧検出電極は互いに一直線になり(または密接に平行になり)、電圧検出電極は電流検出フィールド内にあってもよい。例えば、SVCコイル電極とRV先端電極との間に1つの注入電流がある場合、電圧感知は、RVコイル電極とRVリング電極との間にある可能性がある。そのような実施形態では、VfAリードは、LV心臓療法または感知のために使用され得る。インピーダンスベクトルは、心房または心室などの特定の解剖学的関心領域を包含するように構成し得る。
本明細書に記載の例示的な方法および/またはデバイスは、1つ以上の電極ベクトル構成を監視し得る。さらに、複数のインピーダンスベクトルを同時におよび/または他のものに対して定期的に測定し得る。少なくとも1つの実施形態では、例示的な方法および/またはデバイスは、インピーダンス波形を使用して、CRTを最適化するための選択データを取得し得る(例えば、適用可能な基準点を見つけるため、そのような波形からの測定値の抽出を可能にするためなど)。
本明細書で使用される場合、「インピーダンス信号」という用語は、生のインピーダンス信号に限定されない。生のインピーダンス信号を処理、正規化、および/またはフィルタリングして(例えば、アーチファクト、ノイズ、静的、電磁干渉(EMI)、および/または外部信号を除去するために)インピーダンス信号を提供し得ることを意味する必要がある。さらに、「インピーダンス信号」という用語は、インピーダンス信号の実数部および虚数部、インピーダンスに基づくコンダクタンス信号(すなわち、インピーダンスの逆数または逆数)などを含み得、その様々な数学的派生物を含み得る。 「インピーダンス信号」は、コンダクタンス信号、すなわちインピーダンス信号の逆数である信号を含むと理解され得る。
本明細書に記載の方法および/またはデバイスの1つ以上の実施形態では、様々な患者の生理学的パラメータ(例えば、心臓内インピーダンス、心音、R−R間隔などの心周期間隔など)を監視して、CRT(例えば、AVおよび/またはVV遅延を設定すること、例えば、インピーダンス一次微分dZ/dtを使用しておよび/または測定することによって心臓収縮力を最適化すること、ペーシング部位を選択すること、ペーシングベクトルを選択すること、リードを配置すること、または電気的および機械的観点(例えば、電気的捕捉は機械的捕捉を意味しない場合があり、心音とインピーダンスから機械的情報を見ることで、電気的刺激が心臓を捕捉するかどうかを評価するのに役立つ場合がある)の両方からペーシング捕捉を評価すること、ペーシングのための効果的な電極ベクトル構成を選択すること、など)を最適化するための選択データの取得に使用し得る。例えば、2つ以上の電極間の心臓内インピーダンス信号は、そのような最適化を提供する際に使用するために監視され得る。
図12は、デバイスパラメータオプションの1つ(例えば、最適なパラメータであってもよい潜在的なAV遅延など、CRTを最適化するために使用され得る選択可能なデバイスパラメータの1つ)の選択データを取得するための方法850の一例を示す。心音を使用して心臓療法を最適化する他の例は、2017年7月18日に付与された「Cardiac resynchronization therapy optimization based on intracardiac impedance and heart sounds」と題された米国特許第9,707,399号に一般的に記載されており、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
示されているように、ペーシング治療は、複数のデバイスオプション(ブロック852)のうちの1つを使用して送達される(例えば、複数のデバイスパラメータオプションは、例えば、内在性AV遅延のパーセンテージ、例えば、内在性AV遅延の40%、内在性AV遅延の50%、内在性AV遅延の60%、内在性AV遅延の70%、内在性AV遅延の80%などのようなAV遅延が選択、決定、および/または計算され得る)。ペーシングに使用されるデバイスパラメータオプション(ブロック852)の場合、選択データは、複数の電極ベクトル構成のそれぞれで取得される(例えば、心臓内インピーダンスは、複数の心周期にわたって監視され、選択データは、そのようなインピーダンス信号を使用して抽出される)。判定ブロック854によって示されるように、選択データがすべての所望の電極ベクトル構成から取得されていない場合、選択データを取得するループ(例えば、ブロック858、860、862、および864によって示されるループ)が繰り返される。選択データがすべての所望の電極ベクトル構成から取得された場合、別の異なるデバイスパラメータオプションを使用して療法を送達し(ブロック856)、図12の方法850が選択されるまで繰り返される(例えば、異なるデバイスパラメータオプションに対して)。データは、すべての異なるデバイスパラメータオプションについて取得されています(例えば、異なるデバイスパラメータオプションの各々について、複数の電極ベクトル構成のそれぞれで収集される選択データ)。
所望の電極ベクトル構成(例えば、ブロック858、860、862、および864)の各々について選択データを取得する繰り返しループに示されるように、複数の電極ベクトル構成のうちの1つが、選択データの取得に使用するために選択される(ブロック858)。選択された電極ベクトル構成について、少なくとも1つの心周期の収縮期部分の少なくとも一部に関連する時間基準点、および/または少なくとも1つの心周期の拡張期部分の少なくとも一部に関連する時間基準点が取得される(ブロック860)(例えば、心音の使用、インピーダンス信号の最小および最大の分析、RーR間隔などの生理学的パラメータに基づくアルゴリズムの適用など)。例えば、心周期の収縮期および/または拡張期部分に関連する側頭基準点を取得することができ、心周期の収縮期および/または拡張期部分内の1つ以上の画定されたセグメントに関連する側頭基準点を取得し得る。または、心周期の収縮期および/または拡張期部分の1つ以上の点および/または部分内の、またはそれらに関連する一時的な基準点を取得し得る。またさらに、例えば、心周期の収縮期部分のみまたは拡張期部分のみに関連する側頭基準点、収縮期部分のみまたは拡張期部分のみに関連する1つ以上の画定されたセグメントに関連する側頭基準点を取得し得る。心周期を取得することができ、および/または心周期の収縮期部分のみまたは拡張期部分のみの1つ以上の点および/または部分内の、またはそれらに関連する時間基準点を取得し得る。言い換えれば、心周期の収縮期部分と拡張期部分の両方に関連するか、または心周期のそのような部分の1つだけに関連する基準点を取得し得る。さらに、例えば、そのような基準点は、本明細書に記載の分析で使用するために心臓内インピーダンスが測定され得るとき、またはその間に測定ウィンドウおよび/または期間(例えば、間隔、点など)を代表、または示すことができる。
ほぼ同じ時間枠で(例えば、取得された基準点とほぼ同時に)、心臓内インピーダンス信号が、選択された電極ベクトル構成で取得される(ブロック862)。取得された基準点および取得された心臓内インピーダンス信号を用いて、インピーダンス信号からの測定値は、時間基準点(ブロック864)に基づいて抽出される(例えば、基準点間で画定された測定ウィンドウにおけるインピーダンス信号の積分、インピーダンスの最大勾配基準点間で画された測定ウィンドウ内の信号、基準点間の時間、基準点での最大インピーダンスなど)。そのような測定値の1つ以上は、そのような測定値の所望の値に匹敵してもよく、測定値が、デバイスパラメータオプションが療法を最適化するための効果的なデバイスパラメータであってもよいことを示し得るかどうかの判定を可能にする(例えば、スコアリングアルゴリズムを使用して、デバイスパラメータオプションが、そのような複数の測定値が特定の基準または閾値を満たしているかどうかに基づいて最適なパラメータである可能性があるかどうかを判定し得る)。
(例えば、図12に記載されるように得られた)デバイスパラメータオプションの各々の測定データは、少なくとも1つの心周期について判定される。1つ以上の実施形態では、そのような測定データは、複数の心周期について取得される。測定データが取得される心周期は、任意の好適な心周期であってもよい。1つ以上の実施形態では、測定データが取得される間に選択された心周期は、呼吸周期に基づく。少なくとも1つの実施形態では、測定データは、呼吸周期の終わり(例えば、呼気の終わりの近く)に発生する心周期の間に取得される。
図13は、電極装置110、表示装置130、および演算装置140を含む例示的なシステム100を示している。示されるように、電極装置110は、患者120の胸部または胴体の周りに巻かれたバンド内に組み込まれるか、または含まれる複数の電極を含む。電極装置110は、分析、評価などのために、各電極からの電気信号を演算装置140に提供するために、演算装置140に操作的に結合されている(例えば、1つまたは有線の電気的接続を通して、無線でなど)。例示的な電極装置は、「Bioelectric Sensor Device and Methods」と題する米国特許第9,320,446号に記載されていてもよく、2016年4月26日に発行され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。さらに、例示的な電極装置110は、図14および図15を参照してより詳細に説明される。
本明細書には記載されていないが、例示的なシステム100は、画像化装置をさらに含み得る。画像化装置は、非侵襲的な方法で患者の少なくとも一部を画像化する、または画像を提供するように構成された任意のタイプの画像化装置であってもよい。例えば、画像化装置は、造影剤などの非侵襲的ツールを除いて、患者の画像を提供するために患者内に位置し得るいかなる構成要素または部品も使用してはならない。本明細書に記載される例示的なシステム、方法、およびインターフェースは、画像化装置をさらに使用して、ユーザ(例えば、医師)に非侵襲的な支援を提供し、VfAペーシング療法を較正および/または送達し、デバイスを位置させ、および位置決めしてVfA心臓ペーシング療法を送達し、および/または心房ペーシング療法からの心室の評価に関連して、心房ペーシング療法のために患者の心臓に近接したペーシング電極またはペーシングベクトルを位置付ける、または選択し得ることが理解されたい。
