JP5819460B2 - 電極構成を用いた心臓リズム管理システム - Google Patents

Description

本発明は、心臓モニタリングと心室ペーシングの処置に関するシステム、装置、および方法に関する。本発明のより具体的な態様は、特に、患者の右心室に位置する１以上の電極によるペーシング中、または患者の左右心室のペーシングを禁止中に、機械的および／または電気的な同期収縮を達成するシステム、構成、および使用方法に関する。

ペースメーカは、心臓リズムの管理など長期の電気的刺激を提供する、恐らく最もよく知られた装置である。ペースメーカは、医学的な治療のために移植されている。他の心臓の刺激器の例には、移植型心臓除細動器（ＩＣＤ）や、ペーシング機能および除細動機能を実行可能な移植型装置が含まれる。そうした移植型装置は、心臓リズムの障害を治療するために、心臓の選択された部分に電気的刺激を提供する。埋込型ペースメーカは、決まった時間のペーシングパルスによって心臓のペーシングを行う。ペーシングパルスの時間は、他のペーシングパルスまたは感知される電気活動に基づき決定可能である。適切に機能する場合、ペースメーカは、最小心拍数を高めることによって代謝的な要求を満たすために、心臓が適切なリズムで自身のペーシングを行えないことを埋め合わせる。ペーシング装置には、収縮を調整するために、心臓の互いに異なる領域に送達された複数のペーシングパルスを同期させるものもある。調整された収縮によって、心臓をポンプとして有効に機能させるとともに、充分な心拍出量を提供可能となる。臨床データは、同期した両心室ペーシングによって得られる心臓の再同期によって、心機能が有意に改良されることを示している。心臓再同期療法によって、心不全患者の心機能は向上する。心不全患者では自律神経の平衡が低下するが、これはＬＶ（左心室）の機能不全および死亡率の増加に関連する。

一般的な治療される症状は、心臓の鼓動が速すぎること、または遅すぎることである。心臓の鼓動が遅すぎる（徐脈と呼ばれる症状である）とき、内因性心拍数を上昇させるためにペーシングが用いられることがある。心臓の鼓動が速すぎる（頻脈と呼ばれる症状）とき、たとえば心臓を収縮させるために用いられる電気信号を阻害することによって内因性の心拍数を低下させるために、ペーシングが用いられることがある。

徐脈に対するペーシングでは、経皮的に配置されるペーシング電極は、一般に、心臓の右側の心腔（右心房または右心室）に配置される。そうした心腔へのアクセスは、上位の静脈腔を通じて、右心房、次いで右心室にと、容易に得られる。左心室における電極配置は、通常、忌避される（アクセスが右心室における配置ほど直接的ではないので）。さらに、左心室における塞栓のリスクは、右心室におけるリスクよりも大きい。電極配置の理由によって左心室に塞栓が生じた場合、左心室から大動脈を介して脳への直接的なアクセスを有することになる。これによって、卒中の相当なリスクが生じる。右心房および右心室の両方のペーシングは開発されている。そのような両心腔ペーシングでは、右心室のみのペーシングよりも良好な血行動態の出力が得られた。徐脈の治療に加えて、両心腔ペーシングでは、心腔間の同期が維持された。

米国特許第６，２３０，０６１号明細書 米国特許出願公開２００５／０１２５０４１号明細書 米国特許第６，６４３，５４６号明細書 米国特許第６，９０７，２８５号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１５３１２７号明細書 米国特許第５，２９９，５６９号明細書 国際公開第２００６／０６８８８０号パンフレット 特表２００５−５０７７２０号公報

最近の臨床上のエビデンスは、従来的な右心室からの心室ペーシングでは左右心室が非同期に収縮し、それによって非効率的な機械的収縮が生じ、血行動態の性能が低下することを示唆している。長期的な右心室ペーシングが、心不全の発生または悪化のリスクの増大と関連することも見出された。

本発明は、上述のおよび他の問題を克服するための装置および方法の使用に関する。本発明を様々な実施および用途の例によって示すが、その多くには、右心室中のリードからの左右心室の心室ペーシングによって例示されるような、また特には再同期のための機械的および／または電気的な同期収縮を行うために用いられるような、心室ペーシングによる利点を有する特定の心疾患に有用な（または特に適切な）用具および方法が伴う。

本発明の幾つかの態様は、限定されることのない単なる例として本明細書に提示されるものであるが、心臓の部位にパルスを送達することによってペーシングおよび／またはマッピングを行い心機能を向上させるのに有用である。本発明の一定の態様では、電極構成は、心臓の右心室の中隔に沿って１つ以上の電極を配置するように適合されている。

一定の態様には、測定される（たとえばＱＲＳ幅、断片化（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）、遅い左心室活性化タイミング、自由壁および中隔壁の機械的同時性、有効スループット／圧力、またはそれらの組合せによって測定される）心機能を向上させるのに有用な心臓の部位にパルスを送達することによるペーシングおよび／またはマッピングが含まれる。

様々な実施形態は、心室ペーシングと、伝導異常に関する判定に応じた心室ペーシングの禁止とを対象にする。
一実施形態は、右心室に位置するペーシングリード線から、心臓の左心室の心室ペーシングに関連する使用方法に関する。心臓の心室機能が感知される。感知された心室機能は、伝導異常が存在するか否か判定すべく使用される。心室ペーシングは、伝導異常が存在するという判定に応じて提供され、心室ペーシングは、伝導異常が存在しないという判定に応じて禁止される。

他の実施形態は、右心室に位置するペーシングリード線から、心臓の左心室の心室ペーシングに関連する使用システムに関する。センサは、心臓の心室機能を感知する。処理構成は、感知された心室機能を評価することによって、伝導異常が存在するか否か判定する。ペーシング回路は、伝導異常が存在するという判定に応じて、心室ペーシングを提供する。さらにペーシング回路は、伝導異常が存在しないという判定に応じて、心室ペーシングを禁止する。

本発明の態様は、心臓の右心室に位置し、かつヒス束付近に位置するペーシング位置を対象とする。ペーシング信号は、右心室に伝達される。ペーシング信号は、左心室を捕捉（ｃａｐｔｕｒｅ）する。捕捉された特性はモニタされる。モニタされた捕捉特性は、心臓機能の関数として、伝達されたペーシング信号の有効性を評価する。心臓機能は、たとえばＱＲＳ（生体共鳴測定法。Ｑｕａｎｔｕｍ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍ
ｅｔｅｒ）幅と、断片化と、ＱＲＳに比較して遅い左心室活性化部位の電気的刺激のタイミングとのうち、少なくとも１つでありうる。

本発明の他の態様は、患者の心臓の右心室のペーシング位置を判定するシステムを対象とする。リード線は、ペーシング信号を、右心室のペーシング位置に伝達し、右心室を捕捉する。モニタ構成は、心臓の左心室の捕捉結果を監視する。処理構成は、監視された捕捉結果を用いて、伝達されたペーシング信号の有効性を評価する。特定の例において、有効性は、ＱＲＳ幅と、断片化と、心臓によって生成された圧力と、ＱＲＳに比較して遅い左心室活性化部位の電気的刺激のタイミングとのうち、少なくとも１つの関数として見積もられる。

別の特定の実施形態では、この電極は、互いに反対の極性を有する第１信号成分と第２信号成分をそれぞれの電極上に提供することによって、左右心室の再同期において心筋を捕捉するために用いられる。電極の配置は、電極配置を調整し、配置の有効性の試験および監視を行い、監視の結果に応じて電極配置を選択することによって行われる。

本発明の複数の態様は、心臓組織へのペーシング信号の送達を改良するための特別な電極および他の機構にも関する。特定の一例では、電極は、電極と心臓組織の間の接触面積を改良するように構成される。たとえば電極は、有孔である、突起状である、ナノ構造である、またはそれらの妥当な組合せである１つ以上の導体部分を含むことが可能である。

より詳細な一実施形態では、操縦可能なシースが、１つ以上の電極の現在の位置に対応する心筋の捕捉の有効性に関するフィードバックと組合せて用いられる。
一実施形態では、先端に１つ以上の電極を備えた中空のシースを用いて、心臓内部でマッピングおよびペーシングを行うことが可能である。シースの内径は、ペーシングリードの直径よりも大きく、シースは、アクティブな固定機構を有してもよい。ペーシングリードの容易な通過を可能としつつ、血液流出を停止するために、恒常性バルブがシースに組込まれる。一定の湾曲が先端に組込まれ、特に右心室中隔領域において、心内膜との容易かつ安定な接触を可能とする。

別の実施形態では、中空シースは、方向決定可能なガイドワイヤを含んでおり、このガイドワイヤは、シース湾曲を変化させるように機械的なサムホイール装置を通じて操作可能である。

さらに別の実施形態では、内部シースは、外部シース内に移動可能に配置される。内部シースの少なくとも先端部分の強度は、外部シースの少なくとも先端部分の強度よりも大きい。外部シースの先端部分は、偏向可能先端と、偏向可能先端における１つ以上の電極とを含む。方法は、外部シースを通じて外部シースの偏向可能先端に向かって内部シースを進行させることと、外部シースの偏向可能先端に対して内部シースの先端部分を長手方向に変位させることによって偏向可能先端の形状を変更することとをさらに含む。

他の実施形態では、先端電極シースは、左心室を再同期させるために適切な刺激部位を特定すべく設計された外部刺激器に接続可能である。特定されると、アクティブ固定ペーシングリードをシースの内部に挿入し、中隔の心筋に取付けることが可能である。

特定の用途および実施形態では、この心機能は、ＱＲＳ幅、断片化、遅い左心室活性化タイミング、自由壁および中隔壁の機械的同時性、有効スループット／圧力、およびそれらの組合せによって測定される。

他の特定の用途および態様（単独で、または組合せて実施可能である）には、次のもの
が含まれる。すなわち捕捉閾値を越えて、ペーシング（電圧）閾値を決定し、心機能を向上させること；そうした心機能向上を達成するために互いに反対の極性のパルスを送達すること；そうした向上した心機能のために、右心室中のリードから、両心室ペーシングを行うこと；ヒス束近傍の部位で互いに反対の極性の複数のパルスを送達すること；心筋を貫くことなく、電極ベースのヒスペーシングを行うこと；複数のペーシングプロファイルを生成および／または送達すること（たとえば互いに反対の極性のパルスを送達するペーシングプロファイルおよび別のペーシングプロファイルを含む、互いに異なるペーシングプロファイルを反復することによって）；ＲＶ（右心室）ペーシング位置から、左心室の中隔壁および自由壁の同期収縮を生成するようにペーシングプロファイルを送達すること；および、ヒス束近傍の部位でのペーシングによって１つ以上の先端側ＬＢＢＢ（左脚ブロック。Ｌｅｆｔ Ｂｕｎｄｌｅ Ｂｒａｎｃｈ Ｂｌｏｃｋ）および／または広汎性の左脚ブロックを治療すること、が含まれる。

当業者には、ヒス束が房室（ＡＶ）束としても知られており、以前には、ＡＶ結節（心房と心室の間に位置する）近傍の領域から、電気的インパルスを送るための電気伝導を提供する心臓筋細胞の領域であると同定されていたことが認識される。本発明の実施に関連して、ヒス束の、およびヒス束の周囲の一定の細胞を、一定の電気的刺激に予期しない手法によって応答するように操作可能であることを発見した。本発明の幾つかの態様および実施例では、予期しない手法によって心臓の症状を向上させるように、ヒス束の調整を行う。

本発明の実施は、たとえば装置、システム、そうした装置およびシステムの使用方法ならびに製造方法から、そうした方法、装置およびシステムの実施に有用なコンピュータ利用可能なデータ（コンピュータ実行可能命令および他の入出力データ）まで、様々な形態を取る。それらの実施の多くには、上述の態様に関係する用具および工程が含まれる。

他のそうした実施の特定の例として、本発明は、（たとえば心臓の処置のために）心臓の動作を監視し、心臓の動作を変更するための方法、装置および装置の構成の形態によって実施可能である。そうした特定の例の一実施形態では、上述の態様のうちの１つ以上には、左右心室の再同期を行うために心筋を捕捉するための、心臓の右心室中への電極構成（１つ以上の電極を含む）の配置が含まれる。これは、それぞれの電極上に、互いに反対の極性を有する第１信号成分と第２信号成分を提供することによって達成される。心臓の収縮は監視され、電極の位置を決定する際に用いられる。より詳細な実施形態では、電極構成は、右心室心内膜の中隔部分において、再同期を達成するためにスイートスポット（ローカス；ｌｏｃｕｓ）に配置される。心臓のペーシング中に再同期または同期収縮を達成するために、患者の身体における参照電圧に対して、電極のうちの１つのアノードペーシング（陽極ペーシング）を用いることが可能である。極性は、アノード性ブロック（アノード電極における連続的なアノード刺激後に発生する刺激閾値の上昇）を忌避するために、適切に（たとえば数時間毎に）切り替えられてよい。

他の特定の例では、実施には、右心室からペーシングを行って、左脚ブロック、すなわち大きなＱＲＳ幅（たとえばＱＲＳ＞１２０ｍｓ）と、断片化したＥＣＧ（心電計図または心電図）信号とによって同定される広汎性の先端側ブロック、を治療することが含まれる。これについて、特定の方法には、心臓の捕捉（外部源からの電気的刺激信号に対する直接応答による、心臓における収縮の存在として定義される）のために送達される、互いに反対の極性パルス（身体共通に対して）を有するペーシングプロファイルの使用が含まれる。様々な文脈において、本明細書では、そうしたペーシングプロファイルを、「Ｘｓｔｉｍ」ペーシングプロファイルまたは単にＸｓｔｉｍと呼ぶ。

そのようなＸｓｔｉｍペーシングプロファイルの１つは、参照電極に関して互いに反対
に荷電された２つの電極の使用を含む。様々な実施において、２つの電極は空間的に互いに離れている。パルスは互いに、同相であるか、異相であるか、弱め合いかつ重なり合うか、パルス間において遅延無しで重なり合うことなく弱め合うか、パルス間において遅延有りで重なり合うことなく弱め合うか、またはヒス束付近において単一電極とともに二相でありうる。

他の特定の例においてさらに、実施は、右心室におけるヒス束付近の位置でのペーシングおよびマッピングの少なくとも一つのための装置と方法を含む。上記に指摘したように、位置は、ＱＲＳ幅、断片化における改善、またはＱＲＳの前方の遅い活性化左心室位置の動きによって特徴付けられる。１例において、ペーシングは、単一のペーシングリード線とともに伝達され、両心室が捕捉される。いくつかの例において、ペーシングは、Ｘｓｔｉｍペーシングプロファイルを使用しうる。

さらに他の実施形態では、本発明には、次のように決定される位置にてペーシングを行うことが含まれる。内因性すなわちベースラインの心電図読取が行われる。ペーシングリードは、ヒス束近傍の右心室に配置される。ペーシング信号は、ペーシングリードに送達される。特定の一例では、ペーシング信号は、Ｘｓｔｉｍペーシングプロファイルである。ペーシング心電図信号が取得される。ＱＲＳ幅、断片化されたＱＲＳ、およびＱＲＳに対する左心室の遅い活性化された領域のタイミングのうちの１つ以上の間で、比較が行われる。プローブの位置が変えられ、必要に応じて、ペーシングおよび比較の工程が繰り返される。こうして、リードが適切な位置に固定可能である。

