JP2022553321A - 心臓電気刺激を計画し、送達する方法 - Google Patents

心臓電気刺激を計画し、送達する方法 Download PDF

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Abstract

埋め込み型パルス発生器と、パルス発生器から心臓に伸びる、心臓電気刺激を適用するための1以上のリードと、心臓電気刺激を適用するための少なくとも1つの治療計画でプログラムされるコントローラーとを含み、コントローラーは心臓電気刺激が適用される間の時間、心臓電気刺激の比率、各心臓電気刺激で送達されるエネルギーの量を含む1以上のパラメーターを更新することによって実際の心臓の活動に応えて治療計画を更新するように構成される、心臓電気刺激治療のためのシステム。【選択図】図1B

Description

関連出願
本出願は、その内容が参照によって全体として本明細書に組み込まれる2020年6月22日に出願された米国仮特許出願番号63/042,061(代理人整理番号79078)、2019年10月23日に出願された米国仮特許出願番号62/924,776(代理人整理番号79063)、2020年3月29日に出願された米国仮特許出願番号63/001,343(代理人整理番号79080)、及び2019年10月23日に出願された米国仮特許出願番号62/924,782(代理人整理番号79062)の優先権の利益を主張する。
本出願は同日にて同一出願人によって出願されている以下のPCT出願:PRUTCHI David et al.への「心臓収縮性調節(CCM)刺激を使用してHF患者にてピークVO2を高めること」と題する代理人整理番号85056;PRUTCHI David et al.への「心房性不整脈患者のための心臓収縮性調節」と題する代理人整理番号85068;PRUTCHI David et al.への「呼吸と関連した心臓収縮性調節」と題する代理人整理番号85070の同時出願の一部である。
本発明はそのいくつかの実施形態にて、心臓電気刺激を計画し、送達することに関するものであり、さらに詳細には、しかし、排他的ではなく、実際の心臓の活動に基づいて及び/またはそれに応えてパラメーターを更新することができる心臓電気刺激治療に関する。
いくつかの実施形態の一態様によれば、それに従って心臓電気刺激が心臓に適用されるパラメーターを含む治療計画を定義することと、治療計画に従って心臓に心臓電気刺激を適用することと、適用している間に、治療を実際の心臓の活動に適応させることと、適応させることに起因して治療計画に対して生じる変化を補うようにパラメーターの少なくとも1つを自動的に更新することと、を含む、心臓電気刺激の方法が提供される。
いくつかの実施形態では、パラメーターには、心臓電気刺激の比率、その間にわたって心臓電気刺激が適用されるべきである期間、刺激電流、出力電圧、および各刺激の持続時間の1以上が含まれる。
いくつかの実施形態では、治療計画を定義することは、心臓電気刺激の総数、心臓電気刺激エネルギーの総量の一方または双方を送達するようにパラメーターを選択することを含む。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは、心臓電気刺激の比率を増やすことまたは減らすこと、その間にわたって心臓電気刺激が適用される時間を延長することまたは短縮すること、刺激電流の強さを増やすことまたは減らすこと、および刺激の持続時間を延長することまたは短縮すること、のうちの1以上を含む。
いくつかの実施形態では、治療計画を定義することは治療される患者の心臓の活動の特徴の入力を測定することまたは受信することを含む。
いくつかの実施形態では、心臓の活動の特徴には平均心拍、平均1回拍出量、不規則な心臓事象の発生率が挙げられる。
いくつかの実施形態では、不規則な心臓事象は心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈または心室性不整脈の群に由来する。
いくつかの実施形態では、適用することは心臓の心室中隔に接触する1以上のリードを含む埋め込み型装置を介して電気刺激を送達することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は1以上のセンサーを使用して実際の心臓の活動を測定することを含む。
いくつかの実施形態では、治療計画を定義することは心臓電気刺激が適用されるべき間に心拍の1以上の閾値を設定することを含む。
いくつかの実施形態では、治療計画を定義することは心臓電気刺激が適用されるべき間に患者の1以上の身体的状態を選択することを含む。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは1以上の飛ばされた刺激に応えて実施される。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは実際に送達された心臓電気刺激の数が心臓電気刺激の計画された数よりも少なければ実施される。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは送達された心臓電気刺激エネルギーの総量が心臓電気刺激エネルギーの計画された量よりも少なければ実施される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は心臓収縮性調節刺激を含む。
いくつかの実施形態の一態様によれば、選択された期間にわたって心臓に送達される刺激の総数を選択することと、心臓に刺激を送達することと、実際に送達された刺激の数を数えることと、実際に送達された刺激の数が刺激の計画された総数よりも少なければ、必要とされる追加の刺激を送達するのに十分な程度で選択される時間を追加することと、を含む、心臓に治療用刺激を送達する方法が提供される。
いくつかの実施形態では、刺激は心臓収縮性調節刺激を含む。
いくつかの実施形態では、方法は、実際に送達された刺激の数が刺激の選択された総数の90%より少なければ追加の刺激を送達するために選択される時間を追加することを含む。
いくつかの実施形態では、選択された時間を追加することは最初に選択された時間を延長することを含む。
いくつかの実施形態では、実際に送達された刺激の数が心臓収縮性調節刺激の選択された総数より少なければ、今後の刺激期間のために心臓収縮性調節刺激の選択された総数を減らす。
いくつかの実施形態では、選択される時間は1日に4時間~8時間の間である。
いくつかの実施形態の一態様によれば、心臓電気刺激によって心臓に送達されるエネルギーの総量を選択することと、心臓電気刺激が心臓に適用されるべきである時間、及び刺激のそれぞれについての刺激電流の強さの一方または双方を選択することと、を含み、時間及び刺激電流の強さはエネルギーの総量に到達するように選択される、心臓電気刺激治療を計画する方法が提供される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は心臓収縮性調節刺激を含む。
いくつかの実施形態の一態様によれば、埋め込み型パルス発生器と、心臓電気刺激を適用するためにパルス発生器から心臓に伸びる1以上のリードと、心臓電気刺激を適用するための少なくとも1つの治療計画でプログラムされるコントローラーと、心臓電気刺激が適用される時間、心臓電気刺激の比率、各心臓電気刺激で送達されるエネルギーの量の1以上を更新することによって実際の心臓の活動に応えて治療計画を自動的に更新するように構成されるコントローラーと、を含む、心臓電気刺激治療のためのシステムが提供される。
いくつかの実施形態では、システムは実際の心臓の活動を測定するように構成されるECGセンサーを含む1以上のセンサーを含む。
いくつかの実施形態では、1以上のリードは心臓の心室中隔に接触する。
いくつかの実施形態では、コントローラーは治療計画を自動的に更新するための命令によってプログラムされ、命令は治療計画におけるリアルタイムの変化を補うのに好適である。
いくつかの実施形態では、命令にはそれに従って以下のパラメーターの1以上が更新される数因子、刺激電流の強さ、選択される刺激電流の強さを設定する出力電圧、刺激の持続時間、治療期間の持続時間、刺激比率が含まれる。
いくつかの実施形態の一態様によれば、心臓電気刺激装置を操作する方法が提供され、該装置は最初の治療計画が定義されるメモリーと、それに従って心臓電気刺激が心臓に適用されるパラメーターを含む治療計画とを含み、該方法は、
装置のコントローラーを介して且つ最初の治療計画に従って心臓電気刺激シグナルによって装置の1以上のリードを帯電させるためのコマンドを生成することと、
1以上のセンサーを使用して実際の心臓の活動を感知することと、
1以上のセンサーによって感知された実際の心臓の活動に治療を適応させるようにコマンドを変更することと、
感知された実際の心臓の活動に起因して最初の治療計画に対して生じる変化を補うために装置のコントローラーにてパラメーターの少なくとも1つを自動的に更新することと、を含む。
いくつかの実施形態では、パラメーターには、心臓電気刺激の比率、心臓電気刺激が適用されるべきである時間、刺激電流、出力電圧、および各刺激の持続時間のうちの1以上が含まれる。
いくつかの実施形態では、パラメーターは心臓電気刺激の総数及び/または心臓電気刺激エネルギーの総量を得るように選択される及び/または更新される。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは、心臓電気刺激の比率を増やすことまたは減らすこと、心臓電気刺激が適用されている時間を延長することまたは短縮すること、刺激電流の強さを増やすことまたは減らすこと、および刺激の持続時間を延長することまたは短縮すること、のうちの1以上を含む。
いくつかの実施形態では、治療計画は治療される患者の心臓活動の特徴の測定された及び/または受信された入力に従って定義される及び/または更新される。
いくつかの実施形態では、心臓活動の特徴には平均心拍、平均1回拍出量、不規則な心臓事象の発生率が含まれる。