例えば、例示的なシステム、方法、およびインターフェースは、患者の体内で、リードレスデバイス、電極、リードレス電極、無線電極、カテーテルなどを含むリードをナビゲートするために使用され得る画像ガイドナビゲーションを提供する一方で、心房から心室(VfA)ペース設定が最適であるかどうかを判定すること、または選択された位置情報(例えば、左心室の特定の位置付けを対象とする電極の位置情報)などの1つ以上の選択されたパラメータが最適であるかどうかを判定することを含む非侵襲的な心臓療法評価を提供することも可能である。画像化装置および/または電極装置を使用する例示的なシステムおよび方法は、2013年6月12日に出願された、「Implantable Electrode Location Selection」と題する米国特許公開第2014/0371832号、2013年6月12日に出願された、「Implantable Electrode Location Selection」と題する米国特許公開第2014/0371833号、2014年3月27日に出願された「Systems,Methods,and Interfaces for Identifying Effective Electrodes」と題する米国特許公開第2014/0323892号、2014年3月27日に出願された「Systems,Methods,and Interfaces for Identifying Optical Electrical Vectors」と題する、米国特許公開第2014/0323882号に記載されており、これらのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
例示的な画像化装置は、X線画像および/または他の任意の代替的な画像化診断法を捕捉するように構成され得る。例えば、画像化装置は、アイソセントリック蛍光透視法、バイプレーン蛍光透視法、超音波、演算断層撮影(CT)、マルチスライス演算断層撮影(MSCT)、磁気共鳴画像法(MRI)、高周波超音波(HIFU)、光コヒーレンストモグラフィー(OCT)、血管内超音波(IVUS)、二次元(2D)超音波、三次元(3D)超音波、四次元(4D)超音波、術中CT、術中MRIなどを使用して、画像または画像データを捕捉するように構成され得る。さらに、画像化装置は、ビデオフレームデータを提供するために複数の連続した画像を(例えば、連続的に)捕捉するように構成され得ることを理解されたい。言い換えれば、画像化装置を使用して経時的に撮影された複数の画像は、ビデオフレームまたは動画のデータを提供し得る。追加的に、画像は、二次元、三次元、または四次元で取得および表示することもできる。より高度な形態では、心臓または身体の他の領域の四次元表面レンダリングは、地図またはMRI、CT、または心エコー検査診断法によって捕捉された術前画像データからの心臓データまたは他の軟組織データを組み込むことによっても達成され得る。CTと組み合わせた陽電子放出断層撮影(PET)、またはCTと組み合わせた単一光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT)などのハイブリッド診断法からの画像データセットはまた、解剖学的データに重畳された機能的な画像データを提供し、例えば、心臓または他の関心領域内の近位の標的位置(例えば、左心室内の位置、左心室空洞の高後基底および/または中隔野内の選択された位置を含む)を使用して治療装置をナビゲートすることができる。
本明細書に記載の例示的なシステムおよび方法と併せて使用され得るシステムおよび/または画像化装置は、2005年1月13日に公開されたEvronらに対する米国特許出願第2005/0008210号、2006年4月6日に公開されたZarkhらに対する米国特許公開第2006/0074285号、2011年5月12日に公開されたZarkhらに対する米国特許公開第2011/0112398号、2013年5月9日に公開されたBradaらに対する米国特許出願第2013/0116739号、2005年12月27日に発行されたEvronらに対する米国特許第6,980,675号、2007年10月23日に発行されたOkerlundらに対する米国特許第7,286,866号、2011年12月11日に発行されたReddyらに対する米国特許第7,308,297号、2011年12月11日に発行されたBurrellらに対する米国特許第7,308,299号、2008年1月22日に発行されたEvronらに対する米国特許第7,321,677号、2008年3月18日に発行されたOkerlundらに対する米国特許第7,346,381号、2008年11月18日に発行されたBurrellらに対する米国特許第7,454,248号、2009年3月3日に発行されたVassらに対する米国特許第7,499,743号、2009年7月21日に発行されたOkerlundらに対する米国特許第7,565,190号、2009年9月8日に発行されたZarkhらに対する米国特許第7,587,074号、2009年10月6日に発行されたHunterらに対する米国特許第7,599,730号、2009年11月3日に発行されたVassらに対する米国特許第7,613,500号、2010年6月22日に発行されたZarkhらに対する米国特許第7,742,629号、2010年6月29日に発行されたOkerlundらに対する米国特許第7,747,047号、2010年8月17日に発行されたEvronらに対する米国特許第7,778,685号、2010年8月17日に発行されたVassらに対する米国特許第7,778,686号、2010年10月12日に発行されたOkerlundらに対する米国特許第7,813,785号、2011年8月9日に発行されたVassらに対する米国特許第7,996,063号、2011年11月15日に発行されたHunterらに対する米国特許第8,060,185号、および2013年3月19日に発行されたVerardらに対する米国特許第8,401,616号、に記載されており、これらの各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
表示装置130および演算装置140は、例えば、電気信号(例えば、心電図データ)、機械的心臓機能および電気的心臓機能の1つ以上を代表する心臓情報(例えば、機械的心臓機能のみ、電気的心臓機能のみ、または機械的心臓機能と電気的心臓機能の両方)などのデータを表示および分析するように構成され得る。心臓情報は、例えば、電極装置110を使用して収集、監視、または収集された電気信号を使用して発生させられる、電気的不均一性情報または電気的同期不全情報、代替電気活性化情報またはデータなどを含み得る。少なくとも1つの実施形態では、演算装置140は、サーバ、パーソナルコンピュータ、またはタブレットコンピュータであってもよい。演算装置140は、入力装置142からの入力を受信し、出力を表示装置130に送信するように構成され得る。さらに、演算装置140は、処理プログラムまたはルーチン、および/または1つ以上の他のタイプのデータ、例えば、少なくとも心拍数に基づいて、ペーシング療法を較正および/または送達するため、ペーシングデバイスの配置を目標とする際にユーザを非侵襲的に支援するように構成されたグラフィカルユーザインターフェースを駆動するため、および/またはその位置(例えば、ペーシングに使用される埋め込み可能な電極の位置、特定のペーシングベクトルによって送達されるペーシング療法の位置など)におけるペーシング療法を評価するためにアクセスすることを可能にするデータ記憶装置を含み得る。
演算装置140は、入力装置142および表示装置130に動作可能に結合されて、例えば、入力装置142および表示装置130の各々との間でデータを送信し得る。例えば、演算装置140は、例えば、アナログ電気接続、デジタル電気接続、無線接続、バスベースの接続、ネットワークベースの接続、インターネットを使用して、入力装置142、および表示装置130の各々に電気的に結合され得る。本明細書でさらに説明するように、ユーザは、入力装置142に入力を提供して、表示装置130に表示される、心臓療法に関連している1つ以上のグラフィック描写を操作または修正し、1つ以上の情報を表示および/または選択し得る。
図示のように、入力装置142はキーボードであるが、入力装置142は、本明細書に記載の機能、方法、および/または論理を実施するために演算装置140に入力を提供し得る任意の装置を含み得ることを理解されたい。例えば、入力装置142は、マウス、トラックボール、タッチスクリーン(例えば、容量性タッチスクリーン、抵抗性タッチスクリーン、マルチタッチタッチスクリーンなど)などを含み得る。同様に、表示装置130は、少なくとも測定された心拍数、VfAペーシング療法を提供するために位置決めまたは配置されるリードレスペーシングデバイスのグラフィカルな描写、1つ以上の電極の位置のグラフィカルな描写、人間の胴体のグラフィカルな描写、患者の胴体の画像またはグラフィカルな描写、移植された電極および/またはリードなどのグラフィカルな描写または実際の画像などに基づいて、ユーザに情報を表示することができる任意の装置、例えば、心臓情報、テキストによる指示、電気的活性化情報のグラフィカルな描写、人間の心臓の解剖学のグラフィカルな描写、患者の心臓の画像またはグラフィカルな描写、ペーシング治療を較正および/または送達するために使用されるリードレスペーシングデバイスのグラフィカルな描写などを含むグラフィカルなユーザインターフェース132を含むことができる。さらに、表示装置130は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオードスクリーン、タッチスクリーン、陰極線管ディスプレイなどを含み得る。
演算装置140によって記憶および/または実行される処理プログラムまたはルーチンは、計算数学、行列数学、分散判定(例えば、標準偏差、分散、範囲、四分位間範囲、平均絶対差、平均絶対偏差など)、フィルタリングアルゴリズム、最大値判定、最小値判定、閾値判定、移動窓アルゴリズム、分解アルゴリズム、圧縮アルゴリズム(例えば、データ圧縮アルゴリズム)、較正アルゴリズム、画像構築アルゴリズム、信号処理アルゴリズム(例えば、各種フィルタリングアルゴリズム、フーリエ変換、高速フーリエ変換など)、標準化アルゴリズム、比較アルゴリズム、ベクトル数学、または本明細書に記載された1つ以上の例示的な方法および/またはプロセスを実装するために必要な他の処理のためのプログラムまたはルーチンを含み得る。演算装置140によって記憶および/または使用されるデータは、例えば、電極装置110からの電気信号/波形データ、分散信号、ウィンドウ化された分散信号、様々な信号の一部または部分、電極装置110からの電気的活性化時間、グラフィック(例えば、グラフィカル要素、アイコン、ボタン、ウィンドウ、ダイアログ、プルダウンメニュー、グラフィックエリア、グラフィック領域、3Dグラフィックなど)、グラフィカルユーザインターフェース、本明細書に開示に従って採用される1つ以上の処理プログラムまたはルーチンからの結果(例えば、電気信号、心臓情報など)、または本明細書に記載される1つ以上のプロセスまたは方法を遂行するために必要とされる可能性のある他のデータを含み得る。
