JP5069757B2 - 心臓保護早期興奮ペーシングの閉ループ制御 - Google Patents

Description

（優先権主張）
米国特許出願第１１／６８７，９５７号（２００７年３月１９日出願）に基づく優先権の利益を主張する。この出願は、本明細書において参照により援用される。

（技術分野）
本発明は、ペーシングメーカーおよび他の埋め込み型デバイス等の心調律管理デバイスに関する。

冠動脈疾患（ＣＡＤ）は、心筋に血液を供給する冠動脈が、アテローム性動脈硬化によって、硬化および狭窄する場合に生じる。動脈は、動脈の内壁または内膜上の斑の蓄積によって、硬化および狭窄する。斑によって冠動脈が狭窄すると、心臓への血流が減少する。これによって、心筋への酸素供給が低減する。心筋梗塞（ＭＩ）、すなわち、心臓発作は、冠動脈内のアテローム斑が破裂し、斑の高トロンボゲンの脂質コアが血液に晒されることによって、動脈内の血液の凝固（血栓症）に至る場合に生じる。冠血流の完全またはほぼ完全な閉塞は、通常、効果的な拍出を妨害する異常な心調律によって、心臓組織の実質的領域に損傷を与え、突然死をもたらす可能性がある。

ＭＩをもたらすだけではなく、ＣＡＤはまた、アテローム斑による冠動脈管腔の狭窄によって、低度の心虚血をもたらす可能性もある。心臓への血流および酸素供給が減少すると、患者は、狭心症と呼ばれる胸痛または不快感を経験する場合が多い。狭心症は、不十分な心筋かん流の有用な警告としての役割を果たし、心臓発作または心不整脈等のより深刻な状況に至る可能性がある。狭心症の発現を経験する患者は、一般に、投薬療法または外科的血行再生によって治療される。しかしながら、また、心臓発作に先立って、狭心症の発現を経験する患者は、そのような発現を経験していない心臓発作患者に比べ、低死亡率を有する場合が多いことも分かっている。本現象は、狭心症の発現による心臓のプレコンディショニングによるものであって、それによって、血液供給がその後の冠状動脈血栓によって劇的に減少した場合、心筋組織が梗塞する可能性を低減し得ると理論化される。

心不全（ＨＦ）は、衰弱性疾患であって、心臓機能の異常によって、末梢組織の代謝要求を満たすための適切なレベルを下回り得る正常以下の心拍出量をもたらす臨床的症候群を指す。心不全は、最も一般的である虚血性心臓疾患に関わる種々の病因による可能性がある。心臓による動脈系内への血液の不適切な拍出は、「前方不全」と称される場合があって、「後方不全」は、その結果生じる肺および全身静脈内の血圧上昇を指し、血圧上昇はうっ血に至る。後方不全は、肺および静脈系内の血液が拍出されないため、前方不全の自然な結果として生じる。前方不全は、例えば、冠動脈疾患による心室の収縮性障害によって、あるいは、例えば、全身性高血圧または弁機能不全による後負荷の上昇（すなわち、血液放出に対する抵抗力）によって生じる可能性がある。心拍出量を上昇させるように作用する生理学的補償機構の１つは、心室の拡張期充満圧力を上昇させ、それによって、前負荷（すなわち、拡張終期の心室内の血液量によって心室が伸張される程度）を上昇させる後方不全によるものである。前負荷の上昇は、収縮期の間の１回拍出量の増加、フランク・スターリングの原理（Ｆｒａｎｋ‐Ｓｔａｒｌｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）として知られる現象をもたらす。したがって、心不全は、本機構によって、少なくとも部分的に補償され得るが、肺および／または全身性うっ血の可能性を犠牲とすることになる。

ある期間にわたって、前負荷の上昇によって心室が伸張されると、心室が拡張する。心室容積の拡大は、所与の収縮期圧力において、心室壁応力の増加をもたらす。心室によって行なわれる圧容積機能の増加に伴って、これは、心室筋の肥大を引き起こす刺激として作用し、心室リモデリングと呼ばれるプロセスである細胞構造の変性をもたらす。心室リモデリングは、心室の伸展性を低下させ（それによって、拡張期充満圧力を増加し、さらなるうっ血をもたらす）、最終的には、心臓機能のさらなる低下をもたらす心臓壁の菲薄化を生じさせることによって、さらなる機能不全に至る。心室リモデリングの程度は、ＨＦ患者の死亡率増加と正に相関することが示されている。

心筋梗塞（ＭＩ）は、虚血によって心筋のある区分に及ぼされる回復不可能な損傷であって、血液供給が遮断されることによって、心筋は、十分な酸素および代謝物除去が奪われる。それは、通常、心臓発作と一般的に呼ばれる冠動脈の突然血栓性閉塞によるものである。冠動脈が完全に閉塞し、患部への側副血流が乏しい場合、貫壁性または壁厚全体の梗塞が生じ、患部の収縮機能の大部分が失われる可能性がある。１〜２ヶ月の期間にわたって、壊死組織は治癒し、瘢痕が残る。この最も極端な例は、心室瘤であって、患部の筋繊維はすべて破壊され、線維性瘢痕組織に置き換えられる。梗塞の結果としての心室機能不全が、直ぐに命を脅かすものではない場合でも、特に左心室において、貫壁性心筋梗塞またはあらゆる多くのＭＩの一般的続発症として、心室の形状およびサイズ変化をもたらす梗塞の血行力学的効果に応答して、心室リモデリングによって心不全が引き起こされる。リモデリングは、梗塞領域だけでなく、梗塞によって収縮性が低下した近傍および／または散在生存心筋組織における収縮機能障害によって引き起こされる、心臓応力および歪の再分配に応答して開始する。ＭＩ後、梗塞領域は、虚血性壊死を受ける組織を含み、正常な心筋によって囲繞される。瘢痕組織が形成するまで、かつ形成後でさえ、梗塞領域の周囲の領域は、心室内の膨張力に対し特に脆弱であって、数時間から数日の期間にわたって拡大を受ける。瘢痕組織形成後の翌数日から数ヶ月にかけて、梗塞および非梗塞領域を含む心室の構造における複雑な変性によって、広範囲のリモデリングおよび心腔拡大が生じる。収縮終期および拡張終期の左心室容積の測定によって表される、梗塞後後期の左心室リモデリングの程度は、冠動脈疾患の程度よりも、その後の死亡率の強力な予測因子でさえあることが分かっている。

リモデリングは、心筋壁応力に応答して、主に生じる血行力学、神経、およびホルモン的要因の複雑な相互作用の結果であると考えられる。上述のように、心拍出量を増加させるように作用する生理学的補償機構の１つは、増加した血液量が肺および静脈系に残留し、したがって、前負荷が増加するのに伴って、心室の拡張期充満圧力が上昇することである。前負荷の増加から生じる心室拡張は、ラプラスの法則（Ｌａｐｌａｃｅ’ｓ ｌａｗ）に従って、所与の収縮期圧力における心室壁応力の上昇をもたらす。心室によって行なわれる圧容積機能の増加に伴って、これは、心室筋の補償肥大の刺激として作用する。肥大は、収縮期圧力を上昇させ得るが、肥大が壁応力の上昇と一致するほど十分ではない場合、さらに漸進的な拡張の結果となる。この非補償拡張は、壁の菲薄化および左心室機能のさらなる低下をもたらす。また、肥大を生じさせる持続的応力は、心筋細胞のアポトーシス（すなわち、プログラム細胞死）を誘発する場合があることが示されている。したがって、心室拡張および肥大が、最初は補償的であって、心拍出量を増加させる場合でも、本プロセスは、最終的には、さらなる低下および機能不全の結果となる。

