JP3212611B2 - 心房細動を消失させるための植込み可能な医用装置 - Google Patents
心房細動を消失させるための植込み可能な医用装置Info
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Description
より詳しくは、植込形のペースメーカ、カルジオバー
タ、及びデフィブリレータに関するものである。
ペーシングの方法が多数提案されている。それら方法に
は様々なペーシング方式が含まれ、例えば、オーバード
ライブ・ペーシング、バースト・ペーシング、自動デク
リメント式オーバードライブ・ペーシング等々の方式が
ある。これらペーシング方式はいずれも、心臓の房室の
1つないし幾つかに持続性の頻脈を発生させるおそれの
ある異常再入状態を消失させることを意図した方法であ
る。
サイト心臓ペーシングを実行することで、頻脈を予防な
いし解消できるようにするということが提案されてい
る。頻拍性不整脈の解消ないし予防を目的としたマルチ
サイト心臓ペーシングの初期の具体例が、米国特許第3,
937,226号(Funke)に開示されている。同米国特許の装
置は、小表面積のペーシング電極を複数備え、それら電
極の各々を個別の出力回路及び増幅回路に接続したもの
である。同米国特許の装置は、各々が一般的な構成の心
臓ペースメーカの出力回路を5組ないしそれ以上寄せ集
め、それら出力回路が心臓の夫々の部位に同時にペーシ
ング刺激を印加するよう、それら出力回路をトリガする
ようにしたものに等しい。これは、次のような仮説に基
づいたものであり、その仮説とは、検出されたQRS群に
同期させて心臓上の複数の部位に同時に刺激を印加する
ことにより、心臓組織の各部分の脱分極の同時性を高め
ることができ、それによって不整脈を予防できるという
ものである。
ショックを印加する処置が一般的であり、植込形の抗不
整脈装置では、このような高エネルギの電気ショックを
印加するために大表面積の電極を採用している。この種
の電極は、除細動の対象とする心房ないし心室の外側に
装着されることもあれば、内側に装着されることもあ
る。ここで高いエネルギ・レベルを用いる理由は、電気
パルスを印加する時点で、除細動の対象とする心房ない
し心室の組織の各部分が、脱分極−再分極サイクル中の
夫々に異なった段階にあるため、その組織の全体を同時
に脱分極させるためには高いエネルギ・レベルが必要だ
からである。
ているものとしては、PCT出願第US92/02829号(公報第W
O92/18198号、Adams et al.)に開示されているペース
メーカ兼デフィブリレータがある。尚、同公報の内容は
全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとす
る。同公報には、心室性頻脈ないし心室細動の誘発を回
避するために、心房除細動用の高電圧パルスの印加タイ
ミングを心室心電図信号に綿密に同期させるということ
が記載されている。これは、心房除細動パルスを不適当
なタイミングで印加すると、心室細動等の心室性不整脈
の症状を誘発するおそれがあるということである。
ときとして心房細動へ移行することがあり、そのような
心房性の頻拍性不整脈の発生を予防するために、ペーシ
ング・パルスを心房内の複数の部位へ供給するというこ
とについての研究がこれまでになされている。例えば、
Daubert et al.の論文「永続的な心房再同期化による進
行性心房間ブロックに関連した心房性の頻拍性不整脈の
予防(“Prevention of Atrial Tachyarrhythmias Rela
ted to Advanced Interatrial Block by Permanent Atr
ial Resynchronization",by Dauberut et al.,Pace,Vo
l.14,p.648,1991)」には、左右の心房へ同期させたペ
ーシング・パルスを供給することによって、心房性の頻
拍性不整脈の発症を予防するということが開示されてい
る。
以下)のペーシング・パルスを用いて細動を除去するこ
との理論的可能性についての研究がなされている。例え
ば、最近のAllessie et al.の論文「有意識状態の犬に
おける高速ペーシングによる心房細動の局所的抑制(Re
gional Control of Atrial Fibrillation by Rapid Pta
cing in Conscious Dogs",by Allessie et al.,publish
ed in Circulation,Vol.84,No.4,October 1991,pages 1
689−1697)」には、ペーシング・パルスの供給を、ペ
ーシング電極の装着部位で検出した脱分極の波形に対し
て同期した特定の時間範囲内に実行すれば、心房組織の
うちの細動を発生している小領域をそのペーシング・パ
ルスで捕捉し得ることが示されている。ただし、そのよ
うなペーシング・パルスによって形成される脱分極の進
行波面は、心房組織の全域へ伝播することはなく、その
