JP4252833B2

JP4252833B2 - 心臓治療装置

Info

Publication number: JP4252833B2
Application number: JP2003089358A
Authority: JP
Inventors: 美仁福井
Original assignee: TRUMO KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: TRUMO KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004290536A; WO2004084990A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、迷走神経刺激に伴う心拍数低下を緩徐化する心臓治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
突然死の中で特に心臓病に起因するものを心臓突然死といい、その数は国内で年間約５万人にのぼる。心臓突然死の直接的な原因は、致死的不整脈と呼ばれる、血行動態の破綻をきたす心室頻拍や心室細動の発生である。
心室頻拍では心室が発作的に異常に早く拍動し、心室細動では心室を構成する個々の筋繊維が無秩序に興奮を始めて心室全体として小刻みに震えるだけの状態となる。致死的不整脈が発生すると、心臓のポンプ機能が低下あるいは消失し、必要な血液を全身に送り出すことができなくなるため、脳血流の減少に伴う意識消失をきたし、直ちに適切な処置を施さなければ死に至ることもある。
【０００３】
このような心臓突然死のリスクを有する患者に対し、埋め込み型除細動器（ＩＣＤ）を埋め込む治療が行われている。ＩＣＤは、心室頻拍や心室細動の発生を検出すると、心臓に対して電気ショックを与えることで、除細動を行うものである。しかしながら、ＩＣＤは心臓に異常が発生してから動作する、いわば対処療法の治療器であり、また、除細動のための大きな電気ショックが心臓の組織に損傷を与える恐れがある。
【０００４】
ところで、心臓活動は、自律神経系の支配を受けるが、自律神経系には交感神経系と副交感神経系があり、心臓の副交感神経系は迷走神経である。交感神経の活動が高まる（緊張する）と心活動（心拍数及び心拍出量）が上昇し、迷走神経の活動が高まると心活動（心拍数）は低下する。交感神経及び迷走神経における活動は、通常拮抗しており、心臓は適切な静止時心拍、約70拍／分を維持するように安定的に制御されている。すなわち、交感神経が緊張すると心臓に対して興奮的に作用するのに対し、迷走神経が緊張すると心臓に対して抑制的に作用する。
【０００５】
このような作用を利用して、最近、迷走神経の電気刺激を行うことにより心室性不整脈を治療する心臓治療装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この心臓治療装置は、自律神経系から心臓への情報を伝達する神経活動を検知するためのセンサと、不整脈の存在に対する条件を形成する閾値を備えたコンパレータを有し、このコンパレータは、不整脈の発生を示す出力信号を神経活動が条件に一致するか否かに依存して出力する。すなわち、自律神経系の活動の変化などから慢性細動またはその他の危険な頻脈性不整脈を検知すると直ちに、迷走神経を５秒間軽く賦活する。そして通常状態への戻りを検知すると治療は終了するが、心臓に対する異常状態を継続して検知する場合は、治療を継続し、追加的に交感神経のブロックが有利であれば星状神経節で数秒間行なうものである。
【０００６】
また、致死的不整脈を防ぐために、迷走神経に電気的刺激を加える方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この心臓不整脈を治療する装置は、心臓組織への刺激と迷走神経への刺激を通じて、心臓不整脈の予防あるいは停止と、心臓の適切な機能を維持することを目的としている。この心臓治療装置は、予め設定される頻拍の検出間隔閾値と、患者の拍動を比較するだけでなく、急性の心筋虚血を示唆する心電図のＳＴ部分（電圧）の変化と複雑な心室の頻拍に関連する他の要因も精査し、これに基づいて迷走神経への刺激を行うことによって頻拍を抑制することを可能としている。この心臓不整脈治療装置は、患者の心臓の心電図を連続的に測定する手段、該心電図の頻拍を示す特徴を検出する手段、一連の特性の記憶をイニシャライズする手段、１個ないしそれ以上の電気的刺激を患者の神経システムに供給する手段、該刺激行為の供給に続く心電図の一連の特性をイニシャライズする手段からなっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−５２１２１号公報
【特許文献２】
国際公開第93/21824号パンフレット（PCT/US93/00051)
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
迷走神経への電気刺激は心拍数の低下をもたらすが、心拍数の急激な低下は、患者に対して違和感や不快感を与えると同時に、興奮の不応期を不安定として不整脈を起こしやすくするという問題があった。
【０００９】
特許文献１に記載のものは、この問題に対処するためのものであり、賦活電流が迷走神経及び交感神経に供給されたことで心活動が所定レートを下回る場合に、ペースメーカブロックが自動的に心臓への刺激を開始するものであるが、心拍数の下限値たる前記所定レートを維持できるものの、迷走神経刺激後の前記所定レートに至る過程での急激な心拍数低下を回避することはできず、上記問題を解決することができなかった。