本明細書では、有利には、例えば、虚血性心臓疾患患者、ＭＩ後患者、およびＨＦ患者の治療における療法目的のために、収縮期の間に心筋応力を再分配するように、電気刺激を心臓に送達するための方法およびデバイスが記載される。収縮期の間、より早く収縮する心筋領域は、より遅く収縮する領域よりも少ない壁応力を経験する。収縮期の間、ペーシングパルスが、他の領域に対してその領域を早期興奮させるために、特定の心筋領域に送達され、他の領域は、本来の活性化またはその後のペーシングパルスによって興奮され得る。本来の収縮と比較して、早期興奮される領域は、力学的に負荷または応力が除去される一方、後期興奮される領域は、増加した応力に曝される。そのような早期興奮ペーシングは、心筋梗塞または肥大領域の周囲の領域等、有害なリモデリングを受けることが予測され得る特定の心筋領域から応力を意図的に除去するために適用されてもよい。また、運動の有益な効果に類似した条件付き効果を及ぼすために、早期興奮ペーシングは、早期興奮ペーシング部位から離れた領域に意図的に応力を印加するように適用されてもよい。心筋領域に意図的に応力を印可する、またはそこから応力を除去するためかにかにかかわらず、そのような心臓保護早期興奮ペーシングは、規定のスケジュールに従って、または指定された開始または終了条件の検出に応じて、断続的に適用されてもよい。

上述のように、後期興奮される領域の前に収縮し、収縮期の間、少ない応力を経験するように、ペーシングパルスは、心臓のある領域を早期興奮させるために使用されてもよい。これは、心臓の特殊伝導系によって、心筋を通じた脱分極の伝播が、非常に高速であって、いわゆる同期収縮をもたらす正常な生理学的状況と矛盾する。心筋組織の収縮性が正常である場合、同期収縮は、血行力学的に、血液の拍出においてより効果的である。心臓再同期ペーシングは、そうでなければ生じていたであろうものよりもさらに同期収縮をもたらすように、ペーシングパルスを心臓に送達することによって、心室伝導異常を有する患者の同期収縮の回復を試みる。一方、心臓保護効果のために、特定の心筋領域に応力を印加する、またはそこから応力を除去するように適用される早期興奮ペーシングは、非同期性収縮を生じさせるように、ペーシングパルスを送達することである。そのような非同期性収縮は、早期興奮ペーシングの所望の心臓保護効果に関与するが、また、有害である場合もある。本明細書では、心室非同期性の測定または心室非同期性に対する患者の生理学的反応を使用して、心臓保護早期興奮ペーシングの送達を閉ループ式に制御する方法およびシステムが記載される。
（項目１）
ペーシングパルスを１つ以上の心筋部位に送達するための１つ以上のペーシングチャネルと、
デバイスを正常動作モードで動作させる、または心臓保護ペーシングを心臓保護モードで送達するようにプログラムされるコントローラであって、
該心臓保護モードでは、該正常動作モードと比較して、ある程度の心室非同期性をもたらすペーシングモードを使用して、該１つ以上の心筋部位にペーシングを送達するようにプログラムされ、
終了および開始条件に従って、定期的または断続的に、該正常動作モードから該心臓保護モードに切り替えるようにプログラムされる、
コントローラと、
該心臓保護ペーシングによって生成される該心室非同期性の程度または該心室非同期性に対する患者の生理学的反応を反映する生理学的変数を感知するための複数のセンサと
を備え、
該コントローラは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、応力指数を計算するようにプログラムされ、
該コントローラは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、保護指数を計算するようにプログラムされ、
該コントローラは、該保護指数を指定された所望の保護レベル値に維持する傾向となるように、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量に影響を及ぼす、１つ以上の心臓保護パラメータを修正するようにプログラムされ、
該コントローラは、該計算された応力指数と指定された応力制限範囲とを比較し、該応力指数が指定された応力制限範囲内にある場合、該所望の保護レベル値を調節し、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量を低減するようにプログラムされる、
心臓デバイス。
（項目２）
上記心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量に影響を及ぼす上記１つ以上の心臓保護パラメータは、上記心臓保護モードのデューティサイクル、該心臓保護モードで使用されるペーシング部位または複数部位、該心臓保護モードで使用されるペーシングアルゴリズム、該心臓保護モードで使用されるペーシング率、ペーシング振幅、ペーシングパルス持続時間、ペーシングベクトル、複数のペーシング部位のペーシングシーケンス、複数の心室ペーシング間のＶＶ遅延、および該心臓保護モードで使用されるＡＶ遅延の値を含む群から選択される、項目１に記載のデバイス。
（項目３）
上記保護指数は、心電図のＱＲＳ幅、心電図のＱＴ間隔、異なる心筋部位の電気的に感知された収縮間の時間間隔、異なる心筋部位の力学的に感知された収縮間の時間間隔、１つ以上の特定の心音の有無、心拍出量、心臓壁運動、血液酸素レベル、血液ｐＨ、心拍変動、心筋インピーダンス変化のタイミング、および血圧を含む群から選択される、１つ以上の生理学的変数の関数として計算される、項目１に記載のデバイス。
（項目４）
上記応力指数は、心電図のＱＲＳ幅、心電図のＱＴ間隔、異なる心筋部位の電気的に感知された収縮間の時間間隔、異なる心筋部位の力学的に感知された収縮間の時間間隔、１つ以上の特定の心音の有無、心拍出量、心臓壁運動、血液酸素レベル、血液ｐＨ、心拍変動、心筋インピーダンス変化のタイミング、および血圧を含む群から選択される、１つ以上の生理学的変数の関数として計算される、項目１に記載のデバイス。
（項目５）
上記コントローラは、それに従って、複数の心臓保護パラメータのそれぞれを調節するための別個のパラメータ指定保護指数を計算するようにプログラムされる、項目１に記載のデバイス。
（項目６）
上記コントローラは、上記所望の保護レベル値からの上記保護指数の偏差を複数の心臓保護パラメータにマッピングするようにプログラムされる、項目１に記載のデバイス。
（項目７）
上記保護指数および所望の保護レベル値は、ベクトルである、項目１に記載のデバイス。
（項目８）
埋め込み型心臓デバイスであって、
ペーシングパルスを１つ以上の心筋部位に送達するための１つ以上のペーシングチャネルと、
デバイスを正常動作モードで動作させる、または心臓保護ペーシングを心臓保護モードで送達するようにプログラムされるコントローラと
を有し、
該コントローラは、該心臓保護モードでは、該正常動作モードと比較して、ある程度の心室非同期性をもたらすペーシングモードを使用して、該１つ以上の心筋部位にペーシングを送達するようにプログラムされ、
該コントローラは、終了および開始条件に従って、定期的または断続的に、該正常動作モードから該心臓保護モードに切り替えるようにプログラムされる、
埋め込み型心臓デバイスと、
該心臓保護ペーシングによって生成される該心室非同期性の程度または該心室非同期性に対する患者の生理学的反応を反映する生理学的変数を感知するための複数のセンサと、
テレメトリを介して、該埋め込み型デバイスと通信する外部プログラマであって、
該外部プログラマは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、応力指数を計算するようにプログラムされ、
該外部プログラマは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、保護指数を計算するようにプログラムされ、
該外部プログラマは、該保護指数を指定された所望の保護レベル値に維持する傾向となるように、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量に影響を及ぼす、１つ以上の心臓保護パラメータを修正するようにプログラムされ、
該外部プログラマは、該計算された応力指数と指定された応力制限範囲とを比較し、該応力指数が指定された応力制限範囲内にある場合、該所望の保護レベル値を調節し、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量を低減するようにプログラムされる、
外部プログラマと
を備える、システム。
（項目９）
上記外部プログラマは、それに従って、複数の心臓保護パラメータのそれぞれを調節するための別個のパラメータ指定保護指数を計算するようにプログラムされる、項目８に記載のシステム。
（項目１０）
上記外部プログラマは、上記所望の保護レベル値からの上記保護指数の偏差を複数の心臓保護パラメータにマッピングするようにプログラムされる、項目８に記載のシステム。