原因は、心房組織の、そのペーシング・パルスで刺激さ
れた部位の周囲の各部分の分極状態が、夫々の部分ごと
に異なっていることにある。
供給するようにするということが、米国特許出願第08/0
82,327号(発明の名称:「心房細動並びに心房粗動に対
する処置のための方法及び装置(Method and Apparatus
for Treatment of Atrial Fibrillation and Flutte
r)」、1993年6月24日出願、Bardy et al.)に開示さ
れている。同米国特許出願の装置は、持続性ないし頻発
性の心房細動の症状を有する患者において高い心室拍動
数が検出されたときに、その検出に応答してパルス・バ
ーストを供給するようにしたものである。また、必要に
応じて、パルス・バーストによって個々の脱分極に同期
させて房室結節の脂肪パッド内の神経を刺激すること
で、部分的な心臓ブロックを発生させ、それによって心
室拍動数を低下させるようにしている。
は、そのパルス・バーストが確実に心房の不応期間内に
供給されるように、心房脱分極に同期させて供給すべき
であり、さもなくば、そのパルス・バーストの供給によ
って心房細動を誘発するおそれがあるということも知ら
れている。この作用を論じたものとしては、米国特許出
願第08/086,278号(発明の名称:「狭心症に対する処置
のための方法及び装置(Method and Apparatus for Tre
atment of Angina)」、1993年6月30日出願、Bardy)
がある。同米国特許出願に開示されている装置は、検出
している心房脱分極に同期させてパルス・バーストを心
房へ供給することによって、洞房結節の脂肪パッドに刺
激を印加し、狭心症患者の洞性律動による心拍数を低下
させるようにしたものである。
ルギ・レベルと同程度のエネルギ・レベルの刺激パルス
を用いて細動を除去するための方法及び装置を提供する
ことにある。本発明は、心房細動に対する処置において
特に有用であると考えられ、なぜならば、心房へ高エネ
ルギのショックを供給しないため、そのショックによっ
て心室性頻脈や心室細動を誘起するおそれがないからで
ある。更には、高エネルギのショックに付随する痛みを
与えることもない。
られている種類のパルス・バーストを心臓へ印加するこ
とによって、以上の目的を達成するものである。そのパ
ルス・バーストは、低エネルギの一連のパルスから成
り、ここでいう低エネルギのパルスとは、通常は約50ボ
ルト以下のパルスである。各バースト・サイクルに含ま
れるパルス・バーストの数は、1つであることもあれ
ば、2つ以上であることもある。パルス・バーストの中
のパルスは、そのパルス周波数を20Hz以上とすればよ
く、一般的には20〜200Hzの範囲内の周波数にすればよ
い。バースト・サイクルの長さは、最長で数分間にすれ
ばよい。バースト・サイクルの中の先頭のパルス・バー
ストは、検出している心臓脱分極に同期させて供給する
ようにしてもよく、非同期で供給するようにしてもよ
い。後続のパルス・バーストは、所定間隔で次々と送出
するため、以後の心房脱分極に対して非同期で送出され
ることになる。それらパルス・バーストは、そのバース
ト持続時間を例えば約50ミリ秒以上とし、また、パルス
・バーストとパルス・バーストとの間に挟むバースト休
止期間を例えば約1秒以上とすればよい。バースト休止
期間中に、自発的な心房律動を解析し、それによって心
房細動の消失が検出されたならば、その検出に応答して
以後のパルス・バーストの送出を停止する。
きなかった場合には、それに続いて実行するバースト・
サイクルにおいて、パルス周波数、バースト持続時間、
ないしはバースト休止期間を変更するようにしてもよ
い。例えば、最初のバースト・サイクルで細動を除去で
きなかった場合には、それに続いて、パルス周波数、パ
ルス振幅、バースト持続時間、及び/または、バースト
休止期間を変更しつつ、複数回のバースト・サイクルを
次々と実行するようにしてもよい。パルス・バーストの
パラメータを変更する方法としては特に、各パルス・バ
ースト内のパルス周波数をインクリメントして行く方法
や、各パルス・バーストのバースト持続時間を延長して
行く方法がある。一連の複数回のバースト・サイクルを
実行しても細動を除去できなかった場合には、この装置
が、ある長さの時間に亙って、例えば数時間ないしそれ
以上の時間に亙って、バースト送出機能をディスエーブ
ルし、その期間が経過した後に再度、細動の除去を試み
るようにしてもよい。
として、高電圧の除細動治療用出力を併せて発生できる
ようにした実施の形態とすることもできる。
側に装着した電極を使用して本発明を実施することにな
るであろう。ただし患者によっては、左右の心房に電極
を装着して実施する場合もあり得る。本発明者が試験を
行った実施の形態では、標準的な心房ペーシング電極を
用いて、心房の一箇所にだけパルス・バーストを印加す
るようにした。しかしながら、本発明が提供する治療用
出力は、マルチサイト電極システムを用いても、また大
