JP4633737B2 - 肺動脈中の圧受容体を刺激するための装置 - Google Patents

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関連出願

（関連出願の相互参照）
以下の同一出願人による米国特許出願が関連し、本出願と同じ日付ですべて出願されており、その全体を参照によりすべて本明細書に組み込む。すなわち、「Ｂａｒｏｒｅｆｌｅｘ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ（高血圧を低下させるための圧反射刺激システム）」通し番号第１０／７４６１３４号、（整理番号２７９．６７５ＵＳ１）、および「Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｌｅａｄ ｆｏｒ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｂａｒｏｒｅｃｅｐｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ Ａｒｔｅｒｙ（肺動脈中の圧受容体を刺激するための刺激リード）」、通し番号第１０／７４６８５２号、（整理番号２７９．６９５ＵＳ１）である。

本出願は、一般に、植込み型医療デバイスに関し、より詳細には、圧受容体刺激を用いて高血圧を低下させるための装置および方法に関する。

医療用リードは、１つまたは複数の電極を有する遠位端と、パルス生成装置に結合されたターミナルを有する近位端とを有する。電気治療は、パルス生成装置から電極を介して体に送られる。

高血圧は、心疾患および他の関連する心臓併存疾患の原因である。高血圧は、血管が収縮したときに生ずる。その結果、高い血圧で流れを維持するために心臓はより激しく働き、それが心不全の一因となる可能性がある。高血圧を患う多くの患者が、生活様式の変更や高血圧薬に関するものなどの治療に応じない。

圧受容領域は、血圧の変化などの圧力変化を検出することができる。圧受容領域を、本明細書では、圧受容体（ｂａｒｏｒｅｃｅｐｔｏｒ）と呼び、一般に、圧力変化の任意のセンサを含む。例えば、圧受容体は、求心神経を含み、さらに、内部からの血圧増加による壁の伸張を検出する知覚神経終末を含み、また圧力を低下させる傾向のある中心反射機構の受容体として機能する。圧反射は、負帰還系として機能し、圧受容体の刺激によりトリガされる反射機構に関係する。増加した圧力は血管を伸張し、次に血管壁中の圧受容体を活動化する。圧受容体の活動化は、内部の圧力および動脈壁の伸張を介して自然に生じ、交感神経活動（ＳＮＡ）の圧反射を抑制して全身系動脈圧を低下させる。圧受容体活動の増加は、ＳＮＡの低下を誘導し、末梢血管抵抗を減少させることによって血圧を低下させる。

圧受容体から導かれる求心神経幹を刺激するという一般的な概念が知られている。例えば、神経カフ（ｃｕｆｆ）を使用して、直接、電気的な刺激を迷走神経および頸動脈洞に加えている。研究によると、頸動脈洞神経の電気刺激は、実験的な高血圧を低下させることができ、また頸動脈洞それ自体の圧受容領域への直接の電気刺激は、実験的な高血圧における反射低下をもたらすことが示されている。

圧反射の長期間の電気刺激を提供する侵襲性の少ない技法が求められている。

一態様は、近位端から遠位端まで延びた、リード本体の遠位端の近くに結合される拡張可能な電極を有する可撓性のあるリード本体を含む。拡張可能な電極は、肺動脈の壁に接する寸法の拡張された直径を有する。植込み型パルス生成装置は、拡張可能な電極に電気的に結合され、拡張可能な電極を介して肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送るように適合される。

一態様は、方法を含む。本方法は、拡張可能な電極の外側表面が、肺動脈の壁に接するように、肺動脈内に拡張可能な電極を植え込むこと、および圧反射刺激信号を、電極を介して肺動脈中の圧受容体に送ることを含む。

一態様は、肺動脈中に配置するためのリードを提供する。そのリードは、近位端から、肺動脈の壁に接する寸法の外径を有するバイアス部分を有する遠位端まで延びた可撓性のあるリード本体と、その遠位端の近くに結合された電極とを有する。植込み型パルス生成装置は、電極に電気的に結合される。植込み型パルス生成装置は、電極を介して肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送るように適合される。

一態様は、方法を含む。本方法は、その外径が肺動脈の壁に接するようなバイアス部分を有するリードの遠位端上の電極を肺動脈内に配置すること、および電極を介して肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送ることを含む。

以下の詳細な説明および添付の図面は、本発明を実施できる特有の諸実施形態を示す。当業者が本発明を実施できるように、それらの実施形態を十分詳細に説明する。他の実施形態を利用することも可能であり、また本発明の範囲を逸脱することなく構造的な変更を行うことができる。

本開示を読者が理解できるように、高血圧、および圧受容体に関する生理学の簡単な議論を提供する。その簡単な議論では、高血圧、自律神経系、および圧反射が紹介される。

高血圧は、心疾患および他の関連する心臓併存疾患の原因である。高血圧は、一般に、全身系動脈血圧を、心臓血管の損傷または他の有害な結果を導く可能性の高い水準に一時的にまたは持続的に上昇させるなどの高血圧に関する。高血圧は、１４０ｍｍＨｇ以上の収縮期血圧、または９０ｍｍＨｇ以上の拡張期血圧として任意に定義されている。高血圧は血管が収縮したときに生ずる。その結果、心臓は、流れをより高い血圧で維持するためにより激しく働く。制御されない高血圧による結果は、それだけに限らないが、網膜の血管疾患および発作、左心室肥大および疾患、心筋梗塞、解離性動脈瘤、および腎血管疾患を含む。