図１は、例示的ペーシングデバイスの物理的構成を示す。 図２は、例示的デバイスの構成要素を示す。 図３は、例示的デバイスの電子回路のブロック図である。 図４は、正常モードと早期興奮モードとの間で切り替えるための例示的アルゴリズムを示す。 図５は、心臓保護早期興奮ペーシングを閉ループ式に制御するための例示的図式を示す。

（ペーシング療法の力学的効果）
心室が、特定のペーシング部位に位置する電極を通して印加されるペーシングパルスによって収縮するように刺激されると、心筋を通じた伝導によって、ペーシング部位から興奮が伝播する。これは、ＡＶ結節から心室への興奮の伝播が、心室筋全体の高速かつ同期興奮を可能にするプルキンエ線維から成る心臓の特殊伝導系を利用する正常な生理学的状況と異なる。一方、ペーシングパルスから生じる興奮は、ペーシング部位から心筋の残りの部分へと興奮が伝導されるより遅い速度によって、比較的非同期性の収縮を産生する。したがって、ペーシング部位からより遠位に位置する心筋の領域は、本来の収縮と比較して、ペーシング部位に近位の領域よりも後期に興奮される。後述のように、これは、心筋壁応力の再分配をもたらす。

収縮前の筋繊維上の張力の程度は、前負荷と称される一方、収縮に伴う筋繊維上の張力の程度は、後負荷と称される。前負荷が増加すると、筋繊維を伸展させ、また、収縮の間のその最大の張力および短縮速度を上昇させる。心臓に関して、特定の心筋領域の前負荷は、拡張終期の圧力および隣接領域によって印加される力による拡張期終期の心筋壁応力である。心筋領域の後負荷は、心臓がそれに逆らって拍出しなければならない圧力負荷による収縮期の間の心筋壁応力である。心筋領域が他の領域と比較して後期に収縮する場合、それらの他の領域の収縮は、後期収縮領域を伸展させ、その前負荷を増加させ、したがって、その領域によって発生される収縮力を上昇させる。反対に、他の領域と比較して早期に収縮する心筋領域は、減少した前負荷を経験し、より少ない収縮力を発生させる。心室内の圧力は、血液が大動脈および肺動脈内に拍出されるのに伴って、拡張期値から収縮期値へと高速に上昇するため、収縮期の間の早期に収縮する心室の部分は、後期に収縮する心室の部分よりも少ない後負荷に対しそのように行なう。ある心室領域へのペーシングパルスの送達は、その領域を心室の他の部分よりも早期に収縮させる。したがって、ペーシングされる領域は、前負荷および後負荷の両方の減少に曝されることになり、収縮期収縮の間、他の領域と比較して、その領域によって経験される力学的応力を低下させる。一方、ペーシングされる領域から離れた領域は、早期興奮される部位からの伝導、遠隔領域に印加されるその後のペーシング、またはＡＶ結節から伝導される本来の活性化による収縮期の間の後期の収縮に伴って、力学的応力の上昇を経験するであろう。

（応力を減少させる早期興奮ペーシングの印加）
心筋によって消費される酸素の全体量の一部を除き、すべてが、収縮期の間の能動的筋収縮の目的のためであって、特定の心筋領域の酸素需要は、収縮期壁応力の増加に伴って上昇する。したがって、他の領域と比較して、特定の心筋領域を早期に収縮させることは、その代謝要求および存在し得るあらゆる虚血の程度を低下させるであろう。また、特定の心筋領域は、ＭＩ後またはＨＦ患者における壁応力の上昇の結果、有害なリモデリングを受けやすい場合がある。虚血性になりやすい、またはリモデリングを受けやすい心筋領域に対し、早期収縮および減少した応力を生じさせるために、心室の残りの部分と比較して、それらの部位を早期興奮させ、脆弱な領域を除荷するように、早期興奮ペーシングパルスは、脆弱な領域内またはその周囲の１つ以上の部位に送達されてもよい。脆弱な領域を除荷するための早期興奮ペーシング療法は、脆弱な領域に近接した単一部位において心室をペーシングし、またはそのように近接した複数の心室部位をペーシングすることによって、実装されてもよい。後者の場合、ペーシングパルスは、同時に、または規定のパルス出力シーケンスで、複数の部位に送達されてもよい。単一部位または複数の部位ペーシングは、抑制需要モードまたはトリガモード等、徐脈ペーシングアルゴリズムに従って行なわれてもよい。

（応力を増大させる早期興奮ペーシングの印加）
早期興奮ペーシングの別の使用は、脆弱な領域から離れた部位にペーシングを行なうことによって、虚血を受けやすい領域に意図的に応力を印加することである。上述のように、そのようなペーシングは、他の領域と比較して、収縮期の間のその収縮を遅延させることによって、脆弱な領域への力学的応力を増加させる。脆弱な領域に断続的に応力を印加することによって、需要虚血の患者の領域内に低レベルの心筋虚血を生じさせ、それによって、血管形成を促進し、脆弱な領域に対し事前条件付けを行ない、その後の虚血性の発現の影響に対し優れた耐性を有するようにし得る。また、応力増大ペーシングは、運動に類似する事前条件付き効果を及ぼすために、非同期収縮の形態で、弱体化領域または心筋の大部分に印加されてもよい。応力を増大するための早期興奮ペーシング療法は、抑制需要モードまたはトリガモード等、徐脈ペーシングアルゴリズムに従って、応力が印加されることが望ましい領域から離れた単一部位または複数の部位で心室をペーシングすることによって実装されてもよい。複数のペーシングパルスは、同時に、または規定のパルス出力シーケンスで、複数の部位に送達されてもよい。