表面積電極を用いても、良好に供給し得るものである。
合に、大きな効果の得られるものであるが、実際問題と
して心房細動を心房粗動から区別することが困難なこと
があり、また患者によっては、細動と粗動とが同時に生
じていることさえある。更に本発明の治療用出力は、医
師が心房粗動であると判断しかねない、心房細動を伴わ
ない律動に対する処置に用いても効果の得られるもので
ある。従って、本発明の利用形態としては、所定の拍動
数(例えば240拍/分)以上の高速の心房律動が検出さ
れたときに、その検出に応答して、パルス・バーストか
ら成る治療用出力を送出する装置の形態とされることが
多いものと考えられる。先に言及したAllessieの論文に
開示されている、細動を発生している組織にペーシング
を施す方法とは異なり、本発明では、検出した心臓の律
動に個々のパルスを精密に同期させ得るか否かによって
効率が左右されるということがない。また高電圧を用い
て行う除細動とは異なり、本発明が提供する治療用出力
は、1個のパルスを供給することによって、細動を発生
している心房ないし心室の全体を同時に脱分極させるも
のではなく、また、心室性の頻拍性不整脈を誘発するお
それもない。
兼カルジオバータ兼デフィブリレータ・システムの一部
に本発明を組込んだ実施の形態とすることも可能であ
る。その場合には、大表面積電極を併せて装備すること
になるであろう。かかる実施の形態においては、検出さ
れた不整脈を本発明の治療用出力によって除去できなか
ったならば、その大表面積電極を用いたカルジオバージ
ョンないしデフィブリレーションが実行されるようにし
ておいてもよい。或いは、本発明を実施するのに、心房
ペースメーカの機能だけを有するような形態とすること
も可能である。その場合には、電極を介して供給するの
は、ペーシング・パルス及びバースト・パルスのみとな
る。いずれの実施の形態においても、大表面積電極を用
いて、Duffin特許に記載されているような抗頻拍ペーシ
ング、及び/または、先に言及したDaubert et al.の論
文に記載されているような心房細動の発生の予防を行う
ようにすることができる。
それに付随する第1のリードの全体図であり、ヒトの心
臓に対するそのリード並びにそのリードの電極の装着位
置を示した図である。
ルの説明図である。
きるようにしたペースメーカのブロック図である。
ルジオバータ兼デフィブリレータ及びそれに付随するリ
ード・システムの全体図であり、ヒトの心臓に対するリ
ード並びに電極の装着位置を示した図である。
きるようにした植込形ペースメーカ兼カルジオバータ兼
デフィブリレータのブロック図である。
ド系をヒトの心臓10と共に示した全体図である。図示の
如く、この装置は、ペーシング電極3及び4を装備した
右心房リード2を備えている。右心房リード2には、一
般的はバイポーラ形の心房ペーシング用リードを用いる
ことができ、この右心房リード2を介して、通常の心臓
ペーシングと、心房脱分極の検出と、バースト・パルス
の供給とを行うようにしている。ただし、それらの心臓
ペーシング、心房脱分極の検出、及びバースト・パルス
の供給のうちのいずれかまたは全てを、リード2に装備
した電極のうちの一方と、この装置1のハウジングの表
面に装備した電極との間で行うようにしてもよい。また
必要とあらば、リード2に装備した電極の替わりに1つ
ないし複数の心外膜電極を用いるようにしてもよい。図
示した電極は一対のペーシング電極を構成しており、そ
れら電極のうちの一方(電極3)だけを心臓組織に刺激
を印加するために使用しているのであるが、しかしなが
ら、各心房に1つずつ電極を装備した一対のバイポーラ
形電極や、複数対の電極や、一方または両方の心房に装
着した大表面積の心外膜電極または経静脈電極を用いて
も、パルス・バーストによるペーシングを利用した本発
明の治療用出力を供給することができる。
ことが考えられる。即ち先ず、徐膜の症状が存在してい
るときには、右心房リード2に装備した2つの電極また
はそれらに対応した心外膜電極を介して、通常のAAIペ
ーシングが実行されるようにしておく。更に、任意の構
成として、それら電極を介して、センサに基づく心拍応
答AAIRモードの心臓ペーシングや、抗頻脈ペーシングが
実行されるようにしておいてもよい。そして、心房細動
が検出されたならば、それが検出されたことに応答し
て、パルス・バーストの供給が開始されるようにしてお
く。即ち、心房細動の検出に応答してペースメーカが最
初のパルス・バーストを送出するようにし、この最初の
パルス・バーストは、検出された心房脱分極に同期して
送出するようにしてもよく、また、その心房脱分極に対
して非同期で送出するようにしてもよい。そして、最初
のパルス・バーストに続くバースト休止期間中に心房電
位をモニタして、心房細動が消失したか否かを判定す
る。もし心房細動が消失していたならば、パルス・バー
ストの送出を停止して、後続のパルス・バーストによっ
て細動が再発する事態を回避する。一方、心房細動が消
失しておらず、しかも、実行しているバースト・サイク
ルが、パルス・バーストを2回以上送出するように設定