【００１０】
また、特許文献２に記載のものは、迷走神経への刺激に伴う心拍数低下を克服するために迷走神経を刺激すると共に、患者の心拍数が許容範囲内となるように心臓に対して刺激を与えるものであるが、心拍数の下限値を心臓刺激によって維持できるものの、特許文献１に記載のものと同様に、心拍数下限値に至る急激な心拍数低下を回避することはできず、患者の違和感や不快感、更には不整脈を起こしやすいという問題を解決するには至らなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、迷走神経刺激後に、心拍数低下が所定範囲内となるように心臓刺激を制御し、迷走神経の刺激による心拍数の急激な低下を防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の心臓治療装置は、迷走神経を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段と、調節可能な刺激間隔で心臓を刺激する心臓刺激手段と、心臓の拍動を計測する心拍計測手段と、この心拍計測手段の出力と予め定めた閾値を比較する心拍比較手段と、心拍比較手段の出力に応答して心臓の刺激間隔を調節するとともに神経刺激信号の発生を制御することを特徴とするものである。
徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の心臓治療装置。
【００１３】
また、本発明の心臓治療装置の好ましい形態としては、心臓の拍動の計測が心拍間隔の計測であり、計測した心拍間隔が予め定めた閾値を下回る場合に、心臓検出手段に応答して神経刺激手段が神経刺激信号を発生するようにすることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の好ましい形態として、心臓の収縮を検出する心臓収縮検出手段を更に有し、計測した心拍間隔が予め定めた閾値を下回る場合に、この心臓収縮検出手段に応答して神経刺激手段が前記神経刺激信号を発生することを特徴としている。また、計測した心拍間隔が予め定めた閾値を下回る場合に、計測した心拍間隔に予め定めた時間増分を加えた時間間隔を刺激間隔に設定するようにしている。そして、この予め定めた時間増分は、固定した時間間隔である場合と、固定した心拍数低下に相当する時間間隔である場合を含むことを特徴としている。
【００１５】
更に、本発明の好ましい形態として、上記予め定めた時間増分が計測した心拍間隔の関数であり、そして、この関数が計測した心拍間隔の所定の割合であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の好ましい形態として、心臓への刺激間隔の調節の結果、刺激間隔が閾値よりも長い予め定めた時間間隔を超過した場合に、心臓への刺激間隔を上記長い予め定めた時間間隔に設定することを特徴としている。
【００１７】
本発明によれば、迷走神経刺激後に心拍数の変化が所定の範囲内に収まるように心臓刺激を制御するので、迷走神経刺激に伴う心拍数の急激な変化を防止することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による心臓治療装置の第1の実施形態を図１のブロック図に基づいて説明する。
なお、本明細書において、心臓の「イベント」とは、心房または心室で検出された自発的な収縮と、心房または心室に対し刺激を行うことに起因する収縮とを総称したものである。
本発明の心臓治療装置１は、心臓２１の右心室２２への刺激信号を発生する心室刺激手段２と、右心室２２の収縮を検出する心室収縮検出手段３と、心臓２１の右心房２３への刺激信号を発生する心房刺激手段４と、右心房２３の収縮を検出する心房収縮検出手段５と、迷走神経２６を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段６と、神経刺激及び心房刺激間隔を制御する制御手段７と、心房収縮を検出した信号及び心房刺激をトリガーする信号が供給されるＯＲ回路８と、ＯＲ回路８の出力が供給され心拍間隔の計測を行う心拍計測手段９と、同じくＯＲ回路８の出力が供給されてリセットされ時間計測を開始する心房刺激間隔タイマ１０と、心房刺激間隔タイマ１０の計時時間と制御手段７において設定される心房刺激間隔とを比較する比較手段１１と、迷走神経２６への刺激及び心房刺激間隔の設定を制御するための心拍間隔閾値を記憶する心拍閾値記憶手段１２と、心拍計測手段９で計測された心拍間隔計測値と心拍閾値記憶手段１２に記憶された心拍間隔閾値とを比較する心拍比較手段１３と、ＯＲ回路８の出力でスタートし心室収縮検出手段３の出力でストップする房室遅延タイマ１４と、予め定めた房室遅延時間を記憶する房室遅延設定値記憶手段１５と、房室遅延タイマ１４の出力と房室遅延設定値記憶手段１５の出力を比較する房室遅延比較手段１６とから構成される。
【００１９】
心室刺激手段２及び心室収縮検出手段３は、共通の心室電極リード１７により心室刺激／検出電極１８に接続され、心房刺激手段４及び心房収縮検出手段５も同様に心房電極リード１９を介して心房刺激／検出電極２０に接続されている。心室刺激／検出電極１８と心房刺激／検出電極２０は、心臓２１の右心室２２と右心房２３にそれぞれ配置される。
【００２０】