自律神経系（ＡＮＳ）は、「不随意」器官を調節し、一方、随意（骨格）筋の収縮は、体性運動神経によって制御される。不随意器官の例は、呼吸器官および消化器官を含み、また血管および心臓も含む。ＡＮＳは、しばしば不随意で反射的に機能して、例えば、腺を調節し、皮膚や目、胃、腸、膀胱中の筋を調節し、かつ心筋および血管周りの筋を調節する。

ＡＮＳは、それだけに限らないが、交感神経系および副交感神経系を含む。交感神経系は、ストレスに対して、また緊急事態への「闘争あるいは逃避反応（ｆｉｇｈｔ ｏｒ ｆｌｉｇｈｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」に対して密接に関係する。「闘争あるいは逃避反応」はとりわけ、血圧および心拍数を増加して骨格筋の血流を増加させ、また消化を減少させて「闘争あるいは逃避」に対するエネルギを提供する。副交感神経系は、弛緩、および「休んで消化反応（ｒｅｓｔ ａｎｄ ｄｉｇｅｓｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）」に密接に関係し、とりわけ、血圧および心拍数を低減し、消化を増してエネルギを保存する。ＡＮＳは、正常な内部機能を維持し体神経系と共に働く。

本開示の主題は、一般に、血管拡張および血管収縮を含む心拍数および血圧に対してＡＮＳが有する作用を述べる。心拍数およびその強さは、交感神経系が刺激されたときに増加し、交感神経系が抑制されたとき（例えば、副交感神経系が刺激されたとき）減少する。

圧反射は、圧受容体の刺激によりトリガされる反射である。圧受容体は、心房、心臓の脂肪体、大静脈、大動脈弓、および頸動脈洞の壁中の知覚神経終末など、圧力変化の任意のセンサを含み、それは、内部からの圧力増加による壁の伸張を検出し、またその圧力を減少させる傾向のある中心反射機構の受容体として機能する。さらに、圧受容体は、知覚神経終末から導かれる、迷走、大動脈、および頸動脈神経などの求心神経幹を含む。圧受容体を刺激することにより、交感神経活動を抑制し（副交感神経系を刺激する）、末梢血管抵抗を減少させることによって、全身系動脈圧を低下させる。圧受容体は、自然には、内部圧力および動脈壁の伸張により刺激される。

本主題のいくつかの態様は、所望の反応（例えば、高血圧の低下）を刺激する努力において、求心神経幹を刺激するのではなく、動脈壁中の特定の神経終末を局所的にかつ直接刺激するものであり、神経系を無差別に刺激することによる望ましくない効果を低減する。例えば、いくつかの実施形態は、肺動脈中の圧受容体部位を刺激する。本主題のいくつかの実施形態は、大動脈中の圧受容体部位の刺激を行う。

図１は、一実施形態によるリード１００を示す。リード１００は、近位端１１５から遠位端１２０まで延設された可撓性のあるリード本体１１０を含む。拡張可能な電極１３０が、リード本体１１０の遠位端１２０の近くに結合される。以下で論ずるように、電極１３０は、肺動脈中の圧受容体に刺激を送るように適合されている。例えば、拡張可能な電極１３０は、能動的に固定せずに、電極を定位置に保持するために肺動脈の壁に接する寸法の拡張された直径を有することができる。

リード１００は、植込み型パルス生成装置１４０に結合される。リード１００は、パルス生成装置１４０を拡張可能な電極１３０に電気的に結合するコイル状に巻かれた導体などの導体を含む。したがって、植込み型パルス生成装置１４０は、電極１３０を介して肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送ることができる。リードはさらに、導体を絶縁するための外側絶縁を含む。装置系としては、１つの電極として働く場合のユニポーラ・システム、または２つの遠位的に位置する電極間のパルスを用いるバイポーラ・システムを含むことができる。

一実施形態では、パルス生成装置１４０は、ハードウェア、回路、およびＮＳ機能を実施するためのソフトウェアを含む。いくつかの実施形態はまた、ＡＨＴ機能を実施することができる。パルス生成装置は、制御回路１４２を含む。制御回路１４２は、ハードウェア、ソフトウェア、およびハードウェア／ソフトウェアの組合せを用いて実装することができる。例えば、様々の実施形態によると、制御回路１４２は、ＡＨＴ治療などのＮＳ治療に関連する機能を実施するための、メモリに組み込まれた命令を実行するプロセッサを含む。一実施形態では、パルス生成装置は、電極を介して１０から１５０ヘルツの間の周波数を有するパルス列を送る。

図２は、心臓２００の一部分を示す。心臓２００は、大動脈弓２０３および肺動脈２０４を含む。肺動脈２０４は、複数の圧受容体２０６を含む。リード１００（図１）などのリードは、心臓ペースメーカのリードと同様に、血管内に挿入されて、末梢静脈を通り、三尖弁を介して、心臓の右心室に入ることができ（図には明確に示していない）、右心室から肺動脈弁２０８を通って肺動脈２０４に進む。