他の実施形態では、本発明には、ペーシングプロファイルを選択し、ヒス束、またはヒス束近傍にて右心室にリードを配置して、複数のペーシングプロファイルを送達することが含まれる。心機能が記録され（たとえば心電図を用いて）、治療に適切なペーシングプロファイルが選択される。

別の実施形態では、ペーシング装置およびそうした装置を用いる方法には、２つの電極を有するリードを送達するカテーテルが含まれる。その一定の実施では、カテーテルは、ヒス束近傍に接触するように適合されている。ペーシングプロファイル（身体共通に対して２つの互いに反対の電圧を有する）が、電極に送達される。電極は、個別にアドレス可能であり、その空間は異なっている。特定の一例では、１つの電極は、リードの先端チップに、または先端チップ近傍に配置され、他方の電極は、先端チップとリード基端の間に配置される。幾つかの実施形態では、３つ以上の電極の使用が可能である。また、１つ以上の電極が、心機能を感知するために用いられてもよい。

別の実施形態では、カテーテルは、右心室の中隔壁に沿って位置の調整を行うように適合されており、またそのように用いられる。このカテーテルは、ペーシングプロファイルを送達するように、また続いてペーシングプロファイルの送達部位を調整するように設計されている。この実施形態は、ペーシング−感知−調整の手順（一部の例では、向上した心機能の得られる位置が決定されるまで反復される）に有用である。

上述の通り、上述の態様および例は、本明細書に開示の範囲または教示を限定するものとして扱われるものではない。当業者には、部分的には本明細書に識別される様々な発見に基づき、上述の態様および例を含むがそれらに限定されない多くの手法によって、本発明を実施可能であることが認められる。

本発明は、本発明に沿った添付の各図に関連して以下に与えられる本発明にしたがって記載された様々な実施形態の例に関する詳細な説明を考慮して、より完全に理解される。本発明は様々な修飾形態および代替形態に適用可能であるが、様々な実施形態を図面に例
として示すとともに、詳細に説明する。しかしながら、記載の特定の実施形態に本発明を限定する意図ではないことが理解される。むしろ、全ての修飾形態、均等物、および代替形態が本発明の精神および範囲の内にあることが意図される。

本発明は様々な互いに異なる種類の装置および手法に適用可能であると考えられ、本発明は特に右心室中のリードから、左右心室のペーシングを行う手法に適切であることが見出されている。一定の実施では、本発明は、（恐らくは、左脚ブロックなどの伝導異常による）再同期のための機械的および／または電気的な同期収縮を行うために用いられ、左心室の急速に収縮する能力、および／または中隔壁およびそれぞれの自由壁の心筋の収縮を同期させる能力が回復する。本発明は必ずしもそうした用途に限定されるものではないが、この文脈を用いて様々な実施例について説明することによって、本発明の様々な態様が認識される。

本発明に関連して理解される特定の実施形態および様々な発見では、心機能は、心臓の部位にパルスを送達することによってペーシングおよび／またはマッピングを行うことによって向上される。ここで、心機能は、たとえばＱＲＳ幅によって、断片化、遅い左心室活性化タイミング、自由壁および中隔壁の機械的同時性、有効スループット／圧力、および／またはそれらの組合せによって、指示または測定される。本発明のそうした実施形態に沿った一定の方法および特定の態様は、心臓の部位にパルスを送達するようにカテーテル型装置の方向を決定することに関する。ここで、向上した心機能には次のものが含まれる。すなわち捕捉閾値を越えて、ペーシング（電圧）閾値を決定し、心機能を向上させること；そうした心機能向上を達成するために互いに反対の極性のパルスを送達すること；そうした向上した心機能のために、右心室中のリードから、両心室ペーシングを行うこと；ヒス束近傍の部位で互いに反対の極性の複数のパルスを送達すること；心筋を貫くことなく、電極ベースのヒスペーシングを行うこと；複数のペーシングプロファイルを生成および／または送達すること（たとえば互いに反対の極性のパルスを送達するペーシングプロファイルおよび別のペーシングプロファイルを含む、互いに異なるペーシングプロファイルを反復することによって）；ＲＶ（右心室）ペーシング位置から、左心室の中隔壁および自由壁の同期収縮を生成するようにペーシングプロファイルを送達すること；および、ヒス束近傍の部位でのペーシングによって１つ以上の先端側ＬＢＢＢ（左脚ブロック）および／または広汎性の左脚ブロックを治療すること、が含まれる。

予期しない結果の具体例として、ヒス束ペーシングと傍ヒス束ペーシングのうち少なくとも１つは、ヒス束ペーシング（たとえば遠位の左脚ブロック、または広汎性左脚ブロックによる大きなＱＲＳ群）に不適切と過去に思われていた様々な心臓異常を示す患者を治療すべく使用されうる。埋込の複雑さ（たとえば持続時間および／または侵襲性）は、具体的な装置、システム、および構成方法の使用によって、有益に影響しうる。

本発明の態様は、様々な実施形態に一致して、ペーシングを監視し、かつペーシングを評価し、さもなければペーシングを容易にする、システム、装置、および方法を対象とする。より詳細には、様々な態様は、長期のペーシングを証明すべく使用される、ペーシング位置またはペーシングプロファイルの有効性の監視を含む。様々な処理システムと様々なアルゴリズムは、心臓機能と現在のペーシングの試みに関連するフィードバックを提供すべく使用されうる。詳細な態様は、長期のペーシングのペーシング装置を埋込し、構成することに関連する手順を容易にする。他の態様は、すでに埋込されたペーシング装置の評価を可能にする。

本発明の一例の実施形態では、特殊な刺激プロファイルを用いて、左右心室の同期収縮を捕捉する。この刺激プロファイルは右心室中のリードに提供される。このリード配置および刺激プロファイルは、ペーシング中の感知される心機能に応じて選択される。詳細に
は、リード配置および刺激プロファイルは、その配置／プロファイルによって捕捉が得られるか否か（たとえばＱＲＳ幅または遅い活性化部位タイミング）に基づき決定される。一定の例では、これによって、他の場合には望ましいと考えられないペーシング電圧／プロファイルが生じることがある（たとえば捕捉閾値以外の基準に由来した電圧、および／またはペーシングリードが周囲の（繊維）組織を貫くことのないヒス束ペーシング）。

本発明の様々な実施は、既存のペーシング、移植、ならびに関連する手順および装置の説明によって理解される。本発明の様々な実施形態とそうした既存のペーシングとの間には相当数の差が存在しているが、本発明は既存のペーシングの態様を含む実施を除外するものではない。むしろ、本発明の態様は、既存のペーシング方法および装置と共に実施するのに特に有用である。したがって、本発明の複数の実施形態では、既存の実施と組合せられるときに有用である柔軟性が提供される。それらのうちの一部について以下に説明する。

右心室および右心房の組合せペーシングは、右心房への上大静脈を通じて２つの電極リードを進行させることによって実行される。これらのうちの第１リードは、心房の心内膜に取付けられた１つ以上の電極にて終端されている。第２リード（やはり１つ以上の電極を有する）は右心室にと進行され、電極は右心室の心内膜に取付けられる。

そうした両心腔ペーシングは、合併症がないわけではなかった。２つのリードを使用することによって、そうしたリードによって占有される血管（たとえば上大静脈および頚静脈）の体積は２倍となった。さらに、心房壁に電極を取付けることの信頼性は低かった。

両心腔ペーシングの問題によって、いわゆる「単一パス（ｓｉｎｇｌｅ ｐａｓｓ）」リードの開発が行われた。そうしたリードは、１つの共通のリード上に心房電極および心室電極を有する。

右心室および右心房の両方のペーシングを行うための単一パスリードの一例は、Ｈａｒｔｕｎｇによる２００１年５月８日発行の特許文献１によって教示されている。特許文献１のリードは、リードと電極が心臓の壁に取付けられていない、フローティング（浮遊）リードとして記載されている。特許文献１の一実施形態（図４Ａ）では、右心房中の２つの電極が右心房のペーシングを行う。第２実施形態（図４Ｂ）では、右心室のペーシングを追加するために、電極は右心室中に存在する。記載されるように、特許文献１には、互いに反対に分極した電極が記載されている（皮下配置された移植型パルス発生器上に露出されている場合もある）。

特許文献１の設計では、大きな市場的成功が得られていないと考えられる。これは、少なくとも部分的には、より小さなプロファイルのリードや、より信頼性の高い心房取付技術の開発のためであると考えられる。特許文献１によって対処される両心腔ペーシングの問題は、これらの両方の開発によって対処される。

頻脈（速い心拍数）の治療時には、電気的なパルスを用いて心臓の収縮を中断させる。これは、心臓の機能不全組織によって生じる異常に速いパルスを中断させることによって心拍数を低下させるには、有効な場合がある。

鬱血性心不全（ＣＨＦ）の患者は左心室の出力が低い。鬱血性心不全は極めて重篤な進行性の疾病である。薬物治療は存在するが、疾病を遅らせることはできても、進行を止めることや反転させることはできない。

鬱血性心不全患者は、劇的に生活様式を変更する衰弱症状の進行に直面し、心臓移植を
欠く場合には最終的に死に至る。残念なことに、多くの患者はそうした移植の適格を有しておらず、また利用可能なドナー心臓の数は適格を有する人を治療するのに十分でない。

多くの鬱血性心不全患者では、左右心室の自由壁（左右心室の外部の壁）に対向した中隔（左右心室を分割する壁）との筋肉の生成する収縮力間のミスマッチのため、左心室出力が低い。理想的には、大動脈弁を通じて血液を推進するために、心収縮中、自由壁および中隔は同時に収縮する。同時でない場合、中隔壁が収縮しているときに、自由壁は弛緩する。血流を推進する代りに、中隔の収縮エネルギーのうちの少なくとも一部が浪費される。

自由壁および中隔の収縮性のミスマッチは、心臓の電気伝導システムにおける疾患によると考えられる。この伝導システムには、ＡＶ結節（心房から心室に収縮インパルスを伝達する、心房と心室との間の心臓組織）、ヒス束、およびプルキンエ線維が含まれる。

中隔の上端部時に位置する、洞結節は、心臓ペーシングのための同期した神経性の信号を生成する。これらの信号は、房室結節およびヒス束を含む特別な繊維（中隔の長さ方向に沿って延びている）によって伝達され、さらに、プルキンエ線維を通じて心臓の筋肉まで伝達される。プルキンエ線維は中隔から生じ、心臓の心尖を通じて、左右心室の自由壁の中および上を含め、心臓の外部の壁まで延びている。

健康な心臓では、ＡＶ結節から左右心室の自由壁への信号の流れは急速であり、自由壁および中隔が同時に収縮することを保証する。たとえば刺激信号は約７０〜９０ミリ秒で自由壁まで流れることができる。伝導異常のある患者では、このタイミングは有意に遅く（１５０ミリ秒以上）、非同期収縮が生じる。

幾人かの患者では、プルキンエ線維を通る伝導経路がブロックされる場合がある。ブロックの位置は極めて局所的な場合もあり（いわゆる「左脚ブロック」、すなわち左脚ブロックの場合のように）、拡大した機能障害組織（梗塞によることがある）の領域を含む場合もある。そのような場合、中隔の収縮中、または左心室および／または右心室の自由壁のうちの一部または全部が柔らかくなっている。非同期収縮に対する寄与に加え、自由壁の収縮力が弱められている。

非同期収縮に対処するために、鬱血性心不全患者が左心室の心臓ペーシングによって治療されることがある。そのようなペーシングには、中隔の複数の筋肉に同時に刺激を印加することが含まれ、刺激は左心室の自由壁の筋肉に印加される。梗塞組織はそうした刺激に反応しないが、梗塞のない組織は収縮し、それによって収縮の再同期を行うことによって左心室の出力を高める。したがって、鬱血性心不全の治療は心筋の再同期に関する場合が多いのに対し、頻脈および徐脈など、他の心室ペーシングの解決策では心拍数の問題が扱われる。

従来技術では、左心室を刺激するための様々な技術が開発されている。様々な理由のため、それらの技術は理想的でない場合がある。たとえばそうしたペーシングによって広いＱＲＳ群または塞栓形成が生じる場合がある。したがって、左心室における心臓内配置電極は忌避される。しかしながら、外科的な配置によって心臓の心外膜表面上に電極を配置可能である。心外膜の電極は左心室の自由壁上に配置され、右心室中の中隔近傍に配置された電極によって同時にペーシングが行われる。

心外膜の電極には外科的な配置が必要であるので、患者は２つの手順にさらされる。すなわち右心室電極の経皮的配置（通常、カテーテル研究所において電気生理学者によって実行される）と、左心室上の心外膜電極の外科的配置（通常、手術室において心臓外科医
によって配置される）とである。そうした二重の手順は、医療資源に対する負担である。

左心室の自由壁を刺激するための電極配置について、経皮的手順が開発されている。そうした手順では、電極リードは冠状洞を通じて進行される。静脈系の一部である冠状洞は右心房から延びており、心外膜の表面上またはその表面近傍にて、心臓の周囲を包囲するとともに、左心室の自由壁の上に部分的に重なっている。この経皮的な手順では、電極は左心室の自由壁の上に位置する冠状洞に配置されたままであり、リードは冠状洞を通過し、右心房を通じて移植型パルス発生器まで到る。

残念なことに、多くの場合、冠状洞電極は最適でない。最も直接的に電極による影響を受ける自由壁の部分は、電極の位置にて冠状静脈の直下に位置する組織である。多くの患者の場合、これは刺激療法から最大の利益を得る自由壁の位置ではない。したがって、得られる療法は最適以下である。また、一部の患者の冠状洞の直径は極めて小さい場合があり、あるいは、冠状洞の形状が屈曲しており、冠状洞内の電極の経皮的配置が不可能であるか、または非常に困難である場合もある。右心房から冠状洞にリードを進行させることに非常に時間を要することも、稀ではない。成功した場合にも、そうした手順では、相当なヘルスケア資源（貴重なカテーテル研究所の時間を含む）が消費される。最後に、今日では、３つまでのリードが上大静脈の空間を通過し、占有している（すなわち右心室、右心房および冠状洞の電極に対するリード）。２００５年６月９日公開の特許文献２には、上大静脈を通過する３つのリード、すなわち右心房中に存在する１つと、右心室中の１つと、冠状洞を通じて左心室に到る１つとが示されている（図１）。

右心室におけるペーシング刺激によって左心室のペーシングを行う試みが示唆されている。Ｍａｔｈｉｓらによる２００３年１１月４日付けの特許文献３には、その長さ方向に沿った複数の電極のアレイを備えたリードについて記載されている。リードは右心房中に配置され、右心室を通じ、中隔壁に沿って、肺動脈にと延びている。この概念には、左心室中隔を刺激するのに適切な電界を生成するように、アレイの複数の電極が相当高い電圧で同時にパルス化されることが必要である。パルス発生器およびバッテリから出力される電流は、電極が多数あることと、ペーシング電圧が高いこととによって、非常に大きくなる。そうした大きな出力によって、製品寿命は臨床的に許容不能なものとなり、電極の腐食および／または融解の問題が生じる場合もある。そうした治療送達機構を実施するには多数の電極や支持電子機器が必要であるので、実際に実行可能であるか否かについてはまだ分かっていない。装置設計／製造および臨床実践の両方の点から非常に複雑になることは、述べるまでもない。今日知られている公開された報告には、右心室におけるこの多電極刺激手法の機能的および臨床的な利益を実証したものは存在しない。