1つ以上の実施形態では、例示的なシステム、方法、およびインターフェースは、例えば、処理能力、データ記憶装置(例えば、揮発性または不揮発性メモリおよび/または記憶素子)、入力デバイス、および出力デバイスを含むコンピュータなどのプログラム可能なコンピュータ上で実行される1つ以上のコンピュータプログラムを使用して実装され得る。本明細書に記載のプログラムコードおよび/または論理を入力データに適用して、本明細書に記載の機能を実施し、所望の出力情報を発生させてもよい。出力情報は、本明細書に記載されているように、または既知の方法で適用されるように、1つ以上の他のデバイスおよび/または方法への入力として適用され得る。
本明細書に記載のシステム、方法、および/またはインターフェースを実装するために使用される1つ以上のプログラムは、任意のプログラム可能な言語、例えば、コンピュータシステムとの通信に好適な高レベルの手続き型および/またはオブジェクト指向プログラミング言語を使用して提供され得る。任意のそのようなプログラムは、例えば、本明細書に記載された手順を実施するために好適なデバイスが読み取られたときに、コンピュータシステムを構成し動作させるためのコンピュータシステム(例えば、処理装置を含む)上で実行される汎用または特殊目的のプログラムによって読み取られる任意の好適なデバイス、例えば、記憶媒体に記憶され得る。言い換えれば、少なくとも1つの実施形態では、例示的なシステム、方法、および/またはインターフェースは、コンピュータプログラムで構成されたコンピュータ可読記憶媒体を使用して実装されてもよく、ここで、そのように構成された記憶媒体は、本明細書に記載された機能を実施するために、具体的かつ事前定義された方法でコンピュータを動作させる。さらに、少なくとも1つの実施形態では、例示的なシステム、方法、および/またはインターフェースは、実行のためのコードを含み、プロセッサによって実行されると、本明細書に記載された方法、プロセス、および/または機能性のような操作を実施するために操作可能である、1つ以上の非一過性の媒体にエンコードされた論理(例えば、オブジェクトコード)によって実装されていると説明され得る。
演算装置140は、例えば、任意の固定またはモバイルコンピュータシステム(例えば、コントローラ、マイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、タブレットコンピュータなど)であってもよく、一般に、処理回路を含むものとして説明され得る。演算装置140の正確な構成は限定的ではなく、本質的に、好適なコンピューティング機能および制御機能(例えば、グラフィックス処理など)を提供し得る任意のデバイスが使用され得る。本明細書に記載されているように、デジタルファイルは、本明細書に記載されているコンピューティング装置140によって読み取り可能および/または書き込み可能なデジタルビット(例えば、2進法、3進法などで符号化された)を含む任意の媒体(例えば、揮発性または不揮発性メモリ、CD−ROM、パンチカード、ディスクまたはテープなどの磁気記録可能な媒体など)であってもよい。また、本明細書に記載されているように、ユーザ読み取り可能な形式のファイルは、ユーザによって読み取り可能および/または理解可能な任意の媒体(例えば、紙、ディスプレイなど)上に提示可能なデータ(例えば、ASCIIテキスト、2進数、16進数、10進数、グラフィックなど)の任意の表現であってもよい。
上記を考慮して、本開示による1つ以上の実施形態に記載される機能は、当業者に知られている任意の方法で実装され得ることが容易に明らかであろう。このように、本明細書に記載されたプロセスを実装するために使用されるコンピュータ言語、コンピュータシステム、または他のソフトウェア/ハードウェアは、本明細書に記載されたシステム、プロセスまたはプログラム(例えば、そのようなシステム、プロセスまたはプログラムによって提供される機能性)の範囲を制限するものではないものとする。
患者の心臓の電気的活性化時間は、患者の心臓の状態を評価するため、および/または心室(VfA)心臓療法からの心室を患者に較正、送達、または評価するために有用である可能性がある。図13〜図15に示されるように、電極装置110を使用して、患者の心臓の1つ以上の領域の代理電気的活性化情報またはデータを監視または判定し得る。例示的な電極装置110は、患者120の体表面電位、より具体的には、患者120の胴体表面電位を測定するように構成され得る。
図14に示されるように、例示的な電極装置110は、電極112、ストラップ113、およびインターフェース/増幅器回路116のセットまたはアレイを含み得る。少なくとも1つの実施形態では、電極のセットの一部が使用され得、その部分は、患者の心臓上の特定の位置に対応する。電極112は、ストラップ113に取り付けられ、または結合され得、ストラップ113は、電極112が患者の心臓を取り囲むように、患者120の胴体の周りに巻き付けられるように構成され得る。さらに示されるように、電極112は、患者120の胴体の後外側、側方、後外側、前外側、および前方の位置を含む、患者120の周囲の周りに位置決めされ得る。
さらに、電極112は、有線接続118を介してインターフェース/増幅器回路116に電気的に接続され得る。インターフェース/増幅器回路116は、電極112からの信号を増幅し、信号を演算装置140に提供するように構成され得る。他の例示的なシステムは、無線接続を使用して、電極112によって感知された信号をインターフェース/増幅器回路116に送信し、次に、例えば、データのチャネルとして演算装置140に送信し得る。例えば、インターフェース/増幅器回路116は、例えば、アナログ電気接続、デジタル電気接続、無線接続、バスベース接続、ネットワークベース接続、インターネットベースの接続などを使用して、演算装置140および表示装置130の各々に電気的に結合され得る。
図14の例では、電極装置110はストラップ113を含むが、他の例では、電極112の間隔および配置を助けるために、様々な機構、例えば、テープまたは接着剤のいずれかが用いられ得る。いくつかの例では、ストラップ113は、弾性バンド、テープのストリップ、または布を含み得る。他の例では、電極112は、患者120の胴体に個々に配置し得る。さらに、他の例では、電極112(例えば、アレイに配置される)は、パッチ、ベスト、および/または電極112を患者120の胴体に固定する他の方法の一部であっても、またはその中に位置し得る。
電極112は、患者120の心臓を取り囲み、信号が患者120の胴体を通って伝播した後、心臓の脱分極および再分極に関連する電気信号を記録または監視するように構成され得る。電極112の各々は、心臓信号を反映する胴体表面電位を感知するために単極構成で使用され得る。インターフェース/増幅器回路116はまた、単極感知のために各電極112と組み合わせて使用され得る戻り電極または無関心電極(図示せず)に結合され得る。いくつかの例では、患者の胴体の周りに空間的に分布した約12〜約50の電極112があってもよい。他の構成は、より多くのまたはより少ない電極112を有し得る。
演算装置140は、電極112によって感知され、インターフェース/増幅器回路116によって増幅/調整された電気的活動(例えば、胴体表面電位信号)を記録および分析し得る。コンピューティング装置140は、電極112からの信号を分析して、本明細書にさらに記載されるように、前方電極信号および後方電極信号としての心臓電気活性化時間、および代替心臓電気活性化時間、例えば、患者の心臓の1つ以上の領域の実際の、または局所的な電気活性化時間の代表を提供するように構成され得る。コンピューティング装置140は、較正、送達、および/またはVfAペーシング療法を評価するための使用のために、例えば、本明細書でさらに記載されるように、患者の心臓の1つ以上の前部中隔野の実際の、または局所的な、電気的活性化時間を代表する、前部中隔電極信号および代替心臓電気的活性化時間として提供するために、電極112からの信号を分析するように構成され得る。さらに、患者の胴体体の左前部表面位置で測定される電気信号は、患者の心臓の左前部左心室領域の電気信号の代表的なものであってもよく、患者の胴体体の左側部表面位置で測定される電気信号は、患者の心臓の左側部左心室領域の電気信号の代表的なものであってもよく、または代理的なものであってもよい。患者の胴体体の左後側表面位置で測定される電気信号は、患者の心臓の後側左心室領域の電気信号の代表的なものであってもよく、患者の胴体の後側表面位置で測定される電気信号は、患者の心臓の後側左心室領域の電気信号の代表的なものであってもよく、または代理的なものであってもよい。1つ以上の実施形態では、活性化時間の測定は、心臓脱分極の発症(例えば、QRS複合体の発症)と、例えば、ピーク値、最小値、最小勾配、最大勾配、ゼロ交差、閾値交差などの適切な基準点との間の時間の期間を測定することによって実施することができる。
追加的に、演算装置140は、電極装置110を使用して得られた代理電気的活性化時間を示すグラフィカルユーザインターフェースを提供するように構成され得る。例示的なシステム、方法、および/またはインターフェースは、電極装置110を使用して収集された電気情報を非侵襲的に使用して、患者の心臓状態を評価し、および/または患者に送達される、または送達されるVfAペーシング療法を較正、送達、または評価し得る。
図15は、患者120の心臓を取り囲むように構成された複数の電極112を含み、信号が患者120の胴体を伝搬した後、心臓の脱分極および再分極に関連する電気信号を記録するか、またはモニターするように構成された別の例示的な電極装置110を図示している。電極装置110は、複数の電極112が取り付けられてもよく、または電極112が結合され得るベスト114を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、電極112の複数またはアレイを使用して、例えば、代理電気活性化時間などの電気情報を収集し得る。
図14の電極装置110と同様に、図13の電極装置110は、有線接続118を介して電極112の各々に電気的に結合され、電極112から計算装置140へ信号を送信するように構成されたインターフェース/増幅器回路116を含み得る。図示のように、電極112は、例えば、患者120の胴体の前面、側面、後外側、前外側、および後面を含む、患者120の胴体全体に分散され得る。