肺動脈２０４および大動脈弓２０３の一部分は互いに近くにある。本主題の様々の態様によると、圧反射は、肺動脈に血管内挿入された少なくとも１つの電極により、肺動脈中またはその周囲で刺激される。本主題の諸態様は、肺動脈中の血管内に圧受容体刺激装置を植え込むための比較的非侵襲性の手術技法を提供する。圧受容体２０６は、例えば、内部からの圧力増加による壁の伸張を検出する。それらの神経終末を活動化することにより圧力を低下させる。

図示のように、肺動脈２０４は、全体的に暗い領域で示されたいくつかの圧受容体２０６を含む。さらに、近接して配置された一群の圧受容体２０６Ｂが、動脈管索２１２の連結部の近くに存在する。本主題の様々の実施形態によると、リードは、末梢静脈を通して挿入され、三尖弁を介して右心室に通され、右心室から肺動脈弁２０８を介して肺動脈２０４に入り、肺動脈中および／またはその周囲にある圧受容体を刺激する。様々の実施形態では、例えば、リードは、動脈管索２１２の近くの一群の圧受容体２０６Ｂを刺激するように、動脈中に配置される。

動脈管索２１２の近くの大動脈弓２０３中、および肺動脈２０４中の幹（ｔｒｕｎｋ）２２０にも圧受容体フィールドがある。いくつかの実施形態は、おそらく動脈管索２１２を介して大動脈中の、または肺動脈幹中の、または右もしくは左肺動脈中の圧受容体部位を刺激するように、肺動脈中にリードを配置する。

図３は、一実施形態による、肺動脈２０４にマウントされた拡張可能な電極１３０を示す。一実施形態では、拡張可能な電極１３０は、メッシュ表面３０２を含むステント状の構造である。拡張可能な電極は、摩擦力によりリードおよび電極を定位置に受動的に固定するために、拡張して肺動脈の外壁３０４に接するように設計される。この例では、電極が、左肺動脈２０４の動脈管索２１２の近くに位置するように適合されている。

拡張可能な電極１３０は、様々な形状およびサイズを有することができる。一実施形態では、直径対長さの比は、典型的なステントよりも小さい。例えば、一実施形態は、少なくとも約１ｃｍの長さを含む。他の例は、最大で３ｃｍまたはそれ以上とすることができる。電極１３０の直径は、その拡張された状態で、約１０ｍｍから約２０ｍｍの範囲とすることができる。他の実施形態は、より大きな直径を有することができる。一般に、電極は、低電圧で高周波の神経刺激を直接与える寸法に作られる。

一実施形態では、リード１００は、拡張可能な電極１３０から近位的に配置された第２の電極３１２を含むことができる。その電極は、検出電極として、または電極１３０のための陰極として、除脈型不整脈治療、頻拍型不整脈治療のために使用することができる。

一例では、電極１３０は、長期間にわたり肺動脈中に植え込まれるように適合される。例えば、電極を受動的に動脈内にマウントすることにより、長期間、動脈は損傷を受けない。

図４および５は、一実施形態によるリード１００を示す。リード１００は、電極が正しく位置決めされた後、膨張させることができる膨張可能なバルーン４０２を含むことができる。バルーン４０２を膨張させると、電極１３０は、上記のように、動脈の壁に接するまで拡張される。

図６は、一実施形態による拡張可能な電極６３０を示す。電極６３０は、上記の電極１３０に代えて使用することができる。電極６３０は、電気的に非伝導性であるように少なくとも部分的にマスクできる外側表面６４０を含む。例えば、電極６３０は、ゾーンＡ、Ｂ、およびＣに区分されている。ゾーンＡ、Ｂ、およびＣは、様々のサイズおよび形状を有することができ、図示のゾーンは一例である。一例では、ゾーンＡおよびＣは、電気的に伝導性を有することができ、ゾーンＢがマスクされる。代替的には、任意のセクションまたは部分を電気的に絶縁することができる。

一実施形態では、いずれのゾーンＡ、Ｂ、またはＣもマスクされず、それぞれが、リード１００（図１）の別個の導体に結合される。その例では、ユーザが電極を植え込み、次いで、どれが最もよい圧反射反応を与えるかを見出すために、各ゾーンを個別にテストする。次いで、非生成ゾーンを停止させ、または、例えば、検出のために使用することができる。

図７は、本主題の様々の実施形態による、統合した圧力センサ７１０（ＩＰＳ）および拡張可能な電極７０２を有する圧受容体刺激リード７００を示す。一例では、リード７００は、圧受容体刺激電極７１２を有するＩＰＳ７１０を含み、血圧の変化を監視し、したがって、圧受容体刺激の効果を監視することができる。様々の実施形態では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を、血圧を検出するために使用することができる。いくつかのセンサの実施形態は、膜の変位に基づいて血圧を判定する。

リード７００の例示的な一用途では、システムは、圧受容体刺激回路およびセンサ回路を含むことができる。回路は、パルス生成装置１４０（図１）内に、またはパルス生成装置と無線で通信する別個のシステムとすることができる。１つまたは複数のリードを、センサ回路および圧受容体刺激回路に接続することができる。圧受容体刺激回路は、電極７０２または７１２などの１つまたは複数の刺激電極を介して肺動脈中の圧受容体部位など、所望の圧受容体部位に電気的な刺激パルスを印加するために使用される。センサ回路は、ＡＮＳ神経活動を検出し処理するために、かつ／またはＡＮＳ活動を判定するための血圧、呼吸など代理のパラメータを検出し処理するために使用することができる。