一般に、心臓用の電極としては、心臓の筋肉、いわゆる心筋内に埋め込む心筋電極と、大静脈を経由して心臓まで電極を挿入するカテーテル電極がある。図２に示すものは、カテーテル電極の例であるが、心室電極リード１７及び心房電極リード１９のいずれも最初は大静脈から心臓２１の右心房２３に導かれる。大静脈から右心房２３に挿入された心房電極リード１９は、J字状に曲げられた先端部を右心房２３の壁から出っ張った袋状の右心耳内に引っ掛けるように挿入し、心房刺激／検出電極２０が右心耳内壁に接触するように配置される。また、同様に大静脈から右心房２３に挿入される心室電極リード１７は、房室弁を通って右心室２２に入り、心室電極リード１７の先端部に設けられる心室刺激／検出電極１８が右心室２２の最下部に接触するように配置される。
【００２１】
また、図２には図示されていないが、神経刺激手段６は神経電極リード２４を介して神経刺激電極２５に接続され、神経刺激電極２５は迷走神経２６に巻きつけた状態で固定される。神経刺激電極２５を巻きつける領域としては、頚部領域かあるいは外側頚動脈の右中央位置が好適である。また、神経刺激電極２５は、血管内にカテーテル電極を留置することによって、血管壁に隣接した迷走神経２６を刺激するように配置することも可能である。その場合、配置領域としては、鎖骨下静脈内が好適である。
【００２２】
心房刺激間隔及び神経刺激を制御する制御手段７は、大きく分けて神経刺激手段６を制御する神経刺激信号制御手段２７と、心房の刺激間隔を制御する心房刺激間隔制御手段２８とから構成される。そして、心房刺激間隔制御手段２８は、予め定めた心房刺激間隔の上限としての限界値を記憶する限界値記憶手段２９と、予め定めた心房刺激間隔の固定の時間増分を記憶する増分値記憶手段３０と、心拍計測手段９から出力される心拍間隔計測値に増分値記憶手段３０に記憶した時間増分を加算する加算手段３１と、この加算手段３１の出力と限界値記憶手段２９に予め記憶されている心房刺激間隔の限界値とを比較し、加算手段３１の出力の上限を限界値に制限する限界値制限手段３２と、限界値記憶手段２９、限界値制限手段３２及び心拍比較手段１３の出力が供給され、心拍比較手段１３の出力に基づいて、限界値記憶手段２９と限界値制限手段３２の出力から最終的に心房刺激間隔を選択・設定する心房刺激間隔設定手段３３とから構成されている。
【００２３】
以下、図１に示す本発明の心臓治療装置の第1の実施の形態の作用について説明する。
まず、心房収縮検出手段５において、右心房２３の収縮が検出されると、心房収縮検出手段５は、その出力をＯＲ回路８に供給するとともに、制御手段７の神経刺激信号制御手段２７に供給する。ＯＲ回路８の出力は、既述したように、心拍計測手段９、心房刺激間隔タイマ１０及び房室遅延タイマ１４に供給され、心拍計測手段９、心房刺激間隔タイマ１０及び房室遅延タイマ１４の計時（時間計測）をスタートさせる。
【００２４】
すなわち、心拍計測手段９は心房イベント（心房収縮検出または心房刺激）から次の心房イベント（心房収縮検出または心房刺激）までの心房の心拍間隔（イベント間隔）を計時する。そして、心拍比較手段１３において、心拍計測手段９で計測した心拍間隔が心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値（例えば、心拍数８０に相当する心拍間隔750ms）と比較され、計測した心拍間隔がこの閾値を下回ると、つまり心拍数が８０を超えると、心拍比較手段１３から出力が得られ、制御手段７の神経刺激信号制御手段２７及び心房刺激間隔制御手段２８の心房刺激間隔設定手段３３に供給される。
【００２５】
神経刺激信号制御手段２７には、心拍比較手段１３の出力のほかに、心房収縮検出手段５からの出力も供給されており、心拍間隔が短くなって心拍比較手段１３の出力を受けると心房収縮の検出と関連させて神経刺激信号制御手段２７を作動させ、迷走神経２６を刺激するためのトリガーとなる信号を神経刺激手段６に供給する。そして、神経刺激手段６はこの信号を受けると、神経電極リード２４、神経刺激電極２５により、迷走神経２６の刺激を行う。
【００２６】
迷走神経２６が刺激されると、心拍数が急激に低下するので、逆に致死的不整脈の発生を高くする虞がある。つまり、心拍数が低下すると、心拍計測手段９で計測される心拍間隔が長くなる。すなわち、心拍数の減少により、心拍計測手段９の計測値が心拍閾値記憶手段１２の閾値より長くなるので、心拍比較手段１３からは出力が得られない。このため、心拍比較手段１３から神経刺激信号制御手段２７に迷走神経２６を刺激するための信号は供給されず、迷走神経２６の刺激は行われない。
【００２７】
また、心拍計測手段９の出力は心房刺激間隔制御手段２８の加算手段３１に供給されており、ここで、心拍計測手段９で計測した心拍間隔と増分値記憶手段３０に予め記憶されている固定の時間増分が加算される。そして、上記加算された時間間隔が限界値制限手段３２に送られ、限界値記憶手段２９に記憶されている心房刺激間隔の限界値と比較される。そして、この時間増分が加算された新たな演算値が限界値記憶手段２９に記憶されている限界値よりも小さいとき、新たな演算値が心房刺激間隔設定手段３３に供給される。心房刺激間隔設定手段３３には、この新たな演算値の他に限界値記憶手段２９に記憶されている限界値と心拍比較手段１３からの信号が供給されており、心拍比較手段１３からの出力があるとき、すなわち心拍計測手段９で計測される心拍間隔が心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値を超えないとき（例えば、心拍数が８０以上）は、上記新たな演算値を、心房刺激間隔タイマ１０に対する閾値として、心房刺激間隔設定手段３３から比較手段１１に供給する。