（例示的埋め込み型デバイス）
図１は、１つ以上の心筋領域に応力を印加する、またはそこから応力を除去する目的のために、早期興奮ペーシングを送達するための例示的埋め込み型心臓デバイス１００を示す。加えて、デバイスは、徐脈ペーシンおよび心臓再同期ペーシング等、他の種類のペーシング療法を送達する能力を有してもよい。後述されるように、デバイスは、規定の開始および終了条件に従って早期興奮ペーシングを送達するために、正常動作モードと早期興奮モードとを切り替えるように構成されてもよい。埋め込み型ペーシングデバイスは、典型的には、心室の感知および／またはペーシングに使用される心室内に配置される電極にデバイスを接続するために、静脈を通して心臓に螺入されるリードを伴い、患者の胸部の皮下または筋下に配置される。また、電極は、種々の手段によって、心外膜上に位置付けられてもよい。プログラム可能電子コントローラは、経過時間間隔および／または感知された電気的活性（すなわち、ペーシングパルスの結果ではなく、本来の心拍）に応答して、ペーシングパルスを出力させる。デバイスは、それぞれが電極の１つ以上を組み込む１つ以上の感知チャネルを通じて、本来の心臓電気的活性を感知する。本来の心拍のない心筋組織を興奮させるために、特定の閾値を上回るエネルギーを有するペーシングパルスが、電極の１つ以上を組み込む１つ以上のペーシングチャネルを通じて、１つ以上のペーシング部位に送達される。図１は、それぞれ、電極２０１−２０２および３０１−３０４を有する多極（すなわち、多電極）リードである、２つのリード２００および３００を有する例示的デバイスを示す。電極２０１−２０２は、右心室および／または中隔領域を興奮させ、または感知するために、右心室内に配置される一方、電極３０１−３０４は、左心室の領域を興奮させ、または感知するために、冠状静脈洞または左心静脈内に配置される。リモデリングまたは虚血を受けやすい領域ＶＲが、左心室の先端領域内に位置する場合、その領域への早期興奮ペーシングは、双極ペーシング構成にある電極３０３および３０４を介して送達され、脆弱な領域から応力を除去し、除荷し得る。そのような早期興奮ペーシングは、例えば、左心室が右心室の前にペーシングされるように、オフセットを伴って、左心室単独ペーシングまたは両心室ペーシングとして、送達され得る。反対に、心臓保護事前条件付けのために、領域ＶＲに意図的に応力を印加することが望ましい場合、早期興奮ペーシングは、領域ＶＲから離れた心筋領域を早期興奮させるために、右心室単独ペーシングモードにある電極２０１および２０２を介して、または左心室単独または両心室ペーシングモードにある電極３０１および３０２を介して、送達され得る。他の実施形態は、異なる心筋部位を興奮させるために、単極および／または多極リードの形態の任意の数の電極を使用してもよい。後述のように、デバイスおよびリードが実装されると、デバイスのペーシングおよび／または感知チャネルは、特定の心筋部位を選択的にペーシングまたは感知するために、複数の電極のうちの選択されたものによって構成されてもよい。

図２は、さらに詳細な埋め込み型デバイス１００の構成要素ならびに例示的監視／プログラミングシステムを示す。埋め込み型デバイス１００は、患者の胸部の皮下または筋下に配置される密閉された筐体１３０を含む。筐体１３０は、チタン等の導電性金属から形成されてもよく、単極構成で電気刺激を送達または感知するための電極として機能してもよい。絶縁材料から形成され得るヘッダ１４０は、リード２００および３００を受容するための筐体１３０上に搭載され、次いで、パルス発生回路および／または感知回路に電気的に接続されてもよい。筐体１３０内に含まれるのは、本明細書に記載のように、デバイスに機能性を提供するための電子回路１３２であって、このデバイスには、電源供給装置、感知回路、パルス発生回路、デバイスの動作を制御するためのプログラム可能電子コントローラ、および外部プログラマまたは遠隔監視デバイス１９０と通信可能なテレメトリ送受信機を含み得る。外部プログラマは、デバイス１００と無線通信し、臨床医がデータを受信し、コントローラのプログラミングを修正することを可能にする。また、遠隔監視デバイスは、テレメトリを介して、デバイス１００と通信し、臨床スタッフが、遠隔位置で、遠隔監視デバイスからデータを受信し、ならびにコマンドを発行可能な患者管理サーバ１９６と通信するために、ネットワーク１９５（例えば、インターネット接続）にさらにインターフェース接続されてもよい。コントローラは、特定の条件が監視回路によって検出される（測定パラメータが、指定された制限値を上回るまたは下回る場合等）と、デバイスは、遠隔監視デバイスおよび患者管理サーバにアラームメッセージを送信し、臨床スタッフに警告を発するように、プログラムされてもよい。

回路１３２のブロック図は、図３に示される。バッテリ２２は、回路に電力を供給する。コントローラ１０は、プログラムされた命令および／または回路構成に従って、デバイスの動作全体を制御する。コントローラは、マイクロプロセッサベースのコントローラとして実装され、マイクロプロセッサとデータおよびプログラム格納のためのメモリを含むか、ＡＳＩＣ（例えば、有限状態機械）等の専用ハードウェア構成要素によって実装されるか、またはそれらの組み合わせとして実装され得る。また、コントローラは、経過間隔を測定し、イベントをスケジュール化するために使用されるタイマを実装するための外部クロック等、タイミング回路を含む。本明細書で使用される場合、コントローラのプログラミングとは、マイクロプロセッサによって実行されるコード、または特定の機能を行なうためのハードウェア構成要素の特定の構成を指す。テレメトリ送受信機８０は、コントローラにインターフェース接続され、コントローラを外部プログラマおよび／または遠隔監視ユニットと通信可能にする。また、磁気的または触知的作動スイッチ２４は、コントローラにインターフェース接続され、患者が特定の条件またはイベントを埋め込み型デバイスに合図させるように示される。感知回路３０およびパルス発生回路２０は、コントローラにインターフェース接続され、コントローラは、ペーシングモードに従って、感知信号を解釈し、ペーシングパルスの送達を制御する。感知回路３０は、感知電極から心房および／または心室心電図信号を受信し、感知増幅器、感知増幅器からの感知信号入力をデジタル化するためのアナログ／デジタル変換器、ならびに感知増幅器の増幅率および閾値を調節するために書き込み可能なレジスタを含む。パルス発生回路２０は、ペーシングパルスを心臓内に配置されるペーシング電極に送達し、容量放電パルス発生器、パルス発生器を制御するためのレジスタ、ならびにパルスエネルギー（例えば、パルス振幅および幅）等のペーシングパラメータを調節するためのレジスタを含む。デバイスは、ペーシングパルスによる心筋組織の捕捉（すなわち、活動電位伝搬の開始）を確実にするために、ペーシングパルスエネルギーの調節を可能にする。また、パルス発生回路は、頻脈性不整脈の検出に応じて、ショック電極を介して、除細動／電気除細動ショックを送達するためのショックパルス発生器を含んでもよい。