ベスト114は、電極112が布に取り付けられた布で形成し得る。ベスト114は、患者120の胴体上の電極112の位置および間隔を維持するように構成され得る。さらに、ベスト114は、患者120の胴体の表面上の電極112の位置を判定するのを助けるためにマークされ得る。1つ以上の実施形態では、ベスト114は、患者の前部胴体に近接して位置決め可能な約17個以上の前部電極、および患者の前部胴体に近接して位置決め可能な約39個以上の後部電極を含み得る。いくつかの例では、患者120の胴体の周りに約25個の電極112から約256個の電極112が分布していてもよいが、他の構成は多かれ少なかれ電極112を有してもよい。
本明細書に記載されるように、電極装置110は、患者の心臓の異なる領域を表す電気情報(例えば、電気信号)を測定するように構成され得る。例えば、患者の心臓の異なる領域の活性化時間は、患者の心臓の異なる領域に対応する表面領域に近接した表面電極を使用して測定された表面心電図(ECG)活性化時間から概算し得る。少なくとも1つの例では、患者の心臓の前中隔野の活性化時間は、患者の心臓の前中隔野に対応する表面領域に近接する表面電極を使用して測定された表面ECG活性化時間から概算し得る。すなわち、電極のセット全体ではなく、電極のセット112の一部を使用して、電極のセットの部分が対応する患者の心臓の特定の位置に対応する活性化時間を発生させ得る。
例示的なシステム、方法、およびインターフェースは、患者の心臓の健康または状態の評価、および/または電極装置110の使用による心室から心房(VfA)ペーシング療法などの心臓療法の評価(例えば、埋め込み中または埋め込み後に患者に現在提供されている心臓療法)において、ユーザに非侵襲的な支援を提供するために使用され得る。さらに、例示的なシステム、方法、およびインターフェースを使用して、VfAペーシング療法などの心臓療法の構成または較正において、(例えば、測定された心拍数に基づいて)患者に提供される、または提供されることにおいてユーザを支援し得る。
VfAペーシングは、心臓の心室の同期した均一な活性化を提供するものとして説明できる。一例として、心不全につながる可能性のある心房室(AV)ブロックまたは長期のAVタイミングを持ち、それ以外の場合は無傷の(例えば、正常な)QRSを有する患者は、VfAペーシング療法の恩恵を受けることができる。さらに、例として、VfAペーシングは、内因性心室伝導障害のある心不全患者に有益な活性化を提供する可能性がある。さらに、VfAペーシングを適切に配置することで、そのような患者に心室の最適な活性化を提供できる。さらに、左脚ブロック(LBBB)を有する心不全患者のための左室(LV)再同期化は、VfAペーシングが、リードレスデバイスまたはリードを心内膜血溜まりに露出させることなく、左室心内膜へのより容易なアクセスを可能にすることを見いだすかもしれない。同時に、その例では、これは、伝導系の一部を使用してLBBBを修正し、患者を効果的に再同期させるのに役立つ。
電気的活動は、図13〜図15の電極112などの複数の外部電極を使用して監視し得る。電気的活動は、VfAペーシング療法中またはVfAペーシング療法がない場合に複数の電極によって監視し得る。監視された電気的活動は、患者へのVfAペーシング療法を評価するために使用することができる。説明されているECGベルトを使用して監視される電気的活動は、心臓に対するVfAペーシング療法の少なくとも1つのペーシング設定を評価するために使用できる。例として、ペーシング設定は、電極位置、ペーシング極性、ペーシング出力、ペーシングパルス幅、心房(A)タイミングに対してVfAペーシングが送達されるタイミング、ペーシングレートなどを含むがこれらに限定されない、任意の1つのパラメータまたはパラメータの組み合わせでもよい。さらに、一例として、リードレスデバイスまたはペーシングリードの位置は、左心室腔の高後基底および/または中隔(HPBS)領域内で、またはそれに近接して、右心房を介してアクセスされる左心室内の位置を含み得る。さらに、HPBS領域のペーシング、またはそれに近接したペーシングは、選択的(例えば、HPBSの特定の領域の刺激を単独で含む)または非選択的(例えば、HPBSおよび他の心房および/または心室中隔領域の位置での複合ペーシング)であり得る。
さらに、心室活性化の体表面等時性マップは、VfAペーシング療法中またはVfAペーシング療法の非存在下で監視された電気的活動を使用して構築することができる。監視された電気的活動および/または心室活性化のマップは、電気的不均一性情報(EHI)を発生させるために使用することができる。電気的不均一性情報には、電気的不均一性の測定基準の判定を含めることができる。電気的不均一性の測定基準には、患者の胴体の左側にある電極の活性化時間の標準偏差(SDAT)の測定基準、および/または患者の胴体の左側の電極の平均左心室活性化時間(LVAT)の測定基準を含めることができる。LVATの測定基準は、左心室により近位にある前面および後面の両方の電極から判定し得る。電気的不均一性情報の測定基準には、患者の胴体の右側にある電極の平均右心室活性化時間(RVAT)の測定基準を含めることができる。RVATの測定基準は、右心室により近い前面と後面の両方の電極から判定できる。電気的不均一性の測定基準は、患者の胴体の両側からの複数の電極信号から取られた平均総活性化時間(mTAT)の測定基準を含むことができ、または患者の胴体の右側または左側に位置する複数の電極上の活性化時間の範囲もしくは分散を反映した他の測定基準(例えば、標準偏差、四分位間偏差、最新の活性化時間と最も早い活性化時間との間の差)、または患者の胴体の右側および左側の両方を組み合わせたものを含み得る。電気的不均一性情報の測定基準には、心臓の前中隔部分に近接した胴体上の電極の前中隔活性化時間(ASAT)の測定基準を含めることができる。
電気的不均一性情報(EHI)は、1つ以上のVfAペーシング設定でのVfAペーシング療法の送達中に発生させられてもよい。電気的不均一性情報は、電気的不均一性の測定基準を使用して発生させることができる。一例として、電気的不均一性の測定基準には、SDAT、LVAT、RVAT、mTAT、およびASATの1つ以上を含めることができる。少なくとも1つの実施形態では、ASATのみが判定され、さらに使用され、および/またはASATは、他の値よりも重く重み付けされ得る。
VfAペーシング療法に関連する1つ以上のペーシング設定を評価してもよい。ペーシング設定は、複数のペーシングパラメータを含むことができる。複数のペーシングパラメータは、患者の心臓の状態が改善した場合、VfAペーシング療法が左心室の望ましい部分(例えば、高い後部基底および/または中隔領域)を効果的に捕捉している場合、および/または測定基準である場合に最適である可能性がある電気的不均一性の割合は、ベースラインのリズムまたは療法と比較して、特定の閾値だけ改善される。少なくとも1つの実施形態では、ペーシング設定が最適であるかどうかの判定は、VfAペーシング中(およびいくつかの実施形態では、ネイティブ伝導中、またはVfAペーシングの非存在下で)の電気的活性から発生させられる電気的不均一性の少なくとも1つの測定基準に基づくことができる。少なくとも1つの測定基準には、SDAT、LVAT、RVAT、mTAT、およびASATの1つ以上を含めることができる。
さらに、複数のペーシングパラメータは、電気的不均一性のメトリックが特定の閾値よりも大きいか、またはそれ以下である場合、および/または左心室を励起するためのペーシング療法の位置が、心臓の筋繊維の励起の特定のパターンを引き起こす場合、最適なものとなり得る。さらに、電気的不均一性の測定基準が左索枝ブロック(LBBB)の矯正を示す場合、および/または電気的不均一性の測定基準がプルキンエシステムの完全な関与を示す場合など、複数のペーシングパラメータが最適であってもよい。一例として、閾値(例えば、閾値30ミリ秒)以下のASATおよび閾値(例えば、30ミリ秒の閾値)以下のLVATの電気的不均一性の測定基準は、LBBBの補正、したがって、ペース設定が最適である。一例として、閾値以下(例えば、閾値30ミリ秒)のRVAT、閾値以下(例えば、閾値30ミリ秒)のASAT、および閾値(例えば、30ミリ秒の閾値)以下のLVATは、プルキンエシステムが完全に機能していることを示している可能性があるため、ペース設定が最適な場合がある。
ペーシング設定は、ペーシング設定が許容可能であること、有益であること、患者の本来の心臓伝導系の完全な関与を示すこと、心室伝導障害(例えば、左脚ブロック)の修正を示すことなどを使用して、VfAペーシング療法に反応して最適であることを判定することができる。ペーシング設定は、ペーシング電極の位置(深さ、角度、スクリューベースの固定機構のための回転量などの1つ以上を含む)、電圧、パルス幅、強度、ペーシング極性、ペーシングベクトル、ペーシング波形、心房内事象またはペーシングされた心房内事象に相対的に、または内因性His束電位に相対的に送達されるペーシングのタイミング、および/またはペーシング位置などのうちの1つ以上を含むことができる。ペーシングベクトルは、例えば、先端電極から缶電極、先端電極からリング電極などのように、VfAペーシング療法を送達するために使用される任意の2以上のペーシング電極を含むことができる。ペーシング位置は、リード、リードレスデバイス、および/またはVfAを送達するように構成された任意のデバイスまたは装置を使用して位置決めされた1つ以上のペーシング電極のいずれかの位置を参照することができる。
VfAペーシング療法のペース設定を調整してもよい。少なくとも1つの実施形態では、ペーシング設定は、ペーシング設定が最適でないことに反応して調整してもよい。少なくとも1つの実施形態では、ペーシング設定は、ペーシング設定が最適範囲内にあることに反応して調整され得るが、ペーシング設定が、VfAペーシング療法にとってより有益であり、より有用であり、より機能的である、最適範囲内の位置にあることができるかどうかを判定するために、ペーシング設定を調整することができる。ペーシング設定を調整して、電気的不均一性の最適な測定基準を見つけることができる。
1つ以上の実施形態では、ペーシング設定が最適であるかどうかの判定は、ECGベルトを使用する電気的不均一性の特定の測定基準に基づくことができる。少なくとも1つの例では、ペーシング設定は、電気的不均一性の測定基準が特定の測定基準値またはそれに近接するまで、電気的不均一性の測定基準の変化と相関する間隔で調整することができる。例えば、ペース設定を調整すると、電気的不均一性の測定基準が電気的不均一性の特定の閾値測定基準に近づく可能性があり、測定基準が特定の閾値に近づくと、ペース設定の調整速度を遅くすることができる。別の言い方をすれば、電気的異質性のメトリックが特定の閾値メトリックからさらに離れているので、ペース設定をより迅速に調整することができ、電気的異質性のメトリックが特定の閾値メトリックに近づくと、電気的異質性のメトリックが特定の閾値メトリックになるまで、ペース設定をよりゆっくりと調整することができる。