いくつかの実施形態では、不規則な心臓事象は心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈または心室性不整脈の群に由来する。
いくつかの実施形態では、装置は1以上のリードが心臓の心室中隔に接触する埋め込み型装置である。
いくつかの実施形態では、方法は1以上のセンサーを使用して実際の心臓の活動を測定することを含む。
いくつかの実施形態では、治療計画はコマンドが生成されるべきである間に心拍の1以上の閾値に従って定義される。
いくつかの実施形態では、治療計画はコマンドが生成されるべきである間に患者の1以上の身体的状態に従って定義される。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは1以上の飛ばされた心臓電気刺激に応えて実施される。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは実際に送達された心臓電気刺激の数が心臓電気刺激の計画された数よりも少なければ実施される。
いくつかの実施形態では、自動的に更新することは送達された心臓電気刺激エネルギーの総量が心臓電気刺激エネルギーの計画された量よりも少なければ実施される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は心臓収縮性調節刺激を含む。
いくつかの実施形態の一態様によれば、
選択される時間にわたって心臓に送達される刺激の総数を選択することと、
心臓に刺激を送達するコマンドを生成することと、
生成される刺激の数を数えることと、
生成される刺激の数が刺激の選択される総数より少なければ、必要とされる追加の刺激を送達するのに十分な程度で選択される時間を追加することと、を含む、心臓刺激装置を操作する方法が提供される。
いくつかの実施形態では、刺激は心臓収縮性調節刺激を含む。
いくつかの実施形態では、方法は生成される刺激の数が刺激の選択される総数の90%未満であれば、追加の刺激を生成するための選択される時間を追加することを含む。
いくつかの実施形態では、選択される時間を追加することは最初に選択された時間を延長することを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、生成される刺激の数が心臓電気刺激の選択される総数よりも少なければ、今後の刺激期間のために心臓電気刺激の選択される総数を減らすことを含む。
いくつかの実施形態では、選択される時間は1日4時間~8時間の間である。
いくつかの実施形態の一態様によれば、
心臓電気刺激によって心臓に送達されるエネルギーの総量を選択することと、
心臓電気刺激が心臓に適用されるべきである時間、及び各刺激のそれぞれについての刺激電流の強さの一方または双方を選択することと、を含み、時間及び刺激電流の強さはエネルギーの総量に到達するように選択される、心臓電気刺激治療を計画する方法が提供される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は心臓収縮性調節刺激を含む。
いくつかの実施形態の一態様によれば、
埋め込み型のパルス発生器と、
心臓電気刺激を適用するためにパルス発生器から心臓に伸びる1以上のリードと、
心臓電気刺激を適用するための少なくとも1つの治療計画でプログラムされるコントローラーと、を含み、コントローラーは心臓電気刺激が適用される時間、心臓電気刺激の比率、各心臓電気刺激で送達されるエネルギーの量を含む1以上のパラメーターを更新することによって実際の心臓の活動に応えて治療計画を自動的に更新するように構成される、心臓電気刺激治療のためのシステムが提供される。
いくつかの実施形態では、システムは実際の心臓の活動を測定するように構成されるECGセンサーを含む1以上のセンサーを含む。
いくつかの実施形態では、1以上のリードは心臓の心室中隔に接触する。
いくつかの実施形態では、コントローラーは治療計画を自動的に更新するための命令でプログラムされ、命令は治療計画にてリアルタイムの変化を補うのに好適である。
いくつかの実施形態では、命令にはそれに従って以下のパラメーターの1以上が更新される数因子、刺激電流の強さ、選択される刺激電流の強さを設定する出力電圧、刺激の持続時間、治療期間の持続時間、刺激比率が含まれる。
いくつかの実施形態では、コントローラーは心臓電気刺激の総数及び/または心臓電気刺激エネルギーの総量を得るためのパラメーターを選択する及び/または更新するように構成される。
いくつかの実施形態では、コントローラーは心臓電気刺激の比率を増やすまたは減らす;その間にわたって心臓電気刺激が適用される時間を延長するまたは短縮する;刺激電流の強さを増やすまたは減らす;刺激の持続時間を延長するまたは短縮するように構成される。
いくつかの実施形態では、コントローラーは1以上のセンサーによって取得されるデータに基づいて平均心拍、平均1回拍出量、不規則な心臓事象の発生率の1以上を推定するように構成される。
いくつかの実施形態では、不規則な心臓事象は心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈または心室性不整脈の群に由来する。
いくつかの実施形態では、コントローラーは心臓電気刺激が適用されている間に心拍の1以上の閾値を入力として設定する及び/または受信するように構成される。
いくつかの実施形態では、コントローラーは心臓電気刺激が適用されている間に患者の1以上の身体的状態を入力として設定する及び/または受信するように構成される。
いくつかの実施形態では、コントローラーは1以上の飛ばされた心臓電気刺激に応えて治療計画を自動的に更新するように構成される。
いくつかの実施形態では、コントローラーは実際に送達された心臓電気刺激の数が心臓電気刺激の計画された数よりも少なければ治療計画を自動的に更新するように構成される。
いくつかの実施形態では、コントローラーは設定された時間内に送達される心臓電気刺激の数を設定するように構成される。
いくつかの実施形態では、設定された時間は24時間を含む。
特に定義されない限り、本明細書で使用される専門用語及び/または科学用語はすべて本発明が関係する当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されているものに類似するまたはそれと同等である方法及び材料を本発明の実施形態の実践及び試験で使用することができるが、例示的な方法及び/または材料が以下に記載されている。矛盾がある場合、定義を含む本発明の明細書が支配するであろう。加えて、材料、方法及び実施例は説明に役立つだけであり、必ずしも限定を意図するものではない。
本発明の実施形態の方法及び/またはシステムの実施は手動で、自動で、またはそれらの組み合わせで選択された課題を実行するまたは完了することを含むことができる。さらに、本発明の方法及び/またはシステムの実施形態の器具類及び機器によれば、いくつかの選択された課題はハードウエアによって、ソフトウェアによって、またはファームウェアによって、及び/またはそれらの組み合わせによって、オペレーティングシステムを使用して実施されてもよい。
例えば、本発明の実施形態に従って選択される課題を実行するためのハードウエアはチップまたは回路として実施されてもよい。ソフトウェアとしては、本発明の実施形態に従って選択される課題は好適なオペレーティングシステムを使用してコンピューターによって実行される複数のソフトウェアの命令として実施されてもよい。本発明の例示的な実施形態では、本明細書に記載されているような方法及び/またはシステムの例示的な実施形態に係る1以上の課題は、例えば、複数の命令を実行するコンピュータープラットフォームのようなデータプロセッサーによって実行される。任意で、データプロセッサーには、命令及び/またはデータを選別するための揮発性メモリー、及び/または不揮発性記憶装置、例えば、命令及び/またはデータを選別するための磁気ハードディスク及び/または取り外し可能な媒体が含まれる。任意で、ネットワーク接続も同様に提供される。ディスプレイ及び/またはキーボードまたはマウスのようなユーザーの入力装置も同様に任意で提供される。
本発明のいくつかの実施形態は、添付の図面を参照して例示目的のみのために本明細書に記載されている。今や詳細な図面を具体的に参照して、示されている事項は例としてであり、本発明の実施形態の説明に役立つ議論を目的とすることが強調される。この点で、図面によって解釈される記載は本発明のどの実施形態が実践されてもよいかを当業者に明らかにする。
いくつかの実施形態に係る、予定される治療におけるリアルタイムの変化を補う心臓電気刺激治療の方法のフローチャートである。 いくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療を計画し、実際の心臓の活動に従って治療を任意で改変する方法のフローチャートである。 いくつかの実施形態に係る、予定された心臓電気刺激投与及び実際の心臓の活動に起因する予定された投与における変化を補う改変された心臓電気刺激投与を模式的に示す。 いくつかの実施形態に係る、送達される刺激エネルギーの総量に従って設定される任意の心臓電気刺激治療を模式的に示す。 いくつかの実施形態に係る心臓電気刺激治療の投与を設定する及び/または改変する方法のフローチャートである。 いくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療の例示的なシステムのブロック図である。 いくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療の例示的なシステムのブロック図である。 いくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療のための例示的な埋め込み型の心臓装置を模式的に説明する。 いくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療のための例示的な埋め込み型の心臓装置を模式的に説明する。