リード７００は、例えば、肺動脈、大動脈弓、または動脈管索中の圧受容体部位などの圧受容体部位を刺激するために血管内に導入することができる。センサ７１０を、肺動脈中もしくはその近くにある圧受容体の近くに配置し、また代理のパラメータを介して直接または間接に、圧反射活動を刺激し検出するようにプログラムして、右心室内で行われ得るものなど心臓活動をペーシングし、かつ／または検出するように、１つまたは複数の追加の電極を設けることができる。

図８は、一実施形態によるリード１１００を示す。リード１１００は、近位端１１１５から遠位端１１２０まで延設された可撓性のあるリード本体１１１０を含む。電極１１３０は、リード本体１１１０の遠位端１１２０の近くで結合されている。遠位端１１２０は、バイアス部分１１２２を含む。リード１１００は、肺動脈中の圧受容体に刺激を送るように適合される。例えば、バイアス部分１１２２は、以下で述べるように、能動的に固定せず電極を定位置に保持するために、肺動脈の壁に接する寸法である外径Ｄを有するバイアスさせた構成を有することができる。

リード１１００は、植込み型パルス生成装置１１４０に結合される。リード１１００は、パルス生成装置１１４０を電極１１３０に電気的に結合するコイル状に巻かれた導体などの導体を含む。したがって、植込み型パルス生成装置１１４０は、電極１１３０を介して肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送ることができる。リードはさらに、導体を絶縁する外側絶縁部を含む。システムは、１つの電極として働く場合、ユニポーラ・システムを、または２つの遠位的に配置された電極間でパルスを有するバイポーラ・システムを含むことができる。

一実施形態では、パルス生成装置１１４０は、ハードウェア、回路、およびＮＳ機能を実施するためのソフトウェアを含む。いくつかの実施形態はまた、ＡＨＴ機能を実施することができる。パルス生成装置は、制御回路１１４２を含む。制御回路１１４２は、ハードウェア、ソフトウェア、およびハードウェア／ソフトウェアの組合せを用いて実装することができる。例えば、様々の実施形態によると、制御回路１１４２は、ＡＨＴ治療などのＮＳ治療に関連する機能を実施するための、メモリ中に組み込まれた命令を実施するプロセッサを含む。一例では、パルス生成装置は、電極を介して約１０から１５０ヘルツの間の周波数を有するパルス列を送る。一実施形態では、パルス生成装置は、５ボルトで、２．５ミリ秒、３０ヘルツの波形を送ることができる。いくつかの実施形態では、例えば、１、３、または５ボルトで、１．０ミリ秒、１００ヘルツの波形を送る。

図９は、一実施形態による肺動脈２０４中にマウントされた電極１１３０の横断面を示す。一実施形態では、バイアス部分１１２２は細長い螺旋形の構成を含み、電極１１３０は、肺動脈２０４の壁表面３０４と実質的に完全に環状に接触するように露出されたコイル状に巻かれた電極である。こうすると、バイアス部分１１２２の長さに沿って分散して刺激を与えることができ、分散して壁に固定することができる。したがって、例えば、電極１１３０全体を、螺旋形構成で製作された露出した電極とすることができる。以下で論ずるように、いくつかの実施形態は、リードの遠位端に沿って配置された２つ以上の別個の電極を含むことができる。いくつかの実施形態では、電極の表面の部分は、マスクされて電気的に絶縁され得る。

前述のように、バイアス部分１１２２の外径は、摩擦力によりリードおよび電極を定位置に固定するために、拡張して肺動脈の外壁３０４に接するように設計される。この例では、電極は、左肺動脈２０４の動脈管索２１２の近くに位置するように適合される。いくつかの実施形態では、電極１１３０の少なくとも一部分は、電極の動脈内固定をさらに助けるために、多孔性表面を含むことができる。

一実施形態では、バイアス部分１１２２は、約１０ｍｍから約２０ｍｍのバイアスさせた外径を有することができる。他の諸実施形態は、より大きい直径を有することができる。一例では、１インチごとに少なくとも５巻きのピッチを有し、高い動脈表面接触および固定の増加を提供する。一般に、遠位端および電極は、直接の低電圧で高周波の神経刺激を最適化するような寸法に作られる。

一実施形態では、リード１１００は、電極１１３０から近位的に配置された第２の電極１３１２を含むことができる。この電極は、検出電極として、または電極１１３０の陰極として除脈型不整脈治療、頻拍型不整脈治療のために用いることができる。

一実施形態では、電極１１３０は、肺動脈中に長期的に植え込まれるように適合される。例えば、動脈内に電極を受動的にマウントすることにより、長期間、動脈は損傷を受けない。

図１０および１１は、一実施形態によるリード１１００を示す。リード１１００は、リードが正しく配置された後に除去されるスタイレット１４０２を用いて植え込むことができる。リードからスタイレット１４０２を除去することにより、前述のように、遠位端１１２２を、電極が動脈の壁に接触するまでそのバイアスさせた構成に拡張することができる。