虚血性領域に近接する心筋部位は、正常部位よりも興奮性ではなく、捕捉を達成するために、ペーシングエネルギーの増加を必要とする場合がある。虚血性領域を早期興奮させるためのペーシングパルスエネルギーは、適切なペーシングパルスエネルギーを判断するための電気生理学的試験に従って、テレメトリインターフェースを介して、デバイスをプログラミングすることによって調節されてもよい。また、埋め込み型デバイスは、２００６年６月２９日出願の米国特許出願第１１／４２７，５１７号に記載の自動捕捉、自動閾値、および再構成機能性を組み込んでもよく、脆弱な領域の興奮性特徴は経時的に変化し得るため、脆弱な領域への早期興奮ペーシングの送達に特に有用である。

ペーシングチャネルは、電極に接続されるパルス発生器から構成される一方、感知チャネルは、電極に接続される感知増幅器から構成される。図に示されるのは、電極４０_１から４０_Ｎであって、Ｎは、ある整数である。電極は、同一または異なるリード上にあってもよく、ＭＯＳスイッチマトリクス７０に電気的に接続される。スイッチマトリクス７０は、それぞれ、感知またはペーシングチャネルを構成するために、コントローラによって制御され、感知増幅器の入力またはパルス発生器の出力に対し、選択された電極を切り替えるために使用される。デバイスは、任意に組み合わされ、感知またはペーシングチャネルを形成し得る任意の数のパルス発生器、増幅器、および電極を備えてもよい。スイッチマトリクス７０は、利用可能な埋め込み型電極のうちの選択されたものを単極または双極構成で感知および／またはペーシングチャネル内に組み込むことが可能である。双極感知またはペーシング構成とは、２つの近接する電極間のペーシングパルスの電位または出力の感知を指し、２つの電極は、通常、同一リード上にある（例えば、双極リードのリングおよび先端電極または多極リードの２つの選択された電極）。単極感知またはペーシング構成では、電極によって感知された電位または出力されたペーシングパルスが、導電性デバイス筐体または別の遠位の電極に参照される場合である。

図３に示されるデバイスは、電極の位置に依存して、心房または心室チャネルであり得る複数の感知および／またはペーシングチャネルによって構成されてもよい。したがって、デバイスは、応力減少／増大ならびに従来のペーシングの目的のために、単一部位または複数部位の心室早期興奮ペーシングを送達可能である。スイッチマトリクスは、適切に配置された電極を選択し、早期興奮ペーシングを送達するために使用されるペーシングチャネル内に組み込ませることによって、応力減少または増大の目的のために、特定の心筋部位を早期興奮させる。ペーシングおよび感知チャネルの構成は、テレメトリインターフェースを通じて通信する外部プログラマを介して、または異なるペーシングモードに切り替える時にデバイスによって自動的に、行なわれてもよい。

早期興奮ペーシングは、単一部位ペーシングとして、プログラムされた両心室オフセット間隔によって判断されるように、他と比較して、心室のうちの１つが早期興奮される両心室ペーシングとして、または多部位心室ペーシングとして送達されてもよい。早期興奮ペーシングが複数の部位に送達される場合、その部位は、同時に、または単一心拍の間にその部位がペーシングされる順番およびタイミングを指定する特定のパルス出力シーケンスに従って、ペーシングされてもよい。心房または心室感知チャネル内の心電図信号が、指定された閾値を超えると、コントローラは、ペーシングアルゴリズムが、ペーシングをトリガまたは抑制するために採用し得る心房または心室センスをそれぞれ検出する。コントローラは、いくつかのプログラムされたモードでデバイスを操作可能であって、プログラムされたモードは、感知されたイベントおよび時間間隔の満了に応答して、どのようにペーシングパルス量が出力されるかを規定する。脆弱な領域に近接する、またはそこから離れた１つ以上の心室部位の早期興奮ペーシングは、徐脈ペーシングモードと連動して送達されてもよく、特定の最小心拍数を実施するペーシングアルゴリズムを参照し、他の目的（例えば、徐脈の治療）のために、心房または心室に送達されるペーシングパルスを含んでも、または含まなくてもよい。抑制需要徐脈ペーシングモードは、補充収縮間隔を利用して、感知された本来の活性に従って、ペーシングを制御する。抑制需要心室ペーシングモードでは、心室は、心室による本来の心拍が検出されない規定の補充収縮間隔の終了後のみ、心周期の間、ペーシングされる。例えば、心室補充収縮間隔は、各心室センスまたはペーシングによって再始動されるように、心室イベント間に規定可能であって、低速間隔（ＬＲＩ）と称される。この補充収縮間隔の反対は、ペーシングメーカーが心室を心拍させる最小速度であって、低速限界（ＬＲＬ）と称される場合がある。また、ペーシングは、速度適応型ペーシングモードで送達されてもよく、補充収縮間隔は、加速度計２６または分時換気量センサ２５等によって、測定された労作レベルに従って修正される。心房追跡およびＡＶ連続ペーシングモードでは、別の心室補充収縮間隔は、心房と心室イベントとの間に規定され、心房心室、すなわち、ＡＶ間隔と称される。心房心室間隔は、心房センスまたはペーシングによってトリガされ、心室センスまたはペーシングによって停止する。心室ペーシングは、終了前に心室センスが生じない場合、心房心室間隔の終了に応じて送達される。

早期興奮ペーシングのために、早期興奮部位から遠隔に位置する他の領域と比較して、ペーシングされる領域の早期収縮を生じさせるため、その他の領域は、収縮期後期まで興奮されるべきではない。無傷の天然ＡＶ伝導がない（すなわち、ＡＶ遮断）患者では、そのような後期興奮は、早期興奮から生じる遠隔部位への脱分極の伝播、または必要に応じて、その後のペーシングの適用によって、達成されてもよい。一方、天然ＡＶ伝導が無傷であって、早期興奮モードが、心房追跡またはＡＶ連続ペーシングモードで早期興奮ペーシングを送達する場合、ＡＶ遅延間隔は、患者の本来のＡＶ間隔と比較して、遠隔に位置する領域が本来のＡＶ伝導によって脱分極する前に、早期興奮される部位が十分に脱分極するために十分短くなるように選択されるべきである。患者の本来のＡＶ間隔と比較して短縮されたＡＶ間隔（例えば、本来の間隔の３０−８０％）によって事前興奮ペーシングを送達するステップは、早期興奮脱分極を早期興奮される部位を越えて伝播させ、ＡＶ結節から伝導される本来の興奮から干渉されずに、心筋の残りの部分を興奮させることによって、早期興奮を促進する。これらの場合、患者の本来のＡＶ間隔と比較して、ＡＶ遅延間隔が短くなるほど、ペーシングされる部位は、より早期興奮される。一実施形態では、デバイスは、必要に応じて、より応力低減早期興奮を提供するために、例えば、上述のように、心筋虚血の存在と相関する感知された変数に従って、早期興奮モードでＡＶ遅延間隔を動的に短縮するように構成される。例えば、ＡＶ遅延間隔は、測定された心拍または労作レベルに従って、短縮され得る。また、このようなＡＶ遅延間隔の短縮は、心拍の上昇によって生じる患者の本来のＡＶ間隔の生理学的短縮を補償する。