本発明はそのいくつかの実施形態にて、心臓電気刺激治療を計画し、送達することに関するものであり、さらに詳細には、しかし、排他的ではなく、実際の心臓の活動に基づいて及び/またはそれに応えてパラメーターを更新することができる心臓電気刺激治療に関する。
いくつかの実施形態の広い態様は心臓の活動の特徴に従って計画され、実際の心臓の活動を考慮して任意で改変される刺激治療に関する。いくつかの実施形態では、刺激は個人内及び個人間双方の可変性を含む心臓の機能における天然の可変性を考慮に入れて選択され、及び/または実施される。
いくつかの実施形態の一態様は実際の心臓の活動に起因して治療で生じる任意の変化を補うために任意でリアルタイムにて心臓電気刺激治療の1以上のパラメーターを更新することに関する。
いくつかの実施形態では、治療計画は、例えば、刺激の比率、刺激電流の強さ、治療期間の持続時間のようなパラメーター及び/または他のパラメーターを設定することによって定義される。いくつかの実施形態では、パラメーターは一般的な治療目標、例えば、心臓に送達される心臓電気刺激の総数、及び/または心臓に送達される心臓電気刺激エネルギーの総量に従って選択される。
いくつかの実施形態では、治療計画は治療される患者の心臓の活動の特徴に従って定義される。例えば、患者の心拍、1回拍出量、不規則な心臓事象(例えば、不整脈)の発生率及び/または他の特徴を考慮に入れること。
いくつかの実施形態では、治療計画は心臓電気刺激を適用するための1以上の条件を定義する。例えば、計画は、心拍が閾値(または選択された範囲内)よりも低いまたは高いときのみに刺激は送達されるべきであると定義する。例えば、計画は、患者が特定の身体的状態にあるときのみ、例えば、安静時にのみ刺激は送達されるべきであると定義する。
いくつかの実施形態では、治療計画は心臓の活動における予想される可変性を考慮に入れる。いくつかの実施形態では、例えば、送達される刺激の総数;送達される刺激エネルギーの総量;刺激の比率;刺激のタイミングのような治療パラメーターはパラメーターにおける変化が治療自体に対する線形ではない効果を有してもよいことを考慮に入れて選択される。したがって、いくつかの実施形態では、同等の治療効果を得るためにパラメーターの複数の設定が定義されてもよい。例えば、それは、1日にわたって無作為に分散される8000の刺激の送達が90bpmより多い心拍で1時間、各心拍にて送達される刺激と同等である治療効果を得ることになることであってもよい。いくつかの実施形態では、例えば、本明細書に記載されているようなシステム及び/または装置(例えば、システムのコントローラー)は、任意で同等の治療効果につながる及び相互交換されてもよいパラメーター設定を含むルックアップテーブルで前もってプログラムされる。いくつかの実施形態では、治療パラメーターは1以上の追加の治療パラメーターに従って及び/または所望の治療効果に従って選択される及び/または計算される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激治療は計画に従って送達されるが、実際の心臓の活動に応えて計画に可変性が作り出されてもよい。任意で可変性はリアルタイムで作り出される。例えば、不規則な拍動が特定されると、その拍動で刺激が飛ばされてもよい。いくつかの実施形態では、治療計画における可変性は、例えば、ECG測定を介するような、1以上のセンサーによって測定される(任意で経時的にモニターされる)実際の心臓の活動に応えて作り出される。
いくつかの実施形態では、計画にて作り出される可変性は、例えば、一般的な治療目標に到達するように補われる。いくつかの実施形態では、補うことは、1以上の治療パラメーターを更新すること、例えば、治療期間の持続時間を更新すること;心臓電気刺激の比率を更新すること;刺激電流の強さを更新すること;活性化される電極の数を(例えば、組織の異なる大きさの領域に接触するように)更新すること;連続刺激の間での時間間隔及び/または拍動の数を更新すること;及び/または他の治療パラメーターを含む。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激を送達するための1以上のリードと、リードを介して刺激を制御するように構成されるコントローラーとを含む埋め込み型の装置が提供される。いくつかの実施形態では、コントローラーは、実際の心臓の活動に起因して治療計画で生じる可変性に応えて1以上の治療パラメーターを自動的に更新するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラーは、1以上の治療計画と、治療が実施されており、実際の心臓の活動に起因して任意で変更される場合、治療パラメーターを更新するための1以上の「フォールバック」命令とによってプログラムされる。
「フォールバック」命令のいくつかの例には、実際に送達される刺激の数が刺激の設定した数より少ない場合に治療期間の持続時間を延長すること;送達されるエネルギーの総量が送達されるエネルギーの設定した量より少ない場合に刺激電流の強さを増やすこと;治療期間の時間がほとんど終わっているが、実際に送達された刺激が十分ではない場合に心臓電気刺激の比率を増やすこと;治療期間(またはその一部)にわたる実際の心拍が刺激の送達について定義された心拍の範囲内ではなかった場合に刺激の適用についての心拍の閾値を更新することが挙げられる。
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその応用にて、以下の記載で示されている及び/または図面及び/または実施例にて説明されている成分及び/または方法の構造及び配置の詳細に必ずしも限定されないことを理解すべきである。本発明は他の実施形態が可能であり、または種々の方法で実践され、もしくは実施されることが可能である。
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその応用にて、以下の記載で示されている及び/または図面及び/または実施例にて例示されている詳細に必ずしも限定されないことを理解すべきである。本発明は他の実施形態が可能であり、または種々の方法で実践され、もしくは実施されることが可能である。
心臓電気刺激治療を計画する及び/または改変する方法
いくつかの実施形態に係る、予定された治療におけるリアルタイムの変化を補う心臓電気刺激治療の方法のフローチャートである図1Aを今や参照する。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激を心臓に適用することによって患者を治療する決定が行われる(121)。
いくつかの実施形態では、刺激シグナルは心臓収縮性調節シグナルである。いくつかの実施形態では、心臓収縮性調節シグナルは任意で心臓周期の相対不応期及び/または絶対不応期の間に心臓に適用される非興奮性シグナルである。いくつかの実施形態では、シグナルは、シグナルの電場がそのような心室組織、例えば、左心室、右心室及び/または心室中隔を刺激する場合、心臓の心室の収縮性を増やすように選択される。いくつかの実施形態では、収縮性の調節はシグナルにより引き起こされるホスホランバンのリン酸化によって提供される。いくつかの実施形態では、収縮性の調節は、タンパク質転写及び/またはmRNA生成の変化によって、任意で胎児の遺伝子プログラムの反転の形態で引き起こされる。
いくつかの実施形態では、心臓収縮性調節シグナルはそれが適用される組織以外の組織に対して興奮性であってもよいことが知られている。心臓収縮性調節シグナルが作動してもよい種々のメカニズムは、例えば、“Cardiac contractility modulation:mechanisms of action in heart failure with reduced ejection fraction and beyond”by C.Tschope et al,European Journal of Heart Failure,(2018),doi:10.1002/ejhf.1349に記載されており、これらのメカニズムの1以上を利用し、及び/またはそれに従うためにシグナル適用パラメーターを選択することに導くのに役立ってもよい。
「心臓電気刺激」という用語は、特に断りのない限り、そのようなシグナルすべてについての一般的な代用語として本明細書で使用されている。いくつかの実施形態では、「心臓電気刺激」という用語は電気薬学シグナル、例えば、治療用シグナルを網羅することになっている。いくつかの実施形態では、刺激は心臓及び/または関連する臓器または組織に送達される。いくつかの実施形態では、刺激は神経活動に影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、刺激は定義された用量に従って送達される。任意で、刺激は心腔に同調して、例えば、心拍に同調して適用される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は心臓収縮性調節を引き起こすのに好適なパラメーター(例えば、電流の強さ、適用のタイミング、比率、解剖学的位置)に従って適用される。いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は心臓の脂肪体の刺激を含む。いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は迷走神経の刺激を介して心臓に影響を及ぼすことを含む。いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は血管の神経分布の刺激、例えば、大動脈、大静脈、肺動脈、肺静脈の刺激を含む。