一実施形態に関連して記載するように、本発明は、冠状洞または冠状静脈における心外膜ペーシング電極またはペーシング電極を必要としない、左心室ペーシングのシステムおよび方法に関する。記載されるように、本発明には、中隔壁近傍の右心室中の電極が含まれる。それらの電極は、中隔と左右心室の自由壁の少なくとも一部との両方を刺激する、パルス電界を形成する。本発明では、過度のエネルギー要求または電力消費を必要とすることなく、それらの目的を達成する。

一般に、本発明の態様は、右心室刺激を提供して左右心室の中隔および自由壁の筋肉組織の収縮を再同期させ、中隔と自由壁との調整された収縮を生じさせるための方法および装置に関する。右心室中の刺激電極の入念な配置は、左右心室の同期収縮を生成するために用いられる。特定の一例では、右心室は１つの刺激点からの左右心室の再同期と共に（または、左右心室の活性化および収縮の同時性が維持されているときに）捕捉される（患者がペーシングを必要とし、かつペーシングなしで非同期収縮がなかった場合）。本発明の様々な実施形態を用いると、心臓の非同期収縮（左右心室のいずれかまたは両方）のあ
る患者を再同期させることが可能である。

別の例では、徐脈、頻脈または他のリズム管理を有する患者のためのペーシングは、心臓の正常な伝導システム（ヒス−プルキンエ系）を通じて伝播しない人為的に導入される電気インパルスのために発生する場合の多い非同期収縮に対する向上によって向上される。

本発明の複数の実施形態および用途では、電極は、電極を束自体の中に、または束の側にネジ込むことによって、または、束が心内膜表面（ＥＮとして上述した）に到る部位に電極を配置することによって、ヒス束部位に入念に配置される（「ヒスペーシング」）。従来のヒスペーシングにおける（レート支持用の従来の右心室ペーシングのため失われる場合のある同期収縮を維持するための）労力は、右心室においてこの極めて小さな領域を見出すことが非常に困難であったため、概して非常に厄介であった。また、その労力は一般に時間を消費するものであり、高価であるとともに、最新の用具およびイメージング技術を用いても極めて複雑である。さらに、そうした手順が複雑であるので、この位置にリードを配置することの長期間安定性に関する知識が欠如している。また、ヒス束の末節のペーシングも、束の基端側に病変のある患者では、左束ブロック（ＬＢＢＢ）を除去するように示されていた。ヒスペーシングは、しかしながら、現在、ヒス束の先端側に病変のある患者もしくは心室内伝導欠損（ＩＶＣＤ）のある患者、広汎性の周辺ブロック（先端側のヒスまたはプルキンエ繊維における広汎性）のある患者、進行性ＨＦ（ＮＹＨＡクラスＩＩ〜ＩＶ）および伝導欠損を有する患者では禁忌されている。したがって、ヒスペーシングは、洞不全症候群、ＡＶブロックまたは極めて小さな医師集団による他の徐脈性不整脈指示のいずれかのために心室ペーシングを必要とする患者のうちの、非常に小さな部分集合（＜０．０１％）にしか用いられていない。

また、中隔に沿って刺激電極を正しく配置することによって、比較的低い電圧を用いた左心室心筋の収縮の再同期が可能であることや、ＱＲＳ幅の向上、断片化の低下、および／または左心室の遅い活性化部位のタイミングの向上が生じ得ることも発見されている。また、特定の方法が用いられるとき、この効果が生じる中隔における領域がより大きく、発見がより容易となることも発見されている。そうした一方法には、互いに反対の極性の２つのパルスが印加される、本明細書においてＸｓｔｉｍ波形と呼ばれる波形の使用が含まれる。Ｘｓｔｉｍ波形は、概して言えば、両方のパルスが心臓の同じ捕捉（拍動）に関連するように、互いに反対の極性の２つのパルスを同時またはほぼ同時に印可することである。

多くの患者では、ペーシング領域は、ヒス束が右心室の心内膜表面の近くを通過する場所の近傍に位置する。しかし、より広汎性のブロックおよび心不全のある患者では、ペーシング領域は中隔において右心室の心尖に向かって下方に移動している場合がある。また、波形を入念に選択することによって、より低い電圧を用いる有効なペーシングを可能とすることで、ペースメーカおよび送達電極における出力回路の設計が単純化されることも発見されている。さらに、所望のペーシング効果は充分な振幅（通常、Ｘｓｔｉｍ波形に必要な振幅よりも充分に大きいため、横隔膜および／または横隔神経の刺激に充分なより大きなリスクを生じる）の単一のパルスによっても達成可能であることも発見されている。さらに、この効果を得るのに必要な振幅は、そのパルスが負のパルス（身体を参照して）に対してアノード性であるとき、より小さい場合が多いことも発見されている。

一実施形態では、各電極は、同期収縮を刺激するために選択的かつ独立に用いられてもよい。各電極の電圧を変化させて、心室捕捉を生成するのに必要な電圧閾値が決定される。様々な実施では、より詳細に以下に説明するように、心室捕捉が生成されるか否かに代えて（または加えて）ある基準（たとえば向上した心機能）を用いて、電圧閾値を決定可
能である。低い平均刺激電圧および電流は、最低の効果閾値を有する電極を選択することによって得られる（効果とは、再同期効果を、またはペーシング効果中の収縮の同時性を維持することを指す）。

様々な図および関連する説明と共に、引用によって以下の開示の全体を本明細書に援用する。刺激パルスの局在化した心臓ペースメーカの詳細に関する、Ｈａｒｔｕｎｇによる２００１年５月８日発行の特許文献１、無線除細動システムの詳細に関する、Ｄｅｎｋｅｒらによる２００４年６月１４日付けの特許文献４、筋肉を収縮させるための１つ以上の解剖学的構造付近の微小刺激器の使用の詳細に関する、２００４年８月５日公開の特許文献５、鬱血性心不全の治療の詳細に関する、Ｍａｔｈｉｓらによる２００３年１１月４日付けの特許文献３。

関連する解剖学的特徴を示すとともに、右心室中のペーシング電極を備えたカテーテル、および皮下に配置された移植型パルス発生器を概略的に示す、心臓の概略的な断面図。 図１において中隔壁に接触している電極を示す図。 中隔壁に電極を取付けるための機構を示す、電極リードの断面図。 図１において、中隔壁に電極を付勢するための部分的に形状記憶合金から形成された電極リードを示す図。 図１において、中隔壁に電極を付勢する電極リードのさらなる一実施形態を示す図。 図１において、中隔壁上の、無線伝送によってエネルギーの与えられる電極を示す図。 図５において、中隔壁内に埋込まれた電極を示す図。 図４において、中隔壁に複数の電極が付勢された図４のリードを示す図。 図１において、中隔壁にチップ電極を取付けるための螺旋部を備えた従来のアクティブ固定リードを示す図。 図１において、ショック電極を示す図。 電磁場を形成するようにエネルギーの与えられた（リード本体は示していない）図１の電極を示す心臓の右左心室の断面図。 図８において、リードの再配置に応答して左心室の方に変位した場を示す図。 図８において、外部参照電極の影響によって左心室の自由壁の方に歪められた場を示す図。 図９において、左心室内に参照電極が配置された図。 図１４において心臓の心外膜表面上に外部電極が配置された図。 冠状洞内に外部電極が配置された図。 図９において、図９の電極の１つの側に誘電体材料を付加することによって、左心室の方にバイアスが生じるように場が歪められた図。 第１位置の参照電極に応答して自由壁の上端部の方に歪められた場を示す図。 図１５において、参照電極が第２位置に切り替えられた図。 図１５において、参照電極が２つの分極電極で置換された図。 様々な実施形態において第１電極と第２電極によって印可されるパルス波形のグラフ。 交互の波形を示す図１８と同様の図。 参照電極に２つの別個の場を形成する２つの電極を示す、図１８と同様の図。 プログラム可能なペーシング構成を備えたパルス発生器において所望されるペーシング出力の一部の電気的な概略図。 迷走神経にペーシング信号を印可することへの本発明の適用を示す、患者の頭部および頚部の側面図。 電極の最適な配置を決定するためのシステムの図。 ２つの電極の間隔を示す図。 様々な実施形態の電極によって印可されるパルスのグラフ。 様々な実施形態の電極によって印可されるパルスのグラフ。 様々な実施形態の電極によって印可されるパルスのグラフ。 様々な実施形態の電極によって印可されるパルスのグラフ。 一定のパルス波形を送達するのに有用である方向決定可能／調整可能なカテーテル型装置の図。 様々な実施形態の電極によって印加されるパルス波形のグラフ。 様々な実施形態の電極によって印加されるパルス波形のグラフ。 様々な実施形態の電極によって印加されるパルス波形のグラフ。 様々な実施形態の電極によって印加されるパルス波形のグラフ。 様々な実施形態に関連して実行されたペーシング装置のペーシング方法。 ここで議論された様々な実施形態に関連して、ペーシングとモニタリングをする使用システム。 ペーシングリード配置を決定するための手順の例を示す図。 ペーシングリード配置を決定するための手順の例を示す図。 ペーシングリード配置を決定するための手順の例を示す図。 ペーシングリード配置を決定するための手順の例を示す図。 本発明の一実施形態における心臓ならびにヒス領域および傍ヒス領域の断面図。 ペーシング部位の印の付けられた心臓の断面図。 ＡＶ結節、傍ヒス領域およびヒス領域の連合部の三次元描写上にペーシング部位の位置を示す図。 心臓の断面上にペーシング部位の位置を示す図。 様々な刺激プロファイルを提供するための回路の一例を示す図。

本発明の態様は、幾つかの測定可能な特性のうちの１つ以上によって指示されるような心機能を向上させることに関する。図２１以降に示す説明および例示では、本発明のこれらのおよび他の態様のうちの１つ以上に関する実施例および関連する結果を提供する。これらの態様を様々に組合せて実施可能である。これらの態様および関連する発見のうちの一部の完全な認識のために、図１〜図２０に関する以下の説明によって、関連する説明や、図２１以降に説明および例示されるものなど他の実施形態に随意で存在する様々な機構を提供する。

本発明は、現在市販されている電極リードを用いて実施できるが、特別に設計されたリードを用いて改良することもできる。図１には、１つのそうしたリードを有する実用における本発明を示す。相対的な方向を参照するために従来的に用いられるように、本明細書における用語「左」および「右」は患者の観点に関連して用いられる。用語「高」および「低」ならびに同様の用語「上」および「下」は、心臓の基部Ｂが高端であり、心臓Ｈの心尖Ａが低端であるように参照される。

図１には、本発明の様々な実施形態に関連して、上述の態様に一致するように右心室中のリードから、左右心室のペーシングを行うための手法を示す。そうした一例では、Ｘｓｔｉｍペーシングプロファイルが電極Ｅ_１，Ｅ_２上に送達され、心機能は、心臓の部位に
そうしたパルスを送達することにペーシングおよび／またはマッピングを行うことによって向上される。また、そうしたペーシング／マッピングを用いて、捕捉閾値を越えて、ペーシング（電圧）閾値を決定し、心臓の機能を向上させることが可能である。また、そうした一手法を用いて、そうした向上した心機能のために、右心室中のリードから、両心室ペーシングを行うことも可能である。

図１では、患者の心臓Ｈを断面によって概略的に示す。心臓Ｈは、右心房ＲＡおよび左心房ＬＡである上側の心腔を含む。下側の心腔は右心室ＲＶおよび左心室ＬＶである。右心房ＲＡに開いている様々な静脈管のうち、上大静脈ＳＶＣのみを示している。また、様々な心臓弁のうち、僧帽弁ＭＶ（左心室ＬＶから左心房ＬＡを分離している）および三尖弁ＴＶ（右心室ＲＶから右心房ＲＡを分離している）のみを示す。中隔Ｓは右心室ＲＶと左心室ＬＶを隔てており、左心室ＬＶの自由壁ＦＷには別にラベルを付す。心腔に対向する心臓壁組織の表面は、心内膜ＥＮとラベルを付す。心臓の外面は、心外膜ＥＰとラベルを付す。心臓Ｈを取囲む心臓の冠動脈管または心膜は、図示していない。

特定の実施形態として、図１には、信号が二重（内部および外部）シースカテーテルを介して送達され、リード本体ＬＢ_１および露出した電極Ｅ_１，Ｅ_２を有するように示す一実施形態の電極リードが含まれる。第１電極Ｅ_１は、リード本体ＬＢ_１の先端チップ近傍に配置されている。第２電極Ｅ_２は、リード本体ＬＢ_１上の、より基端側に配置されている。先端には、第１電極Ｅ_１を心臓Ｈの筋肉組織に固定するための取付機構ＡＭ（歯部を備えたパッシブ固定設計または金属性の螺旋部を備えたアクティブ固定設計など）を示す。電極Ｅ_１，Ｅ_２の間隔は、従来のペーシング電極よりも大きくても小さくてもよく、右心室ＲＶの心尖に第１電極Ｅ_１を配置し、三尖弁ＴＶの近傍の右心室ＲＶ中に第２電極Ｅ_２を配置することを可能とする。なお、従来の間隔を有する従来のリードが、中隔に取付けられた第１（すなわち先端側の）電極と共に用いられている（たとえば図７Ａに示すような螺旋取付部ＨＡによって）。

本発明の様々な実施形態では、電極Ｅ_１，Ｅ_２の位置は、ペーシングの有効性の監視および解析を行うことによって決定される。一例では、心電図（ＥＣＧ）を用いて心臓の波形が監視される。電極位置は漸増的に調整されてもよく、心電図からのフィードバックは各位置について比較可能である。特定の一例では、そうした比較にＱＲＳ幅が用いられる。考慮され得る別のパラメータには、ベクトル心電図の角度が含まれる。たとえばベクトル心電図の解析結果は、ベクトル心電図の正規化の点から考察され得る。ベクトル心電図の測定および正規化についてのさらなる情報については、ソトバタ．Ｉ、オクムラ．Ｍ、イシカワ．Ｈ，ヤマウチ．Ｋによる、「健康な日本人男性のフランク（Ｆｒａｎｋ）法ベクトル心電図測定結果の人口分布」、Ｊｐｎ Ｃｉｒｃ Ｊ．、１９７５年８月、３９（８）：８９５−９０３、に参照される。この文献を引用によって本明細書に完全に援用する。別の例では、断層心エコー法を用いて収縮の同時性を監視することによって、収縮の効率を確認可能である。さらに別の例では、冠状洞電位図を監視して、左心室の活性化が冠状洞または左心室の他の（遅い活性化）構造において検出されるまでのペーシング刺激（または生じたＱＲＳ群）間において活性化波面が有する時間遅延を決定することによって、収縮の効率を確認可能である。これは、電気生理学式カテーテルまたはそのチップ近くに１つ以上の電極を備えた他のカテーテルを用いて、行うことができる。一例では、目標は時間遅延を最小化することである。

一実施形態では、リード本体ＬＢ_１は可撓性であり、第１電極Ｅ_１と第２電極Ｅ_２に個別に接続された第１導体Ｃ_１と第２導体Ｃ_２を包囲する、生体適合性の電気絶縁性コーティングを備える。様々な図では、移植型パルス発生器ＩＰＧに延びている内部の導体Ｃ_１，Ｃ_２を明らかにするように、リード本体は上大静脈ＳＶＣの線で分解されている。実際には、導体Ｃ_１，Ｃ_２は、それらの長さに沿ってリード本体ＬＢ_１の材料内に含まれてい
る。用語「移植型パルス発生器ＩＰＧ」は、ペースメーカ、移植型除細動器（ＩＣＤ）、および心臓再同期療法（ＣＲＴ）を含むことが意図される（いずれも当技術分野において知られている）。