（モード切り替え）
上述のように、埋め込み型ペーシングデバイスは、単極、双極、または多極リードの形態で選択された心筋部位に埋め込み可能な複数の電極を使用して、複数の感知および／またはペーシングチャネルを構成する能力を有してもよい。次いで、デバイスは、いくつかの異なる動作モードで作動してもよく、ここで、動作モードとは、感知および／またはペーシングチャネルと、各ペーシングチャネルによって送達されるペーシングパルスのタイミングを判断するために使用されるペーシングアルゴリズム（すなわち、ペーシングモード）とに構成される利用可能な電極の特定のサブセットを指す。ペーシング電極が、選択された心筋領域に近接した、および／または選択された心筋領域から離れた、早期興奮ペーシング部位に配置される場合、デバイスは、選択された領域から応力を除去するため、または早期興奮ペーシング部位から遠隔に位置する領域に応力を印加するためにプログラムされたペーシングモードに従って、早期興奮ペーシングパルスを選択された領域に送達する早期興奮モードで動作するようにプログラムされてもよい。デバイスは、継続的または断続的に早期興奮モードで動作するようにプログラムされてもよい。後者の場合、デバイスは、早期興奮モードが終了すると、正常モードに戻ってもよく、早期興奮モードは、任意の種類のペーシング（例えば、徐脈または心臓再同期ペーシング）を含み得るか、またはペーシングを全く含まない。早期興奮モードへの切り替えは、正常モードの間に使用されるものと異なるペーシングまたは感知チャネルの構成、ならびにＡＶ連続および心房追跡ペーシングモードで使用されるＡＶ遅延間隔の短縮等の特定のペーシングパラメータの調節を伴ってもよい。デバイスは、１つ以上の開始条件に従って、正常モードから早期興奮モードに切り替え、１つ以上の終了条件に従って、正常モードに戻るように構成されてもよい。また、開始および終了条件は、異なる心筋領域を早期興奮させる異なる早期興奮モード間を切り替えるために使用されてもよい。例えば、ある早期興奮モードは、特定の領域に応力を印加し得る一方、別の早期興奮モードは、同一領域から応力を除去してもよい。開始および終了条件の実施例は、経過時間間隔、患者が操作し得る患者操作スイッチの作動、テレメトリコマンドの受信、感知された心臓電気的活性から派生する特徴等、心筋虚血の存在と相関する感知された変数に従う、デバイスによる心筋虚血の存在の検出または非検出、あるいは指定された閾値を下回るまたは上回る感知された生理学的変数を含む。デバイスは、適切なセンサを備え、開始および／または終了条件に使用可能な心拍、時分換気量、活性レベル、血圧、心拍出量、心臓インピーダンス、および心拍変動等、生理学的変数を測定するように構成されてもよい。また、複合開始および／または終了条件は、任意の所望の方法で上述の条件のいずれかの論理積または論理和をとることによって、形成されてもよい。

図４は、早期興奮ペーシングが心臓デバイスによって実装され得る１つの方法を示す。本実施形態では、デバイスのコントローラは、ＡｌからＡ６として指定されるいくつかの異なる状態を遷移するようにプログラムされる。状態Ａｌでは、デバイスは、その正常動作モードで作動する。状態Ａ２では、状態Ａｌでの作動を継続する一方、デバイスは、経過時間間隔またはトリガ条件に基づいて、早期興奮モードに切り替えるべきかどうかを判断する。また、随意に、デバイスは、状態Ａ３によって実装されるように、早期興奮モードに切り替える前に、１つ以上の特定の開始条件を試験するように構成されてもよい。早期興奮モードに切り替える前に満たさなければならない開始条件の実施例は、測定された労作レベルが指定された開始範囲である、測定された心拍が指定された開始範囲内である、心不整脈の非検出、心虚血の非検出、およびデバイス内に組み込まれ、早期興奮ペーシングの送達を可能にする、患者によって磁気的または触知的に操作されるスイッチの作動を含む。状態Ａ３では、デバイスは、１つ以上の開始条件が満たされているかどうかを確認し、そうでない場合、状態Ａｌに戻る。適切な開始条件が満たされる場合、デバイスは、状態Ａ４で早期興奮モードに切り替わる。早期興奮モードは、早期興奮ペーシングを実行するために必要な程度に、正常動作モードに取って代わってもよいが、正常動作モードで行なわれる特定の機能を継続させてもよい。代替として、早期興奮モードは、正常動作モードの特定の機能を組み込むと言えるが、その機能は、必要に応じて、早期興奮ペーシングを送達するように修正される。早期興奮モードで実行する間、デバイスは、随意に、１つ以上の終了条件を監視し、デバイスを正常動作モードに戻すように構成されてもよい。そのような終了条件は、早期興奮モードを開始する前に満たされなければならない開始条件と同一または異なり得る。状態Ａ５では、早期興奮モードで実行する間、デバイスは、測定された労作レベルが指定された許容範囲外である、測定された心拍が指定された許容範囲外である、心不整脈の存在、心虚血の存在、およびデバイス内に組み込まれ、早期興奮ペーシングの送達を停止する、患者によって磁気的にまたは触知的に操作されるスイッチの作動等、１つ以上の終了条件の発生を監視する。終了条件が生じる場合、デバイスは、状態Ａｌで正常動作モードに戻る。そうでなければ、デバイスは、状態Ａ６に進み、早期興奮ペーシングの所定の量および／または持続時間が送達されたかを確認する。早期興奮ペーシングの指定された量または持続時間が送達された場合、デバイスは、状態Ａｌに戻り、正常動作モードを再開する。そうでなければ、デバイスは、状態Ａ５にループバックし、終了条件を監視する。