図１２は、一実施形態によるリード１６００の一部分を示す。リード１６００は、前に論じたバイアス部分１１２２と同様の、バイアスさせた遠位部分１６２２を含む。この実施形態では、バイアス部分１６２２は、外側表面およびバイアス部分の外径で露出させた２つ以上の別々の電極１６２４を含む。一実施形態では、動脈中に植え込まれたとき、その別々の電極により、局所化されるが分散された刺激を与えることができる。代替的には、いくつかの別々の電極１６２４は、リード１６００の分離された導体と結合することもできる。この例では、ユーザは、電極を植え込み、次に、各電極を別々にテストして、どれが最もよい圧反射反応を示すか見出すことができる。次いで、非生成的な電極を停止し、検出のためだけに、または他の目的に使用することができる。いくつかの実施形態では、別々の電極１６２４を多孔性にして、動脈内へのさらなる固定を提供することができる。

図１３は、本主題の様々の実施形態による、一体化された圧力センサ１７１０（ＩＰＳ）を有する圧受容体刺激リード１７００を示す。リード１７００は、血圧の変化を観察するための、したがって、圧受容体刺激の効果を観察するための、圧受容体刺激電極を有するＩＰＳ１７１０を含むことができる。様々の実施形態では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を、血圧を検出するために使用することができる。いくつかのセンサの実施形態は、膜の変位に基づいて血圧を判定することができる。

リード１７００の一使用例では、システムは、圧受容体刺激回路およびセンサ回路を含むことができる。その回路は、パルス生成装置１１４０（図８）内に、またはパルス生成装置と無線で通信する別個のシステムとすることもできる。１つまたは複数のリードを、センサ回路および圧受容体刺激回路に接続することができる。圧受容体刺激回路は、バイアス部分１７２２上の電極１１３０など、１つまたは複数の刺激電極を介して、肺動脈中の圧受容体部位など、所望の圧受容体部位に電気刺激パルスを印加するのに使用される。センサ回路は、ＡＮＳ神経活動を検出し処理するために、かつ／またはＡＮＳ活動を判定するための、血圧や呼吸など代理のパラメータを検出し処理するために使用される。

リード１７００は、例えば、肺動脈、大動脈弓、または動脈管索中の圧受容体部位などの圧受容体部位を刺激するために血管内に導入することができる。センサ１７１０を、肺動脈中もしくはその近くに配置し、また代理のパラメータを介して直接または間接に、圧反射活動を刺激し検出するようにプログラムして、右心室内で行われ得るなどの心臓活動をペーシングし、かつ／または検出するように、１つまたは複数の追加の電極を設けることができる。

図１４は、一実施形態によるリード１８００を示し、リード１８００は、バイアスさせた円形部分１８２２を含む遠位部分１８２０を含む。この実施形態では、複数の別々の電極１８２４が、円形部分１８２２の外側円周回りに配置される。他の実施形態では、バイアスさせた円形部分全体が露出された電極となり得る。円形のバイアス部分１８２２は、肺動脈内に遠位端１８２０を固定するような寸法に作られている。例えば、バイアスさせた円形部分は、１０ｍｍと２０ｍｍの間の外径を有することができる。一実施形態では、リード１８００の遠位部分１８２０の円形平面は、リード本体の長軸１８３０に対して直角になる（すなわち、投げ縄と同様な形状）。このように作られた遠位端は、動脈の平面または横断面中で、肺動脈を刺激することができる。他の実施形態は、必要に応じて他の角度を使用することもできる。

１つまたは複数の実施形態による高血圧治療を提供するために、本明細書で論ずる任意のリードなどのリードは、血管内に挿入されて、末梢静脈を通り、三尖弁を介して心臓の右心室中に入り、次いで右心室から肺動脈弁を介して肺動脈中に入る。リード上の電極は、１つまたは複数の圧受容体を有する肺動脈の領域に固定される。一例では、電極が、左肺動脈の動脈管索の近くに受動的に固定される。一実施形態では、パルス生成装置は、低電圧の高周波パルス列で、圧受容体を断続的にペーシングするように設計される。例えば、圧受容体は、約０．１ボルトから１０ボルトの電圧で、また約１０と１５０ヘルツの間の周波数で、毎分約５から１０秒の間ペーシングすることができる。いくつかの例では、約１ボルトと約１０ボルトの間の電圧を利用する。一実施形態は、少なくとも１０ヘルツのパルス列を電極を介して送る。いくつかの実施形態では、パルス生成装置は、５ボルトで２．５ミリ秒、３０ヘルツの波形を送ることができる。いくつかの実施形態は、例えば、１、３、または５ボルトで、１．０ミリ秒、１００ヘルツの波形を送る。

本主題のリードは、植込みが容易であり単純な波形を送る。さらに、圧受容体のペーシング反応は、即時であり可逆である。

前述のように、他の実施形態は、血圧を観察するためのセンサを含むことができる。センサは、圧反射治療の有効性に関する生理学的なパラメータを検出でき、圧反射治療の有効性を示す信号を提供する。例えば、制御装置は、圧反射刺激信号を制御するためにパルス生成装置に接続され、また圧反射治療の有効性を示す信号を受け取るためにセンサに接続され得る。いくつかの例では、パルス生成装置はさらに、心臓のペーシング信号を生成するように適合され、リードは、心臓を捕捉するための心臓のペーシング信号を送るように配置された第２の電極を含むことができる。本電極の諸実施形態は、長期的に留置することが可能であり、植込みが容易で、安全かつ信頼性がある。