いくつかの実施形態では、治療のために選択される患者は心不全、鬱血性心不全及び/または同様に症状を患う患者である。いくつかの実施形態では、治療のために選択される患者は心臓のポンプ作用が損傷されている、血流及び/または酸素供給に影響を及ぼす可能性がある患者である。いくつかの実施形態では、治療のために選択される患者は心拍出量及び/または心臓収縮性が損傷され、心臓電気刺激療法を適用することによって、例えば、心臓収縮性調節療法を適用することによって改善されてもよい患者である。場合によっては、例えば、心臓収縮性の向上、さらに高いピーク酸素摂取のような心臓電気刺激治療の1以上の効果が呼吸を改善してもよい。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激を適用するように構成される心臓装置は患者に埋め込まれる(123)。いくつかの実施形態では、装置は任意で心臓の外側、例えば、鎖骨下領域に埋め込まれるパルス発生器と、心臓を刺激するための1以上のリードとを含む。任意で、1以上のリードは心臓の心室中隔に接触する。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激を適用するための治療パラメーターが定義される(125)。いくつかの実施形態では、治療パラメーターが選択され、それに応じて装置がプログラムされる(例えば、装置のコントローラー)。
いくつかの実施形態では、心臓電気治療のパラメーターには、例えば、刺激の(例えば、心臓周期に対する及び/または前に適用された刺激に対する)タイミング、刺激の数(任意で、定義された時間内での適用される刺激の総数)、刺激電流の強さ、刺激の持続時間、安全性の閾値、刺激比率、及び/または他のパラメーターが挙げられる。
いくつかの実施形態では、例えば、患者に送達される(任意で、例えば、分、時間、日、週、月のような定義された時間にわたって、または時間内で)刺激エネルギー(電力)の総量;患者に送達される(任意で、例えば、分、時間、日、週、月のような定義された時間にわたって、または時間内で)心臓電気刺激の総数;刺激パルスの蓄積された持続時間(任意で、例えば、分、時間、日、週、月のような定義された時間にわたって、または時間内で)を含む一般的な治療パラメーター(「治療目標」とも呼ばれてもよい)が設定される。
いくつかの実施形態では、治療パラメーターは主治医(例えば、心臓専門医)のような臨床関係者によって選択される。さらに、または代わりに、治療パラメーターは、例えば、入力された患者のデータに基づいて、例えば、装置のコントローラーによって自動的に選択される。
いくつかの実施形態では、患者のデータには年齢、性別、病状のような一般的な患者の情報が含まれる。いくつかの実施形態では、例えば、本明細書にさらに記載されるように、患者のデータには、心拍(例えば、平均、ピーク値);例えば、心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈及び/または心室性不整脈のような心臓事象の実際の発生率及び/または予想される可能性;1回拍出量(例えば、平均拍出量値);駆出率;心拍出量;心内圧、経時的に測定される心内圧勾配、NYHAクラスのスコア、ピークVO2、6分間歩行のスコア及び/または他の統計資料を含むが、これらに限定されない患者の心臓の活動の既知の及び/または推定される統計資料が含まれる。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は選択された治療パラメーターに従って適用される(127)。
いくつかの実施形態では、例えば、心拍における可変性(例えば、予想される平均心拍と比べて)、心臓の事象またはエピソード、1回拍出量の変化及び/またはその他を含む実際の心臓の活動が検出される(129)。いくつかの実施形態では、実際の心臓の活動は試料採取される及び/または継続してモニターされる。任意で、実際の心臓の活動を追跡するために1以上のセンサーが使用される。一例では、任意で心内電極を介してECG測定が実施される。任意で、ECG測定に使用される心内電極は心臓電気刺激を適用する同じ電極である。任意で、例えば、バイオインピーダンスセンサー及び/または圧力センサーのような心内センサーは、例えば、駆出率、心拍出量。心内圧、経時的な心内圧勾配のような心機能パラメーターを測定するのに使用される。
任意で、心臓の活動の検出の際、例えば、予想される心臓の活動からの変化及び/または不規則性の検出の際、心臓電気刺激治療は改変される(131)。一例では、予定された心臓電気刺激(すなわち、単一刺激)は、不規則な心拍(例えば、心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈及び/または心室性不整脈)を検出したときには送達されない。別の例では、予定された心臓電気刺激は、除細動シグナルが心臓に送達されるとき(任意で心臓電気刺激シグナルを送達する同じ装置を介して)には、送達されない。任意で、そのような状況では、心臓を除細動から回復させるために除細動の直後である定義された時間の間に、心臓電気刺激は送達されない。
いくつかの実施形態では、治療は心拍の変化に応えて改変される。例えば、特定の患者について予想される平均心拍よりも速いまたは遅い心拍を感知すると治療は改変される。例えば、心拍が予想される平均心拍の100%、120%、150%、170%または中間の、さらに高いまたはさらに低い割合であれば、治療は改変される。例えば、心拍が予想される平均心拍のたった70%、50%、30%または中間の、さらに高いまたはさらに低い割合であれば、治療は改変される。
いくつかの実施形態では、1以上の治療パラメーターが自動的に更新されて生じた改変を補う(133)。上記で言及した治療パラメーターのいずれか、またはそれらの組み合わせが改変されてもよい。
いくつかの実施形態では、例えば、治療期間の間に、例えば、刺激が装置によって提供されている数時間(例えば、1、2、3、4、5、6時間または中間の、さらに長いまたはさらに短い時間)から成る1日の治療期間の間に治療はリアルタイムで更新される。いくつかの実施形態では、不規則な心臓事象の検出に応えて治療が更新される。さらに、または代わりに、その事象(例えば、飛ばされた刺激)に応えて装置が取る行為に基づいて治療が更新される。
以下は、実際の心臓の活動に起因して実施されてもよい治療における改変に応えて生じる補いの例である:
・いくつかの実施形態では、計画された治療に従って、各心臓周期で送達されるように心臓電気刺激を同期させる。例えば、心臓収縮性調節シグナルは不応期の間に適用される。そのような予定決定のもとで、実際の心拍(すなわち、治療期間の少なくとも一部の間での心拍)が予想される平均よりも多い患者は過剰な数の刺激を受け取ってもよく、心拍が予想される平均よりも少ない患者は計画よりも少ない刺激を受け取ってもよい。いくつかの実施形態では、可変性を補うために、治療期間の持続時間または刺激電流の強さのようなパラメーターが更新されてもよい。例えば、心拍が多い患者については、治療期間の持続時間が短縮されてもよく、それによって過剰な刺激を減らすまたは回避する;刺激電流の強さを減らしてもよいので治療期間にわたって送達されるエネルギーの総量は計画されたままである。例えば、心拍が少ない患者については、計画された量の刺激に到達する試みにて治療期間の持続時間延長されてもよく;刺激電流の強さを増やしてもよいので治療期間にわたって送達されるエネルギーの総量は計画された量に到達する。いくつかの実施形態では、刺激電流の強さは装置により電圧の設定を制御する(任意で調節する)ことによって設定される。いくつかの実施形態では、電流の強さ(または大きさ)は装置構成成分(例えば、1以上の刺激リード)の電気インピーダンスが実質的に一定のままであり、変化しないという想定のもとで出力電圧を設定することによって設定される。いくつかの実施形態では、出力電圧の大きさは選択される刺激電流が生じるように制御される。
・いくつかの実施形態では、刺激が、例えば不規則な心拍に応えて飛ばされるまたは取り消される場合、補いには、追加の刺激(複数可)を送達するように治療期間の持続時間を増やすこと;送達されなかったエネルギー量を補うように1以上の後に続く刺激にて電流の強さを増やすこと;装置の電極が接触し、刺激される組織のサイズ(例えば、表面積)を増やすことが含まれる。場合によっては、その心拍の間に適用されると心臓電気刺激シグナルが不整脈を引き起こしてもよいという意味で心拍が安全ではないと見なされる場合、心臓電気刺激はその心拍では適用されない。任意でまたはさらに、1以上の「禁止」心拍について異常心拍から心臓を「回復」させてもよい。いくつかの実施形態では、故意に適用されなかった刺激についての補いには、追加の刺激(複数可)を送達するように治療期間の持続時間を増やすこと;送達されなかったエネルギー量を補うように1以上の後に続く刺激にて電流の強さを増やすこと;装置の電極が接触し、刺激される組織のサイズ(例えば、表面積)を増やすこと;及び/または治療パラメーターにおける他の変化が含まれてもよい。
図1Bはいくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療を計画し、実際の心臓の活動に従って任意で治療を改変する方法のフローチャートである。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激治療は、患者の心臓の活動の知られている及び/または推定される統計資料に従って計画される(151)。
いくつかの実施形態では、例えば、送達される刺激の総数;刺激(複数可)を介して適用されるエネルギーの総量;特定の時間ウインドウの範囲内(1時間のウインドウ、12時間のウインドウ、24時間のウインドウ、または中間の、さらに長いまたはさらに短い時間ウインドウの範囲内)で送達される刺激の総数;特定の時間ウインドウ範囲内(1時間のウインドウ、12時間のウインドウ、24時間のウインドウ、または中間の、さらに長いまたはさらに短い時間ウインドウの範囲内)で送達される刺激パルスの総持続時間を含む一般的な治療パラメーター(または目標)が定義される。一例では、刺激の総数は1日あたり5000~50000の間の刺激、例えば、1日あたり5500、20000、40000または中間のまたはさらに多いまたはさらに少ない量に設定される。一例では、刺激の比率は1時間あたり200~3000の間の刺激、例えば、1時間あたり300、1000、2500または中間のまたはさらに多いまたはさらに少ない刺激の比率に設定される。