（早期興奮ペーシングの閉ループ制御）
心室非同期性は、早期興奮ペーシングの所望の結果であって、心臓保護効果のための心筋応力を再分配する。そのような非同期性は、早期興奮および後期興奮される領域によって経験される応力の差異を生じさせることに関与するものである。心臓保護早期興奮ペーシングは、例えば、運動に類似する保護効果のために、心筋領域の応力を増加させるために印加されるか、またはリモデリングから保護するために、心筋領域の応力を減少させるために印加されてもよい。早期興奮ペーシングによって産生される非同期性が少な過ぎる場合、所望の療法効果は、達成されないであろう。一方、早期興奮ペーシングによって生じる非同期性心室収縮は、通常、そのようなペーシングを伴わない収縮よりも血行力学的に効果的ではないため、過剰量の非同期性によって、耐え難い程度に心臓の拍出能力を損なう場合がある。本明細書では、心臓保護早期興奮ペーシングを制御するための閉ループシステムが記載され、早期興奮ペーシングは、心室非同期性を反映する１つ以上の生理学的変数の関数として計算される指数に従って調節される。指数を計算するために使用される生理学的変数は、早期興奮ペーシングによって産生される心室非同期性の程度を直接反映するか、または心室非同期性に対する患者の生理学的反応を反映してもよい。心室非同期性を反映する生理学的変数の実施例は、特定の数量の数値的評価基準または特定の条件の指標であってもよく、心電図のＱＲＳ幅、心電図のＱＴ間隔、異なる心筋部位の電気的に感知された収縮間の時間間隔、異なる心筋部位の力学的に感知された収縮間の時間間隔、１つ以上の特定の心音の有無、心拍出量、心臓壁運動、血液酸素レベル、血液ｐＨ、心拍、心拍変動、心筋インピーダンス変化のタイミング、活性レベル、時分換気量、および血圧に関する変数を含む。図３に示されるデバイスは、その感知チャネルおよびそのような生理学的変数を感知するための利用可能な感知モダリティを使用し、および／または図３の非同期性センサ５０１によって表されるように、適切なさらなる感知モダリティを備えるように構成されてもよい。また、そのような感知モダリティは、テレメトリを介して、埋め込み型デバイスと通信するように構成される外部モニタ内に組み込まれてもよい。生理学的変数から指数を計算するために使用される関数は、線形マッピング（例えば、加重平均）または非線形マッピングであってもよく、それぞれ、生理学的変数値の特定の組み合わせを特定の指数値にマッピングする式またはルックアップテーブルとして実装されてもよい。また、指数が複数の異なる軸に対し別個の値を有するベクトルであるように、関数は、ベクトル関数であってもよい。後述のように、そのような指数は、心臓保護早期興奮ペーシングによって提供される心臓保護の量を強調するか、または患者が曝される生理学的応力を強調するように、計算されてもよく、それぞれ、保護指数および応力指数と称される。計算された指数に従って、デバイスによって送達される心臓保護ペーシングの量を制御するために、デバイスコントローラは、心臓保護ペーシングによって産生される心室非同期性の量に影響を及ぼす、１つ以上のパラメータを修正するようにプログラムされてもよく、本明細書では、心臓保護パラメータと称される。そのような心臓保護パラメータの実施例は、心臓保護モードのデューティサイクル（例えば、経過時間間隔に基づいて、開始および終了条件によって規定される）、心臓保護モードで使用されるペーシング部位または複数部位、心臓保護モードで使用されるペーシングアルゴリズム、心臓保護モードで使用されるペーシング率、ペーシング振幅、ペーシングパルス持続時間、ペーシングベクトル、複数のペーシング部位のペーシングシーケンス、複数の心室ペーシング間のＶＶ遅延、および心臓保護モードで使用されるＡＶ遅延の値を含む。

一実施形態では、心室非同期性を反映する生理学的パラメータは、所望の心臓保護効果の産生における心室非同期性の効果の評価基準を提供するように設計される指数にマッピングされ、保護指数と称される。心室非同期性から生じる特定の心臓保護効果は、どのように心臓保護早期興奮ペーシングが印加されるか、および個々の患者に依存する。例えば、心臓保護早期興奮ペーシングは、虚血を受けやすい領域から応力を除去し、虚血または可能性のある梗塞から保護する、コンディショニング効果のために虚血を受けやすい領域に応力を印加する、コンディショニング効果のために梗塞によって弱体化した領域に応力を印加する、梗塞によって弱体化した領域から応力を除去し、リモデリングを防止する、肥大領域から応力を除去し、リモデリングを防止する、および／または運動を模倣する心室非同期性に対する生理学的反応を誘発するように適用され得る。保護指数マッピング関数は、個々の患者に対し構築し、保護指数が受容される心臓保護の量を最も正確に反映するように、生理学的パラメータに重み付けをしてもよい。そのようなマッピング関数は、例えば、心臓保護早期興奮ペーシングが送達される間、患者の臨床試験の際に収集された経験的データに従って構築されてもよい。したがって、導出された保護指数は、次いで、ループシステムにおいて使用し、心臓保護早期興奮ペーシングによって産生される心室非同期性の量を制御してもよい。

心臓保護早期興奮ペーシングによって産生される心室非同期性の量を制御するために、上記にリストアップされる心臓保護パラメータのうちの１つ以上は、ある指定された値（所望の保護レベル値と称される。保護指数がベクトルである場合、所望の保護レベル値は、また、ベクトルである。）に保護指数を維持する傾向となるように、継続的または周期的に調節され得る。したがって、そのような制御図式は、患者が、保護指数によって測定されるように、早期興奮ペーシングから心臓保護の所望の量を受信することを確実にする。心臓保護パラメータは、マッピング関数に従って調節され得、マッピング関数は、特定の保護指数値（または、所望の保護レベル値からの保護指数の偏差）を特定のセットの心臓保護パラメータ値にマッピングする。代替として、１つ以上のパラメータ指定保護指数が、特定の心臓保護パラメータまたはそのようなパラメータ群を調節するために計算され得る。その場合、対応する所望の保護レベル値は、各パラメータ指定保護指数に対し指定され得る。また、異なるパラメータ指定指数は、異なる時間フレームにわたって収集される生理学的パラメータを使用して計算され得る。例えば、ＡＶ遅延は、瞬間的に収集された生理学的パラメータ値から計算されたパラメータ指定保護指数に従って調節され得る一方、心臓保護モードのデューティサイクルは、ある指定された時間期間にわたって平均化された生理学的パラメータ値から計算されるパラメータ指定指数に従って調節され得る。

別の実施形態では、別の指数は、安全の点から患者の条件を反映するように設計され、心室非同期性を反映する１つ以上の生理学的パラメータ値から計算されてもよく、応力指数と称される。応力指数マッピング関数は、個々の患者に対し構築され、心臓保護早期興奮ペーシングによって患者が受ける潜在的に安全ではない生理学的応力量を最も正確に反映するように、生理学的パラメータを重み付けしてもよい。上述の保護指数と類似して、応力指数のためのマッピング関数は、心臓保護早期興奮ペーシングが送達される間、患者の臨床試験の際に収集される経験的データに従って構築されてもよい。応力指数および保護指数は、同一または異なる生理学的パラメータ値から計算され得るが、２つの指数は、多くの場合、生理学的パラメータ値に対し異なる重み付けを使用して、指数の異なる目的を反映するであろう。保護指数は、患者に提供される心臓保護の量を測定するように設計される一方、応力指数は、指定された範囲内にある場合、危険であり得る患者が受ける応力の評価基準を提供するように設計され、応力制限範囲と称される。例えば、応力制限範囲は、指定された応力制限値を上回る応力指数の値として規定され得る。応力指数が、患者が生理学的応力の危険レベルを受け得る応力制限範囲内であることが分かる場合、所望の保護レベル値は、早期興奮ペーシングによって産生される心室非同期性の量を減少させるように調節されてもよい。

図５は、保護指数および応力指数を利用する心臓保護早期興奮ペーシングを制御するための例示的制御図式を示す。ステップＢ１では、埋め込み型心臓デバイスは、指定された開始および終了条件に従って、心臓保護早期興奮ペーシングを送達し、心室非同期性を反映する生理学的変数が、ステップＢ２で測定される。応力指数は、ステップＢ３で計算され、ステップＢ４で指定された応力制限範囲と比較される。応力指数が応力制限範囲内である場合、所望の保護レベル値は、ステップＢ５で減少される（本実施形態では、低下した所望の保護レベル値は、減少した心室非同期性に対応すると仮定する）。ステップＢ６では、保護指数は、心室非同期性を反映する測定された生理学的変数から計算され、所望の保護レベル値と比較される。ステップＢ７では、１つ以上の心臓保護パラメータは、所望の保護レベル値に保護指数を維持するように、早期興奮ペーシングによって産生される心室非同期性の量を増加、減少、または変更しないように調節される。