リード本体の基端は、通例の通り、ピンコネクタ（図示せず）にて終端する。ピンコネクタは、導体Ｃ_１，Ｃ_２の各々にユニークに接続されている露出した電気接点を有する。このピンコネクタは解放可能であるようにパルス発生器ＩＰＧに接続されてもよく、パルス発生器ＩＰＧの回路のユニークな接点に電気的に接続される露出した接点を備えてもよい。

従来技術には、心臓の心腔に配置され、上述のように、リードの長さに沿って離間された２つ以上の電極と、パッシブまたはアクティブ固定部などの取付機構と、導体と、記載したようなコネクタピンとを有する心臓リードの多数の例が含まれていることが認められる。本発明はペーシングリードのみに限定されるものではなく、むしろ、従来技術の移植型心臓除細動器リード（通例、右心室中に２つ以上の電極を含む）と共に同等に配備可能である。そうしたリードは生体適合性の材料から選択されており、患者における長期の配置のために処置（滅菌など）される。

移植型パルス発生器ＩＰＧは、患者への移植および内部回路の保護のために封止された、小さな金属コンテナである。一般に、そうしたパルス発生器は、皮下に（たとえば患者の皮膚層と筋肉層との間の切開された空間に）配置される。心臓ペーシングでは、そうしたパルス発生器は、肩近傍の患者の左右前面側のいずれかの上において、上側の胸腔に配置される。しかしながら、配置がそのように限定される必要はなく、医師によって選択される任意の簡便な位置にそうしたパルス発生器を配置することができる。

パルス発生器には、リードがパルス発生器に接続された後に電極に印加される電気インパルスを形成するための内部回路が含まれる。また、そうした回路には、電極Ｅ_１，Ｅ_２を感知電極として用いて患者の電気生理学を感知し、それについての移植型パルス発生器報告を得るために、感知および増幅回路が含まれてよい。

リードは小さな切開部を通じて血管に導入され、血管を通じて右心房ＲＡおよび右心室の中に、図１に示す位置まで進行されてよい。そうした進行は、通常、リードの進行が蛍光透視法を通じて視覚化されることの可能な、電気生理学研究所において行われる。

パルス発生器には、電源としてバッテリが含まれる。皮下配置では、バッテリの交換が可能である。しかしながら、バッテリ設計の向上によって、バッテリ交換の頻度を低下させる利益を有する、より長寿命の永続的なバッテリが得られている。これに代えて、そうしたバッテリはシステム中で再充電可能であってもよい。

パルス発生器回路は、電極Ｅ_１，Ｅ_２に接続された信号のパラメータを制御する。これらのパラメータには、例として、パルス振幅、タイミングおよびパルス持続時間が含まれる。内部回路には、さらに、パルス発生器の再プログラミングを可能として、特定の患者の必要に適切であるように医師がペーシングパラメータを変更することを可能とする、回路ロジックが含まれる。そうしたプログラミングには、外部のプログラマから無線伝送を介してパルス発生器にプログラム命令を入力することによって、影響を与えることが可能である。パルス発生器は、一般に、その発生器の筐体の外部上に、露出した接点を備える。また、そうしたパルス発生器は、部分的に絶縁体（シリコーンなど）で覆われており、いわゆる単極性ペーシングにおけるリターン電極として機能する金属性の筐体の一部を露出するようにその絶縁体に形成された窓を有してもよい。双極性ペーシングでは、この窓は不要である。最も一般的には、電極は筐体の回路によって電気的なグランドに接地され
ている。

一実施形態では移植型パルス発生器について記載しているが、パルス発生器が外部にあり、経皮的なリードまたは無線伝送によって電極に接続されてもよい。たとえば横隔神経刺激については、移植された電極の制御が知られており、「ＡＴＲＯＳＴＩＭ ＰＨＲＥＮＩＣ ＮＥＲＶＥ ＳＴＩＭＵＬＡＴＯＲ」（２００４年６月、ＡｔｒｏＴｅｃｈ Ｏｙ、Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ ２８、ＦＩＮ−３３７２１、Ｔａｍｐｅｒｅ、Ｆｉｎｌａｎｄ）の製品パンフレットにおいて、より完全に記載されている。Ａｔｒｏｓｔｉｍ装置は、外部のコントローラから、移植されたアンテナに信号を送る。

外部のペーシング装置は、通常、一時的なペーシング療法を提供するために用いられる。また、緊急に一時的なペーシングを必要とする危篤状態の患者には、さらに従来の右心室ペーシングに関連する非同期心臓収縮が生じる場合もあるので、本発明の態様はこの用途においても利点を有すると考えられる。所望の場合、外部ユニットを用いて、この処置に患者が適しているかを試験可能である。この療法から利益を得る患者は、次いで、より長期的な使用のための移植型パルス発生器を受け入れることが可能である。

図２には、右心室ＲＶ中のリード本体ＬＢ_２を示す。電極Ｅ_１，Ｅ_２は中隔壁Ｓ上に直接配置されており、任意の適切な手段によって中隔壁Ｓに対して適所に保持されている。たとえば図２Ａには、中隔壁Ｓに対する電極の取付についての一実施形態を示す。リード本体ＬＢ_２は、電極（たとえば電極Ｅ_２）近傍にポートＰＯを備えた内管ＬＵを有するように示されている。任意の適切な取付機構（ピッグテイルガイドワイヤまたは注入された生体接着剤など）を内管ＬＵおよびポートＰＯに通し、電極Ｅ_２を中隔壁Ｓに接合するように固定可能である。さらに、中隔の最適位置のマッピングを補助するように移植型リードを移動させる際、案内カテーテルを用いることもできる。

図３には、中隔壁Ｓに対する電極Ｅ_１，Ｅ_２（取付機構は必要でない）を示す。代りに、リード本体ＬＢ_３の中間領域（ＩＲ）は形状記憶材料（ニチノールなど）から形成されており、Ｓ字形の構成を仮定して中隔壁Ｓに対し電極Ｅ_１，Ｅ_２を付勢する。

図４では、リード本体ＬＢ_４は、任意のエラストマー材料（形状記憶材料など）から形成されてよい中間部ＩＳによって結合された、２つの構成要素ＬＢ_ａ，ＬＢ_ｂを有する。この中間部（ＩＳ）は、２つの構成要素ＬＢ_ａ，ＬＢ_ｂが同一直線上に整合するように付勢すべく、偏向されている。中間部ＩＳが右心室（ＲＶ）の心尖に配置されている場合、中間部ＩＳの偏向によって、電極Ｅ_１，Ｅ_２は中隔壁Ｓに付勢される。

図５には、中隔壁Ｓ上に個別に配置されており、リード本体上には保持されていない電極Ｅ_１，Ｅ_２を示す。そうした一実施形態では、電極Ｅ_１，Ｅ_２は、移植型パルス発生器（ＩＰＧ）からの無線伝送信号Ｔ_１，Ｔ_２によるペーシング波形によって、エネルギーを与えられてよい。コントローラから電極への無線伝送については、Ｄｅｎｋｅｒらによる２００４年６月１４日付けの特許文献４に示されている。これに代えて、電極Ｅ_１，Ｅ_２は、図６に示すように、中隔壁Ｓの組織中に微小刺激器として直接埋込まれてもよい。人体組織への移植用の微小刺激器については、２００４年８月５日公開の特許文献５に示されている。

上述と同様の文脈において、図１〜図２０には、図１に関連して上述において説明したのと同様の本発明の態様を示しており、それらのうちの一定の図には共通の特徴が示されている。図１，図７Ｂ，図８には、リードの例および関連する電界を示す。両電極は右心室内に存在し、先端側の電極は右心室の心尖に固定されている。図８には、心室ＲＶ，ＬＶ、およびリード本体ＬＢ_１の一部を示す。そうした双極性のリードは本発明と共に使用
可能であり、電極Ｅ_１，Ｅ_２間の間隔をより広くすると、場は増大するものの一部の感知性能が犠牲となることがある。このトレードオフは、右心室ＲＶ中に３つの電極リードを使用することによって軽減され得る。そうした１つのリードはチップ電極および２つのリング電極を有する。リング電極の１つは右心室心尖のチップ近傍に位置し、また１つは三尖弁近傍の心房の高い部分に位置する。感知は、チップおよびより近くの電極との間で実行される。これによって、良好ないわゆる「近接場（ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ）」感知が提供され、心房または骨格筋の活性のいわゆる「遠方場（ｆａｒ ｆｉｅｌｄ）」感知が回避される。ペーシングは、心臓に対して先端側に配置されるリターン電極に対し、リング電極間で生じ得る（記載するように）。リターン電極に対する一方の電極としてチップおよび最も近いリングを結合させ、リターン電極に対する他方のリング電極は反対の極性にあってもよい。特定の一実施形態では、幅４ｍｍのリングは、幅４ｍｍのチップから、４ｍｍの距離だけ分離される。

別の特徴は、図１〜図７Ｂに共通しているパルス発生器ＩＰＧである。パルス発生器ＩＰＧは、第１電極Ｅ_１と第２電極Ｅ_２にそれぞれ適用される第１パルス波形Ｗ_１と第２パルス波形Ｗ_２を生成する。図１８には、この示した移植型パルス発生器によって生成される信号を示す、そうした波形Ｗ_１，Ｗ_２を示す。例として、また限定することを意図するものではなく、パルス持続時間（ＰＤ）は約０．１ミリ秒〜２．０ミリ秒であり、振幅Ａは０．１ボルト〜１０または２０ボルトであり、パルス間の時間遅延ＴＤは目標とする心拍数（たとえば５０〜２００拍毎分）である。

図１〜図１８Ｂに示した構成は、中隔に沿ったまたは中隔近傍の様々な位置における電極配置（たとえば電極Ｅ_１）の例を示している。図７Ａでは、たとえば第１電極Ｅ_１は中隔の中部または上部に取付けられている。

参照電極ＲＥ（本発明のそうした実施形態の全部ではなく一部において用いられる）は、移植型パルス発生器の筐体上にあり、右または左の肩の近傍に皮下的に配置されている。場（電場）の再配向は、図７Ｂに示すのと同様の構成において除細動閾値を低下させる際に有用な場合がある。図７Ｂには、右心房ＲＡ近傍の上大静脈ＳＶＣにおいて、および右心室において、患者の除細動を行うショック電極として働く、大きく区分された（柔軟性のため）電極Ｅ_２，Ｅ_３を示す。

向上した心機能についての上述の態様に関係する別の特徴は、中隔壁Ｓを有効に刺激するための電極配置に関する。そうした配置を示す一例として、図９には、そうした刺激に有用であり、電極Ｅ_１，Ｅ_２を右心室ＲＶの内部から中隔壁Ｓに移動させること（図１および図８）によって得られる場の線（電磁力戦）を示す。そうした移動によって、中隔壁Ｓおよび左心室ＬＶの自由壁ＦＷの両方に向かう場の線を変位させる。

参照電極ＲＥを右心室中の電極Ｅ_１，Ｅ_２と組合せて用いる一定の実施形態では、左右心室ＬＶの有効なペーシングが提供される。作用機序の物理学および生理学が完全に理解されている訳ではないが、参照電極ＲＥは、他の場合に右心室の電極Ｅ_１，Ｅ_２の間に形成される電磁場を歪めて、左心室ＬＶの中隔壁Ｓのより深くへとある強度の電磁場を付勢することが考えられる。これは、空間および時間を同じくして電極Ｅ_１と参照電極ＲＥとの間および電極Ｅ_２と参照電極ＲＥとの間に電流が流れる点において、壁の２つの電極から離れて参照電極ＲＥに向かう第３の高電流密度の１つ以上のスポットが生成されるためであることが考えられる。これを、たとえば図１０に示す。そうした現象が発生すると仮定すると、ヒスの左脚および右脚ならびにプルキンエ線維における残存する伝導繊維の活性化が起こり、左右心室のより急速かつ一様な活性化が生じ、伝導欠陥のない患者に存在する正常な活性化と同様のパターンが続く。

参照電極ＲＥは、移植型パルス発生器ＩＰＧの筐体に物理的に取付けられて（それによって電荷が中性となって）もよい。そうした電極ＲＥを図１〜図７Ｂに示す。参照電極ＲＥは導体によって移植型パルス発生器ＩＰＧに接続可能であることが認識される。参照電極ＲＥは、心房中の電極、または上大静脈ＳＶＣ、右心房もしくは右心室中に配置される除細動コイル電極など、従来のペーシングまたは移植型心臓除細動器システムに存在する別の一般的な電極であってもよい。

図１０に示すように、参照電極ＲＥには、第１電極Ｅ_１と第２電極Ｅ_２の間に生成される電磁場に対する変形の効果が存在し得る。これを図１０に示す。図１０では、中隔壁Ｓおよび左心室ＬＶの自由壁ＦＷの方に向かう左の場の線ＬＦＬが歪められている。また、右の場の線（ＲＦＬ）は軸ＦＡの方に向けて圧縮され、図８，図９の対称的な表現から図１０の非対称な表現へと場が変化し、中隔壁Ｓおよび左心室ＬＶの自由壁ＦＷの方に向かって場が偏向する。

また、利用可能な移植型パルス発生器に関連するエネルギーレベル内（一部の例では、１０ボルト以下または２０ボルト以下）において、ペーシングリードを適切に配置することによって、左右心室ＬＶの有効な活性化が得られることも見出されている。

アノード電極を用いる長期のペーシングでは出口（アノード）ブロックが生じると考えられ、これは、心臓組織の捕捉閾値が、パルス発生器の電圧範囲を越える可能性があることを意味する。これが起こると、刺激の有益な効果は失われる。捕捉が度々失われるので、患者の生命は、そうしたイベントによって危険な状態にある場合がある。

本発明の一実施形態では、電極Ｅ_１，Ｅ_２に見られる荷電パルスの極性が交代されてもよい。これは、アノード性ブロック（心筋の捕捉および再同期を行うのに必要な閾値電圧の緩やかな上昇）の回避に特に有用なことがある。そのような極性の交換は、適切な周期性を用いて実施されてよい。特定の一例では、電極の極性は動作の数時間後に切り替えられる。別の例では、この極性は拍毎に交代されるので、２拍を通じて組織に送達される正味の電荷は０である。交代の頻度は非常に広い範囲で変化することができるが、依然として送達される電荷を均衡させるという目標を達成し、送達された正味の電荷を平均してほぼ０とする。これは、アノード性ブロックの問題を回避し、電極の融解および／または腐食のリスクを最小とするのに有用である。

一部の例では、中隔に沿ってリードを適切に配置することによって予想外に小さなＱＲＳ幅が生じることが発見されている。さらに、適切な配置によって、電圧閾値がより低くなる場合もある。最適なリード位置は、表面の心電図パラメータ（たとえばＱＲＳ幅および／または活性化ベクトル）の支援によって決定可能である。

参照電極ＲＥは、上述の通り、移植型パルス発生器ＩＰＧの筐体上に直接配置されてもよく、内部的なパルス発生器から分離して配置されてもよい。一例では、参照電極ＲＥは左心室中（図１１）（または図１１に想像線で示すように自由壁ＦＷの組織中）、心外膜表面ＥＰ上（図１２）、または冠状洞ＣＳ中（図１３）に配置される。