いくつかの実施形態では、一般的な目標を達成するために、例えば、心拍(例えば、平均、ピーク及び/またはベース);1回拍出量;心臓事象(例えば、心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈または心室性不整脈)の可能性;除細動の必要性の可能性のような患者の統計資料及び/または他の統計資料に従って患者の知られている及び/または予想される心臓の活動を考慮に入れて心臓電気刺激治療を計画する。
いくつかの実施形態では、計画は用量を定義する。用量には、例えば、刺激が適用されている間の時間(例えば、24時間のウインドウ以内)が含まれる。例えば、計画は心臓電気刺激が毎日1、2、3、5、6、8時間、または中間のまたはさらに長いまたはさらに短い時間にわたって送達されることを定義する。任意で、刺激は間欠的に(例えば、刺激時間の間に非刺激時間を伴って、例えば、1時間の刺激;2時間の休憩;1時間の刺激、等)送達される。いくつかの実施形態では、刺激は毎日あたり5時間、6時間、7時間または中間のまたはさらに長いまたはさらに短い時間にわたって適用される。任意で、定義された時間の間に、心臓電気刺激の目標の数及び/または割合が設定されるので、例えば、刺激は定義された時間にわたって少なくとも60%、70%、80%または中間のまたはさらに多いまたはさらに少ない割合を超えて各心拍にて適用されるであろう。
いくつかの実施形態では、計画は刺激が選択された時間の間に心拍ごとに送達されることを定義する。あるいは、計画は空間的に離れた心拍にて、例えば、3番目の心拍ごとに、7番目の心拍ごとに、10番目の心拍ごとに、または中間のまたはさらに多いまたはさらに少ない心拍数で刺激を適用することを定義する。
いくつかの実施形態では、例えば、心拍が特定の閾値よりも多い場合、または心拍が特定の閾値よりも少ない場合、刺激が心臓活動の選択された時間にて送達されるように特定の患者の治療が計画される。任意で、閾値は患者の平均心拍である
いくつかの実施形態では、刺激が患者の選択された生理的状態及び/または身体的状態の間に送達されるように、例えば、刺激が睡眠の間のみに送達される、刺激が安静時の間のみに送達される、刺激が身体活動の間のみに送達されるように、等のように特定の患者の治療が計画される。
いくつかの実施形態では、固定された用量、例えば、1日あたり送達される刺激の定義された総量が定義される。任意で、1日の間での刺激の比率は、以下の1以上に基づいてリアルタイムで制御される:
・患者の活動(例えば、患者が休息しているときと比べて患者が活動的であるときにさらに多くの刺激を送達すること、または逆もまた同様);
・患者の周囲の条件、例えば、天候条件(例えば、周囲の温度(任意でシステムの温度センサーによって感知されるような)が選択された閾値の範囲内、閾値を下回るまたは上回るときにさらに多くの刺激を送達すること)。例えば、体温を維持するのが難しくてもよい温度、例えば、35℃を超える、5℃未満の温度では、心臓電気刺激を適用する比率を減らすことが所望であってもよい;
・患者の姿勢、例えば、患者が立っているときにさらに多くの刺激を送達すること及び患者が座っている及び/または横たわっているときにさらに少ない刺激を送達すること、または逆もまた同様。任意で、患者の姿勢は、例えば、ジャイロスコープ及び/または他の慣性運動センサーのようなセンサーを使用して感知される。
いくつかの実施形態では、装置は刺激を送達するのに好適な条件を検出するように構成される。いくつかの実施形態では、装置は、例えば、装置の電極により実施されるECG測定を介して心臓の活動を検出するように構成される。任意で、測定された心臓の活動はまた患者が行う身体活動の指標も提供し、患者が活動状態にあるか、休息状態にあるかの指標も提供する。
別の例では、装置は好ましい状態で刺激を送達するために患者の身体的状態及び/または生理的状態を検出するように構成される。例えば、装置は睡眠状態または覚醒状態を検出するように構成される。例えば、装置は患者の姿勢を判定するように構成される。例えば、装置は患者が身体活動、例えば、歩行を実施しているかどうかを検出するように構成される。いくつかの実施形態では、患者の活動及び/または状態及び/または姿勢の判定は、例えば、GPS、ジャイロスコープ、マイクロホン、及び/またはその他のような1以上のセンサーからの入力に基づいて実施される、任意で、センサーは刺激装置のコントローラーと通信する、例えば、携帯電話のようなユーザーの個人用装置で構成される。
さらに、または代わりに、それに従って心臓電気刺激の適用を設定するために患者の指標及び/または条件は装置に(例えば、ユーザーのインターフェースを介して)入力される。例えば、心臓の活動が特定の特徴(例えば、心拍)にあるとき、及び/または患者が特定の身体状態及び/または生理的状態であるときに適用することを設定すること。
いくつかの実施形態では、患者は、例えば、刺激が送達されるべきである好ましい時間(1日の間で)を設定することによって治療に自主的に影響を及ぼしてもよい(例えば、ユーザーのインターフェースを介して)。一例では、患者は朝の間に1時間、及び夕方に別の1時間、治療されることを頼んでもよい。いくつかの実施形態では、システムは(例えば、システムのコントローラーまたはユーザーのインターフェースを介して)、治療時間及び/または刺激の比率及び/または刺激の強度についての患者の選択肢を提案するように構成され、患者は患者の好みに基づいて利用可能な選択肢を選択することができる。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激治療が開始し、計画に従って送達される(153)。
いくつかの実施形態では、任意で、実際の心臓の活動に応じるようにフォールバック計画に従って治療が改変される(155)。任意で、例えば、送達される刺激の総数;刺激エネルギーの総量;特定の量の特有の心拍(例えば、不規則な心臓事象の直後の心拍)の間での送達のような一般的な治療目標;及び/または他の一般的な治療目標に到達する試みにて治療は改変される。
治療が元々の計画からフォールバック計画に改変されてもよい状況のいくつかの例には、予想された(例えば、平均の)心拍からの実際の心拍の変化;不規則な心臓事象(例えば、不整脈)、心臓への異なるシグナルの送達、例えば、除細動のシグナルの送達が挙げられる。
以下はフォールバック計画に任意で従って治療計画を改変することが行われてもよい状況の例である:
・元々の計画は患者の心拍が60~100bpmの間である場合の心臓電気刺激の送達と、患者が1日(24時間ウインドウの範囲内)に合計少なくとも1時間、治療されるべきであることとを定義している。しかしながら、23時間の時間では、患者の心拍は定義されたbpmの範囲に到達しなかった。そのような症例では、元々の計画を改変して24時間ウインドウの残りの時間の範囲内で任意の心拍にて刺激を送達してもよい。
図2Aは、いくつかの実施形態に係る、予定された心臓電気刺激の投与と、実際の心臓の活動に起因する予定された投与における変化を補う改変された心臓電気刺激の投与とを模式的に示す。
いくつかの実施形態では、刺激2001は連続する刺激間の間隔を伴って適用され、例えば、刺激は6心拍(示されるように)の間隔で、4心拍、2心拍、10心拍の間隔、または間隔を構成する中間のまたはさらに多いまたはさらに少ない心拍数の間隔で適用されるように予定される。場合によっては、予定された刺激が実際の心臓の活動に基づいてリアルタイムで改変される。例えば、不規則な心拍のような事象2005は、任意で装置によって(例えば、ECG測定を介して)検出される。任意で、装置は不規則な心拍の間に刺激しないように構成されるので、予定された刺激は飛ばされる。下の棒で示されるように検出された心臓事象と飛ばされた刺激に起因して次の刺激は12拍の間隔で適用される。
いくつかの実施形態では、飛ばされた刺激を補うために、治療期間の総持続時間2007が延長されるので期間内に所望の総量の刺激に到達するために別の刺激が送達されてもよい。
図2Bはいくつかの実施形態に係る、送達される刺激エネルギーの総量に従って設定された任意の心臓電気刺激を模式的に示す。この例では、心臓電気刺激エネルギーの総量2015は治療の一般的な目標として設定される。この量に到達するために刺激は同一強度2017での複数の刺激として送達されてもよく、任意で合間のある間隔で(2B1を参照)または連続的に(2B2を参照)送達されてもよい。あるいは(2B3を参照)、複数の刺激(2019、2021)は互いに強度が異なってもよいので、刺激の合計はエネルギーの設定された総量に到達する。
いくつかの実施形態では、刺激が疼痛または感覚を患者に引き起こす場合、電流の強さを減らす。任意で刺激が疼痛を引き起こさなければ(または疼痛が特定の患者にとって耐えられるならば)、電流の強さを増してもよく、必要とされる刺激の総数及び/または治療の総持続時間を減らす可能性がある。
エネルギーの設定のいくつかの例には、1日あたり心臓電気刺激エネルギーの100ジュールの総量;1時間あたり心臓電気刺激エネルギーの5ジュールの総量;1分あたり心臓電気刺激の0.1ジュールの総量;等に到達することが挙げられてもよい。
いくつかの実施形態では、送達されるエネルギーの総量は刺激パルスの数に刺激電流の振幅を乗じることによって及び/または刺激パルスの数に出力電圧(例えば、パルス発生器によって放出される電圧)を乗じることによって算出される(例えば、装置のコントローラーによって自動的に算出される)。
図3はいくつかの実施形態に係る、心臓電気刺激治療の投与を設定する及び/または改変する方法のフローチャートである。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激治療は設定時間(TP)の間に刺激(すなわち、刺激パルス)の設定用量(SD)を提供するように計画される(301)。いくつかの実施形態では、設定時間には、1日、設定された数の時間(例えば、1、2、5、10、15、20または中間の、さらに長いまたはさらに短い持続時間)、設定された数の分(例えば、5分、10分、30分、45分または中間の、さらに長いまたはさらに短い持続時間)が含まれる。時間あたりの用量設定のいくつかの例には、1日に25,000の刺激パルス;時間あたり1000の刺激パルス;分あたり20の刺激パルスまたは中間の、さらに多いまたはさらに少ない設定パルスが挙げられる。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は設定されたスケジュールに従って送達される(303)。次いで、設定時間の終了時に、設定時間の間に送達された実際の刺激パルスの数(NSP)が算出される(305)。(任意で、送達された実際のパルスの数は装置のコントローラーによって数えられる)。