逆に、心拍比較手段１３からの出力がないとき、すなわち心拍計測手段９で計測される心拍間隔が心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値を超えるとき（心拍数が８０以下）は、上記新たな演算値は選択されず、限界値記憶手段２９に記憶されている限界値を、心房刺激間隔タイマ１０に対する閾値として、心房刺激間隔設定手段３３へ出力して比較手段１１に供給する。
【００２８】
また、心房収縮検出手段５の出力はＯＲ回路８を介して房室遅延タイマ１４に送られ、房室遅延タイマ１４をスタートさせる。この房室遅延タイマ１４における計時値が、房室遅延設定値記憶手段１５に記憶されている予め定めた設定値を超えると、房室遅延比較手段１６から出力が得られ、心室刺激手段２により心室刺激が行われる。一方、房室遅延タイマ１４の計時値が、房室遅延設定値記憶手段１５に記憶されている設定値に達する前に心室収縮検出手段３によって心室収縮が検出されると、房室遅延タイマ１４の計時がストップし、心室刺激は行われない。
【００２９】
図３は、本発明の第１の実施の形態の作用を説明するためのフロー図である。以下、図３のフロー図を用いて、本例の作用を詳細に説明する。まず、心房刺激間隔制御手段２８の限界値記憶手段２９に記憶させる限界値を、例えば心拍数６０に相当する心拍間隔1000msに設定する。この初期化の段階では、心拍比較手段１３からの出力はなく、限界値記憶手段記憶手段２９に設定した1000msが心房刺激間隔設定手段３３の出力として比較手段１１に供給される（ステップＳ１）。次に、心房刺激間隔タイマ１０をスタートさせ（ステップＳ２）、続いて、心房収縮検出手段５において、心房の収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ３）。判断ステップＳ３で心房収縮が検出された場合は、心拍計測手段９において心拍間隔の計測、つまり、心房イベント間隔の計測が開始されるとともに（ステップＳ４）、心房刺激間隔タイマ１０がリセットされる（ステップＳ５）。
【００３０】
次に、心拍比較手段１３において、心拍計測手段９で計測した心房イベント間隔が、心拍閾値記憶手段１２に予め記憶された閾値、例えば心拍数８０に相当する心拍間隔750msに比べて大きいか小さいかが判断される（ステップＳ６）。そして、心房イベント間隔が、例えば625msであり、閾値750msより小さいと判断されると（すなわち、心拍数が８０を超えるとき）、心拍比較手段１３から出力が得られ、この出力が神経刺激信号制御手段２７に送られて迷走神経２６の刺激が行われる（ステップＳ７）。
【００３１】
また、心拍計測手段９で計測された心房イベント間隔は、心房刺激間隔制御手段２８の加算手段３１に供給され、ここで心房イベント間隔の計測値に増分値記憶手段３０に記憶されている固定の時間増分、例えば100msが加算される（ステップＳ８）。続いて、限界値制限手段３２において、ステップＳ８で加算された演算値725ms（625ms＋100ms）が限界値記憶手段２９に予め記憶されている限界値1000msよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ９）。この場合のように、判断ステップＳ９において、加算手段３１で時間増分が加算された演算値725msが先に設定した限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msより小さいときは、この新たな演算値が限界値制限手段３２から心房刺激間隔設定手段３３に送られ、心房刺激間隔設定手段３３では、ステップＳ６で発生した心拍比較手段１３の出力を得て（心房イベント間隔625msが閾値750msより小さい）、新たな演算値を心房刺激間隔タイマ１０に対する閾値として比較手段１１に供給する（ステップＳ１０）。
【００３２】
判断ステップＳ６において、心拍計測手段９で計測した心房イベント間隔が、心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750ms以上の場合（心拍数が８０以下）、及び、判断ステップＳ９において加算手段３１で時間増分が加算された演算値が限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000ms以上の場合（心拍間隔900ms以上、すなわち心拍数が６６以下）は、引き続き限界値1000msを心房刺激間隔タイマ１０に対する閾値として比較手段１１に供給し、次のステップへ進む（ステップＳ１１）。
【００３３】
判断ステップＳ３において、心房収縮が検出されなかった場合は、心房刺激間隔タイマ１０がタイムアウトしているか否かが判断される（ステップＳ１２）。心房刺激間隔タイマ１０がタイムアウトしている場合、すなわち、心房刺激間隔タイマ１０の計時時間がステップＳ１で設定された心房刺激間隔の限界値（1000ms）を超えた場合（心拍数６０以下）は、比較手段１１から心房刺激手段４に出力が発せられて心房刺激が行われる（ステップＳ１３）。また、同時に、比較手段１１の出力はＯＲ回路８を経由して心拍計測手段９に供給され、心房イベント間隔の計測が開始されるとともに（ステップＳ１４）、心房刺激間隔タイマ１０に送られ、これをリセットする（ステップＳ１５）。
【００３４】