本明細書に記載のデバイス、システム、および方法とともに使用され得る、患者の組織からの電気的活動を監視するために複数の外部電極を有する電極装置を利用するための様々な技法が、2018年3月23日に提出した「心房ペーシング療法からの心室の評価」と題された、米国特許出願番号第15/934,517号に開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
図16は、心臓療法500の方法の一例の概念図を示す。方法500は、ペーシング療法502を較正することを含み得る。特に、ペーシング療法は、測定された生理学的反応情報に基づいて較正され得る。
測定される生理学的反応情報の非限定的な例としては、電気的不均一性情報(EHI)、表面心電図の形態および脱分極期間(QRS)群の持続時間に基づく再同期化のマーカ、心臓運動および心機能の機械的構成要素を測定する外部画像診断法によって定量化される心臓の非同期性、およびデバイス内蔵加速度計によって測定される心臓の機械的活動が挙げられる。
EHIは、機械的心臓機能および電気的心臓機能のうちの1つ以上を代表してもよい(例えば、機械的心臓機能のみ、電気的心臓機能のみ、または機械的心臓機能および電気的心臓機能の両方)。いくつかの実施形態では、EHIは、活性化時間の標準偏差(SDAT)の測定基準を含む。機械的心臓機能は、患者の生理学的反応を表す情報を含み得る。
EHIは、任意の好適なデバイスによって提供される。いくつかの実施形態では、患者の組織からの電気的活動を監視するための複数の外部電極を有する電極装置を使用して、ECGベルトまたはベストなどのEHIを提供し得る。
ペーシング療法は、複数の心拍数、複数のAV遅延、またはその両方について較正し得る。言い換えれば、ペーシング療法は、測定された心拍数が変化したとき、および/または測定されたAV遅延が変化したときにペーシング療法が変化するように、患者の様々な心拍数および/または患者の様々なAV遅延に適応するように較正され得る。
方法500は、VfAデバイス504を用いてペーシング療法を提供することを含み得る。特に、VfAデバイスは、組織貫通電極および右心房電極の一方または両方を含み得る。ペーシング療法は、組織貫通電極と右心房電極の一方または両方を使用するVfAデバイスによって提供される。いくつかの実施形態では、ペーシング療法を送達する場合、右心房電極は、患者の心臓の右心房に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内に位置決めされる。いくつかの実施形態では、ペーシング療法を実施する場合、組織貫通電極は、右心房内膜および中心線維体を介して埋め込まれ、患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、または電気的活動を感知する。
本明細書で使用される場合、「心臓療法」という用語は、患者の心臓に関連する療法を指す。例えば、心臓療法は、ペーシング療法またはショック療法を含み得る。
いくつかの実施形態では、方法500は、患者の心臓の右心室の監視された電気的活動を使用せずに、ペーシング療法を較正または送達し得る。
図17は、ペーシング療法502を較正する方法の一例の概念図である(図16を参照)。方法502は、複数の心拍数において患者の心拍数を観察することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法502は、複数の心拍数510においてペーシングを送達することを含み得る。例えば、埋め込まれたVfAデバイスは、複数の心拍数を誘発するための心房ペーシングに使用され得る。いくつかの実施形態では、方法502は、複数の心拍数512を誘発するように患者の活動を誘導することを含み得る。例えば、患者は仰臥位の自転車を使用するように指示され得る。
患者の心臓の電気的および/または機械的活動を監視し得る514。電気的または機械的活動は、生理学的反応情報を測定または判定するために使用し得る。特に、右心房および左心室の電気的または機械的活動は、例えば、ペーシングが複数の心拍数510で送達されている間、または患者が複数の心拍数512を誘発するために活動を通じて誘導されている間に、複数の心拍数において測定され得る。
ECGベルトまたはベストなどの別の医療用デバイスを使用して、患者の心臓の少なくともいくつかの電気的または機械的活動を監視し得る。追加的に、または代替的に、VfAデバイスを使用して、右心房の電気的または機械的活動、ならびに左心室の電気的活動を監視し得る。例えば、VfAデバイスの運動検出器は、患者の心臓の右心房の機械的活動を感知するために、右心房内に位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、生理学的情報は、VfAデバイスによって測定され得、別の医療用デバイスは使用されなくてもよい。右心房の運動検出器は、右心房電極の代替として、またはそれに加えて使用し得る。
生理学的反応情報は、例えば、患者の心臓の監視された電気的および/または電気的活動に基づいて、複数の心拍数516における各心拍数においての複数のAVペーシング遅延を使用して測定され得る。言い換えれば、生理学的反応情報は、複数の心拍数においての複数のAVペーシング遅延について測定または取り込まれ得る。いくつかの実施形態では、患者の心拍数を設定することができ、次に、複数のAVペーシング遅延を各心拍数において試験してもよい。各AVペーシング遅延で、生理学的反応を測定してもよい。次に、患者の心拍数を別の心拍数へ(例えば、安静時から心拍数の上昇へ)変更してもよい。
本明細書で使用されるように、用語「AVペーシング遅延」または「AVペーシング間隔」は、心房活性化(AsまたはAp)と心室ペーシング(Vp)の送達タイミングとの間の決定された遅延を意味し、ここで、心房活性化は、内因性心房活性化(As)、または心房感覚、またはペーシングされた心房活性化(Ap)を含み得る。例えば、心房洞結節機能障害または変時性機能不全の患者には、ペーシングされた心房活性化(Ap)を使用するペーシング療法が提供される場合がある。いくつかの実施形態では、ペーシング療法は、心室ペース(Vp)と、心房感覚(As)または心房ペース(Ap)のいずれかを使用する。
本明細書で使用される場合、「AV遅延」または「AV間隔」という用語は、心房活性化(AsまたはAp)と心室活性化(VsまたはVp)との間の時間間隔を指す。「測定されたAV遅延」または「測定されたAV間隔」は、心房活性化(AsまたはAp)と内因性心室活性化(Vs)との間の測定を指す。心房活性化は、内因性心房活性化(As)、または心房感覚、またはペーシングされた心房活性化(Ap)を含み得る。いくつかの実施形態では、測定されたAV遅延は、AsからVsまで測定される内因性AV遅延を含み得る。いくつかの実施形態では、測定されたAV遅延は、ApからVsまでの測定を含み得る。
生理学的反応情報518に基づいて、複数のAVペーシング遅延から各心拍数に対して最適なAVペーシング遅延を選択してもよい。言い換えれば、複数のAV遅延が1つの心拍数において試験される場合、少なくとも測定された生理学的反応情報を使用して、試験された複数のAVペーシング遅延から最適なAVペーシング遅延を判定および選択してもよい。
最適なAVペーシング遅延は、患者の心臓の最大の再同期を提供し得るAVペーシング遅延に対応し得る。最大再同期は、例えば、試験された各AVペーシング遅延でのSDAT測定から測定された最低のSDATに関連し得る。最大再同期の他の非限定的な例には、表面ECGまたはデバイスEGMベクトル(例えば、QRS領域またはQRS持続時間)からの電気的同期不全のマーカに基づく測定、外部画像診断法(例えば、心エコー検査、磁気共鳴画像法、演算断層撮影法など)、またはデバイスと統合されたセンサ(例えば、心臓音センサ、バイオインピーダンスセンサ、加速度計など)によって測定された機械的同期不全を含む。
AV遅延は、複数の心拍数520で測定され得る。言い換えれば、AV遅延は、複数の心拍数の各心拍数において測定され得る。場合によっては、患者のAV遅延が心拍数によって変化する可能性があるため、測定されたAV遅延は患者の心拍数に関連付けられる。したがって、いくつかの実施形態では、患者の心拍数を測定することにより、例えば、単一のAV遅延測定と比較して、心房活性化と心室活性化との間の患者の伝導遅延のより洗練された画像が可能になり得る。
修正パラメータは、最適なAVペーシング遅延522に基づいて、各心拍数において測定されたAV遅延ごとに判定され得る。言い換えれば、複数の心拍数の各心拍数において、最適なAVペーシング遅延が選択され518、AV遅延が測定され520、測定されたAV遅延に適用される修正パラメータは、少なくとも最適なAVペーシング遅延に基づいて判定され得る。
修正パラメータは、測定されたAV遅延に反応して最適なAVペーシング遅延を提供する任意の好適な修正パラメータであってもよい。特に、修正パラメータは、心拍数に関連付けられ得、対応する測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用され得る。いくつかの実施形態では、修正パラメータは、測定されたAV遅延に適用され得るオフセットである。例えば、オフセットは、修正パラメータに到達するために、測定されたAV遅延に加算または減算され得る。オフセット修正パラメータの非限定的な例には、正または負(+/−)のいずれか、約0、10、20、30、40、50、60、70、および80ミリ秒、ならびにこれらいずれかの間の任意の好適な範囲が含まれる。いくつかの実施形態では、修正パラメータは、測定されたAV遅延に適用され得るパーセンテージである。例えば、パーセンテージは、修正パラメータに到達するために、測定されたAV遅延と乗算されるか、または分割さえされ得る。パーセンテージ修正パラメータの非限定的な例には、約20、30、40、50、60、70、80、90、および100パーセント(%)、ならびにこれらのいずれかの間の任意の好適な範囲が含まれる。例えば、測定されたAV遅延が約200ミリ秒で、変更率パラメータが70%の場合、変更率を適用して計算された最適なAVペーシング遅延は200ミリ秒x 70/100=40ミリ秒になる。
各心拍数の修正パラメータは、較正データ524として記憶され得る。例えば、VfAデバイスは、各心拍数の修正パラメータを表すデータを記憶するためのメモリを含み得る。いくつかの実施形態では、較正データは、修正パラメータを含むデータ構造を参照し得る。較正データは、複数の修正パラメータ、複数のAV遅延、および複数の心拍数を含み得る。例えば、較正データは、心拍数を修正パラメータに関連付けるテーブル(例えば、ルックアップテーブル)を含み得る。特に、この表は、心拍数を修正パラメータおよびAV遅延に関連付けることができる。