されている場合には、そのバースト休止期間の終了の時
点で次のパルス・バーストを送出する。この場合、次の
パルス・バーストは、バースト休止期間中に発生する心
房脱分極のタイミングとは無関係なタイミングで送出さ
れる。このようにして、予め長さを定めたバースト・サ
イクルが終了するか、或いは、心房細動の消失が検出さ
れるまで、反復してパルス・バーストを送出する。
力は、ある1人の患者に発生する様々な心房細動の全て
を除去できるとは限らない。ただし心房細動は、心室細
動とは違って、直ちに生命に関わる症状ではなく、心房
細動を除去する試みを反復しているうちに重大な結果に
至ってしまうということはない。そのため最初のバース
ト・サイクルで細動を除去できなかった場合には、それ
に続いて、パルス周波数、パルス振幅、バースト持続時
間、及び/または、バースト休止期間を変更しつつ、複
数回のバースト・サイクルを次々と実行するようにして
もよい。パルス・バーストのパラメータを変更する方法
としては特に、各パルス・バースト内のパルス周波数を
インクリメントして行く方法や、各パルス・バーストの
バースト持続時間を延長して行く方法がある。一連の複
数回のバースト・サイクルを実行しても細動を除去でき
なかった場合には、この装置が、ある長さの時間に亙っ
て、例えば数時間ないしはそれ以上の時間に亙って、バ
ースト送出機能をディスエーブルし、その期間が経過し
た後に再度、細動の除去を試みるようにしてもよい。高
電圧を用いて心房デフィブリレーションを行う機能を備
えた装置において本発明を実施する場合には、ペーシン
グ・パルスと同程度のレベルの本発明の治療用出力を、
心房デフィブリレーションのための最初の治療用出力と
して使用するようにしてもよく、そうすれば、高電圧の
ショックを印加する回数を低減するという目的を容易に
達成することができる。
イミングを規定する幾つかの期間を説明するための図で
ある。反復して送出する複数のパルス・バーストのうち
の3つのパルス・バーストだけを、参照番号100、102、
及び104を付して図示した。バースト・サイクル長さT3
の間に複数のパルス・バーストが送出され、このバース
ト・サイクル長さT3に含まれる一連の複数のパルス・バ
ーストは、その各々がバースト持続時間T1を有し、1つ
のパルス・バーストとその次のパルス・バーストとの間
にバースト休止期間T2が挟まれている。バースト・サイ
クルの持続時間T3を予め定めるに際しては、時間の長さ
で定めるようにしてもよく、また、そのバースト・サイ
クルにおいて送出すべきパルス・バーストの個数を定め
ることによって、結果的にその時間の長さが定まるよう
にしてもよい。後者の場合には、バースト・サイクルの
持続時間T3は、送出すべきパルス・バーストの個数と、
バースト持続時間T1の長さと、バースト休止期間T2の長
さとによって定まる。
を、次のようにして試験した。先ず、米国、ミネソタ
州、ミネポリスに所在のメドトロニック社の製品である
「Itrel II型」神経刺激器から65Hzのパルス・バースト
を発生させ、そのパルス・バーストを心房ペーシング用
リードを介して犬の心房に印加することによって、その
犬に心房細動を誘発させた。次に、同じ刺激器から発生
させた50Hz及び130Hzのパルス・バーストを用いて試験
を行ったところ、場合によっては心房細動を消失させる
効果があることが判明した。ただし、ここで重要なこと
は、細動が消失した後に更にパルス・バーストを反復し
て印加していると、それによって、しばしば細動が再発
してしまうということである。このことは、バースト休
止期間中に心房細動の消失の有無を判定することが、そ
して、実際に心房細動が消失していたならば後続のパル
ス・バーストの送出を阻止することが、重要であるとい
うことを示している。
な機能要素を示したブロック図である。タイミング及び
制御のための機能は、現在市販されている様々なペース
メーカに採用されているシステムと同様に、マイクロプ
ロセッサを用いたシステムで実行するようにしておくこ
とが好ましい。タイミング/制御ロジック500、マイク
ロプロセッサ502、ランダム・アクセス・メモリ504、並
びにリード・オンリ・メモリ506の基本的な機能及び動
作は、例えば米国特許第4,407,288号(Langer et al.、
1983年10月4日発行)、米国特許第5,022,395号(Russi
e、1991年6月11日発行)、米国特許第4,958,632号(Du
ggan、1990年9月25日発行)、それに、米国特許第4,83
0,006号(Haluska et al.、1989年5月16日発行)等に
開示されているマイクロプロセッサ制御式のペースメー
カ・システムに用いられている、それらに対応する要素
と同様のものとすればよい。尚、これら米国特許の内容
は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものと
する。タイミング/制御回路500はマイクロプロセッサ5
02と協働して、徐脈ないし頻脈の発生を検出し、そして