上述のように、心臓保護早期興奮ペーシングを制御するための図式のいずれもが、埋め込み型心臓デバイスコントローラのプログラミング、および／またはテレメトリを介して、埋め込み型心臓デバイスと通信する外部プログラマのプログラミング内に実装されてもよい。例えば、一実施形態では、埋め込み型デバイスコントローラは、指定された保護レベル値に各保護指数を維持する傾向となるように、心室非同期性を反映する生理学的変数から計算された１つ以上の保護指数に従って、１つ以上の心臓保護パラメータを継続的または定期的に調節するようにプログラムされる。また、応力指数は、上述のように、所望の保護レベル値を調節するように計算および使用されてもよい。別の実施形態では、外部プログラマは、テレメトリを介して、および／または他の手段によって、埋め込み型デバイスから心室非同期性を反映する生理学的パラメータ値を収集する。次いで、外部プログラマは、保護指数（および可能性として、応力指数）を計算し、所望の保護レベル値に保護指数を維持する傾向となるように、テレメトリを介して、埋め込み型デバイスをプログラムし、１つ以上の心臓保護パラメータを調節する。

本発明は、上述の特定の実施形態と連動して記載されている。また、それらの実施形態は、有利であると考えられる任意の方法で組み合わせてもよいことを理解されたい。また、多くの代替例、変形例、および修正例は、当業者には明白であるだろう。他のそのような代替例、変形例、および修正例は、以下の添付の請求項の範囲内にあると意図される。

Claims (10)

1. ペーシングパルスを１つ以上の心筋部位に送達するための１つ以上のパルス発生器と、
   デバイスを正常動作モードで動作させる、または心臓保護ペーシングを心臓保護モードで送達するようにプログラムされるコントローラであって、
   該コントローラは、該心臓保護モードでは、該正常動作モードと比較して、ある程度の心室非同期性をもたらすペーシングモードを使用して、該１つ以上の心筋部位にペーシングを送達するようにプログラムされ、
   該コントローラは、終了および開始条件に従って、定期的または断続的に、該正常動作モードから該心臓保護モードに切り替えるようにプログラムされる、
   コントローラと、
   該心臓保護ペーシングによって生成される該心室非同期性の程度または該心室非同期性に対する患者の生理学的反応を反映する生理学的変数を感知するための複数のセンサと
   を備え、
   該コントローラは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、応力指数を計算するようにプログラムされ、
   該コントローラは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、保護指数を計算するようにプログラムされ、
   該コントローラは、該保護指数を指定された所望の保護レベル値に維持する傾向となるように、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量に影響を及ぼす、１つ以上の心臓保護パラメータを修正するようにプログラムされ、
   該コントローラは、該計算された応力指数と指定された応力制限範囲とを比較し、該応力指数が指定された応力制限範囲内にある場合、該所望の保護レベル値を調節し、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量を低減するようにプログラムされる、
   心臓デバイス。
2. 前記心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量に影響を及ぼす前記１つ以上の心臓保護パラメータは、前記心臓保護モードのデューティサイクル、該心臓保護モードで使用されるペーシング部位または複数部位、該心臓保護モードで使用されるペーシングアルゴリズム、該心臓保護モードで使用されるペーシング率、ペーシング振幅、ペーシングパルス持続時間、ペーシングベクトル、複数のペーシング部位のペーシングシーケンス、複数の心室ペーシング間のＶＶ遅延、および該心臓保護モードで使用されるＡＶ遅延の値を含む群から選択される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記保護指数は、心電図のＱＲＳ幅、心電図のＱＴ間隔、異なる心筋部位の電気的に感知された収縮間の時間間隔、異なる心筋部位の力学的に感知された収縮間の時間間隔、１つ以上の特定の心音の有無、心拍出量、心臓壁運動、血液酸素レベル、血液ｐＨ、心拍変動、心筋インピーダンス変化のタイミング、および血圧を含む群から選択される、１つ以上の生理学的変数の関数として計算される、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記応力指数は、心電図のＱＲＳ幅、心電図のＱＴ間隔、異なる心筋部位の電気的に感知された収縮間の時間間隔、異なる心筋部位の力学的に感知された収縮間の時間間隔、１つ以上の特定の心音の有無、心拍出量、心臓壁運動、血液酸素レベル、血液ｐＨ、心拍変動、心筋インピーダンス変化のタイミング、および血圧を含む群から選択される、１つ以上の生理学的変数の関数として計算される、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記コントローラは、それに従って、複数の心臓保護パラメータのそれぞれを調節するための別個のパラメータ指定保護指数を計算するようにプログラムされる、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記コントローラは、前記所望の保護レベル値からの前記保護指数の偏差を複数の心臓保護パラメータにマッピングするようにプログラムされる、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記保護指数および所望の保護レベル値は、ベクトルである、請求項１に記載のデバイス。
8. 埋め込み型心臓デバイスであって、
   ペーシングパルスを１つ以上の心筋部位に送達するための１つ以上のペーシングチャネルと、
   デバイスを正常動作モードで動作させる、または心臓保護ペーシングを心臓保護モードで送達するようにプログラムされるコントローラと
   を有し、
   該コントローラは、該心臓保護モードでは、該正常動作モードと比較して、ある程度の心室非同期性をもたらすペーシングモードを使用して、該１つ以上の心筋部位にペーシングを送達するようにプログラムされ、
   該コントローラは、終了および開始条件に従って、定期的または断続的に、該正常動作モードから該心臓保護モードに切り替えるようにプログラムされる、
   埋め込み型心臓デバイスと、
   該心臓保護ペーシングによって生成される該心室非同期性の程度または該心室非同期性に対する患者の生理学的反応を反映する生理学的変数を感知するための複数のセンサと、
   テレメトリを介して、該埋め込み型デバイスと通信する外部プログラマであって、
   該外部プログラマは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、応力指数を計算するようにプログラムされ、
   該外部プログラマは、該感知された生理学的変数のうちの１つ以上の関数として、保護指数を計算するようにプログラムされ、
   該外部プログラマは、該保護指数を指定された所望の保護レベル値に維持する傾向となるように、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量に影響を及ぼす、１つ以上の心臓保護パラメータを修正するようにプログラムされ、
   該外部プログラマは、該計算された応力指数と指定された応力制限範囲とを比較し、該応力指数が指定された応力制限範囲内にある場合、該所望の保護レベル値を調節し、該心臓保護ペーシングによって生成される心室非同期性の量を低減するようにプログラムされる、
   外部プログラマと
   を備える、システム。
9. 前記外部プログラマは、それに従って、複数の心臓保護パラメータのそれぞれを調節するための別個のパラメータ指定保護指数を計算するようにプログラムされる、請求項８に記載のシステム。
10. 前記外部プログラマは、前記所望の保護レベル値からの前記保護指数の偏差を複数の心臓保護パラメータにマッピングするようにプログラムされる、請求項８に記載のシステム。

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