いくつかの実施形態では、表を使用して、測定されたAV遅延に適切な修正パラメータを適用し得る。例えば、心拍数はVfAデバイスで測定され得る。心拍数に関連する修正パラメータを取得するために、較正データにアクセスし得る。取得された修正パラメータは、測定されたAV遅延に適用され得る。
心拍数に関連するAV遅延は、較正中に測定されたAV遅延を表す場合があり、これも取得し得る。いくつかの実施形態では、測定されたAV遅延は、心拍数に関連するAV遅延に対してチェックされ得る。測定されたAV遅延が検索されたAV遅延と一致しない場合、較正データのAV遅延は、測定されたAV遅延に基づいて更新され得る。
図18は、埋め込まれたときにVfAデバイス504(図16を参照)を用いてペーシング療法を提供する方法の一例の概念図である。心拍数は530で測定され得る。例えば、VfAデバイスは、少なくとも1つの電極を使用して心拍数を測定するために使用され得る。AV遅延は532で測定し得る。例えば、VfAデバイスは、心房センサ(例えば、右心房電極)および心室センサ(例えば、組織貫通電極)を利用して、内因性またはペーシングされ得るAV遅延を測定し得る。
心拍数534に基づいて、較正データから修正パラメータを取得し得る。言い換えれば、修正パラメータは、測定された心拍数および較正データに基づいて判定され得る。
いくつかの実施形態では、VfAデバイスは、較正データを記憶するメモリを含み得る。図17に関して説明したように、較正データは、複数の心拍数において測定された生理学的反応情報に基づいて生成された可能性がある。較正データは、心拍数を修正パラメータおよび任意選択的なAV遅延に関連付けるルックアップテーブルが含み得る。
最適なAVペーシング遅延は、修正パラメータおよび測定されたAV遅延536に基づいて判定され得る。特に、VfAデバイスは、AV遅延を測定し、測定されたAV遅延に修正パラメータを適用し得る。修正パラメータは、例えば、測定されたAV遅延に加算または減算されたオフセット、または測定されたAV遅延に乗算または分割されたパーセンテージであってもよい。
ペーシング療法は、最適なAVペーシング遅延538に基づいて提供され得る。最適なAVペーシング遅延538の非限定的な例には、約60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260ミリ秒、ならびにこれらのいずれかの好適な範囲が含まれる。いくつかの実施形態では、患者の心臓の左心室の左心室心筋の基底および/または中隔野に右心房内膜および中心線維体を通して埋め込まれた組織貫通電極を使用して、ペーシング療法を送達し得る。
外来での使用中に、較正データのAV遅延が更新され得る540。測定されたAV遅延532は、測定された心拍数に関連する較正データに記憶されたAV遅延と置き換えられるか、または比較され得る。例えば、較正データのAV遅延は、デバイスが、ある心拍数で以前に測定されたAV遅延とは異なる、ある心拍数での測定されたAV遅延の変化を、ある閾値(例えば、約20ミリ秒以上)を超えて検出したときに、置き換えられ得るか、または更新され得る。
例示的な実施形態
本開示は、限定はされないが、開示の様々な態様の理解は、以下に提供される特定の例示的な実施形態の考察を通じて得られるであろう。例示的な実施形態の様々な修正、ならびに本開示の追加の実施形態が、本明細書で明らかになるであろう。
実施形態A1では、埋め込み可能な医療用デバイスであって、
複数の電極であって、
患者の心臓の右心房に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために右心房内に位置決め可能な右心房電極と、
患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、を備える、複数の電極と、
患者の心臓に心臓療法を送達するために、複数の電極に動作可能に結合された療法送達回路と、
患者の心臓の電気的活動を感知するために、複数の電極に動作可能に結合された感知回路と、
療法送達回路および感知回路に動作可能に結合された処理回路を含むコントローラであって、コントローラが、
測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数および複数のAV遅延に対するペーシング療法を較正することと、
組織貫通電極および右心房電極の一方または両方を使用して、較正されたペーシング療法を送達することと、を行うように構成されている、コントローラと、を備える、デバイス。
実施形態A2では、デバイスは、実施形態A1に記載のデバイスを含み、コントローラが、患者の組織からの電気的活動を監視するために複数の外部電極を備える電極装置を使用してペーシング療法を較正するようにさらに構成される。
実施形態A3では、デバイスは、実施形態A2に記載のデバイスを含み、測定された生理学的反応情報が、電極装置からの監視された電気的活動から生成された電気的不均一性情報(EHI)を含み、EHIが、機械的心臓機能および電気的心臓機能の一方または両方を表す。
実施形態A4では、デバイスは、実施形態A3に記載のデバイスを含み、EHIは、起動時間の標準偏差(SDAT)の測定基準を含む。
実施形態A5では、デバイスは、実施形態A1〜A4のいずれかに記載のデバイスを含み、測定された生理学的反応情報が、表面心電図形態および脱分極(QRS)群の持続時間に基づく再同期のマーカ、心臓の運動および心臓機能の機械的構成要素を測定する外部画像診断法によって定量化された心臓同期不全、ならびにデバイス統合加速度計によって測定された心臓の機械的活動のうちの1つ以上を含む。
実施形態A6では、デバイスは、実施例A1〜A5のいずれかに記載のデバイスを含み、ペーシング療法を較正するため、またはペーシング療法を送達するために、コントローラが、測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用されるオフセットを判定するようにさらに構成されている。
実施形態A7では、デバイスは、実施形態A1〜A6のいずれかに記載のデバイスを含み、ペーシング療法を較正するため、またはペーシング療法を送達するために、コントローラが、測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用されるパーセンテージを判定するようにさらに構成されている。
実施形態A8では、デバイスは、実施形態A1〜A7のいずれかに記載のデバイスを含み、コントローラが、患者の心臓の右心室の監視された電気的活動を使用せずに、ペーシング療法を較正するか、またはペーシング療法を送達するようにさらに構成されている。
実施形態A9では、デバイスは、実施形態A1〜A8のいずれかに記載のデバイスを含み、組織貫通電極が、患者の心臓の左心室の左心室心筋の基底および/または中隔野に心臓療法を提供するか、またはそこにおける電気的活動を感知するために、右心房のコッホ領域の三角形から右心房内膜および中心線維体を通って埋め込み可能である。
実施形態A10において、デバイスは、実施形態A1〜A9に記載のデバイスを含み、ペーシング療法を較正するために、コントローラが、
複数の心拍数において、右心房および左心室の電気的または機械的活動を監視することと、
複数の心拍数における各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延における生理学的反応情報を測定することと、
測定された生理学的反応情報に基づいて、各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延から最適なAVペーシング遅延を選択することと、
複数の心拍数における各心拍数において測定されたAV遅延を測定することと、
対応する最適なAVペーシング遅延に基づいて、各心拍数における測定されたAV遅延に対する修正パラメータを判定することと、
ペーシング療法の送達に使用するために、各心拍数における修正パラメータを記憶することと、を行うようにさらに構成されている。
実施形態A11では、デバイスは、実施形態A10に記載のデバイスを含み、ペーシング療法を較正するために、コントローラが、右心房および左心室の電気的または機械的活動を監視しながら、複数の心拍数においてペーシングを送達するようにさらに構成されている。
実施形態A12では、デバイスは、実施形態A1〜A11のいずれかに記載のデバイスを含み、ペーシング療法を送達するために、コントローラが、
測定された心拍数に基づいて修正パラメータを取得することと、
修正パラメータと測定されたAV遅延に基づいてペーシング療法を送達することと、を行うようにさらに構成されている。
実施形態B1では、埋め込み可能な医療用デバイスは、
患者の心臓の右心房の機械的活動を感知するために右心房内に位置決め可能な運動検出器と、
患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、
患者の心臓に心臓療法を送達するために組織貫通電極に動作可能に結合された療法送達回路と、
患者の心臓の活動を感知するために運動検出器に動作可能に結合された感知回路と、
療法送達回路および感知回路に動作可能に結合された処理回路を備えるコントローラであって、コントローラが、
測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数に対するペーシング療法を較正することと、
運動検出器および組織貫通電極を使用してペーシング療法を送達することと、を行わせるように構成された、コントローラと、を備える。
実施形態C1では、システムは、
生理学的反応情報を測定するように構成された第1の医療用デバイスと、
第1の医療用デバイスとは別の第2の医療用デバイスであって、第2の医療用デバイスが、
患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、
組織貫通電極に動作可能に結合された処理回路を備えるコントローラであって、コントローラが、
第1の医療用デバイスによって測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数における各心拍数の最適なAV遅延を判定することと、
組織貫通電極を有するペーシング療法の送達に使用する最適なAV遅延に基づいて、各心拍数の修正パラメータを記憶することと、を行うように構成された、コントローラと、を備える、第2の医療用デバイスと、を備える。
実施形態C2では、システムは、実施形態C1に記載のシステムを含み、第1の医療デバイスは、患者の組織からの電気活動を監視するための複数の外部電極を備える電極装置を備え、生理反応情報は、電極装置からの監視された電気活動から生成された電気的不均一性情報(EHI)を含む。