その検出に応答して、送出可能な種々のペーシング治療
用出力の送出動作を制御バス512を介して制御する。マ
イクロプロセッサ502は更に、検出している心房脱分極
の状態に基づいて、心房細動の発生を検出し、そしてバ
ースト・パルス発生回路516からのパルス・バーストの
送出動作を制御する。マイクロプロセッサ502の動作
は、リード・オンリ・メモリ506とランダム・アクセス
・メモリ504とに格納されているプログラムによって制
御される。医師は、ランダム・アクセス・メモリ504に
格納されるプログラムに変更を加えることによって、こ
の装置の動作を変更することができる。このプログラム
変更は、様々な植込形刺激器に一般的に用いられている
制御/テレメトリ回路を介して行われる。ランダム・ア
クセス・メモリ504には更に、測定された種々のパラメ
ータも格納され、それらパラメータには、P−P期間の
長さや、P波の波幅及び振幅等が含まれる。ランダム・
アクセス・メモリ504には更に、この装置に装備されて
いる様々な電極を介して検出された心電図信号をディジ
タル化したデータも格納される。マイクロプロセッサ50
2、ランダム・アクセス・メモリ504、リード・オンリ・
メモリ506、それに制御ロジック500の間の通信は、アド
レス/データ・バス508を介して行われる。
を印加するという目的を達成するためには、20〜200Hz
のパルス周波数を使用し得るようにしておくことが好ま
しく、また、パルス周波数の範囲をこのようにしたとき
には、バースト持続時間を100〜1000ミリ秒とし、バー
スト休止期間を2〜10秒とし、また、一連の複数のパル
ス・バーストを反復して送出するバースト・サイクル時
間を1〜5分とすることが好ましい。バースト・パルス
に関するこれらパラメータの具体的な値は、植込み手術
を行う医師が設定することができ、また、複数回のバー
スト・サイクルを反復して実行させる場合には、それに
対応した複数組のパラメータ・セットの具体的な値を設
定することができる。パルス・バーストを送出する際
に、検出を行っている電極の周囲の心房組織の状態に同
期させて送出する必要はなく、そのため、心房細動を検
出したならば、任意の適当な時刻にバースト・サイクル
を開始することができる。ただし、バースト・サイクル
の中の最初のパルス・バーストを、検出された心房脱分
極に同期させて送出するようにしてもよい。
を送出する度に、その送出後に心房センスアンプ回路51
0から得られる心房心電図信号を解析して細動が消失し
たか否かを判定する。細動が消失していたならば、以後
のパルス・バーストの送出を停止する。一方、細動が持
続していたならば、バースト休止期間の終了の時点で次
のパルス・バーストを送出する。バースト・サイクルが
終了するまでパルス・バーストの送出が反復される。バ
ースト・サイクルが終了するのは、所定のバースト・サ
イクル時間が経過したときか、パルス・バーストの送出
回数がそのバースト・サイクルにおいて送出すべき所定
の回数に達したときかのいずれかである。最初のバース
ト・サイクルで細動を除去できなかった場合には、それ
に続いて、パルス周波数、パルス振幅、バースト持続時
間、及び/または、バースト休止期間を変更しつつ、複
数回のバースト・サイクルを次々と実行するようにして
もよい。パルス・バーストのパラメータを変更する方法
としては特に、各パルス・バースト内のパルス周波数を
インクリメントして行く方法や、各パルス・バーストの
バースト持続時間を延長して行く方法がある。所定回数
のバースト・サイクルを実行しても細動を除去できなか
った場合には、ある長さの時間に亙って、例えば1時間
ないしそれ以上の時間に亙って、パルス・バーストから
成る治療用出力を送出する機能をディスエーブルするこ
とが好ましく、それによってバッテリの過度の消耗を防
止することができる。
いられている従来の心房電位検出回路と同様の、一般的
な心臓電位センスアンプ回路とすればよい。具体的に
は、この心房センスアンプ回路510は、米国特許第4,26
6,551号(Stein、1981年5月21日発行)、米国特許第4,
275,737号(Thompson et al.)、それに米国特許第4,64
9,931号(Beck、1987年3月17日発行)等に開示されて
いる回路と同様の回路とすればよい。尚、これら米国特
許の内容は全て、ここ言及をもって本願開示に包含され
たものとする。
刺激器に用いられている出力回路と略々同様の回路でよ
く、例えば、先に説明したメドトロニック社製の「Itre
l II型」神経刺激器に用いられている出力回路と同様の
ものでよい。或いは、メドトロニック社製の「2349型」
プログラマブル刺激器として提供されているバースト・
パルス発生回路を利用してもよい。市販されている多く
の種類の医用刺激器に装備されている様々なパルス発生
回路のうちには、本発明を実施するという目的にそのま
ま利用できるものもあれば、適当な改造を加えることに
よって利用できるものもあり、本発明の目的を達成する
ためには、先に示した範囲内のパルス周波数、パルス