本主題による圧受容体ペーシングの様々の実施形態では、例えば、システムは、検出なしに断続的にパルス列を送ることができ、またはユーザが休んでいるときユーザがシステムを活動化することができ、または周期的に停止もしくは起動するためにタイマにより活動化することも可能であり、あるいはユーザが眠ったときに活動化することもできる。

様々の実施形態によると、本システムの刺激回路および検出回路は、同一出願人による、本出願と同じ日付で出願された米国特許出願に記載の１つまたは複数の機能を含むことができ、その全体を参照により組み込む。すなわち、「Ｂａｒｏｒｅｆｌｅｘ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ（高血圧を低下させるための圧反射刺激システム）」、通し番号第１０／７４６１３４号、２００３年１２月２４日出願（整理番号２７９．６７５ＵＳ１）である。

例えば、本主題の様々の実施形態は、圧反射刺激システムに関する。このような圧反射刺激システムはまた、本明細書で、神経刺激（ＮＳ）デバイスもしくはコンポーネントと呼ぶ。神経刺激装置の諸例は、高血圧を治療するために使用される抗高血圧（ＡＨＴ）デバイスもしくはＡＨＴコンポーネントを含む。本主題の様々の実施形態は、スタンドアロンの植込み型圧受容体刺激システムを含み、統合されたＮＳおよび心臓リズム管理（ＣＲＭ）コンポーネントを有する植込み型デバイスを含み、また無線で、または植込み型デバイスを接続するワイヤ・リードを介して互いに通信できる、少なくとも１つの植込み型ＮＳおよび植込み型ＣＲＭデバイスを有するシステムを含む。同じまたは別々のデバイスで実施されるＮＳおよびＣＲＭ機能を統合すると、それらの治療をインテリジェントに協働させることができ、ＮＳ治療および心臓治療の側面で改善される。

したがって、本主題の様々の実施形態は、ＩＰＳを用いて圧受容体の刺激を自動的に調節する植込み型ＮＳデバイスを提供する。圧力センサをリード中に統合することは、刺激のための局所化されたフィードバックを提供する。その局所化された検出により、フィードバック制御が改善される。例えば、統合されたセンサは、目標を連続して行き過ぎないように圧反射の慣性（ｉｎｅｒｔｉａ）を補償するために使用することができる。様々の実施形態によると、デバイスは、平均動脈圧、収縮期圧、拡張期圧などの圧力パラメータを監視する。例えば、平均動脈圧が増加し、またはそれがプログラム可能な目標圧以上に留まると、デバイスは、血圧を低下させて高血圧を制御するために、増加させたレートで圧受容体を刺激する。

平均動脈圧が目標圧の方向に減少すると、デバイスは、圧受容体刺激を低減させることにより応ずる。様々の実施形態では、そのアルゴリズムは、現在の代謝状況（心臓の要求）を考慮し、それに従って、神経刺激を調整する。ＩＰＳを有するＮＳデバイスは、圧受容体刺激を自動的に調節することができ、それにより、植込み可能型ＮＳデバイスは、患者の高血圧水準を判定し、治療の適切な水準を送ることで応ずることができる。しかし、ＮＳ中にまたは神経刺激デバイス中に常駐していないセンサを含む他のセンサは、閉ループ・フィードバック制御を提供するために使用できることに留意されたい。

本主題の一態様は、血圧を監視し、また圧受容体反射を活動化させ血管運動中枢からの交感神経放電を抑制するために圧受容体を刺激することによって、高血圧を治療するように特に設計された慢性刺激システムに関する。圧受容体は、頸動脈洞および大動脈弓などの様々の解剖学的場所に位置する。他の圧受容体の場所は、動脈管索を含む肺動脈、および心房／心室における部位を含む。様々の実施形態では、システムは、ペースメーカ／除細動器、または他の電気刺激システム中に統合される。システムのコンポーネントは、高周波パルス生成装置と、血圧または他の適切な生理学的パラメータを監視するためのセンサと、圧受容体に電気刺激を印加するためのリードと、刺激を与えるための適切な時間を判定するアルゴリズムと、表示および患者管理のためにデータを操作するアルゴリズムとを含む。

様々の実施形態は、患者に、ＡＨＴ治療など電気的に伝達されるＮＳ治療を送ることを求めるシステムに関する。様々の実施形態は、「スタンドアロン」のパルス生成装置を、肺動脈中など、心臓の近傍における圧受容体を直接刺激する最小の非侵襲性ユニポーラ・リードと組み合わせる。この実施形態は、専門家としての技量を欠く一般の医療開業医がそれを植え込むことを可能にする。様々の実施形態は、血圧を示すパラメータを検出できる簡単な植込み型システムを組み込む。そのシステムは、所望の生活の質を維持するように、治療出力（波形振幅、周波数など）を調整する。様々の実施形態では、植え込まれたシステムは、パルス生成デバイスおよびリード・システムを含み、その刺激電極が、経静脈植込み技法を用いて心臓内の圧受容体組織の近くに配置される。