場合によっては、実際の刺激パルスの数(NSP)は設定用量(SD)とは異なってもよく、例えば、設定用量よりも少なくてもよい(307)。これは、場合によっては、例えば、不規則な心拍を考慮して、刺激に好適な定義された範囲内にない実際の心拍を考慮して飛ばされた刺激に、及び/または送達された刺激が計画されたものと異なるようにする他の状況に起因して発生してもよい。
実際の刺激パルスの数が設定用量よりも少ない場合、スケジュールを更新して類似の次回の時間の間にさらに多くの刺激を送達してもよい(309);または代わりにスケジュールを更新して計画された刺激を送達する「実生活」の可能性に従うように類似の次回の時間の間にさらに少ない刺激を送達してもよい(311)。
いくつかの実施形態では、患者の心拍が設定閾値より多いもしくは少ないならば、及び多いもしくは少ないときのみ、または定義された範囲内にあるならば、及びあるときのみ、刺激が適用される。任意で、閾値は設定された用量に到達するように(例えば、刺激の設定された数に到達するように)実際の心臓の活動を考慮してダイナミックに改変される。
いくつかの実施形態では、心臓電気刺激は特定の時間にわたる(例えば、1日数時間にわたる)各心拍での送達のために計画される;さらに、または代わりに、刺激は心拍の各設定数ごとに送達するために計画される;さらに、または代わりに、計画は刺激時間(複数可)及び刺激が送達されないオフタイムを定義する。
いくつかの実施形態では、1以上の以前の治療期間の間に送達され、装置によって記録された実際の刺激パルスに従って計画立案が実施される(及び/または治療計画が改変される)。例えば、以前の治療期間の間に実際に送達された刺激パルスの数が刺激の計画された数のたった20%、50%、75%または中間の、さらに高いまたはさらに低い割合であったならば、次の治療の時間が調整(例えば、延長)されてもよい、及び/または以前の期間の時間と同一の時間の間に提供される刺激パルスの数を減らして実際に送達された刺激パルスの数に近づけてもよい。
一例では、5時間の治療期間の間に送達された刺激パルスの数が刺激パルスの計画された数のたった50%だったならば、例えば、刺激パルスのあらかじめ定義された数に到達するように治療期間を10時間に延長することによって計画を改変することができる。
一例では、実際に送達された刺激パルスの数が刺激の計画された総数よりも10%、20%、25%、30%を超えてまたは中間の、さらに高いまたはさらに低い割合で少なければ、(例えば、治療期間の持続時間を延長することによって)計画を改変することができる。
心臓電気刺激のための例示的な装置及びシステム
図4Aは本発明のいくつかの実施形態に係る、心臓治療装置200の模式的ブロック図である。
装置200には、示されるように、1以上のCANコネクター(示さず)にて任意で装置200に結合できる1以上のリード216(任意で2つのリード)が含まれる。
例えば、1以上の蓄積容量を含む、例えば、電源回路を含むパルス発生器204を任意で使用してシグナルを生成する。
本発明のいくつかの実施形態では、心室検出器206が提供され、シグナル適用に対して禁忌であり得る非定型の心室興奮を検出するのに使用される。
本発明のいくつかの実施形態では、心房検出器208が提供され、装置200による意思決定への入力として使用されてもよい非定型の心房興奮を検出するのに使用される。
センサー入力214は、1以上のセンサー、例えば、電気センサーまたは、例えば、流量センサー、圧力センサー及び/または加速度センサーのような他のセンサーからのデータを受信してもよい。センサーからのデータは任意でさらに処理され(例えば、コントローラー202及び/または検出器206、208によって)、任意で装置200における意思決定プロセスへの入力として使用される。
コントローラー202は任意で提供され、例えば、シグナルのタイミング及び/または他のパラメーター及び/またはシグナルが適用されるべきであるかどうかを決定するための1以上の論理回路を実行する。
いくつかの実施形態では、コントローラーは治療計画に従って刺激パルスを適用することを制御する。任意で、コントローラーは治療計画からのリアルタイムの逸脱(例えば、飛ばされた刺激)を補うように計画における変更を達成する。いくつかの実施形態では、コントローラーは刺激シグナルによって装置の1以上のリードを帯電させるためのコマンドを生成する。任意で、コマンドは治療計画に従って生成される。いくつかの実施形態では、コントローラーによってコマンドが生成される際、1以上のリードを介して、且つ1以上のリードが接触する組織に任意で電流が通される。
メモリー218は任意で提供され、例えば、論理回路、過去の効果、治療計画、有害事象及び/またはパルスパラメーターを保存する。
いくつかの実施形態では、コントローラー及び/またはメモリーは1以上の治療計画(特定の患者について任意で設定される)によって及び/または1以上のフォールバック治療計画によってプログラムされる。
いくつかの実施形態では、治療計画からの変更を「補う」ための命令は、例えば、治療持続時間、刺激の数、刺激シグナルのパラメーター(例えば、電流の強さ)における改変、及び/または元々の計画におけるリアルタイムの変化を補うのに適用されてもよい他の改変に関連する、それを含むとき、装置のコントローラーによって保存され、対処される。いくつかの実施形態では、命令にはそれに従って治療の1以上のパラメーターが改変される数因子が含まれる。いくつかの例では、命令には、実際に適用された刺激がエネルギーの目標量に到達しなかった場合に刺激電流の強さに乗じるべき因子;それによって出力電圧が改変されて所望の電流の強さを生じるべき因子;実際に適用された刺激が刺激の目標総数に到達しなかった(任意で設定時間内に)場合に刺激比率に乗じるべき因子;目標に達しなかった場合にそれによって治療期間の持続時間が延長されるべき因子のような時間関連の改変、等が含まれてもよい。
いくつかの実施形態では、コントローラーは、特定の状況(例えば、飛ばされた刺激、計画されたものより少ない送達された実際の刺激の数、等)とその状況を補う命令との間を結ぶ(例えば、1以上のパラメーターを更新することによって、例えば、治療期間の長さを更新することによって)ルックアップテーブル等を指す。
データロガー210は任意で提供されて装置の及び/または患者の活動を保存する。そのようなログ及び/またはプログラミングは通信モジュール21(例えば、当該技術分野で既知の型の)を使用して装置200からのデータを、例えば、プログラマー(示さず)に送信してもよい、及び/またはデータ、例えば、プログラミング、例えば、パルスパラメーターを受信してもよい。
図4Bはいくつかの実施形態に係る、埋め込み型心臓装置600の構成成分を示す模式図である。
いくつかの実施形態では、装置は心臓電気刺激、例えば、心臓収縮性調節刺激を送達するように構成される。任意で、装置はさらに心臓除細動器(ICD)として機能するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置はICDリード601と、心臓収縮性調節リード603とを含む。
いくつかの実施形態では、ICDリードの活性化はICD制御605、除細動パルス発生器607(1以上のキャパシター609を介した)、電源(例えば、電池613)及び電源管理回路615を含む、またはそれらに接続されるICDモジュールによるものであり、適用されたパルスを感知し、パルスを検証するICD感知611は選択された(例えば、プログラムされた)振幅及び/または持続時間の範囲内である。いくつかの実施形態では、任意で右心室に配置される1以上の心臓収縮性調節リード621、623の活性化は心臓収縮性調節制御617、心臓収縮性調節発生器619を含む、またはそれらに接続される心臓収縮性調節モジュールによる。
いくつかの実施形態では、ペーシング及び/または心臓収縮性調節のためのICDコイル及び1以上の電極は同じリードで構成されることが知られている。
いくつかの実施形態では、リードは隔離625に接続される。
いくつかの実施形態では、装置はハウスキーピングモジュール627を含み、それは1以上のセンサー、例えば、温度センサー629、磁気センサー631、及びアンテナのような通信手段633、受信機、等を含む、またはそれらに接続される。他のセンサーには流量センサー、圧力センサー、加速度センサー、等が挙げられてもよい。
いくつかの実施形態では、1以上のセンサーから受信したデータは入力として受信される。任意で、入力は装置制御によって(例えば、示されていないICD制御、心臓収縮性調節制御及び/または一般的なコントローラーによって)処理され、任意で、装置600における意思決定プロセスへの入力として使用される。
いくつかの実施形態では、装置制御(例えば、示されていないICD制御、心臓収縮性調節制御及び/または一般的なコントローラー)はシグナルのタイミング及び/または他のパラメーター及び/またはシグナルが適用されるべきであるかどうかを決定するための1以上の論理回路を実行する。
メモリー(示さず)は任意で提供され、例えば、論理回路、過去の効果、治療計画、有害事象及び/またはパルスパラメーターを保存する。
データロガー(示さず)は任意で提供されて装置600の及び/または患者の活動を保存する。そのようなログ及び/またはプログラミングは通信モジュール633を使用して装置600からのデータを、例えば、プログラマー(示さず)に送信してもよい、及び/またはデータ、例えば、プログラミング、例えば、パルスパラメーターを受信してもよい。