幅、及びパルス振幅を有するパルス・バーストを発生し
得る回路であれば十分に使用することができる。本発明
者は「Itrel II型」神経刺激器が発生するバイフェイズ
・パルスを用いるようにしたが、モノフェイズ・パルス
や、バイフェイズ以外のマルチフェイズのパルスを用い
ても良好な結果が得られると思われる。より具体的に
は、パルス振幅が5〜15ボルトで、パルス幅が約0.1ミ
リ秒〜約5ミリ秒のパルスを発生し得る回路であれば、
まず十分であるが、ただし患者によっては、より大きな
パルス振幅が必要なこともあるかも知れない。本発明者
が利用した「Itrel II型」神経刺激器は、最大パルス幅
が0.45ミリ秒で、最大パルス振幅が10.5ボルトである。
パラメータの値が上記値域から逸脱しているパルスであ
っても、低エネルギ(例えば0.05ジュール以下)のパル
スであれば利用可能である。
(Stein、1983年9月27日発行)や、米国特許第4,340,0
62号(Thompson et al.、1982年7月20日発行)に示さ
れている出力回路と略々同様の回路でよい。尚、これら
米国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示に包
含されたものとする。
ており、より詳しくは右心房リード2の先端心房に装備
した一対の電極3及び4に接続している。また別の接続
の仕方として、この心房センスアンプ回路510をそれら
電極3及び4のうちの一方だけに接続し、その接続した
電極と、この植込形装置の導電性のハウジングとの間
で、或いは、その接続した電極と、大面積電極のうちの
1つとの間で信号を検出するようにしてもよい。
シング治療用出力をこの装置から送出し得るようにする
ことも任意であり、それら治療用出力は例えば、先に言
及した米国特許第4,880,005号(Pless)に記載されてい
る治療用出力等から成るものとすればよい。このPless
et al.の米国特許に開示されている装置と同様の装置
は、本発明を実施する際の事実上の出発点となる装置で
あり、即ち、その種の装置に、バースト・パルス発生回
路516を付加し、更に、心房細動の検出動作とパルス・
バーストの送出動作とを制御するためのROM506内のソフ
トウェアを付加することによって、本発明を実施するこ
とができる。
界において周知の様々な検出方式のうちの任意の方式で
行うようにすればよい。一般的には、心房脱分極の反復
速度が大きい状態(例えば240拍/分以上)が、ある時
間長さに亙って連続したならば、それをもって心房細動
が検出されたものとすればよい。心房細動をより厳密に
識別することが望まれる場合には、反復速度を表す波形
の規則性を解析する方式を用いてもよい。心房脱分極の
反復速度が低下したならば、ないしはその規則性が上昇
したならば、それをもって心臓細動の消失が検出された
ものとすればよい。適当な検出方式を開示した文献とし
ては、先に言及したAdams et al.のPCT出願や、Arzbaec
her et alの論文「自動頻脈認識」(“Automtatic Tach
ycardia Recognition",by Arzbaecher et al.,publishe
d in Pace,Vol.7,May−June 1984,part II,pages 541−
547)があり、これら文献の内容は全て、この言及をも
って本願開示に包含されたものとする。
レータ601並びにそれに付随するリード系を、ヒトの心
臓600と共に示した図である。図示の如く、この装置
は、右心房リード602と、右心室リード605と、2本の心
外膜電極リード603及び604とを備えている。心外膜電極
リード603及び604は大表面積の除細動電極612及び615を
担持しており、これら電極は、現在市販されている心室
除細動電極と同様の構成で、ただし心房に装着するのに
適するように小型化したものとすればよい。別法とし
て、先に言及したAdams et al.のPCT出願に記載されて
いる除細動用の心内膜電極を利用することもできる。右
心房リード602と右心室リード605とはいずれも、バイポ
ーラ形ペーシング用リードであり、現在市販されている
種々のリードと同様の構成のものとすればよい。右心房
リード602の先端には一対の電極608、610が装備されて
おり、それら電極608、610は右心房の内部に装着されて
いる。また、右心室リード605の先端には一対の電極61
4、616が装備されており、それら電極614、616は右心室
の内部に装着されている。本発明の目的を達成するため
には、次のようにすることが考えられ、それは、右心室
リード605の電極614、616、心室徐脈に対処するための
ペーシング並びに心室電位の検出のために使用し、一
方、右心房リード602の電極608、610は、心房に対する
ペーシング機能並びに心房電位の検出機能に加えて、バ
ースト・パルス供給機能のために使用するというもので
ある。ただし既に述べたように、電極612及び615のよう
なその他の心房電極を用いてパルス・バーストを供給す