心臓に対する参照電極ＲＥの配置は、ペーシングの対象となる左心室の自由壁ＦＷの領域における場の歪みに影響を与えることがある。特に、皮下に配置される参照電極ＲＥ（手順の侵襲性を最小化するのに好適である）では、右心室ＲＶから参照電極ＲＥへの電気伝導経路は患者によって相当変化する。

また、場の歪みの方向によって、ペーシングの対象となる左心室ＬＶの領域が変化する場合がある。たとえば図１５には、心臓に対して参照電極ＲＥ_１を高く配置した場合を示
す。この場合、左心室の中隔および自由壁ＦＷの上端部に向かって場の歪みが生じる。図１６には、心臓に対して低く参照電極ＲＥ_２を配置した場合を示す。この場合、左心室の中隔および自由壁ＦＷの下端部に向かって場の強度が偏向する。

参照電極ＲＥは単一の電極であることもあるが、図１５および図１６に示すように、皮下配置用に複数の電極を提供し、移植型パルス発生器のスイッチ回路ＳＷによって各電極を接続することもできる。患者の反応は、グランドまたは移植型パルス発生器の筐体に別個に接続された幾つかの参照電極ＲＥ_１，ＲＥ_２の各々によって記録される。患者は、次いで、特定の患者に対して最大の有効性を示す電極を用いて治療される。さらに、時間を通じて、患者の反応が変化する場合があるので、移植型パルス発生器の再プログラミングを行って、他の参照電極ＲＥのうちの１つを、切り替えられた電極として選択することも可能である。

加えて、右心室内のカテーテルＬＢ_５は、その長さに沿って複数の電極を有することが可能である（図７に示すように）。これらの電極の個々の対（Ｅ_１〜Ｅ_４）は時間を通じてオンまたはオフに切り替えることが可能であるので、右心室内の電極対のうち最適化された左心室ペーシングに適切な対が選択される。

図１４には、中隔壁Ｓに対向する電極Ｅ_１，Ｅ_２の一側面上に配置された誘電体材料ＤＭによっても場が歪められることを示す。誘電体材料ＤＭによって、中隔壁Ｓおよび自由壁ＦＷの方に左の場の線ＬＦＬを偏向させる電場の歪みが生じる。当然のことながら、この構成は、利益を強化する参照電極ＲＥによって、さらによく機能する。

電極Ｅ_１，Ｅ_２を参照電極ＲＥと組合せて右心室ＲＶの容積内に配置することは有効であるが（図１０）、電極Ｅ_１，Ｅ_２を中隔壁Ｓに対して直接的に移動させることによって、上述の理由によって、本発明の治療の利益がさらに向上する場合がある。電極Ｅ_１，Ｅ_２を中隔壁Ｓに対して移動させるための様々な技術を開示する。

様々な実施形態では、参照電極ＲＥは移植型パルス発生器の筐体に接地される。図１７には、参照電極ＲＥが心臓外の２つの活性電極ＡＥ_１，ＡＥ_２を備える、代替の実施形態を示す。活性電極ＡＥ_１，ＡＥ_２では、電極Ｅ_１，Ｅ_２上の波形とは反対の極性のパルス波形でペーシングが行われる。これによって、上述の左の場の線ＬＦＬに加えて二重の単極性場が形成される。

図１８の波形（または記載の他の波形）の振幅を、図１９の左側の４つの極に対し印加されて２つのペーシングキャパシタＣ_１，Ｃ_２に電荷を与えるバッテリ電圧として想像線によって示す。ペーシングおよび感知用のチャージ回路ならびに制御回路の詳細については、図示を簡単にするために省略する。一例では、キャパシタＣ_１のみがペーシング出力用の電荷を与えられ、Ｃ_２には電荷が与えられない。キャパシタＣ_３，Ｃ_４は、ペーシング出力を患者まで接続するために随意で実装される。図示および説明を簡単にするために、図１９の設計概略について、図１８の出力波形は振幅が同じでタイミングが同時であると仮定する。スイッチＳ１は、単極性のペーシングおよびペーシングＸｓｔｉｍもしくは同様のペーシング（スイッチ極Ａ_１との接触による）または両極性のペーシング（スイッチ極Ａ_２との接触による）の間の選択を可能とする。両極性ペーシングとＸｓｔｉｍペーシングとの間の選択は、図１８に示すようなタイミング情報を有するデジタル信号をＴ_１に、またはＴ_１およびＴ_２に対し印加すること、すなわちスイッチＳ５を、または同時にＳ２，Ｓ５をトグルすることによって、行われる。ＡＮＤゲートを用いて、ＸｓｔｉｍによるペーシングについてのみスイッチＳ２を閉とすることが可能である。スイッチＳ３，Ｓ４によって、患者−電極間インタフェースにおいて、ペーシング電荷を再中性化可能となる。

移植型パルス発生器には通例であるように、この装置は、外部のプログラマによって従来の双極性刺激および単極性刺激のいずれかを達成するように、またはＸｓｔｉｍ刺激を達成するようにプログラムされていてもよく、この装置によって自動的に制御されてもよい。この選択はユーザのプリファレンスに基づいてもよく、患者のＱＲＳ群の幅、心臓の遠く離れた領域に対する刺激間の伝導間隔など、生理学的な因子によって行われてもよい。加えて、Ｘｓｔｉｍペーシングと他のペーシングとの間の切替も、本発明のペーシングのより高い割合に対するプリファレンスのペーシングの割合によって決定されてもよい。さらに、第１種類のペーシングからＸｓｔｉｍペーシングへの切替は、出口ブロックが存在するか、ペーシング電極が梗塞した心筋に配置されているとき、第１種類ペーシングが高い出力レベルで心筋（の脱分極の効果）を捕捉しないときに用いられてよい。自動的な決定は、次に限定されないが、心臓の電気的な感知を含む任意の自動捕捉検出技術の配備による影響を受けることが可能である。これに加えて、本発明では、治療最適化のための無線ネットワーク対応切替機能も実装可能である。そのような場合、一定の患者の生理学的データが移植型装置によって収集され、無線通信ネットワークを通じてリモートサーバ／モニタに送信される。

他の実施形態に関連して、また図１８に示す波形に関連して、刺激電圧は図２３Ａによって示すＲＣ回路の放電と矛盾しない。これは、充電されたキャパシタのアノード（および／またはカソード）に電極を接続することによって行うことができる。

本発明の別の実施形態では、図２３Ｂに示すように、刺激電圧は、２組の連続した２つのキャパシタの放電と矛盾しない。これは、充電された第１キャパシタの、次いで充電された第２キャパシタのアノード（および／またはカソード）に電極を接続することによって行うことができる。この実施形態は、パルスの電圧振動を減少させることによって、活性な刺激期間のエネルギーの送達を変化させ、場合によっては所望の効果を達成するのに必要な電圧を最小化することに有用な場合がある。特定の一例では、キャパシタの第１組は電極Ｅ_１に接続され、第２組は電極Ｅ_２に接続される。電極に対して提供される電圧は、標準的なＸｓｔｉｍ波形におけるように反対の極性であってもよく、上述のように、電極に対し送達される正味の電荷を０に等しくするように交代されてもよい。

他の実施形態では、図２３Ｃに示すような３つ以上のキャパシタの使用が可能であってもよい。さらに、図２３Ｄに示すように、様々な電圧制御技術を用いて、一定な電圧（すなわち方形の波形）を提供してもよい。これは、活性な刺激期間において、より一定な電圧を提供するのに有用な場合がある。一部の例では、そのような波形によって、所望の効果を達成するのに必要な電圧閾値を低下させることができる。本発明の一実施形態では、これらの３つ以上のキャパシタのグループのうちの１つが電極Ｅ_１に接続され、他方が電極Ｅ_２に接続されてよい。２つのグループは、標準的なＸｓｔｉｍ波形におけるように、反対の極性に充電されてよい。これに代えて、それらのグループは、電極によって刺激点に送達される正味の電荷を０に等しくするように、電極Ｅ_１，Ｅ_２の間で交代されてもよい。

さらに、単一のキャパシタ要素（または並列配置された複数のキャパシタ）、独立にアドレス可能な２つのキャパシタの１つの組、または各々独立にアドレス可能な３つ以上のキャパシタの組を用いるそれほど高価でない装置では、１、２、３、または４以上のキャパシタの容量性放電を通じ、より大きな振幅電圧を有する電極のうちの１つに送達されるアノード性パルスを用いることによって、同じ効果が得られることがある。このアノード性パルスは、１つの拍において刺激電極のうちの１つにと、次の拍では次の電極にと、交代に接続される。さらに別の装置では、交代の頻度が低下し得る。たとえばアノード性の容量性放電が、２拍〜１００００拍毎に、電極Ｅ_１に、次いでＥ_２にと交代に接続されて
よい。交互の充電が等しく分散される場合、送達される正味の電荷は、０に極めて近く保持される。そのような装置の移植中、医師は、電極のいずれかがアノード電極であるとき（上述の方法のうちの１つを用いて、各電極を交代にアノードとして）効果を維持する好適な位置（ローカス）に、心室内ペーシングリードを配置することができる。

様々な実施形態のパルス幅は、所望の処置にしたがって、および／または特定の患者の反応にしたがって変化する。パルス幅の例は、０．０５ミリ秒〜５．０ミリ秒の範囲である。

本発明の一定の例の実施形態では、パルス信号（波形）をスイートスポット（たとえば右心室心内膜の中隔の部分のローカス）に与えることによって、場合によっては、信号を調整すること（その極性を変えることなど）によって、再同期が達成される。パルス信号を与えるためにアノードおよびカソードの両方が用いられる、そうした実施形態では、信号を調整する１つの方式は、アノードおよびカソードに対して信号の極性を反転させることによる。パルス信号が電極および基準電圧によって与えられる場合（たとえば容器（ｃａｎ）、および／または治療下の身体における節）、パルスの追加および／または省略（ｓｋｉｐ）によって同様に信号を調整可能である。

以下に説明するように、ペーシング装置の電力消費を考慮することが重要な場合がある。理論によって拘束されるものではないが、ペーシング出力の制御には互いに異なる複数のペーシングプロファイルが特に有利であると考えられる。たとえば各電極に対し印可されるパルスが重なっている時間には、それらの電極間に見られる実効電圧はそれらの振幅の和に等しいと考えられる。

別の実施形態では、図に示すパルスは、図２２によって示すものなど、リング電極およびチップ電極に印加される。電圧の極性は、互いに対しおよび／または参照電圧に対し、定期的に（たとえば拍毎またはＮパルス毎に）交代されてよい。上述のように、そのよう交代は、アノード性ブロックを軽減するのに特に有用な場合がある。さらに、パルスの交代は電極の腐食も軽減する場合がある。

図１８に戻って参照すると、そのようなパルスは、方形波形として示したが、実際には、任意の様々な形状であり得る。図１８以前の図を参照すると、第１電極Ｅ_１は正に帯電したパルスのみを有する。第２電極Ｅ_２は、正の電極Ｅ_１の正に帯電したパルスに一致するように時間の設定された、負に帯電したパルスを有する。直流（ＤＣ）パルスが好適であるが、電極Ｅ_１，Ｅ_２には、第１電極Ｅ_１の正のパルスが第２電極Ｅ_２の負のパルスに一致し、第１電極Ｅ_１の負のパルスが第２電極Ｅ_２の正のパルスに一致するように、電極Ｅ_１，Ｅ_２の異相の信号の交流パルスによってエネルギーを与えることも可能である。

電極Ｅ_１，Ｅ_２が互いに反対のパルスによって電荷を与えられる場合、出願人らの現在の理解では、電極Ｅ_１，Ｅ_２の間には、電極Ｅ_１，Ｅ_２の間に線状に延びる場の軸ＦＡ（図８）を有する電場が形成される。歪みの影響（外部磁場、外部の電極、または血液、組織骨などの伝導率の変化による一様でない伝導率など）が存在しない場合、場は、場の軸ＦＡの周りに対称であり、軸ＦＡの左側（患者の観点から左）の左の場の線ＬＦＬおよび右の場の線ＲＦＬとして図面に示すような場の線によって表現される。この場の線が電場の強度を表す。強度は、場の軸ＦＡからの距離の関数として急速に減少する。

上述において電極Ｅ_１，Ｅ_２を含む様々な実施形態に関連して説明したように、電極Ｅ_１，Ｅ_２によって生じる場が中隔壁と左心室ＬＶの自由壁ＦＷとの両方に対し有意な影響を有するように、それらの電極間の電位は相当高いレベルに設定される。しかしながら、そのような高い電圧はペーシング電極においては実用的でなく、より標準的には除細動治
療に関連している。また、そのような電圧は横隔神経および／または横隔膜の刺激を生じる場合や、バッテリを相当消耗させて実用的でない頻度でのバッテリ交換が必要となる場合がある。

図１８には、電極Ｅ_１，Ｅ_２が互いに反対の極性によって同時にパルス化されている、一例の波形を示す。図１８Ａには、図１８の波形と同様の構造であるが互いに位相が異なる波形Ｗ_１’，Ｗ_２’を示す。波形Ｗ_１’，Ｗ_２’によって示す第１組のパルスは、部分的に重なった持続時間ＯＤを与える（重なり持続時間ＯＤは正の値である）。第２組のパルスは、１つのパルスの開始部分が別のパルスの終了部分に一致するように（重なり持続時間ＯＤ＝０）、さらに位相が異なっている。第３組のパルスは、第１パルスの組の終了部分の後に１つのパルスの立ち上がり区間が生じるように、位相の異なるパルスを含む（重なり持続時間ＯＤは負の値を有する）。図１８Ａでは、少なくとも一部の時間には、電極Ｅ_１，Ｅ_２のうちのそれぞれから参照電極ＲＥへの単極性ペーシングが含まれる。このペーシングによって、図１８Ｂに示す異相の単極性場Ｆ_１，Ｆ_２が形成される。重なり持続時間ＯＤの値としては、全パルス長（たとえば約２ミリ秒）からマイナス数ミリ秒の値（たとえば約マイナス２ミリ秒）までの範囲が可能である。図１８Ａには明示的に示していないが、正負のいずれかのパルスがそれぞれ他方のパルスを導くことが可能である。また、２つの波形の振幅が等しいように示しているが、それらは実際には等しい必要はなく、厳密な方形波として実施される必要もない。非方形波パルスまたは比較的立ち上がりまたは立ち下がりの遅いパルスでは、それにしたがって重なり持続時間ＯＤを算出することができる。一例では、重なり持続時間ＯＤは、各パルスの立ち上がり／立ち下がりの開始部分または終了部分からそれぞれ算出される。別の例では、各パルスがそれぞれ一定の電圧レベルに達する時間から、またはパルスが一定の期間、一定の電圧レベルを維持した時間から、重なり持続時間ＯＤが算出される。

図１９には、従来の波形または本明細書におけるＸｓｔｉｍ波形のいずれかに対するペーシング出力を提供することの可能な心臓刺激パルス発生器の一部の代表的な回路を概略的な形式で示す。図１９の回路は、移植型ペースメーカまたは診断もしくは治療用の任意の外部刺激システムについてのものである。

この刺激装置は、身体の３つの電極Ｅ_１，Ｅ_２，ＲＥに接続される３つの出力端子を有する。電極Ｅ_１，Ｅ_２は、右心室ＲＶ中に配置されており、それらの電極のうちの１つ以上が中隔Ｓと直接接触していることが好適である。