図5Aはいくつかの実施形態に従って心臓電気刺激を適用するように構成される埋め込み型装置を模式的に説明する。
いくつかの実施形態では、埋め込み型装置501はパルス発生器503を含む。いくつかの実施形態では、パルス発生器503は、例えば、電力供給手段(例えば、電池)、電気パルスのタイミングと生成のために構成される制御回路(例えば、コントローラー)、感知回路、通信回路、記憶手段及び/または操作モジュールを包み込む筐体509を含む。
いくつかの実施形態では、505、507のような1以上の刺激リードは筐体に接続され、それから外側に伸びる。いくつかの実施形態では、リードは外部絶縁層に囲まれる1以上の電線を含む。いくつかの実施形態では、リードは異なる極性を有する2本のワイヤで構成される。リードのワイヤはコイル状である。
いくつかの実施形態では、パルス発生器503は心臓の外側、例えば、鎖骨下領域に埋め込まれる。任意で、埋め込みは最小限の侵襲性手順を介する。
いくつかの実施形態では、パルス発生器503の筐体は左胸の近傍で皮下に埋め込まれる。
いくつかの実施形態では、リード505及び507はパルス発生器503から伸びて、リードの少なくとも遠位セグメントは心臓511内に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、示されるように、双方のリードは右心房513を通過し、その遠位末端で心室中隔515に接触する。いくつかの実施形態では、各リードは異なる位置で中隔に接触する。
さらに、または代わりに、2つの空間的に離れた刺激電極を含む単一のリードが使用されてもよいことが知られている。
図は心室中隔515に対して右心室531に配置されている双方のリードを示す一方で、1以上の刺激リードが、結果的に異なる効果サークルで及び/または異なる組織を標的として他の位置にあってもよいことも知られている。いくつかの実施形態では、リードはその右側で心臓の内部に配置されて2つの潜在的な利点:(a)心臓の外側で刺激される組織が少ない;及び(b)左側の心臓よりも侵襲性のアクセス及び存在が少ない;を任意で利用する。
いくつかの実施形態では、リードの一方は心臓の外側に埋め込まれ、他方のリードは心臓の内側に埋め込まれる。
いくつかの実施形態では、リードのそれぞれはチップ型電極(リード507の517、リード505の519を参照)で終わる。チップ型電極は接触電極、ねじ込み型電極、縫合電極、浮遊電極及び/または他の型として構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、リードの一方または双方はチップ型電極に近接してリードに沿って設置される環状電極(リード507の521、リード505の523を参照)を含む。
いくつかの実施形態では、電極は心臓の右心室または右心房にて埋め込まれる。
いくつかの実施形態では、チップ型電極は組織の中に通されるように通すことによって形成される。あるいは、チップ型電極は単に組織に接触して配置される。
いくつかの実施形態では、リードの一方または双方は除細動コイル(リード505の525を参照)を含む。任意で、コイル525はチップ型電極に近接して及び/または環状電極に近接してリードに沿って設置される。
いくつかの実施形態では、コイルは右心室、右心房または大静脈にて埋め込まれる。
いくつかの実施形態では、リードの一方または双方は、例えば、心臓収縮性調節シグナルのような非興奮性シグナルを送達するように構成される。
いくつかの実施形態では、心臓収縮性調節シグナルは心室組織に接触してまたは心室組織内で適用される。
いくつかの実施形態では、心臓収縮性調節シグナルは心臓の相対不応期及び/または絶対不応期の間に心臓に適用される。いくつかの実施形態では、シグナルの電場がそのような心室組織、例えば、左心室、右心室及び/または心室中隔を刺激するとき心臓の心室の収縮性を高めるようにシグナルが選択される。本発明のいくつかの実施形態では、収縮性調節はシグナルによって引き起こされるホスホランバンのリン酸化によって提供される。本発明のいくつかの実施形態では、収縮性調節は、シグナルによって引き起こされるタンパク質転写及び/またはmRNA生成における変化によって引き起こされ、任意で胎児の遺伝子プログラムの反転の形で引き起こされる。いくつかの実施形態では、心臓収縮性調節シグナルはそれが適用される組織以外の組織に対して興奮性であってもよいことが知られている。
単一のパルス系列に限定されない一方で、心臓収縮性調節という用語は、絶対不応期の間に適用される有意な成分を含む、急性の及び/または慢性の方法で心臓収縮性に対する臨床的に有意な効果を有する、及び/または胎児の遺伝子プログラムの反転を引き起こす及び/またはホスホランバンのリン酸化を増やすシグナルのファミリーのいずれかを記載するのに使用される。いくつかの実施形態では、シグナルは心臓の1つの部分に対して潜在的に興奮性であるが、他の部分に対しては非興奮性である。例えば、シグナルは心房にて興奮性であることができるが、心室にて興奮性ではないタイミング(心室興奮に比べて)で適用することができる。
本発明のいくつかの実施形態では、シグナルは心臓周期の受容期の間に潜在的に刺激性である一方で、タイミングに起因して非興奮性である。特に、シグナルはそれによって影響を受ける組織の不応期の間に、任意で絶対不応期の範囲内で適用される。
いくつかの実施形態では、装置の電極、例えば、心臓収縮性調節を適用する電極は心臓周期のR波の振幅及び/またはRR間隔を測定するのに使用される。
図5Bはいくつかの実施形態に係る、複数のリードを含む心臓装置を模式的に説明する。いくつかの実施形態では、装置5500は心臓に心臓収縮性調節刺激を送達するように構成される。いくつかの実施形態では、装置5500はさらに心臓除細動器(ICD)として機能するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置5500は複数のリードを含む。示されている例では、第1のリード5510は心臓5516の右心房に伸び、例えば、心臓収縮性調節刺激を適用するための第2のリード5511は右心室に伸び、任意で心室中隔に接触し;第3のリード5512は右心室に伸び、任意で心室中隔に接触し;第4のリード5514は、例えば、冠状静脈洞を介して左心室に伸びる。いくつかの実施形態では、リードの1以上は除細動コイルを含む。この例では、リード5512が上大静脈衝撃コイル3330及び右心室衝撃コイル5532を含む。
いくつかの実施形態では、複数のリードが複数のポート(示さず)を介して装置の筐体5520に接続される。いくつかの実施形態では、1以上のリードの活性化の制御はスイッチ回路、例えば、装置のコントローラーのスイッチ回路を介する。
用語「含む(comprises)」、「含むこと(comprising)」、「含む(includes)」、「含むこと(including)」、「有すること(having)」という用語及びそれらの同根語は「含むが、これらに限定されない」を意味する。
「から成る(consisting of)」という用語は「含み且つこれらに限定される」を意味する。
「から本質的に成る(consisting essentially of)」という用語は組成物、方法または構造が追加の成分、工程及び/または部分を含んでもよいが、追加の成分、工程及び/または部分が請求されている組成物、方法または構造の基本的な且つ新規の特徴を実質的に変化させない場合に限ることを意味する。
本明細書で使用されるとき、単数形態「a」、「an」及び「the」は内容が明瞭に指示しない限り、複数の指示対象を含む。例えば、「a化合物」または「少なくとも1つの化合物」という用語はそれらの混合物を含む複数の化合物を含んでもよい。
本出願の全体を通して、本発明の実施形態は範囲形式で提示されてもよい。範囲形式での記載は単に好都合と簡潔さのためであると理解されるべきであり、本発明の範囲に対する融通の利かない限定として解釈されるべきではない。したがって、範囲の記載は具体的に開示されている考えられる部分範囲のすべて、と同様にその範囲内の個々の数値を有すると見なされるべきである。例えば、「1~6」のような範囲の記載は、例えば、「1~3」、「1~4」、「1~5」、「2~4」、「2~6」、「3~6」等のような具体的に開示されている部分範囲、と同様にその範囲内の個々の数値、例えば、1、2、3、4、5、及び6を有すると見なされるべきである。これはわずかな範囲に関係なく適用される。
本明細書で数的範囲が示されるときはいつでも、指示された範囲内の任意の引用された数(分数または整数)を含むことになっている。第1に示す数と第2に示す数との「間の範囲を決めること/複数の範囲」という表現、及び第1に示す数から第2に示す数「までの」、「範囲を決めること/複数の範囲」は本明細書では相互交換可能に使用され、第1と第2に示す数及びその間の少数及び整数のすべてを含むことになっている。
本明細書で使用されるとき、「方法」という用語は、化学、薬理学、生物学、生化学及び医術の実行者に知られている、または実行者よって既知のやり方、手段、技法及び手順から容易に開発されるやり方、手段、技法及び手順を含むが、これらに限定されない、所与の課題を達成するためのやり方、手段、技法及び手順を指す。
本明細書で使用されるとき、「治療すること」という用語には、状態の進行を無効にすること、実質的に抑制すること、減速することまたは元に戻すこと、状態の臨床的なまたは審美的な症状を実質的に改善すること、または状態の臨床的なまたは審美的な症状の外見を実質的に予防することが含まれる。
別々の実施形態の文脈にて明瞭性のために記載されている本発明の特定の特徴は単一の実施形態にて組み合わせて提供されてもよいことが十分に理解される。逆に、単一の実施形態の文脈にて簡潔さのために記載されている本発明の種々の特徴は本発明の任意の他の記載されている実施形態にて別々に、または任意の好適な部分組み合わせで、または好適であるとして提供されてもよい。種々の実施形態の文脈にて記載されている特定の特徴は、それらの要素なしでは実施形態が作動不能でない限り、それらの実施形態の必須の特徴と見なされるべきではない。