るような実施の形態とすることも可能である。この装置
は、心房と心室の両方にペーシングを施すDDDモードの
ペーシングを実行するように動作させることもでき、或
いは、単に抗心室徐脈ペーシングだけを実行するように
動作させることもできる。更に、必要とあらば、リード
602の電極608、610を使用して抗心房頻脈ペーシングを
実行するように動作させることもできる。
に応答してパルス・バーストを送出し、これについて
は、図1に示したペースメーカに関して説明したとおり
である。また、先に言及したAdams et al.のPCT出願に
記載されているように、パルス・バーストを送出しても
心房細動を除去できなかった場合には、それに応答し
て、高電圧パルスをリード603及び604に供給して心房デ
フィブリレーションを実行するようにしておいてもよ
い。
バータ兼デフィブリレーション601の、主要な機能要素
を示したブロック図である。タイミング及び制御のため
の機能は、現在市販されている様々なペースメーカ兼カ
ルジオバータ兼デフィブリレータに採用されているシス
テムと同様に、マイクロプロセッサを用いたシステムで
実行するようにしておくことが好ましい。タイミング/
制御ロジック700、マイクロプロセッサ702、ランダム・
アクセス・メモリ704、並びにリード・オンリ・メモリ7
06の基本的な機能及び動作は、例えば米国特許第4,407,
288号(Langer et al.、1983年10月4日発行)、米国特
許第5,022,395号(Russie、1991年6月11日発行)、米
国特許第4,958,632号(Duggan、1990年9月25日発
行)、それに、米国特許第4,830,006号(Haluska et a
l.、1989年5月16日発行)等に開示されているマイクロ
プロセッサ制御式システムに用いられている、それらに
対応する要素と同様のものとすればよい。尚、これら米
国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示された
ものとする。タイミング/制御回路700はマイクロプロ
セッサ702と協働して、徐脈ないし頻脈の発生を検出
し、そしてその検出に応答して、送出可能な様々なペー
シング治療用出力、カルジオバージョン治療用出力、な
いしはデフィブリレーション治療用出力の送出動作を、
制御バス712を介して制御する。マイクロプロセッサ702
の動作は、リード・オンリ・メモリ706とランダム・ア
クセス・メモリ704とに格納されているプログラムによ
って制御される。医師は、ランダム・アクセス・メモリ
704に格納されるプログラムに変更を加えることによっ
て、この装置の動作を変更することができる。このプロ
グラム変更は、様々な植込形刺激器に一般的に用いられ
ている制御/テレムトリ回路を介して行われる。ランダ
ム・アクセス・メモリ704には更に、測定された種々の
パラメータも格納され、それらパラメータには、R−R
期間、P−P期間、及びP−R期間の夫々の長さや、P
波ないしR波の波幅及び振幅等が含まれる。ランダム・
アクセス・メモリ704には更に、この装置に装備されて
いる様々な電極を介して検出された心電図信号をディジ
タル化したデータも格納される。マイクロプロセッサ70
2、ランダム・アクセス・メモリ704、リード・オンリ・
メモリ706、それに制御ロジック700の間の通信は、アド
レス/データ・バス708を介して行われる。
用出力及びデフィブリレーション治療用出力は、従来用
いられているそれらを目的とした治療用出力と同様のも
のでよい。高電圧の心房デフィブリレーション/カルジ
オバージョン用パルスは、CV/DF出力回路720が、タイミ
ング/制御回路700に制御されて発生するようにしてい
る。CV/DF出力回路720は、一般的には、高電圧キャパシ
タを内蔵し、そのキャパシタの充放電を行うことによっ
て300ボルト以上の出力パルスを50オームの負荷に供給
できるように構成すればよい。いかなる構成のものとす
るにせよ、この回路720は、0.2ジュールを優に超えるパ
ルスを供給し得るようにしておくべきである。カルジオ
バージョン用パルス及びデフィブリレーション用パルス
を発生するための適当な回路の具体例は、例えば米国特
許第4,595,009号(Leinders、1986年6月17日発行)、
米国特許第4,548,209号(Wielders、1985年10月22日発
行)、米国特許第4,693,253号(Adams、1987年9月15日
発行)、米国特許第4,953,551号(Mehra et al.、1990
年9月4日発行)、それに、米国特許第5,163,427号(K
eimel)等に記載されている。尚、これら米国特許の内
容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたもの
とする。デフィブリレーション/カルジオバージョン用
出力回路に関しては、従来の回路のどれを使用しても、
本発明の目的を充分に達成することができる。
22は、図3の心房センスアンプ510に関して説明したよ