次に、判断ステップＳ６と同様に、心拍計測手段９で計測した心房イベント間隔が、心拍閾値記憶手段１２に設定した心拍間隔閾値750msより小さいか否かが判断される（ステップＳ１６）。そして、心房イベント間隔計測値が上記心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750msより小さい（心拍数８０超）と判断されると、ステップＳ８に進み、以下、ステップＳ９以降の処理が実施される。判断ステップＳ１６で、心拍計測手段９で計測した心房イベント間隔計測値が、心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750ms以上の場合には、心房刺激間隔は最初設定した限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msのままとし（ステップＳ１７）、次のステップに進む。
【００３５】
心房収縮検出手段５において心房収縮が検出されるか、比較手段１１から出力が発せられて心房刺激が行われると、この検出信号または刺激信号がＯＲ回路８を経て、房室遅延タイマ１４に送られ、房室遅延タイマ１４の計時を開始させる（判断ステップＳ１８）。そして、次に心室収縮検出手段３によって心室の収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ１９）。判断ステップＳ１９で、心室収縮が検出されると、房室遅延タイマ１４は計時を止め（ステップＳ２０）、判断ステップＳ３に戻る。一方、判断ステップＳ１９で心室収縮が検出されないときは房室遅延タイマ１４がタイムアウトしているかどうか、すなわち、房室遅延タイマ１４の計時時間が房室遅延設定値記憶手段１５に記憶されている設定値を超えたか否かが判断される（ステップＳ２１）。そして、判断ステップＳ２１で房室遅延タイマ１４がタイムアウトしていないと判断されると、判断ステップＳ１９に戻り、房室遅延タイマ１４がタイムアウトした場合には、房室遅延比較手段１６から心室刺激手段２に出力が発せられ心室刺激が行われる（ステップＳ２２）。
【００３６】
次に、図４のブロック構成図に基づいて、本発明の心臓治療装置の第２の実施形態を説明する。図１に示す本発明の第１の実施形態と同一部分については、同一符号を付す。第１の実施形態では、心房収縮の検出に基づいて迷走神経２６の刺激を制御するとともに、心房刺激間隔を制御するものであるが、第２の実施形態では心室収縮の検出によって心拍間隔を計測し、迷走神経２６の刺激及び心室刺激間隔を制御しようとするものである。
【００３７】
すなわち、本発明の第２の実施形態が第１の実施形態と構成上異なるところは、比較手段１１の出力が心室刺激手段２に供給され、心室収縮検出手段３の出力がＯＲ回路８及び神経刺激信号制御手段２７に供給されている点、及び第１の実施形態の心房刺激間隔制御手段２８と心房刺激間隔設定手段３３の代わりに心室刺激間隔制御手段２８Ａと心室刺激間隔設定手段３３Ａが設けられている点である。
その結果、図１に示す本発明の第１の実施形態における、心房刺激手段４、心房収縮検出手段５、房室遅延タイマ１４、房室遅延設定値記憶手段１５、房室遅延比較手段１６は、第２の実施形態からは削除されている。
【００３８】
本発明の心臓治療装置の第２の実施形態の動作を、図５に示すフロー図により説明する。
まず、心室刺激間隔制御手段２８Ａの限界値記憶手段２９に記憶させる限界値を、例えば心拍数６０に相当する心拍間隔1000msに設定する。この初期化の段階では、心拍比較手段１３からの出力はなく、限界値記憶手段２９に設定した1000msが心室刺激間隔設定手段３３Ａの出力として比較手段１１に供給される（ステップＳ３１）。次に、心室刺激間隔タイマ１０Ａをスタートさせ（ステップＳ３２）、続いて、心室収縮検出手段３において、心室の収縮が検出されたか否かが判断される（ステップＳ３３）。判断ステップＳ３３で心室収縮が検出された場合は、心拍計測手段９において心拍間隔の計測、すなわち心室イベント間隔の計測が開始されるとともに（ステップＳ３４）、心室刺激間隔タイマ１０Ａがリセットされる（ステップＳ３５）。
【００３９】
次に、心拍計測手段９で計測した心室イベント間隔（心拍間隔）が、心拍閾値記憶手段１２に設定した心拍間隔閾値750msに達したか否かが判断される（ステップＳ３６）。そして、心室イベント間隔が上記閾値750msより小さい（心拍数が８０以上）と判断されると、心拍比較手段１３から出力が得られ、この出力が神経刺激信号制御手段２７に送られて迷走神経２６の刺激が為される（ステップＳ３７）。
【００４０】
また、心拍計測手段９で計測された心室イベント間隔は、心室刺激間隔制御手段２８Ａの加算手段３１に供給され、この心室イベント間隔の計測値に増分値記憶手段３０に記憶されている固定の時間増分100msが加算される（ステップＳ３８）。そして、限界値制限手段３２において、ステップＳ３８で加算された演算値が限界値記憶手段２９に予め記憶されている限界値1000msよりも小さいか否かが判断される（ステップＳ３９）。判断ステップＳ３９において、加算手段３１で時間増分が加算された演算値が先に設定した限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msより小さいと判断された場合は、この新たな演算値が限界値制限手段３２から心室刺激間隔設定手段３３Ａに送られ、心室刺激間隔設定手段３３ＡではステップＳ３６で発生した心拍比較手段１３の出力を得て（心室イベント間隔が心拍間隔閾値より小さい）、新たな演算値が心室刺激間隔タイマ１０Ａに対する閾値として比較手段１１に供給される（ステップＳ４０）。
【００４１】