他の実施形態は、ＮＳ治療を、従来の除脈型不整脈、頻拍型不整脈、および／またはうっ血性心不全（ＣＨＦ）治療と組み合わせるシステムを含む。いくつかの実施形態は、変更された従来のパルス生成システムによりペーシングされる、デバイス・ヘッダからの追加の「圧受容体リード」を使用する。他の実施形態では、従来のＣＲＭリードが変更されて、圧受容体部位の近くに自然に配置される近位の電極を組み込む。それらのリードを用いて、遠位電極がＣＲＭ治療を提供し、近位電極が圧受容体を刺激する。

例えば、図１５は、遠位端に電極１９１０を有し、またつる巻線１９２０などの能動的なもしくは積極的な固定機構を有するバイアスのないリード１９００を概略的に示す。電極１９１０は、肺動脈２０４中の圧受容体部位２０６Ｂなど、圧受容体が高い密度の部位に、もしくはその近くに植え込まれているものとする。植え込む際は、リード１９００は、心臓を通過し、肺動脈中に挿入される。リード１９００の遠位端が全体に真っ直ぐ（バイアスがない）である場合、植え込む動作により、遠位の電極端１９１０は圧受容体部位２０６Ｂにもしくはその近くに自然に配置されるはずである。単一の電極による２０６Ｂ位置での刺激は好ましいものであり得るが、いくつかの場合には、より長いリード・デバイスを肺動脈中に送り、拡散したいくつかの場所の刺激を試みるようにする。

本主題の様々の実施形態は、心房の活動を検出し、心房組織の近くの意図しない刺激を阻止して肺動脈刺激を心房の不応期に限定する方法に関する。植込み型圧受容体刺激デバイスは、心房検出リードで心房活動を観察する。肺動脈中のリードは、血管壁中の圧受容体を刺激する。しかし、継続的にそれらの圧受容体を刺激する代わりに、固有の心房レートおよび活動を維持している心房心筋層の近くで捕捉される（ｃａｐｔｕｒｉｎｇ）のを回避するために、肺動脈中の圧受容体の刺激を心房の不応期中に行う。本主題の様々の実施形態は、肺動脈の壁中の圧受容体を刺激するための植込み型デバイスを、心房を検出する機能と組み合わせる。様々の実施形態は、心臓の脂肪体における圧受容体、心腔における圧受容体、および／または求心神経を刺激する。

いくつかの実施形態では、パルス生成装置は、プログラマまたは他の外部もしくは内部デバイスと通信するために使用する送受信装置およびそれに関連する回路を含むことができる。様々の実施形態は、無線通信機能を有する。例えば、いくつかの送受信装置の実施形態は、プログラマまたは他の外部もしくは内部デバイスと無線通信するための遠隔測定コイルを使用する。

上記の説明は、例示的なものであり、限定することを意図するものではない。多くの他の実施形態は、上記の記述を検討すれば当業者には明らかとなろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、このような特許請求の範囲が権利を有する均等な形態のすべての範囲と共に決定されるべきである。

一実施形態によるリードおよびパルス生成装置を示す図である。 心臓の細部を示す図である。 一実施形態による心臓中に植え込まれた図１のリードを示す図である。 一実施形態による拡張可能な電極を有するリードを示す図である。 拡張可能な構成における電極を有する図４のリードを示す図である。 一実施形態による拡張可能な電極を示す図である。 一実施形態によるリードの側面図である。 一実施形態によるリードおよびパルス生成装置を示す図である。 一実施形態による心臓に植え込まれた図８のリードを示す図である。 一実施形態によるリードを示す図である。 バイアスさせた構成の遠位端を有する図１０のリードを示す図である。 一実施形態によるリードを示す図である。 一実施形態によるリードの側面図である。 一実施形態によるリードの一部分を示す図である。 一実施形態による植え込まれたリードを示す図である。

Claims (32)