実施形態C3では、システムは、実施形態C2に記載のシステムを含み、EHIは、起動時間の標準偏差(SDAT)の測定基準を含む。
実施形態C4では、システムは、実施形態C1〜C3のいずれかに記載のシステムを含み、測定された生理学的反応情報は、
心電図(ECG)形態に基づく再同期と、
表面ECGおよびデバイス測定電気記録図(EGM)のうちの1つ以上に基づく、脱分極(QRS)群の面積および持続時間と、
心臓の運動と心臓機能の機械的構成要素を測定する外部画像診断法によって定量化された心臓同期不全と、
デバイス統合加速度計、心音センサ、および生体インピーダンスセンサのうちの1つ以上によって測定された心臓の機械的活動と、のうちの1つ以上のマーカを含む。
実施形態C5では、システムは、実施形態C1〜C4のいずれかに記載のシステムを含み、コントローラが、測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用されるオフセットを判定するようにさらに構成されている。
実施形態C6では、システムは、実施形態C1〜C5のいずれかに記載のシステムを含み、コントローラが、測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用されるパーセンテージを判定するようにさらに構成されている。
実施形態C7では、システムは、実施形態C1〜C6のいずれかに記載のシステムを含み、コントローラが、患者の心臓の右心室の監視された電気的活動を使用せずに、最適なAV遅延を判定するように構成されている。
実施形態C8では、システムは、実施形態C1〜C7のいずれかに記載のシステムを含み、組織貫通電極が、患者の心臓の左心室の左心室心筋の基底および/または中隔野に心臓療法を提供するか、またはそこにおける電気的活動を感知するために、右心房のコッホ領域の三角形から右心房内膜および中心線維体を通って埋め込み可能である。
実施形態C9では、システムは、実施形態C1〜C8のいずれかに記載のシステムを含み、最適なAV遅延を判定するために、コントローラが、
複数の心拍数において、右心房および左心室の電気的または機械的活動を監視することと、
複数の心拍数における各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延における生理学的反応情報を測定することと、
測定された生理学的反応情報に基づいて、各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延から最適なAVペーシング遅延を選択することと、を行うようにさらに構成されている。
実施形態C10では、システムは、実施形態C1〜C9のいずれかに記載のシステムを含み、コントローラが、
複数の心拍数における各心拍数においてAV遅延を測定することと、
対応する最適なAVペーシング遅延に基づいて、各心拍数における測定されたAV遅延に対する修正パラメータを判定することと、を行うようにさらに構成されている。
実施形態C11では、システムは、実施形態C10に記載のシステムを含み、コントローラは、右心房および左心室の電気的または機械的活動を監視しながら、複数の心拍数においてペーシングを送達するようにさらに構成されている。
実施形態D1では、方法は25を含む。ペーシング療法のための方法であって、
患者の心拍数を測定することと、
患者のAV遅延を測定することと、
心拍数および較正データに基づいて修正パラメータを判定することであって、較正データが、複数の心拍数における測定された生理学的反応情報に基づいて生成される、判定することと、
患者の心臓の左心室の左心室心筋の基底および/または中隔野に右心房内膜および中心線維体を通って埋め込まれた組織貫通電極を使用して、修正パラメータおよび測定されたAV遅延に基づいてペーシング療法を送達することと、を含む。
実施形態D2では、方法は、実施形態D1に記載の方法を含み、修正パラメータを判定することが、
複数の心拍数において、右心房および左心室の電気的または機械的活動を監視することと、
複数の心拍数における各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延における生理学的反応情報を測定することと、
測定された生理学的反応情報に基づいて、各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延から最適なAVペーシング遅延を選択することと、を含む。
実施形態D3において、方法は、実施形態D1またはD2のいずれかに記載の方法を含み、修正パラメータを判定することは、
複数の心拍数における各心拍数においてAV遅延を測定することと、
対応する最適なAVペーシング遅延に基づいて、各心拍数における測定されたAV遅延に対する修正パラメータを判定することと、含む。
実施形態D4では、方法は、実施形態D1〜D3に記載の方法を含み、組織貫通電極を有するペーシング療法の送達に使用するために、各心拍数において修正パラメータを記憶することをさらに含む。
実施形態D5では、方法は、実施形態D1〜D4のいずれかに記載の方法を含み、修正パラメータを判定することは、右心房および左心室の電気的または機械的活動を監視しながら、複数の心拍数においてペーシングを送達することを含む。
したがって、適応型VFA CARIAC療法の様々な実施形態が開示されている。本明細書で開示される様々な態様は、説明および添付の図面に具体的に提示される組み合わせとは異なる組み合わせで組み合わせることができる。本明細書に記載のプロセスまたは方法のいずれかの特定の行為または事象は、実施例に応じて異なる順序で行われてもよく、追加、併合、または完全に省略され得る(例えば、全ての記載された行為または事象は、本技法を遂行するために必要ではない場合がある)ことも理解されたい。さらに、本開示の特定の態様は、明確にするために単一のモジュールまたはユニットによって行われるものとして説明されているが、本開示の技法は、例えば、医療用デバイスに関連するユニットまたはモジュールの組み合わせによって行われ得る。
1つ以上の例では、説明される技法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装されることができる。ソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上に1つ以上の命令またはコードとして記憶され、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行されることができる。コンピュータ可読媒体は、データ記憶媒体(例えば、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリ、または命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用されることができ、かつコンピュータによってアクセスされることができる任意の他の媒体)などの、有形媒体に対応する非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。
命令は、1つ以上のデジタルシグナルプロセッサ(DSP)、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブル論理アレイ(FPGA)、または他の同等の集積もしくは離散論理回路などの、1つ以上のプロセッサによって実行されることができる。したがって、本明細書に使用される「プロセッサ」という用語は、上記の構造のいずれか、または説明された技法の実装に好適な任意の他の物理的構造を指すことができる。また、本技法は、1つ以上の回路または論理要素で完全に実装され得る。
本明細書で引用されるすべての参考文献および刊行物は、組み込まれる任意の態様が本開示と直接矛盾する場合を除いて、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
本明細書で使用されるすべての科学的および技術的用語は、特に明記しない限り、当技術分野で一般的に使用される意味を有する。本明細書で提供される定義は、本明細書で頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするためのものであり、本開示の範囲を限定することを意味するものではない。
特に明記しない限り、明細書および特許請求の範囲で使用される特徴のサイズ、量、および物理的特性を表すすべての数値は、「正確に」または「約」という用語のいずれかによって修正されると理解され得る。したがって、反対に示されない限り、前述の明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本明細書に開示される教示を利用して当業者によって得られることが求められる所望の特性に応じて、または例えば、典型的な範囲の実験誤差内において変化し得る近似値である。
エンドポイントによる数値範囲の列挙には、その範囲内に含まれるすべての数値(例えば、1〜5には1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、および5が含まれる)と、その範囲内の任意の範囲が含まれる。本明細書において、「最大(up to)」または「以下(no greater than)」の数(例えば、最大50)という用語は、その数(例えば、50)を含み、「以上(no less than)」の数(例えば、5位以上)という用語は、その数(例えば、5)を含む。
「結合された」または「接続された」という用語は、直接的(互いに直接接触している)または間接的(2つの要素の間に1つ以上の要素を有し、2つの要素を取り付けている)のいずれかで互いに取り付けられている要素を指す。いずれかの用語は、結合または接続が、構成要素が少なくともいくつかの機能を遂行するために相互作用するように構成されていることを説明するために交換可能に使用され得る「操作可能なように(operatively)」および「操作可能に(operably)」によって修正され得る(例えば、第1の医療用デバイスは、データの形で情報を送信するか、またはそこからデータを受信するために、別の医療用デバイスに操作可能なように結合され得る)。
「上」、「下」、「側」、および「端」などの配向に関する用語は、構成要素の相対位置を説明するために使用され、企図される実施形態の配向を制限することを意味するものではない。例えば、「上」および「下」を有すると記載された実施形態は、内容が明確に別段の指示をしない限り、様々な方向に回転されたその実施形態も包含する。