参照電極ＲＥは、移植型パルス発生器ＩＰＧの筐体に電子工学的に接続可能な不関電極である。参照電極ＲＥは、移植型パルス発生器上に直接ある電極であってもよく、上述のような心臓の内部または外部に配置するための任意の他の電極であってもよい。

また、本発明は、頻脈および細動（心房および心室の両方）を治療するための電極システムを通じて様々な波形の高エネルギーパルスが送達される除細動治療まで拡張されることも可能である。本発明は、電場の分布がより良好であるために除細動閾値を低下させることができ、図７Ｂに見られるような従来の除細動構成によるものに比較して、少なくとも心臓の一定の部分においてより高い電圧勾配を生じさせると考えられる。これに加えて、本発明を用いて、一定の不整頻拍を停止するために従来のペーシングパルスシーケンスが用いられるのよりも速い、抗頻拍ペーシングを実行可能である。本発明による態様では、より広い範囲を覆う電場と、心臓（心房および心室の両方）における特別な伝導系を捕捉する性能とが提供されると考えられる。

特定の一実施形態では、電極Ｅ_１，Ｅ_２は、図２２に示すように互いに対し近接して配置される。これは、（上述の構成のうちの１つを用いる）電気刺激によって所望の同期ま
たは再同期効果の達成される領域を局所化するのに特に有用である。たとえば電極の幅は約４ｍｍであり、互いから約５ｍｍの距離Ｄ以内に配置される。別の例では、電極は約２ｍｍ以下の距離Ｄ以内に配置される。

この選択的な配置は、特定の機能不全および／または特定の患者について変更されてもよい。たとえば電極がヒス束近傍に配置されてもよい。ヒス束近傍に電極を配置することによって、有利には、左右心室の両方の捕捉が可能となる場合がある。さらに、左脚ブロック（または右脚ブロック）の場合であっても、左（または右）心室の再同期が可能な場合がある。

図２１には、選択的に電極を配置するための１つのシステムを示す。特定の一実施形態では、図２２に関連して説明したリードが用いられてもよい。リードの位置は概念ブロック１０４を介して様々な方法によって調整される。所望の場合、リード位置が監視され、位置情報が心筋捕捉解析ブロック１０２に提供されてもよい。心筋捕捉監視ブロック１０６は、左右心室の心筋の収縮の捕捉および再同期を行う際、現在のリード位置の有効性を監視する。この監視情報は心筋捕捉解析ブロック１０２に提供され、心筋捕捉解析ブロック１０２は受信した情報を、電極を配置する目的で処理する。

特定の一例では、監視ブロック１０６は、心電図測定値を用いて心筋捕捉および再同期を監視する。解析ブロック１０２は、次に限定されないが、ＱＲＳ幅（たとえばベクトル心電図から決定される）を含む遠方場測定の様々な因子を解析してよい。心電図測定値は、次に限定されないが、除細動コイル、移植型装置の容器、ペーシングもしくは感知リードの電極、または外部の心電図（または同様の）装置を含む、複数の互いに異なる入力から供給されてよい。

別の例では、監視ブロック１０６は、心筋の収縮から生じる血流量を測定してもよい。図２１のシステムは、他の再同期パラメータを調整するためにも用いることができる。たとえば監視ブロック１０６からのフィードバックおよび解析ブロック１０２からの解析結果にしたがって、電圧レベルおよび波形を調整することができる。詳細には、入念な配置によって低電圧が電極に印加可能となることが発見された。一実施形態では、リードおよび電極のペーシングインピーダンスは低く、ペーシング電圧の有効な送達が可能である。これは、装置の電力消費量を削減するのに、また刺激の送達に必要な電圧を低下させるのに有用な場合がある。このように進行すること（たとえば低インピーダンスを用い、低電圧を維持すること）によって、横隔神経刺激または横隔膜刺激（いずれも高ペーシングの極めて望ましくない副作用である）を回避できる。

特定の一実施形態では、リードは、左心室またはヒス束に到達するために用いられるネジに比べて、短いネジを有する。これによって、リードの固定が容易に可能となり、そのような取付に関連する機械的な問題の低減が補助される。一例では、このネジは非導電性の材料から製造され、それによって、取付点を電気的に絶縁することができる。別の例では、このネジは、導体材料からネジが製造される場合であっても、ペーシング電圧を送達するための電極から電気的に絶縁されてよい。

別の実施形態では、フックが取付機構として用いられる。さらに別の実施形態では、取付機構としてのＴ字形バーの使用が含まれる。
これらのおよび他の態様のために、当業者には、本明細書に説明するように、有効な再同期を提供するために随意に参照電極ＲＥが使用されてよいことが認識される。１つのそのような例では、参照電極ＲＥを用いて、特定の位置の生体内電圧に由来する参照電圧を提供する。この参照が、その特定の位置に対する刺激位置に提供される電圧を参照するために用いられてもよい。たとえばこの参照位置は、容器の位置に、または刺激位置近傍に配
置された参照電極ＲＥに取られてもよい。別の例では、参照電極ＲＥは用いられない。

電極を選択的に配置することによって数々の予想外の利点が提供され得ることが発見されている。より詳細には、中隔に沿って電極を選択的に配置すると、束の病変が基端側にあると考えられない左脚ブロックの場合にも、左右心室の再同期が提供されると考えられる。さらに、多くの例では、左脚ブロックのある患者において、また左脚ブロック、右脚ブロック、および心室内伝導欠損を含む、中等または進行性のＨＦおよび伝導欠陥のある患者においても、同時性のレベルに大きな向上が見られた。たとえば中隔上の最適位置近傍に電極を配置することによって、期待されるＱＲＳ幅未満の幅が生じることが示されている。さらに、左右心室の心筋を捕捉するためまたは予想されるＱＲＳ幅（すなわち向上した心機能の指示）未満の幅を生成するのに必要な閾値電圧が、比較的小さい場合がある。

図２４には、心臓の右心室１６６内で使用するためのシースの一例を示す。外部シース１５６は、僧帽弁１５８を通じて右心室１６６に挿入されるように設計されている。外部シース１５６は、図に示すようにＪ字型の屈曲を含むことができる。様々な用途では、これによって、有利には、隔膜および／または三尖弁１６２の近傍における、電極１６０，１６４の配置が容易となる。一実施形態では、外部シース１５６と内部シース１５４とのうちの１つ以上は、シース位置の方向制御を可能とするように構成されている（たとえばその湾曲の調整を可能とすることによって）。

詳細な実施形態において、内部シース１５４は、外部シース１５６の内部に位置する。内部シース１５４は、外部シース１５６に関連して調整機構１５２を用いて、調整されうる。１例において、調整機構１５２は、調整可能なトラックホイールまたは他の同様な機構を含む。加えて、内部シース１５４は、安定性の追加のために、ペーシングリード線とガイドワイヤのうち少なくとも１つを含んでもよい。内部シース１５４の調整は、いくつもの互いに異なる技術を通じて達成されうる。そのような技術の１つによると、内部シース１５４は、外部シース１５６を通じて前進し、かつ隔壁に沿って動く自由を許可される。他の例示技術において、内部シース１５４は、（たとえばその曲率を調整可能にすることによって）リード線配置を管理すべく構成されてもよい。内部シース１５４と外部シース１５６のうち少なくとも１つは、（ここに議論された手順にしたがう）Ｘｓｔｉｍのローカスをペースマッピングするために使用するチップに、電極を有してもよい。このことは、長期のペーシングのペーシングリード線の挿入を容易にする。内部シース１５４と外部シース１５６は、剥離可能であり、シースが除去されてもペースメーカのリード線が適切に維持される。

外部ペーシング装置１５０は、電極１６０，１６４に電気パルスを提供する。電極１６０，１６４の配置が調整され、各々の位置の有効性が監視されてよい。適切な監視技術の様々な例について、より詳細に本明細書において説明する。一部の変形形態では、調整機構は再生可能な複数の固定設定を含む。これによって、各々の位置の有効性と相関付けられるように、容易に回復可能な電極１６０，１６４の配置が可能となる。たとえば内部シースが位置設定１〜１０に沿って進行され、対応する監視入力を用いて、いずれの設定が好適であるかが決定されてもよい。内部シース１５４は、次いで、試験済みの設定の各々に対応する結果の間での比較の後、好適な設定へと設定されてよい。

一実施形態では、各電極は、同期収縮を刺激するために選択的かつ独立に用いられてもよい。各電極の電圧を変化させて、心室捕捉を生成するのに必要な、または向上した心機能を生じるのに必要な電圧閾値が決定される。低い平均刺激電圧および電流は、最低の効果閾値を有する電極を選択することによって得られる（効果とは、再同期効果を、またはペーシング効果中の収縮の同時性を維持することを指す）。

一実施形態では、次いで、外部および内部シースが除去される。数々の技術を、そのような除去のために用いることができる。１つのそのような技術を用いて、ガイドワイヤはシースを通じて進行され、シースが除去されても、ペーシングリードを適所に保持するために用いられる。別の技術では、シースは、有意な力をそのペーシングリードに印加することなくペーシングリードから除去されることを可能とするスリットによって構築される。

一実施形態では、内部シースは、外部のペーシング源に接続された一時的なペーシング装置として機能する。外部のペーシング源は、有利には、適切な配置場所の特定を補助するための追加の処理および表示性能（バッテリ寿命および物理的な寸法の制約のために限定されている場合の多い移植型装置に比べて）を備えることができる。内部および外部シースは、ペーシングリードが取付けられると、除去される。また、ペーシングリードも移植型装置に接続されてよい。

特定の一例では、外部の装置は、様々な互いに異なる電圧波形および／または刺激タイミングを刺激場所に提供するように動作する。心電図または他の装置からのフィードバックは、好適な波形を識別するために用いられてよい。移植型装置は、次いで、刺激の提供に用いられる対応する情報とともにアップロードされてよい。１つのそのような例では、ペースメーカは、外部のインタフェースがペーシング機能を監視および／または調整することを可能とする、無線ポートを含む。このようにすると、外部の装置が外部シースを通じて刺激を提供する必要はない。代わりに、移植型装置が無線インタフェースを用いて、同じ刺激の集合を送達してもよい。

別の例では、外部シースは、外部のペーシング装置および移植型ペーシング装置の両方との互換性を有する、除去可能なインタフェースによって設計される。これによって、外部のペーシング装置を電極の配置中に使用することと、移植型ペーシングと同じ外部シースを使用することとが可能となる。これは、シースの寸法、装置の費用を減少させるため、または外部シースを除去する工程を回避することによって手順を単純化するために、特に有用な場合がある。

様々な図および関連する説明と共に、引用によって以下の開示の全体を本明細書に援用する。刺激パルスの局在化した心臓ペースメーカの詳細に関する、Ｈａｒｔｕｎｇによる２００１年５月８日発行の特許文献１、無線除細動システムの詳細に関する、Ｄｅｎｋｅｒらによる２００４年６月１４日付けの特許文献４、筋肉を収縮させるための１つ以上の解剖学的構造付近の微小刺激器の使用の詳細に関する、２００４年８月５日公開の特許文献５、鬱血性心不全の治療の詳細に関する、Ｍａｔｈｉｓらによる２００３年１１月４日付けの特許文献３。

本発明のこれらのおよび他の例の実施形態によって、図２４Ａ〜図２４Ｄに、電子回路によって提供され得る追加の波形パターンを示す。たとえば図２４Ａには、第１電極に印加された電圧（たとえばチップと容器の間の電位差）を表すパルスＡ_１，Ａ_２，Ａ_５と、第２電極に印加された電圧（たとえばリングと容器の間の電位差）を表すパルスＡ_３，Ａ_４とを示す。ペースメーカ装置における制御論理は、様々なパルスの電圧振幅を個別に調整することと、パルス幅または持続時間を調整することとを可能とする。特定のパラメータは、反復的に波形を変化させ、パルスの有効性を監視することによって実装される。たとえば理想的な波形の選択は、心電図による測定において最小ＱＲＳ幅を生成する波形を選択することによって行われる。図２４Ａには拍毎に交代するパルス極性を示しているが、本明細書における説明および図２４Ｂ〜図２４Ｃから、これが可能なパルス変調方式の一例に過ぎないことは明らかである。

特定の一実施形態では、チップ上のパルスＡ_５に相当するリング電極上のパルスの欠如によって示すように、１つ以上のパルスが差し控えられる。この意味において、リング電極のパルスが有効に差し控えられる、すなわち省略される。一定の実施形態では、一方または両方のパルスが差し控えられてよい。そのようにパルスを差し控えることが定期的に行われてもよい（たとえば内因性の心拍数が一定の許容可能なレート（５０拍／分など）を越える場合、心臓がそれ自身の内因性収縮によって調整されることを可能とするように、Ｎパルス毎に１回、２４時間毎に２０分間）。別の例では、パルスを差し控えることは、感知電極または心電図の入力からのフィードバックに応答してもよい。

文献では、従来の右心室心尖ペーシングは、心機能に有害であることが示されているが、その小さな割合では、右心室ペーシングに関連する散発性の心臓のストレスによって導かれる健全な交感神経・副交感神経の運動のために、全体的な患者の健康に対し利益が与えられることが報告されている。本明細書に開示の（Ｘｓｔｉｍペーシングを含む）ペーシングでは、左心室を再同期させ、病気の心臓のストレスレベルを低下させることが示されているので、定期的または散発的に（Ｘｓｔｉｍの）ペーシング信号を差し控えることは、全体的な患者の健康を向上させるのに有用である。

本発明を実施するのに有用な方法の様々な態様に関連して本明細書に説明したように、ペーシング用のリードの配置を決定するための一例の手順には、ペーシングプロファイルを送達するのに適合する１つ以上のリードを用いて、ペーシング、感知、および再配置を１回以上反復することが含まれる。様々な図に示すデータの全部が本明細書に記載の実験的試験の部分として実施されたものではないが、示したデータは正確であると考えられる。この手順の特定の一実施例では、心臓のペーシングは、右心室中およびヒス束近傍に配置されたリードを用いて行われる。たとえばこのリードは、互いに反対に帯電したパルス送達するための２つ（一部の例では１つ）の電極を含むことが可能である。次いで、ペーシングに関連する心臓機能が監視される。監視には、次の例、すなわち心電図読取（たとえばＱＲＳ幅または断片化）、左心室における遅い活性化部位の電気活動、心臓の機械的収縮、または血流の測定値（たとえば圧力の変化率）のうちの１つ以上が含まれてよい。リードが再配置され、ペーシングおよび監視が反復可能である。

所望のリード配置が選択されると、様々な手法によってペーシングを実施可能である。たとえばＤＤＤ（両心腔）ペーシングを、低心房レート（たとえば約５０拍毎分）や、ベースラインまたは内因性ＡＶ間隔の約半分のＡＶ遅延を用いて、または用いずに、実施可能である。両心腔ペーシングは、様々な互いに異なるＸｓｔｉｍペーシングプロファイル、Ｘｓｔｉｍ以外のペーシングプロファイル、およびそれらの組合せを用いるように変更可能である。

また、本発明の一実施形態では、改善した心機能を評価するための一手法には、左心室における遅い活性化部位を感知するためのリードの配置を決定することが含まれる。リードは、近くの心臓組織における電気活動を感知可能であり、リードから得られる監視結果が遅い活性化領域の活性化を表すまで、ＣＳ（冠状洞）を通じて進行される。リードは、もはやリード上の先端側電極の活性化がリード上の他の電極より先に生じなくなるまで、連続的に進行させることが可能である。そこで、その時点のリード位置が維持されるか、リードをわずかに後退させることが可能である。