うに、既存の装置に使用されている従来の心電図信号検
出回路と同様の、一般的な心電図信号センスアンプ回路
とすればよい。また、低インピーダンスのペーシング出
力回路714も、図3の出力回路514のと同様の回路とすれ
ばよい。
ており、より詳しくは、右心室リード605の先端近傍に
装備した一対の電極614及び616に接続している。また別
の接続の仕方として、この心室センスアンプ回路722を
それら電極614及び616のうちの一方だけに接続し、その
接続した電極と、この植込形装置の導電性のハウジング
との間で、或いは、その節属した電極と、大面積電極の
うちの1つとの間で信号を検出するようにしてもよい。
に接続しており、より詳しくは、右心房リード602の先
端近傍に装備した一対の電極608及び610に接続してい
る。また別の接続の仕方として、この心房センスアンプ
回路710をそれら電極608及び610のうちの一方だけに接
続し、その接続した電極と、この植込形装置の導電性の
ハウジングとの間で、或いは、その接続した電極と、大
面積電極のうちの1つとの間で信号を検出するようにし
てもよい。
ージョン治療用出力、それに心房デフィブリレーション
治療用出力は、従来の植込形のペースメーカ兼カルジオ
バータ兼デフィブリレータにおけるそれら治療用出力と
同様のものであり、更に具体的には、先に言及したAdam
s et alのPCT特許出願に開示されている装置を本発明を
実施する上での出発点とし、それにバースト・パルス発
生回路716を付加し、更に、心房細動の検出動作と、パ
ルス・バーストの送出動作とを制御するためのROM706内
のソフトウェアを付加することによって本発明を実施す
ることができ、これについては図3に関して説明したと
おりである。心房細動が検出されたときに、それに応答
して実行するこの装置の動作は、図3の装置におけるも
のと同様であり、ただし、医師が望むならば、所定回数
のパルス・サイクルを実行しても心房細動が消失しない
場合に高電圧の除細動パルスを送出させるようにするこ
とができる。
力は、通常の抗徐脈ペースメーカが消費する電力以上の
電力を消費することはなく、パルス・バーストによって
供給される全エネルギは、カルジオバージョン用パルス
やデフィブリレーション用パルスによって供給されるエ
ネルギと比べて、それほど大きなものとする必要はな
い。多くの場合、1つのパルスのエネルギは5ミリジュ
ール以下で十分であると考えられる。また、多くの場
合、個々のパルスのエネルギ・レベルを1ミリジュール
以下としても、治療の目的は十分に達成されると考えら
れる。例えば、5ボルトのパルスを100オームの負荷に
供給する場合であれば、パルス幅を0.5ミリ秒にすれ
ば、消費電力は1つのパルスにつき僅か0.5ミリジュー
ルで済む。従って、本発明の治療用出力によって治療が
行われるときの消費電力は、抗徐脈ペーシングの消費電
力よりは大きいが、パルスを常時供給せず、時折供給す
るだけであるため、この程度の消費電力であれば、大し
た問題とはならないのである。
Claims (4)
- 【請求項1】患者の心臓の心房細動を消失させるための
植込み可能な医用装置において、 患者の心臓に配置されるペーシング電極(3,4:608,61
0)と、 前記ペーシング電極を介して心房電位を検出する検出手
段(510,710)と、 前記検出手段により検出された心房電位が心房細動を示
すときに、20Hz又はそれ以上の周波数を有し、5ないし
15ボルトのパルス振幅を有し、且つ0.05ジュール以下の
エネルギを有するパルス・バーストを発生し、前記ペー
シング電極を介して前記パルス・バーストを心臓に供給
するためのパルス発生手段(516,716)と、 前記心房電位を検出するための動作、および前記パルス
・バーストを発生し且つ供給するための動作を制御する
制御手段(500,502,504,505:700,702,704,706)と、 を含むことを特徴とする植込み可能な医用装置。 - 【請求項2】前記心房電位を検出する検出手段が、患者
の心房脱分極の反復速度が少なくとも200拍/分である
ことによって心房細動の検出を示すことを特徴とする請
求項1の植込み可能な医用装置。 - 【請求項3】前記パルス発生手段が、バースト休止期間
を間に挟んだ高周波数で低エネルギの一連の複数のパル
ス・バーストを、前記ペーシング電極に供給し、前記一
連の複数のパルス・バーストが、前記患者の心臓の脱分
極に対して非同期の複数のパルス・バーストを含み、前
記複数のパルス・バーストの各々が、前記バースト休止
期間より短いパルス不在期間を間に挟んだ低エネルギの
複数のパルスを含むことを特徴とする請求項1又は2の
植込み可能な医用装置。 - 【請求項4】前記心房電位を検出する検出手段が、前記
バースト休止期間の一つの間で心房細動の消失を検出す
る手段を含み、心房細動の消失の検出に応答して、前記
パルス発生手段が前記パルス・バーストの供給を停止す
ることを特徴とする請求項3の植込み可能な医用装置。
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