本明細書にて言及されている刊行物、特許及び特許出願はすべて、各個々の刊行物、特許及び特許出願が具体的に且つ個々に参照によって本明細書に組み込まれるように指示されたかのようにと同じ程度に参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。加えて、本出願における任意の参考文献の引用または特定はそのような参考文献が本発明の従来技術として利用可能であるという承認として解釈されるべきではない。セクションの見出しが使用される範囲において、それらは必然的に限定すると解釈されるべきではない。加えて、本出願の優先権書類(複数可)は参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

Claims (38)

  1. 心臓電気刺激装置を操作する方法であって、前記装置は最初の治療計画が定義されるメモリーを含み、前記治療計画はそれに従って心臓電気刺激が心臓に適用されるパラメーターを含み、前記方法が
    装置のコントローラーを介して且つ前記最初の治療計画に従って、心臓電気刺激シグナルによって前記装置の1以上のリードを帯電させるコマンドを生成することと、
    1以上のセンサーを使用して実際の心臓の活動を感知することと、
    前記1以上のセンサーによって感知されるような前記実際の心臓の活動に治療を適応させるように前記コマンドを変更することと、
    前記装置のコントローラーにて、前記感知された実際の心臓の活動に起因して前記最初の治療計画に対して生じる変化を補うように前記パラメーターの少なくとも1つを自動的に更新することと、を含む、方法。
  2. 前記パラメーターが、心臓電気刺激の比率、心臓電気刺激が適用されるべきである時間、刺激電流、出力電圧、および各刺激の持続時間のうちの1以上を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記パラメーターが心臓電気刺激の総数及び/または心臓電気刺激エネルギーの総量を得るように選択される及び/または更新される、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記自動的に更新することが、心臓電気刺激の前記比率を増やすまたは減らすこと、心臓電気刺激が適用される前記時間を延長するまたは短縮すること、前記刺激電流の強さを増やすまたは減らすこと、および前記刺激の持続時間を延長するまたは短縮すること、のうちの1以上を含む、請求項2に記載の方法。
  5. 前記治療計画が治療される患者の心臓活動の特徴の測定された及び/または受信された入力に従って定義される及び/または更新される、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記心臓活動の特徴が平均心拍、平均1回拍出量、不規則な心臓事象の発生率を含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記不規則な心臓事象が心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈または心室性不整脈の群に由来する請求項5に記載の方法。
  8. 前記装置が埋め込み型装置であり、前記1以上のリードが前記心臓の心室中隔に接触する、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記1以上のセンサーを使用して前記実際の心臓の活動を測定することを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記治療計画は前記コマンドが生成されるべきである間に心拍の1以上の閾値に従って定義される、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記治療計画は前記コマンドが生成されるべきである間に患者の1以上の身体的状態に従って定義される、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記自動的に更新することが1以上の飛ばされた心臓電気刺激に応えて実施される、請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記自動的に更新することは、実際に送達された心臓電気刺激の数が心臓電気刺激の計画された数よりも少なければ実施される、請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記自動的に更新することは、送達された心臓電気刺激エネルギーの総量が心臓電気刺激エネルギーの計画された量よりも少なければ実施される、請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記心臓電気刺激が心臓収縮性調節刺激を含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 心臓刺激装置を操作する方法であって、
    選択される時間にわたって心臓に送達される刺激の総数を選択することと、
    前記心臓に刺激を送達するコマンドを生成することと、
    生成される刺激の数が刺激の前記選択された総数よりも少なければ、必要とされる追加の刺激を送達するのに十分な程度で選択される時間を追加することとを含む、前記方法。
  17. 前記刺激が心臓収縮性調節刺激を含む、請求項16に記載の方法。
  18. 生成される刺激の前記数が刺激の前記選択された総数の90%未満であれば、前記選択される時間を追加して追加の刺激を生成する、請求項16または17に記載の方法。
  19. 選択される時間を追加することが最初に選択された前記時間を延長することを含む、請求項16に記載の方法。
  20. 生成された刺激の前記数が心臓電気刺激の前記選択された総数よりも少なければ、今後の刺激期間のために心臓電気刺激の前記選択された総数を減らすことを含む、請求項16に記載の方法。
  21. 前記選択される時間が1日に4時間~8時間の間である、請求項16に記載の方法。
  22. 心臓電気刺激治療を計画する方法であって、
    心臓電気刺激によって心臓に送達されるエネルギーの総量を選択することと、
    心臓電気刺激が前記心臓に適用されるべきである間の時間及び前記刺激のそれぞれのための刺激電流の強さの一方または双方を選択することと、を含み、前記時間及び前記刺激電流の強さはエネルギーの前記総量に到達するように選択される、方法。
  23. 前記心臓電気刺激が心臓収縮性調節刺激を含む、請求項22に記載の方法。
  24. 心臓電気刺激治療のためのシステムであって、
    埋め込み型パルス発生器と、
    前記パルス発生器から心臓に伸びる、心臓電気刺激を適用するための1以上のリードと、
    心臓電気刺激を適用するための少なくとも1つの治療計画でプログラムされるコントローラーと、を含み、前記コントローラーが、心臓電気刺激が適用される間の時間、心臓電気刺激の比率、各心臓電気刺激で送達されるエネルギーの量を含む1以上のパラメーターを更新することによって実際の心臓の活動に応えて前記治療計画を自動的に更新するように構成される、システム。
  25. 前記実際の心臓の活動を測定するように構成されるECGセンサーを含む1以上のセンサーを含む、請求項24に記載のシステム。
  26. 前記1以上のリードが前記心臓の心室中隔に接触する、請求項24または25に記載のシステム。
  27. 前記コントローラーが前記治療計画を自動的に更新するための命令でプログラムされ、前記命令が前記治療計画におけるリアルタイムの変化を補うのに好適である、請求項24~26のいずれか1項に記載のシステム。
  28. 前記命令が、それに従って以下のパラメーターの1以上が更新される数因子、刺激電流の強さ、選択される刺激電流の強さを設定する出力電圧、刺激の持続時間、治療期間の持続時間、刺激の比率を含む、請求項24~27のいずれか1項に記載のシステム。
  29. 前記コントローラーが心臓電気刺激の総数及び/または心臓刺激エネルギーの総量を得るためにパラメーターを選択する及び/または更新するように構成される、請求項24~28のいずれか1項に記載のシステム。
  30. 前記コントローラーが、心臓電気刺激の前記比率を増やすまたは減らし、心臓電気刺激が適用される前記時間を延長するまたは短縮し、刺激電流の強さを増やすまたは減らし、刺激の持続時間を延長するまたは短縮するように構成される、請求項24~29のいずれか1項に記載のシステム。
  31. 前記コントローラーが、前記1以上のセンサーによって取得されたデータに基づいて平均心拍、平均1回拍出量、不規則な心臓事象の発生率の1以上を推定するように構成される、請求項25に記載のシステム。
  32. 前記不規則な心臓事象が心室性期外収縮(PVC)、心房性不整脈または心室性不整脈の群に由来する、請求項31に記載のシステム。
  33. 前記コントローラーが、前記心臓電気刺激が適用される間に心拍の1以上の閾値を入力として設定する及び/または受信するように構成される、請求項24~32のいずれか1項に記載のシステム。
  34. 前記コントローラーが、前記心臓電気刺激が適用される間に患者の1以上の身体的状態を入力として設定する及び/または受信するように構成される、請求項24~33のいずれか1項に記載のシステム。
  35. 前記コントローラーが、1以上の飛ばされた心臓電気刺激に応えて前記治療計画を自動的に更新するように構成される、請求項24~34のいずれか1項に記載のシステム。
  36. 前記コントローラーが、実際に送達された心臓電気刺激の数が心臓電気刺激の計画された数よりも少なければ、前記治療計画を自動的に更新するように構成される、請求項24~35のいずれか1項に記載のシステム。
  37. 前記コントローラーが、設定された時間内に送達される心臓電気刺激の数を設定するように構成される、請求項24~35のいずれか1項に記載のシステム。
  38. 前記設定される時間が24時間を含む、請求項37に記載のシステム。
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