理論によって拘束されるものではないが、実験データからは、本発明の態様によって提供される心機能に対する有益な効果が少なくとも部分的にはヒス束刺激のためであることが強く支持される。このデータからは、さらに、予想外にも、電気刺激に対する反応性に関してヒス束が筋細胞よりもむしろ神経のように反応することが支持される。これは、部
分的にはヒス束が繊維に包まれているためである可能性がある。Ｘｓｔｉｍペーシングの成功は、部分的には、方向異方性の高い組織におけるアノード性の開放刺激の現象に起因している可能性がある。

Ｘｓｔｉｍペーシングの成功は、部分的には、馴化（ａｃｃｏｍｏｄａｔｉｏｎ）と呼ばれることもある現象に起因している可能性がある。馴化とは、神経細胞の脱分極（神経が閾値電圧未満の０でない電圧に晒されると発生する）を生じるのに必要な電圧閾値の上昇である。

図２５Ａは、例示の実施形態に関連して実行されるペーシング装置のペーシング方法を示す。入力は、ブロック２０１において受信され、ブロック２０３において使用中の伝導異常の状態を判定すべく使用される。１例において、ＱＲＳ形状認識の特徴（たとえばＱＲＳ幅、断片化、遅い活性化タイミング）は、患者の心室伝導システムが正常であるか異常であるかを自動的に判定すべく使用される。

ブロック２０３において心臓動作が正常であると判定されると、ブロック２０５において禁止モードが実行され、心室ペーシングを禁止する。この禁止は、たとえば右側ＣＲＭ（心調律管理）デバイスの禁止と同様である。このようなモードにおいて、内因性の活性化（たとえば心室ペーシング電極によっては生成されない電気的パルス）は、心調律管理の捕捉が好ましく、したがって、心調律管理ペーシングは、内因性の活性化の感知に応じて禁止されうる。

ブロック２０３において心臓動作が異常であると判定されると、ブロック２０７においてペーシング装置は心室ペーシングプリファレンス（ＶＰＰ）モードで動作する。心室ペーシングプリファレンスモードにおいて、心房室の遅延は、患者の二重チャンバ装置において、正常な心房活動とともに短縮化される。単一チャンバ心室装置では、ペーシングレートは、心室ペーシングプリファレンスモードにおいて増加され、心室ペーシングを促進する。このことは、１以上の心室（たとえば左脚ブロック、右脚ブロック、ワイドＱＲＳ、および他の伝導異常）の理想的な内因性の活性化を有しない患者にとって特に有益である。詳細な実施例において、刺激電極の丁寧な配置と、Ｘｓｔｉｍまたは同様のペーシング信号の使用とのうち少なくとも１つは、心室ペーシングプリファレンスモードを提供すべく使用されうる。ある場合において、ステップ２０３の判定は、（たとえばＱＲＳ幅を比較することによって）心室ペーシングプリファレンスモードによる心室収縮と、内因性活性化による収縮とを比較することを含む。

１つの実施において、受信された入力２０１は、埋込可能なペースメーカといった長期のペーシング装置に提供されうる。たとえば埋込装置は、心室機能と伝導異常を評価する感知能力を含みうる。埋込可能装置は、評価結果が好ましいものである限りは、心室ペーシングを禁止する（提供しない）。しかしながら、心室ペーシングは、評価結果が伝導異常を示す場合に、開始されうる。たとえば埋込可能装置が伝導異常を相殺する以外の機能を提供する場合に、そのような装置が実行されうる。

他の可能性は、患者と処置の周期的な評価を含む。禁止するかペーシングするかの評価と選択は、設定された時間インターバルにおいて、または健康管理の専門家（ｈｅａｌｔｈ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｓ）によって提供されるような外部刺激に応じて、実行されうる。

これらの埋込可能装置とその他の実行可能装置は、患者および健康管理の専門家の両方にとって、柔軟かつ構成可能なペーシングオプションを提供するのに特に有用でありうる。

他の実施において、外部ペーシングシステムは、ペーシングを禁止するか否かを評価するにあたって、有用でありうる。ここおよび他の文脈において、本発明の実施例によると、本発明の態様は、長期のペーシング装置の実行に有用でありうる外部ペーシングシステムに関する。そのような外部ペーシングシステムは、選択的に制御されＸｓｔｉｍまたは他のペーシング波形を生成するペーシング出力回路を有してもよい。詳細な実施において、ペーシング位置は、ヒス束付近に位置し、ペーシングプロファイルは、Ｘｓｔｉｍプロファイルである。

ある応用において、この回路は、複数のペーシングの目的のために変調ペーシング波形を生成すべく使用される。システムの１実施は、体表面心電図モジュールと、他の心電図機器からの心電図信号入力を受信するコネクタとのうち少なくとも１つを含みうる。本発明の態様はまた、ユーザインタフェースディスプレイを対象とする。ユーザインタフェースディスプレイは、ペーシング波形とリード線配置のうち少なくとも１つに関連する心臓機能パラメータにおける変化を示すデータを表示する。たとえばユーザインタフェースディスプレイはまた、少なくとも１つのリード線からの心電図信号を、または心臓機能を監視すべく構成された他のセンサからのデータを表示してもよい。

ここで議論したように、心臓機能は、多数の互いに異なるパラメータを用いて評価されうる。これらのパラメータは、ペーシングが適切な位置に伝達されることと、ペーシングが適切なペーシングプロファイルとともに伝達されることとの少なくとも１つの表示を提供するのに有用でありうる。つまり、本発明の態様は、捕捉が成功したか否かに加えて、データを用いてペーシング位置／プロファイルを評価するのに特に有用でありうる。このことは、それぞれは左心室と右心室の捕捉の結果である複数のペーシング位置間の心臓機能を評価することを可能にする。

配置手順を容易にすべく、１実施は、システムに埋込まれた自動心臓機能検出／評価アルゴリズム（たとえばＱＲＳ幅と、遅い活性化タイミングと、断片化と、圧力とのうち少なくとも１つ）を含む。心臓機能がＱＲＳ幅によって示される場合、たとえば検出機能はＱＲＳ幅（たとえばミリ秒において）を判定しうる。ＱＲＳ幅は、数値で表示されることができるし、または様々な色のダイオードや、ビープ音や、ビープのインターバルに変換され、直接的な視覚的フィードバックまたは音響的なフィードバックをシステムのユーザに許可することができる。同様のフィードバック装置は、様々な他の心臓機能の兆候（たとえば圧力変化の最大／最小レート、または遅い活性化タイミング）のために、実行されうる。

図２５Ｂは、配置とペーシングパラメータを判定すべく使用されうる、システム２００を示す。システム２００は、図２５Ａのフロー図に関連して、使用されうる。この図は、心電図入力２０６と、ベクトル心電図入力２０４とを示す。しかしながら、本発明は、それに限定されず、異なる心臓機能測定のための様々な入力を使用してもよい。ペーシング信号は、埋込電極２１６（これはまた、埋込可能パルス生成器ＩＰＧを含みうる）に提供され、右心室中の位置においてペーシングする。ペーシング位置の判定中に、ペーシング信号は、外部ソースから提供されうる。代替的には、ペーシング信号は、埋込されたパルス生成器２１６によって提供されうる。いずれの実施においても、ペーシング信号は、任意に制御されてもよいし、ユーザ設定２１４または他のユーザ入力から修正されてもよいし、その両方でもよい。たとえばユーザ設定２１４は、ペーシングリード線２１６が異なる位置間において移動するにつれて実行されうる、１以上のペーシングプロファイルを含みうる。他の例において、埋込可能パルス生成器２１６は、心臓に伝達する１以上のペーシングプロファイルを格納しうる。埋込可能パルス生成器２１６は、外部制御信号によって指示され、ペーシングプロファイルの１つを実行しうる。

心電図とベクトル心電図のうち少なくとも１つのようなモニタリング装置２１２は、様々なペーシングパラメータを監視すべく使用される。モニタリング装置２１２からのデータは、システム２００の様々な入力２０４、２０６に提供される。プロセッサ２１０は、モニタリング装置２１２からの入力を評価し、フィードバックはディスプレイ２０８を通じて提供されうる。適切なディスプレイの例は、他に電極を配置することに関連するであろう医者によって容易に理解される単純なフィードバックを含む。この単純なフィードバックは、カラーコードＬＥＤ（たとえば赤、黄色、緑）、有効性レート（たとえばＱＲＳモフォロジに基づく１〜１０のレート）、または音響信号といったものである。追加情報は、電気的波形のグラフィックディスプレイの形式において、または様々なモニタリング装置（たとえば体表面心電図、心電図、またはベクトル心電図）からの他のデータの形式において、提供されてもよい。

ディスプレイ２０８に応じて、システムのユーザは、ユーザ設定インタフェース２１４を通じてペーシングの設定を調整しうる。たとえばユーザは、徐々にペーシング電圧を下げることによって、最適な閾値電圧または最小閾値電圧を決定しうる。

すでに議論したように、本発明の態様は、捕捉閾値電圧から離れた心臓機能に基づき、または捕捉閾値電圧に加えて、ペーシング閾値設定の使用を対象とする。このことは、捕捉閾値よりも著しく高く設定された閾値をもたらしうる。

心臓の心電図の処理と表示では、システムはまた、アンプと、それに関連するシグナルプロセッサとを含んでもよい。アンプとシグナルプロセッサは、様々な心電図から心電図に、または体表面ＱＲＳの組合せから心電図に、自動的に所望のインターバルを決定し、そのインターバルを感知された時間インターバルに関連づけるようプログラムされる。この情報は、１以上のプロセッサ２１０を用いて解析されうる。たとえば感知された時間インターバルは、インジケータを提供することができ、上述のように、所望のペーシング部位を判定するのに有用である。そのような解析結果は、それから、患者の治療に最適なパラメータを決定すべく使用されうる。

ペーシング位置が決定されると、従来のペーシングと、Ｘｓｔｉｍペーシングとを含む様々なペーシング波形は、監視され、かつ評価されうる。１以上のペーシング波形が、それから選択されうる。選択は、長期のペーシングの埋込可能パルス生成器２１６を構成すべく、使用されうる。

システム２００は、リード線配置方法とプロファイル選択方法のうち少なくとも１つを実行するのに、特に有用でありうる。そのような方法のいくつかの例は、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２６Ｃ、図２６Ｄに関連して、以下に議論される。

図２６Ａには、本発明の一実施形態によるペーシング用のリードの配置を決定するための一例の手順を示す。この手順を実施して、以下に提供する実験結果に関連するペーシングリードを配置した。

ステップ４５２６では、心臓のペーシングは、右心室中およびヒス束近傍に配置されたリードを用いて行われる。特定の一例では、リードは、Ｘｓｔｉｍペーシングの場合のように、互いに反対に帯電したパルスを送達するために用いられる２つの電極を含む。ステップ４５２８では、ペーシングに関連する心臓機能が監視される。監視には、次の非限定的な例、すなわち心電図読取（たとえばＱＲＳ幅または断片化）、左心室における遅い活性化部位の電気活動、心臓の機械的収縮、または血流の測定値（たとえば左心室圧力の最大変化率）のうちの１つ以上が含まれてよい。一実施形態では、向上した心機能は、ペー
シングのない心機能の比較に基づく。上述のように、捕捉閾値よりも充分に高い電圧は、捕捉閾値に近い電圧に対して向上した心機能を導くことが発見されている。したがって、ペーシングの１つの実施では、リードの場所を決定するためにペーシングを行うとき、比較的高い電圧（たとえばア５Ｖ）が用いられる。これは、向上した心機能が見られることを保証するのに有用であることがある。リードがまだ適切に配置されていないとき、心機能の有意な向上を示すことなく、依然としてペーシング捕捉が得られることがある。したがって、この向上した心機能は、ベースラインおよび／またはペーシングの行われていない心機能に代えて（または加えて）ペーシングリードおよびペーシングプロファイルの使用から得られる心機能に対する向上であることがある。

ステップ４５３０では、リードが再配置され、所望の通りにペーシング、監視のステップ４５２６，４５２８が反復可能である。監視ステップの結果は保存され、対応するリード位置に関連付けられることが可能である。ステップ４５３２では、監視ステップ４５２８の結果を用いてリードに対する適切な配置が決定される。監視ステップの結果の幾つかの例を、４５３４（ＱＲＳ狭化）、４５３６（断片化の向上）、４５３８（遅い活性化部位の早期化）、および４５４０（機械的機能の向上）によって示す。リードは、次いで、監視結果に応じて選択されるリード位置に移動される（戻される）ことが可能である。

別の実施では、ステップ４５３０，４５３２が入れ替えられ、リードの再配置は監視ステップ４５２８の結果の評価後に行われる。このようにして、満足な結果が検出されるまで、リードの再配置を行うことが可能である。これは、以前にペーシングを行ったリード位置を記録し休養させる必要がない場合に特に有用となる。代わりに、満足な監視結果が見出されると、その時点のリード配置を用いることが可能である。

図２６Ｂには、本発明の一実施形態によるペーシング用のリードの配置を決定するための一例の手順を示す。ステップ４５０２では、ベースライン心機能が記録される（たとえばＸｓｔｉｍペーシングなしで）。ステップ４５０４では、Ｘｓｔｉｍペーシングを送達可能リードが、ヒス束近傍（すなわち右心室中の三尖弁の中隔尖の付け根の近傍）に配置される。ステップ４５０６では、配置されたリードにＸｓｔｉｍペーシングが送達される。特定の一実施形態では、Ｘｓｔｉｍペーシングは、図１８に関連して図示および説明した波形に一致する。ステップ４５０８では、Ｘｓｔｉｍペーシングに関連する心機能が記録される。ステップ４５１０にて、Ｘｓｔｉｍペーシングが心機能を向上させる（たとえばＱＲＳの狭化、ＱＲＳの断片化の減少、遅い活性化部位のタイミングの向上、機械的機能の向上、または圧力機能の向上）と判定される場合、ステップ４５１２にて、リードの配置を選択（および固定）可能である。他の場合には、ステップ４５１４にて、配置されたリードの位置を調整可能であり、必要に応じてステップ４５０６〜４５１０を反復可能である。

特定の一実施形態では、決定ステップ４５１０は、多リード心電図読取値と、左心室の遅い活性化部位時に配置されたプローブとを用いて実施される（たとえば冠状洞を通じて挿入されたカテーテルを介して左心室の後部側面壁近傍にリードを配置する）。

所望のリード配置が選択されると、両心腔（ＤＤＤ）ペーシングはステップ４５１６に示すように実施可能である。特定の一実施では、両心腔ペーシングは、（完全な捕捉および心房トラッキングならびに心室ペーシングを可能とするように）低心房レート（たとえば約５０拍毎分）や、ベースラインまたは内因性ＡＶ間隔の約半分のＡＶ遅延を用いて、実施可能である。許容可能な（または最適化）ペーシング手法を見出すため、ステップ４５１８に示すように、両心腔ペーシングは様々な異なるＸｓｔｉｍペーシングプロファイルを用いるように変更される。ステップ４５２０に例示するように、これらのプロファイルのうちの１つ以上を次の非限定的な例、すなわちチップに正電圧が印可されリングに負
電圧が印加される同相パルス、またはチップに負電圧が印可されリングに正電圧が印加される同相パルス、あるいはチップとリング電極にそれぞれ互いに反対の極性が印加される異相パルス、から選択可能である（簡単のため、チップおよびリング電極を備えたリードに関して説明する）。