「一実施形態」、「実施形態」、「特定の実施形態」、または「いくつかの実施形態」などへの言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構成、組成物、または特性が、本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、全体を通して様々な場所でのそのような句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、組成物、または特性は、1つ以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることができる。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、内容が明確に別段の指示をしない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、「または」という用語は、内容が明確に別段の指示をしない限り、「および/または」を含むその意味で一般に採用される。
本明細書で使用される場合、「有する(have)」、「有している(having)」、「含む(include)」、「含んでいる(including)」、「備える(comprise)」、「備えている(comprising)」などは、それらの制限のない意味で使用され、一般に「含むが、これらに限定されない」を意味する。「本質的にからなる」、「からなる」などは、「備えている」などに含まれることが理解されよう。
「および/または」という用語は、リストされた要素の1つまたはすべて、もしくはリストされた要素のうちの少なくとも2つの組み合わせを意味する。
「少なくとも1つ」、「少なくとも1つを含む」、および「1つ以上の」という句の後にリストが続く句は、リスト内の項目のいずれか1つ、およびリスト内の2つ以上の項目の任意の組み合わせを指す。

Claims (16)

  1. 埋め込み可能な医療用デバイスであって、
    複数の電極であって、
    患者の心臓の右心房に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、前記右心房内に位置決め可能な右心房電極と、
    患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜(right atrial endocardium)および中心線維体(central fibrous body)を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、を備える、複数の電極と、
    前記患者の心臓に心臓療法を送達するために、前記複数の電極に動作可能に結合された療法送達回路と、
    前記患者の心臓の電気的活動を感知するために、前記複数の電極に動作可能に結合された感知回路と、
    前記療法送達回路および前記感知回路に動作可能に結合された処理回路を含むコントローラであって、前記コントローラが、
    測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数および複数のAV遅延に対するペーシング療法を較正することと、
    前記組織貫通電極および前記右心房電極の一方または両方を使用して、前記較正されたペーシング療法を送達することと、を行うように構成されている、コントローラと、を備える、デバイス。
  2. 前記コントローラが、前記患者の組織からの電気的活動を監視するために複数の外部電極を備える電極装置を使用して前記ペーシング療法を較正するようにさらに構成されている、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記測定された生理学的反応情報が、前記電極装置からの前記監視された電気的活動から生成された電気的不均一性情報(EHI: electrical heterogeneity information)を含み、前記EHIが、機械的心臓機能および電気的心臓機能の一方または両方を表す、請求項2に記載のデバイス。
  4. 前記EHIが、起動時間の標準偏差(SDAT)の測定基準を含む、請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記測定された生理学的反応情報が、表面心電図形態および脱分極(QRS)群の持続時間に基づく再同期のマーカ、心臓の運動および心臓機能の機械的構成要素を測定する外部画像診断法によって定量化された心臓同期不全、ならびにデバイス統合加速度計によって測定された前記心臓の機械的活動のうちの1つ以上を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のデバイス。
  6. 前記ペーシング療法を較正するため、または前記ペーシング療法を送達するために、前記コントローラが、測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用されるオフセットを判定するようにさらに構成されている、請求項1〜5のいずれかに記載のデバイス。
  7. 前記ペーシング療法を較正するため、または前記ペーシング療法を送達するために、前記コントローラが、測定された心拍数において測定されたAV遅延に適用されるパーセンテージを判定するようにさらに構成されている、請求項1〜6のいずれかに記載のデバイス。
  8. 前記コントローラが、前記患者の心臓の前記右心室の監視された電気的活動を使用せずに、前記ペーシング療法を較正するか、またはペーシング療法を送達するようにさらに構成されている、請求項1〜7のいずれかに記載のデバイス。
  9. 前記組織貫通電極が、前記患者の心臓の前記左心室の左心室心筋の基底および/または中隔野に心臓療法を提供するか、またはそこにおける電気的活動を感知するために、前記右心房のコッホ領域の三角形(triangle of Koch region)から前記右心房内膜および中心線維体を通って埋め込み可能である、請求項1〜8のいずれかに記載のデバイス。
  10. 前記ペーシング療法を較正するために、前記コントローラが、
    前記複数の心拍数において、前記右心房および前記左心室の電気的または機械的活動を監視することと、
    前記複数の心拍数における各心拍数に対する複数のAVペーシング遅延における生理学的反応情報を測定することと、
    前記測定された生理学的反応情報に基づいて、各心拍数に対する前記複数のAVペーシング遅延から最適なAVペーシング遅延を選択することと、
    前記複数の心拍数における各心拍数において測定されたAV遅延を測定することと、
    対応する最適なAVペーシング遅延に基づいて、各心拍数における前記測定されたAV遅延に対する修正パラメータを判定することと、
    前記ペーシング療法の送達に使用するために、各心拍数における前記修正パラメータを記憶することと、を行うようにさらに構成されている、請求項1〜9のいずれかに記載のデバイス。
  11. 前記ペーシング療法を較正するために、前記コントローラが、前記右心房および前記左心室の電気的または機械的活動を監視しながら、前記複数の心拍数においてペーシングを送達するようにさらに構成されている、請求項10に記載のデバイス。
  12. 前記ペーシング療法を送達するために、前記コントローラが、
    測定された心拍数に基づいて修正パラメータを取得することと、
    前記修正パラメータと測定されたAV遅延に基づいてペーシング療法を送達することと、を行うようにさらに構成されている、請求項1〜11のいずれかに記載のデバイス。
  13. 埋め込み可能な医療用デバイスであって、
    患者の心臓の右心房の機械的活動を感知するために前記右心房内に位置決め可能な運動検出器と、
    患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、
    前記患者の心臓に心臓療法を送達するために前記組織貫通電極に動作可能に結合された療法送達回路と、
    前記患者の心臓の活動を感知するために前記運動検出器に動作可能に結合された感知回路と、
    前記療法送達回路および感知回路に動作可能に結合された処理回路を備えるコントローラであって、前記コントローラが、
    測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数に対するペーシング療法を較正することと、
    前記運動検出器および前記組織貫通電極を使用して前記ペーシング療法を送達することと、を行わせるように構成された、コントローラと、を備える、デバイス。
  14. システムであって、
    生理学的反応情報を測定するように構成された第1の医療用デバイスと、
    前記第1の医療用デバイスとは別の第2の医療用デバイスであって、前記第2の医療用デバイスが、
    患者の心臓の左心室に心臓療法を送達するか、またはその電気的活動を感知するために、右心房内膜および中心線維体を通して埋め込み可能な組織貫通電極と、
    前記組織貫通電極に動作可能に結合された処理回路を備えるコントローラであって、前記コントローラが、
    前記第1の医療用デバイスによって測定された生理学的反応情報に基づいて、複数の心拍数における各心拍数の最適なAV遅延を判定することと、
    前記組織貫通電極を有するペーシング療法の送達に使用する前記最適なAV遅延に基づいて、各心拍数の修正パラメータを記憶することと、を行うように構成された、コントローラと、を備える、第2の医療用デバイスと、を備える、システム。
  15. 前記測定された生理学的反応情報が、
    心電図(ECG)形態に基づく再同期と、
    表面ECGおよびデバイス測定電気記録図(EGM)のうちの1つ以上に基づく、脱分極(QRS)群の面積および持続時間と、
    心臓の運動と心臓機能の機械的構成要素を測定する外部画像診断法によって定量化された心臓同期不全と、
    デバイス統合加速度計、心音センサ、および生体インピーダンスセンサのうちの1つ以上によって測定された前記心臓の機械的活動と、のうちの1つ以上のマーカを含む、請求項14に記載のシステム。
  16. ペーシングのための方法であって、
    患者の心拍数を測定することと、
    前記患者のAV遅延を測定することと、
    前記心拍数および較正データに基づいて修正パラメータを判定することであって、前記較正データが、複数の心拍数における測定された生理学的反応情報に基づいて生成される、判定することと、
    前記患者の心臓の左心室の左心室心筋の基底(basal)および/または中隔野(septal region)に右心房内膜(endocardium)および中心線維体を通って埋め込まれた組織貫通電極を使用して、前記修正パラメータおよび前記測定されたAV遅延に基づいてペーシングを送達することと、を含む、方法。
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