判断ステップＳ３６において、心拍計測手段９で計測した心室イベント間隔が、心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750msより大きい場合（心拍数が８０以下）、及び、判断ステップＳ３９において加算手段３１で時間増分が加算された演算値が限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msより大きい場合（心拍間隔900ms以上、すなわち心拍数が６６以下）は、引き続き限界値1000msを心室刺激間隔タイマ１０Ａに対する閾値として比較手段１１に供給し、次のステップへ進む（ステップＳ４１）。
【００４２】
判断ステップＳ３３において、心室収縮が検出されなかった場合は、心室刺激間隔タイマ１０Ａがタイムアウトしているか否かが判断される（ステップＳ４２）。心室刺激間隔タイマ１０Ａがタイムアウトしている場合、すなわち、心室刺激間隔タイマ１０Ａの計時時間がステップＳ３１で設定された心室刺激間隔の限界値1000msを超えた場合は、比較手段１１から心室刺激手段２に出力が発せられて心室刺激が為される（ステップＳ４３）。また、同時に、比較手段１１の出力はＯＲ回路８を経由して心拍計測手段９に供給され、心室イベント間隔の計測が開始されるとともに（ステップＳ４４）、心室刺激間隔タイマ１０Ａに送られ、これをリセットする（ステップＳ４５）。
【００４３】
次に、判断ステップＳ３６と同様に、心拍計測手段９で計測した心室イベント間隔が、心拍閾値記憶手段１２に設定した心拍間隔閾値750msより小さいか否かが判断される（ステップＳ４６）。そして、計測した心室イベント間隔が上記心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750msより小さいと判断されると、ステップＳ３８に進み、以下、ステップＳ３９以降の処理が実施される。判断ステップＳ４６で、心拍計測手段９で計測した心房イベント間隔が心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750msより大きいと判断されると、心室刺激間隔は最初に設定した限界値記憶手段２９に記憶されている限界値(1000ms)のままとして比較手段１１に供給し（ステップＳ４７）、ステップＳ３３に戻る。
【００４４】
図６は、図４に示す本発明の第２の実施形態において、迷走神経の刺激と心室刺激間隔の関係を示すタイミングチャートであり、心室刺激間隔限界値1000ms、心拍間隔閾値750ms、時間増分100msとして心室刺激と迷走神経刺激を制御する例を示したものである。心室刺激の代わりに心房刺激とすれば、図１に示す本発明の第1の実施形態にも適用できることは言うまでもない。
【００４５】
この図６のタイミングチャートにおいて、時間V1,V2,V3,V4,V5は心室刺激が行われた時点を表し、時間R1,R2は心室収縮が検出された時点を表している。
すなわち、時間V1において、心室刺激手段２からの心室刺激とともに、心室刺激間隔タイマ１０Ａをスタートさせる。心室刺激間隔の限界値1000msの間に、心室収縮が検出されなかったため、心室刺激間隔タイマ１０Ａがタイムアウトした（限界値1000ms）と判断され、時間V2で心室刺激が行われることを示している。
【００４６】
続いて、時間V2で心室刺激が為されてから850ms後の時間R1において、心室の収縮が検出され、その結果心室刺激間隔タイマ１０Ａがリセットされる。このとき心拍計測手段９で計測した心室イベント間隔は850msであり、心拍間隔閾値750msより大きく、心拍比較手段１３より神経刺激信号制御手段２７に出力が発せられないので、迷走神経２６の刺激は行われない。また、加算手段３１には心拍計測手段９から850msという値が供給され、この値と増分値記憶手段３０の固定の時間増分100msが加算される。この加算された演算値950msが限界値制限手段３２に送られ、ここで限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msと比較される。演算値950msは限界値1000msより小さいので、限界値制限手段３２からは演算値950msが心室刺激間隔設定手段３３Ａに供給される。一方、心室刺激間隔設定手段３３Ａには、心拍比較手段１３からの出力が供給されているが、心拍計測手段９で計測された心室イベント間隔が850msで心拍間隔閾値の750msより大きいため、心拍比較手段１３からは出力が得られない。心拍比較手段１３からの出力がない状態では、心室刺激間隔設定手段３３Ａは限界値記憶手段２９の限界値1000msを選択し、この値が心室刺激間隔の閾値として比較手段１１に送られる。
【００４７】
次に、心拍数が早くなって、時間R１で心室の検出が為されてから625ms後の時間R2において、再び心室の収縮が検出されるとする。この時間R2での心室の検出により、心室刺激間隔タイマ１０Ａはリセットされる。この場合は、計測した心室イベント間隔が625msで心拍間隔閾値750msを下回っているので、心拍比較手段１３より神経刺激信号制御手段２７に信号が送られ、神経刺激手段６によって迷走神経２６の刺激が行われる。そして、同時に加算手段３１において、心拍計測手段９からの心室イベント間隔625msに増分値記憶手段３０に記憶されている時間増分100msが加算され、この演算値725msが限界値制限手段３２に送られる。限界値制限手段３２において、限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msと比較され、演算値が限界値より小さいので限界値制限手段３２はこの演算値725msを次の心室刺激間隔の候補として心室刺激間隔設定手段３３Ａに送る。このとき、心室イベント間隔は625msであり心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750msより小さいので、心拍比較手段１３からの出力が心室刺激間隔設定手段３３Ａに加えられている。したがって、心室刺激間隔設定手段３３Ａでは、演算値725msが選択されて出力され、新たな心室刺激間隔の閾値として比較手段１１に送られる。