一部の例では、決定ステップ４５２２によって示すように、ペーシングプロファイルを調整することが有益な場合がある。そのように決定される場合、ステップ４５２４においてペーシングプロファイルが調整可能である。たとえば長期の刺激によるポケット刺激効果、ドライポケット効果、または他の効果によって、閾値電圧の上昇が生じることがある。パルスの重なり持続時間（ＯＤ）を変化させることによって、そのような問題の補償が補助されることが、発見されている。別の例では、ドライポケットまたは他の原因が存在しない場合であっても、重なり持続時間ＯＤを変化させ、ペーシング電圧を低下させることが可能である。

図２６Ｃには、本発明の一実施形態による、左心室における遅い活性化部位の感知用のリードの配置を決定するための一例の手順を示す。本明細書に記載の通り、左心室の遅い活性化部位を監視することは、ペーシングリードの配置および／またはペーシングの有効性の評価に有用なことがある。この方法には、近くの心臓組織における電気活動を感知可能リードの使用が含まれる。リードは、リードから得られる監視結果が遅い活性化する領域の活性化を表すまで、冠状洞を通じて進行される。一実施形態では、リードは冠状洞内の所望の空間位置まで進行可能である。リード配置は、リードの進行距離の蛍光透視法による測定または物理的測定など、複数の互いに異なる機構を用いて決定可能である。各患者が、しかしながら、互いに異なる組織形態および／または電気伝導／活性化を示す場合がある。伝導異常を有する患者は、伝導の正常な患者と異なる部位において、遅い活性化を示す場合がある。したがって、図２６Ｃによって示した方法では、進行するリードから得られる電気的な測定値を用いて、所望の感知位置を決定する。

ステップ４５４２は、リード線が複数の感知電極を有することを示す。これらの感知電極は、リード線の長さ方向に沿って空間的に互いに離れている。このように、最も先端の電極は、最も遠くに進んだ電極を示す。そして、残りの電極が続く。図２６Ｄにおいて、単純化されたリード線の１例が、リード線４５００によって示される。先端の感知電極４５５０に、感知電極４５５２、４５５４、４５５６が続く。

ステップ４５４２にて感知読取値が得られると、ステップ４５４４では、感知電極において感知された活性化時間の間の関係について判定が行われる。詳細には、先端側の電極４５５０の活性化が他の電極の活性化の後に生じる場合、ステップ４５４６によって示すように、リードをさらに進行可能である。リードは、もはや先端側の電極４５５０の活性化が他の電極の全てよりも前に生じなくなるまで、連続的に進行可能である。そこでステップ４５４８に示すように、その時点のリード位置が維持されるか、リードをわずかに後退させることが可能である。

多数の互いに異なるセンサを用いるものなど、他の実施が可能である。リードが冠状洞の中に有意な距離だけ進行されてもよく、特定のセンサが選択されてもよい（たとえば他のセンサに対して遅い活性化を示すセンサを選択することによって）。

本発明の特定の一実施形態では、電極のうちの一方に対し与えられる電圧の振幅の絶対値は、他方の電極に対し与えられる電圧の振幅の絶対値未満であることが可能である。この「平衡でない」ペーシングプロファイルによって、ペーシング出力の制御を補助しつつ、適切なペーシングを提供することができる。

ペーシング装置の電力消費を考慮することが重要な場合がある。理論によって拘束されるものではないが、ペーシング出力の制御には互いに異なる複数のペーシングプロファイルが特に有利であると考えられる。たとえば各電極に対し印可されるパルスが重なっている時間には、それらの電極間に見られる実効電圧はそれらの振幅の和に等しいと考えられる。パルスが重ならない時間では、実効電圧は活性電極の振幅にほぼ等しいと考えられる。互いに反対の極性のパルスの電圧の絶対値（Ａ）は等しいと仮定すると、重なったパルスの瞬間消費電力は、４Ａ^２に比例する。重なっていないパルスの瞬間消費電力は、Ａ^２に比例する。完全に重なったパルスでは、各々が持続時間Ｔを有する（したがって、総持続時間はＴである）とき、消費電力は４ＴＡ^２に比例する。全く重なっていないパルスでは、各々が持続時間Ｔを有する（したがって、総持続時間は２Ｔ）とき、消費電力は２ＴＡ^２に比例する。重なっていないペーシングプロファイルは、重なったペーシングプロファイルのものよりも約０．５ボルト高いペーシング閾値を示す場合があることが観察されているが、依然として、重なったパルスの代わりに重なっていないパルスを用いる省電力化が可能であると考えられる。

図２７には、心臓ならびにヒスおよび傍ヒス領域の断面図を示す。詳細には、図２７は心臓の右側の図であり、ヒスおよび傍ヒスのペーシング領域を点線によって示している。これらの領域は、実験データを収集したペーシング部位の一般的な領域を表す。

図２８には、本発明の一例の実施形態による、ペーシング部位の印の付けられた心臓の断面図を示す。様々なペーシング領域における代表的な波形を、図の側方に沿って示す。上部左の波形は１人の患者についてのペーシング部位を表しており、有意な心房（Ａ）、ヒスおよび心室（Ｖ）信号を示している。中央左の波形は１３人の患者についてのペーシング部位を表しており、微弱な心房信号と、比較的強いヒスおよび心室信号を示している。下部左の波形は１人の患者を表しており、比較的強い心房および心室信号と、小さなヒス信号とを示している。右の２つの波形はそれぞれ、主として心室信号のみを各々示す、１人の患者および２人の患者を表している。

図２９には、ＡＶ結節、傍ヒス領域およびヒス領域の連合部の三次元描写上にペーシング部位の位置を示す。
図３０には、心臓の幾つかの断面上にペーシング部位の位置を示す。上側の図は、ＡＶ節、ヒス束および右脚を含む伝導系の一部分を含む断面図である。下側の２つの図では、上側の図の伝導系のそれぞれの部分で得られるそれぞれの垂直図を示す。

図３１には、本発明の一例の実施形態による、様々な刺激プロファイルを提供するための回路の一例を示す。スイッチ５００２，５００８によって、ペーシングイベントを生じることが可能である。スイッチ５００４，５００６，５０１０，５０１２，５０１４は、様々なペーシングプロファイルを提供するように設定されている。スイッチ５００４，５００６，５０１４は、両−心室ペーシングと単−心室ペーシング（たとえばＸｓｔｉｍ）との間で切替を行う性能を提供する。スイッチ５０１０，５０１２は、様々な電極に印加されるパルスの極性を変更する性能を提供する。

第１構成では、スイッチ５００４，５００６，５０１４は、Ｘｓｔｉｍペーシングを行うように設定される。スイッチ５００４，５０１４はグランド（たとえば容器または参照電極ＲＥ）に接続される。スイッチ５００６はスイッチ５０１２に接続される。このようにして、スイッチ５０１０，５０１２によって決定されるように、リング電極およびチップ電極に正負の電圧が送達される。用語「リング」および「チップ」は図３１の回路に関連して用いられているが、電極がそのように限定される必要はない。たとえばチップ電極はリードの先端に近いが、先端チップ上にチップ電極を配置する必要はない。さらに、リング電極はリング以外の何であってもよく、様々な他の電極構成が可能である。

第２構成では、スイッチ５１０４，５１０６，５１１４は、両心室ペーシングを行うように設定される。スイッチ５１０４はスイッチ５１１２に接続される。スイッチ５１０６はグランドに接続される。スイッチ５１１４は左心室リードに接続される。このようにして、両心室に配置されたリードにペーシングが送達可能である。

別の構成は、図に示していないが、左心室のペーシングが従来の負のパルスで行われ、右心室のペーシングがＸｓｔｉｍで行われる、ＢｉＶペーシングプロファイルを行うための３つの出力チャネル構成である。

スイッチ５１１０，５１１２は、右心室ペーシングリードのリング電極とチップ電極との間に見られる電圧の極性を変更する性能を提供する。
本明細書における様々な説明から明らかであるように、ペーシングプロファイルには、たとえば電圧レベル、パルス持続時間、およびパルス間の位相差における変化が含まれる。

ペーシングプロファイルの変化によって、数々の互いに異なる用途に対する実施が可能となる。そのような一用途では、ペーシングの結果（たとえばＱＲＳ幅、圧力測定値、収縮の同時性など）が互いに異なるプロファイルの間で比較される。それらの結果は、次いで、患者に対し用いられるペーシングプロファイル（たとえばＸｓｔｉｍまたは両心室）を選択するために用いられることが可能である。

別の用途では、装置は、左心室の機能を検出する感知機能を含む。感知した機能を用いて、現在のペーシングプロファイルが適切であるか否か、および／または左心室の収縮を捕捉しているか否か判定可能である。特定の一例では、左心室における心機能を感知しつつ、Ｘｓｔｉｍペーシングが用いられる。感知した機能が潜在的な問題（たとえば捕捉なし、広いＱＲＳ、または他の問題）を示すとき、それにしたがってペーシングプロファイルが調整可能である。ペーシングプロファイルの調整には、電圧の調整が含まれる。たとえば捕捉の部分的または完全な欠如が検出されるとき、ペーシング電圧を上昇させることが可能である。他の変化の例には、リング電極およびチップ電極の極性の変化、または印加電圧の位相の調整が含まれる。特定の一例では、不十分な左心室機能が検出されるとき、装置は両心室ペーシングプロファイルにと変更可能である。一部の例では、装置は、Ｘｓｔｉｍペーシングプロファイルを実施することを定期的に試みることが可能である。試行中、適切な左心室機能が検出される場合、Ｘｓｔｉｍペーシングが再開可能である。他の場合には、両心室ペーシングの実施を続行可能である。

さらに別の用途では、装置は心房機能を感知する。この感知した機能を用いて、たとえば心室ペーシングプロファイルに対するタイミングを決定可能である。心房機能は、心房中の電極を用いて、またはヒス束近傍の感知（たとえばＸｓｔｉｍペーシングリード）を用いて感知可能である。ヒス束近傍の感知のとき、感知した機能は、リングリード、チップリードおよび／または専用の感知電極を用いて検出可能である。特定の一例では、リードは、リング電極およびチップ電極よりもリードの先端に近い感知電極を含む。一般的には、そのような配置によって、感知した心房信号がより強くなると期待されるように（たとえば心房に、より近い配置のために）、感知電極の位置が決定可能となる。

心臓の用途は、本発明の特定の一実施形態を表す。しかしながら、本発明は、電極から離れた電流密度の高い１つ以上のスポットが、次に限定されないが、神経、筋肉、胃腸系、および皮質を含む目標を刺激するために有益である、他の治療にも適用可能である。たとえばＷｅｒｎｉｃｋｅらによる１９９４年４月５日発行の特許文献６（引用によって本明細書に援用する）は、Ｃｙｂｅｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．に譲り渡された数々の特許のうちの１つであり、種々様々な障害を治療するために迷走神経のペーシングを行うことにつ
いて記載されている。ペーシング電極は、たとえば頚部の迷走神経に直接的に適用される。迷走神経に電極を直接適用すると、神経に対する機械的な損傷（たとえば圧力壊死）のリスクを生じる。図２０には、そのような用途における本発明の使用を示す。電極Ｅ_１，Ｅ_２は、頚部の迷走神経（ＶＮ）近傍（しかしながら迷走神経上ではない）に、皮下的に配置（経皮的または経静脈的に接続）される。参照電極ＲＥは、神経ＶＮの反対側に対し、皮下的に配置（経皮的または経静脈的に接続）される。電極Ｅ_１，Ｅ_２およびＲＥは、パルス発生器ＩＰＧに接続される。上述のような信号によって、生じる場Ｆによって迷走神経が捕捉される。この信号は、振幅、周波数その他、特許文献６によって完全に記載されているパラメータを有するように選択されてよい。本発明の教示の利益によって、当業者には、本発明を用いた器官または神経のペーシングに関する他の代替例が生じることが認識される。

当業者は、本発明に関連して議論された様々な態様が、様々な組合せと様々な方法で実行されうることを理解するであろう。更に、ここで開示され、かつ包含された様々な関連文献に関連して議論された態様であって、これらの態様は本明細書の文頭において示された関連文献を含むが、これらの態様は、本発明の態様と組合わせて使用されうる。特に明細書の文頭に示された関連文献が、多数の同様の図と、関連する議論とを含む限りにおいて、当業者は、これらの関連文献の間において共通ではない図においてさえも、記載された態様の相互運用性を理解するであろう。これらの関連文献は、本発明の実施例と組合せて使用されうる態様を教示する実質的な開示を提供する。これらの関連文献はしたがって、全体として関連文献によって包含される。

上述の様々な実施形態は単に例示として提供されるものであり、本発明を限定するように解釈されるものではない。上述の説明および例示に基づき、当業者には、本明細書に図示および説明した例示的な実施形態および用途に厳密は従わずとも、様々な修正および変更が行われ得ることが容易に認識される。そのような修正および変更は本発明の精神および範囲から逸脱するものではない。

Claims (7)

1. 心臓の右心室に位置するペーシングリード線から、前記心臓の左心室の心室ペーシングに関連する使用のためのシステムであって、前記システムは、
   前記心臓の心室機能を感知するように構成されるセンサと；
   感知された前記心室機能を評価することによって、伝導異常が存在するか否か判定するように構成される処理構成部であって、前記評価することは、前記伝導異常を１２０ミリ秒よりも大きいＱＲＳ幅によって同定することを有することと；
   前記伝導異常が存在するという判定に応じて反対の極性および部分的に重なった持続時間を有するペーシングパルスを含む前記心室ペーシングを提供し、前記伝導異常が存在しないという判定に応じて反対の極性および部分的に重なった持続時間を有するペーシングパルスを含む前記心室ペーシングを禁止するように構成されるペーシング回路と
   を備え、
   前記システムは、移植用に構成され、
   前記ペーシング回路は、それぞれの電極に対し互いに反対の極性である２つの前記ペーシングパルスを提供するように構成され、
   前記２つのペーシングパルスの極性はそれぞれ、拍毎に交代し、
   前記反対の極性である２つのペーシングパルスのうちの少なくとも１つが、Ｎパルス毎に１回差し控えられることを特徴とする、システム。
2. 前記ペーシング回路は、４ｍｍだけ互いに離間して配置された第１および第２電極において伝導された同時発生した互いに反対の極性であるパルスを用いて、前記心臓のヒス束付近にペーシング信号を印可すべく構成される、請求項１記載のシステム。
3. 前記センサは、前記処理構成部を用いて断片化を判定するために使用されるデータを提供するように構成される、請求項１記載のシステム。
4. 前記センサは、前記左心室の遅い活性化部位の活性化と、ＱＲＳ群の一部との間のタイミングを、前記処理構成部を用いて判定するために使用されるデータを提供するように構成される、請求項１記載のシステム。
5. 前記センサは、前記左心室の心室圧の変化の最大レートを、前記処理構成部を用いて判定するために使用されるデータを提供するように構成される、請求項１記載のシステム。
6. 前記心臓の内因性の心拍数が所定のレートを超える場合に前記２つのペーシングパルスのうちの前記少なくとも１つがＮパルス毎に１回差し控えられる、請求項１記載のシステム。
7. 前記所定のレートが５０拍／分である、請求項６記載のシステム。