1. 近位端から遠位端まで延設された可撓性のあるリード本体と、
   前記リード本体に結合される電極と、
   前記電極に電気的に結合され、前記電極を介して肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送るように適合された植込み型パルス生成装置と、
   前記電極を前記肺動脈内に受動的に固定する手段と
   を備え、前記電極は複数の電極ゾーンを有し、電極ゾーンはそれぞれリード本体の別個の導体に結合され、各電極ゾーンはいずれのゾーンが最も良い圧反射反応を与えるかを見出すためにテストされ、それにより少なくとも一つの電極ゾーンが選択されて、前記電極の少なくとも一つの選択された電極ゾーンを介して、肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号が送られることからなる装置。
2. 受動的に固定する前記手段が、前記リードに結合される拡張可能なステント構造を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記ステント構造が、肺動脈の壁に接する寸法の拡張された直径を含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記拡張された直径が、１０ｍｍから２０ｍｍである、請求項３に記載の装置。
5. 前記拡張可能なステントが、摩擦力により前記リードを定位置に固定するように拡張される、請求項２に記載の装置。
6. 前記拡張可能なステント構造が、少なくとも１ｃｍの長さを含む、請求項２に記載の装置。
7. 受動的に固定する前記手段が、前記リードの前記遠位端の近くに拡張可能な部分を含み、前記拡張可能な部分が、肺動脈の壁に接する寸法の外径を有する、請求項１に記載の装置。
8. 近位端から遠位端まで延設された可撓性のあるリード本体と、
   前記遠位端の近くに結合され、肺動脈の壁に接する寸法の拡張された直径を有する拡張可能な電極と、
   前記拡張可能な電極に電気的に結合される植込み型パルス生成装置とを備え、前記植込み型パルス生成装置が、前記電極を介して前記肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送るように適合され、
   前記拡張可能な電極は複数の電極ゾーンを有し、電極ゾーンはそれぞれリード本体の別個の導体に結合され、各電極ゾーンはいずれのゾーンが最も良い圧反射反応を与えるかを見出すためにテストされ、それにより少なくとも一つの電極ゾーンが選択されて、前記拡張可能な電極の少なくとも一つの選択された電極ゾーンを介して、肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号が送られることからなる
   装置。
9. 前記拡張可能な電極が、メッシュ表面を含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記拡張可能な電極が、摩擦力により前記リードを定位置に固定するように拡張される、請求項８に記載の装置。
11. 前記拡張可能な電極が、少なくとも１ｃｍの長さを含む、請求項８に記載の装置。
12. 前記拡張可能な電極が、１０ｍｍから２０ｍｍの拡張された直径を含む、請求項８に記載の装置。
13. 前記拡張可能な電極が、少なくとも部分的に電気的に絶縁された表面を含む、請求項８に記載の装置。
14. 前記リードが、前記拡張可能な電極から近位的に配置された第２の電極を含む、請求項８に記載の装置。
15. 前記リードがさらに、血圧を監視するためのセンサを含む、請求項８に記載の装置。
16. 前記電極が、左肺動脈の動脈管索の近くに位置するように適合される、請求項８に記載の装置。
17. 圧反射治療の有効性に関する生理学的パラメータを検出するための、また前記圧反射治療の前記有効性を示す信号を提供するためのセンサをさらに含む、請求項８に記載の装置。
18. 前記圧反射刺激信号を制御するための前記パルス生成装置に接続され、かつ前記圧反射治療の前記有効性を示す前記信号を受け取るための前記センサに接続される制御装置をさらに含む、請求項１７に記載の装置。
19. 近位端から、肺動脈の壁に接する寸法の外径を有する拡張可能な部分を有する遠位端まで延設された可撓性のあるリード本体と、
    前記遠位端の近くに結合される電極と、
    前記電極に電気的に結合される植込み型パルス生成装置とを備え、前記植込み型パルス生成装置が、前記電極を介して前記肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送るように適合され、前記電極は複数の電極ゾーンを有し、電極ゾーンはそれぞれリード本体の別個の導体に結合され、各電極ゾーンはいずれのゾーンが最も良い圧反射反応を与えるかを見出すためにテストされ、それにより少なくとも一つの電極ゾーンが選択されて、前記電極の少なくとも一つの選択された電極ゾーンを介して、肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号が送られることからなる装置。
20. 前記拡張可能な部分が、１０ｍｍと２０ｍｍの間の外径を有する、請求項１９に記載の装置。
21. 前記拡張可能な部分が、摩擦力により前記リードを定位置に固定するように適合される、請求項１９に記載の装置。
22. 前記拡張可能な部分が、螺旋構成を含む、請求項１９に記載の装置。
23. 前記電極が、多孔性の表面を含む、請求項１９に記載の装置。
24. 前記リードが、前記リードの前記拡張可能な部分上に配置された２つ以上の別々の電極を含む、請求項１９に記載の装置。
25. 前記リードが、前記遠位端から近位的に配置された第２の電極を含む、請求項１９に記載の装置。
26. 圧反射治療の有効性に関する生理学的パラメータを検出するための、また前記圧反射治療の前記有効性を示す信号を提供するためのセンサをさらに含む、請求項１９に記載の装置。
27. 前記圧反射刺激信号を制御するための前記パルス生成装置に接続され、かつ前記圧反射治療の前記有効性を示す前記信号を受け取るための前記センサに接続される制御装置をさらに含む、請求項２６に記載の装置。
28. 前記遠位端の前記拡張可能な部分が、前記肺動脈内に前記電極を受動的に固定するように適合される、請求項１９に記載の装置。
29. 前記拡張可能な部分が、円形構造を含む、請求項１９に記載の装置。
30. 肺動脈内に拡張及び固定されるように適合される電極と、
    前記電極を介して前記肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号を送る手段と
    を備え、前記電極は複数の電極ゾーンを有し、電極ゾーンはそれぞれリード本体の別個の導体に結合され、各電極ゾーンはいずれのゾーンが最も良い圧反射反応を与えるかを見出すためにテストされ、それにより少なくとも一つの電極ゾーンが選択されて、前記電極の少なくとも一つの選択された電極ゾーンを介して、肺動脈中の圧受容体に圧反射刺激信号が送られることからなる装置。
31. 前記電極が、前記肺動脈内に受動的に固定されるように適合される、請求項３０に記載の装置。
32. 前記電極が、前記肺動脈内に能動的に固定されるように適合される、請求項３０に記載の装置。

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