【００４８】
次に、上記新たに設定した心室刺激間隔の閾値725msの間に心室収縮が検出されないと、心室刺激間隔タイマ１０Ａがタイムアウトしたと判定され、時間R2から725ms後の時間V3で心室刺激が行われるとともに、心室刺激間隔タイマ１０Ａがリセットされる。このとき、計測した心室イベント間隔が725msで心拍閾値記憶手段１２に記憶されている心拍間隔閾値750msを下回っているので、心拍比較手段１３から出力が神経刺激信号制御手段２７に供給されているが、心室収縮検出手段３において心室の収縮が検出されないため、迷走神経２６の刺激は起こらない。心拍計測手段９の計測値725msは加算手段３１に供給され、加算手段３１において、増分値記憶手段３０に記憶されている時間増分100msが加算されて、加算された演算値825msが心室刺激間隔の候補として限界値制限手段３２を経て心室刺激間隔設定手段３３Ａに送られる。このとき心室刺激間隔設定手段３３Ａには心拍比較手段１３の出力が加えられているので心室刺激間隔設定手段３３Ａの出力は演算値825msとなり、この値が新たな心室刺激間隔の閾値として比較手段１１に供給される。
【００４９】
そして、新たな心室刺激間隔825msの間に心室収縮が検出されないと、心室刺激間隔タイマ１０Ａがタイムアウトしたと判定され、時間V3から825ms後の時間V4で心室刺激が行われるとともに、心室刺激間隔タイマ１０Ａがリセットされる。このとき心拍計測手段９で計測した心室イベント間隔825msが心拍間隔閾値750msよりも大きくなるので、心拍比較手段１３からの出力はなく迷走神経２６の刺激は行われない。加算手段３１において、上記心室イベント間隔825msと固定の時間増分100msが加算され、新たな演算値925msが限界値制限手段３２から心室刺激間隔設定手段３３Ａに送られるが、心室刺激間隔設定手段３３Ａには心拍比較手段１３からの出力が与えられていないので心室刺激間隔設定手段３３Ａは限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msを選択し、比較手段１１に送る。すなわち、心室刺激間隔の閾値は限界値1000msに戻ることになる。時間V4から時間V5に至る1000msの間で、心室収縮の検出がないと、心室刺激間隔タイマ１０Ａがタイムアウトするとともに心室刺激が行われる。
【００５０】
図７は、図１及び図４に示す本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態における、心房刺激間隔制御手段２８及び心室刺激間隔制御手段２８Ａの第１の変形例を示すブロック構成図である。この変形例は時間増分が心拍間隔の所定割合としたときの心房／心室刺激間隔制御手段（２８，２８Ａ）を示すものである。
本変形例では、図１及び図４の増分値記憶手段３０に代えて、増分割合記憶手段３４と増分値算出手段３５が設けられている。
【００５１】
以下、この図７に示す第１の変形例の心房／心室刺激間隔制御手段（２８、２８Ａ）の作用を説明する。増分割合記憶手段３４には、例えば２０％の増分割合が設定されており、例えば心拍計測手段９によって計測された心房あるいは心室のイベント間隔が600msであるとすると、増分値算出手段３５において、心拍計測手段９からの600msという値に２０％を乗算した120msという時間増分が算出される。そして、加算手段３１において心拍計測手段９からの600msという値と増分値算出手段３５からの120msという値が加算され、限界値制限手段３２に720msという値が出力される。限界値制御手段３２はこの720msという値と限界値記憶手段２９に予め記憶されている固定値1000msとを比較する。この場合は、新たな演算値720msという値は、限界値1000msより小さいので、この新たな演算値が限界値制御手段３２から出力され、心房／心室刺激間隔設定手段３３、３３Ａに送られる。このとき心拍比較手段１３からの出力があるため、心房／心室刺激間隔制御手段３３、３３Ａはこの新たな演算値720msを選択し、これを心房または心室刺激間隔の新たな閾値として比較手段１１に供給する。
【００５２】
図８は、図７と同様に、図１及び図４に示す本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態における、心房刺激間隔制御手段２８及び心室刺激間隔制御手段２８Ａの第２の変形例を示すブロック構成図である。この変形例は時間増分が固定した心拍数低下に相当する時間間隔としたときの心房／心室刺激間隔制御手段（２８，２８Ａ）を示すものである。
【００５３】
本変形例によれば、心拍計測手段９からの心拍間隔（心房イベント間隔または心室イベント間隔）が供給される心拍数変換手段３６と、例えば１分間に２０拍の心拍数低下が設定される心拍数低下分記憶手段３７と、心拍数変換手段３６の出力から心拍数低下分記憶手段３７の設定値２０拍を減算する減算手段３８と、減算手段３８の出力を心拍間隔に変換する心拍間隔変換手段３９が設けられる。
【００５４】
以下、図８に示す心房／心室刺激間隔制御手段（２８、２８Ａ）の作用を説明する。心拍数低下分記憶手段３７には、毎分２０拍の心拍数低下が設定されている。そして、心拍計測手段９によって計測された心房あるいは心室のイベント間隔が600msであったとすると、この値が心拍数変換手段３６に供給され、毎分の心拍数１００（60s／600ms）に変換される。その後、減算手段３８により、心拍数変換手段３６の出力である心拍数１００から心拍数低下分記憶手段３７に記憶されている心拍数低下分２０が減算され、心拍数８０という値が減算手段３８から心拍間隔変換手段３９に供給される。心拍間隔変換手段３９は、心拍数８０を心拍間隔750msに変換し、この値を限界値制限手段３２に供給する。
そして、限界値制限手段３２において、この心拍間隔変換手段３９の出力である750msという値が、限界値記憶手段２９に記憶されている限界値1000msと比較される。この新たな演算値750msは限界値記憶手段２９の限界値1000msより小さいので、限界値制限手段３２は新たな演算値750msを心房／心室刺激間隔設定手段３３、３３Ａに送る。このとき、心房／心室刺激間隔設定手段３３、３３Ａは、心拍比較手段１３からの出力があるので、新たな演算値750msを新しい心房または心室刺激間隔の閾値として比較手段１１に供給する。
【００５５】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態とその変形例について説明したが、本発明は上記実施の形態にとらわれることなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で幅広い実施の形態をとることが可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、迷走神経刺激後の心拍数変化を所定範囲内となるように心臓の刺激間隔を調節することができるので、迷走神経刺激にともなう心拍数の急激な変化を防止することができるとともに、これにより心拍数の急激な変化による致死的不整脈の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の心臓治療装置の第１の実施形態の構成例を示したブロック図である。
【図２】本発明の心臓治療装置に用いられる電極リード及び刺激電極の心臓への配置図である。
【図３】図１に示す本発明の心臓治療装置の第１の実施形態の作用を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明の心臓治療装置の第２の実施形態の構成例を示したブロック図である。
【図５】図４に示す本発明の心臓治療装置の第２の実施形態の作用を説明するためのフロー図である。
【図６】図４に示す本発明の第２の実施形態において、迷走神経の刺激と心室刺激間隔の関係を示すタイミングチャートである。
【図７】図１及び図４に示す心房／心室刺激間隔制御手段の第１の変形例を示すブロック図である。
【図８】図１及び図４に示す心房／心室刺激間隔制御手段の第２の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・心臓治療装置、２・・・心室刺激手段、３・・・心室収縮検出手段、４・・・心房刺激手段、５・・・心房収縮検出手段、６・・・神経刺激手段、７・・・制御手段、９・・・心拍計測手段、１０、１０Ａ・・・心房／心室刺激間隔タイマ、１１・・・比較手段、１２・・・心拍閾値記憶手段、１３・・・心拍比較手段、１７・・・心室電極リード、１８・・・心室刺激／検出電極、１９・・・心房電極リード、２０・・・心房刺激／検出電極、２１・・・心臓、２４・・・神経電極リード、２５・・・神経刺激電極、２６・・・迷走神経、２７・・・神経刺激信号制御手段、２８、２８Ａ・・・心房／心室刺激間隔制御手段、２９・・・限界値記憶手段、３０・・・増分値記憶手段、３３、３３Ａ・・・心房／心室刺激間隔設定手段

Claims

迷走神経を刺激する神経刺激信号を発生する神経刺激手段と、
調節可能な刺激間隔で心臓を刺激する心臓刺激手段と、
心臓の拍動を計測する心拍計測手段と、
前記心拍計測手段の出力と予め定めた閾値を比較する心拍比較手段と、
前記心拍比較手段の出力に応答して前記刺激間隔を調節するとともに前記神経刺激信号の発生を制御することを特徴とする心臓治療装置。
前記心臓の拍動の計測が心拍間隔の計測であることを特徴とする請求項１に記載の心臓治療装置。
心臓の収縮を検出する心臓収縮検出手段を更に有し、前記計測した心拍間隔が前記予め定めた閾値を下回る場合に、前記心臓収縮検出手段に応答して前記神経刺激手段が前記神経刺激信号を発生することを特徴とする請求項２に記載の心臓治療装置。
前記計測した心拍間隔が前記予め定めた閾値を下回る場合に、前記計測した心拍間隔に予め定めた時間増分を加えた時間間隔を前記刺激間隔に設定することを特徴とする請求項２または３に記載の心臓治療装置。
前記予め定めた時間増分が固定した時間間隔であることを特徴とする、請求項４に記載の心臓治療装置。
前記予め定めた時間増分が固定した心拍数低下に相当する時間間隔であることを特徴とする請求項４に記載の心臓治療装置。
前記予め定めた時間増分が前記計測した心拍間隔の関数であることを特徴とする請求項４に記載の心臓治療装置。
前記関数が前記計測した心拍間隔の所定の割合であることを特徴とする請求項７に記載の心臓治療装置。
前記刺激間隔の調節の結果、前記刺激間隔が前記閾値よりも長い予め定めた時間間隔を超過した場合に、前記刺激間隔を前記長い予め定めた時間間隔に設定することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の心臓治療装置。