JP5857069B2 - 心臓ペーシングデバイス - Google Patents
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Description
本出願は、引用により本明細書に組み込まれる2010年12月20日出願のStahmann他の「多部位左心室ペーシングという状況における左心室ペーシング保護」という名称の米国特許仮出願出願番号第61/424,953号の「35 U.S.C.119(e)」の下での優先権の恩典を請求するものである。
埋め込み型ペーシングデバイスは、典型的には、患者の胸部で皮下に又は筋肉下に設けられ、リードは、心腔の感知及び/又はペーシングに使用される心腔内に配置された電極にデバイスを接続するために静脈を縫うように通って心臓に達する。プログラマブル電子コントローラは、時間間隔の経過及び/又は電気的活性又は電気活動(すなわち、ペーシングパルスの結果としてではない固有心拍)の感知に応答してペーシングパルスを出力させる。図1は、患者の胸部において皮下に又は筋肉下に設けられた気密密封ハウジング130を含む埋め込み型ペーシングデバイス100の構成要素を示している。ハウジング130は、チタンのような導電性金属から形成することができ、かつ単極構成で電気刺激又は感覚を送出する電極として機能することができる。リード200及び300を受け取る絶縁材料で形成することができるヘッダ140が、ハウジング130上に取り付けられ、リード200及び300は、次に、パルス発生回路及び/又は感知回路に電気的に接続することができる。ハウジング130内には、本明細書に説明するようにデバイスに機能性をもたらす電子回路132が収められ、電子回路132は、電源、感知回路、パルス発生回路、デバイスの作動を制御するプログラマブル電子コントローラ、及び外部プログラマー又は遠隔モニタリングデバイス190と通信することができるテレメトリ送受信機を含むことができる。
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作動させることができ、プログラムされたモードは、デバイスによって使用される感知チャンネル及びペーシングチャンネル、及び感知されたイベント及び期間の終了に応答してどのようにペーシングパルスが出力されるかを定める。心臓再同期治療は、除脈ペーシングモードに関連して最も都合よく投与される。除脈ペーシングモードは、特定の最小限の心拍数を実施するように心房及び/又は心室をペーシングするのに使用されるペーシングアルゴリズムを指す。非同期ペーシングで不整脈を誘発するという危険性のために、徐脈を治療する殆どのペースメーカーは、定められた間隔内に発生する感知された心イベントがペーシングパルスをトリガ又は抑制するいわゆるデマンド型モードで同期して作動するようにプログラムされる。抑制デマンド型ペーシングモードでは、心腔による固有心拍が検出されない定められた補充収縮間隔の終了後に限り心周期中にペーシングパルスが心腔に送出されるように、補充収縮間隔を利用して感知された固有活性(intrinsic activity)に従ってペーシングを制御する。従来の二腔ペーシング(すなわち、右心房及び右心室に送出されるペーシングパルス)では、心周期間隔(CCI)と呼ばれる心室をペーシングする心室補充収縮期間を心室イベント間に定めることができ、心周期間隔では、CCIが、心室感知又はペースで再開される。CCIの逆は、下限心拍数又はLRLであり、これは、ペースメーカーにより心室が拍動することができる最低心拍数である。心房追跡モード及びAV順次ペーシングモードでは、房室ペーシング遅延間隔又はAVDと呼ばれる別の心室補充収縮期間が、心房及び心室イベント間に定められ、房室ペーシング遅延間隔では、心室ペーシングパルスは、心室感知が前に発生しない場合に房室ペーシング遅延間隔が終了すると送出される。心房追跡モード又はAV順次モードでは、房室ペーシング遅延間隔は、それぞれ、心房感知又はペースによってトリガされて、心室感知又はペースにより停止される。AVDが心房ペース又は感知で開始するように、心房追跡及びAV順次ペーシングは一般的に組み合わされる。心房をペーシングする心房補充収縮間隔は、単独で又は心室のペーシングに加えて、心室感知又はペースにより開始され、心房感知又はペースにより停止される補充収縮間隔として定めることができる。
ペースメーカー感知チャンネルの不応期は、感知チャンネルが入力電気信号に気付かず(不応化間隔又はブランキング間隔と呼ばれる)、及び/又はデバイスが感知イベント検出の目的にこのような信号を無視するように構成された期間を指す。増幅器の飽和を防止するためにペーシングパルスの送出後にある一定の時間にわたって感知増幅器を無効にすることが慣習的である。感知チャンネルも、電極後電位を感知することを回避して異なる感知チャンネルの間にクロストーキングを防止するために特定のペース後で不応化される。不応期は、再トリガ可能なノイズウインドウを含むことも多く、ノイズ間隔が、通常は不応期の最終部分を構成する。ノイズ間隔内に発生する感知されたイベントにより、ノイズ間隔が再開され、従って、不応期の長さが増大する。
左心室が右心室感知によってリセットされる補充収縮間隔が励起されるとペーシングされるペーシングモードでは、左心室ペースが脱分極の後に発生して不整脈をトリガするいわゆる受攻期において送出される可能性があるという危険性がある。この危険性を低減するために、右心イベントに基づいて単一部位LVペーシングを送出する既存のデバイスは、従来的に、左心室感知又はペースにより開始され、かつ付加的な左心室ペーシングが抑制される左心室保護期(LVPP)を実行している。図7は、既存のデバイスにおけるLVPPアルゴリズムの挙動を示している。全てのLVペースは、LVPPをトリガするLVペース以外のLVPP中に抑制される。非不応性のLV感知又はLVペースは、LVPPを開始する。LVPP中の非不応性のLV感知は、LVPPを再開し、従って、LVペース抑制期間を延長する。
上述したように、LVPPは、LVSによってトリガされた時に左心室に対して保護を提供する。しかし、LV単独ペーシングでは、LVSが過剰感知による場合に、不全収縮が起こる可能性がある。これを矯正するために、既存のデバイスは、LVSは発生するがRVSは発生しない時に右心室疑似ペースの代わりに送出される右心室安全ペースを使用することができる。既存のデバイスにおけるDDDモードでのLV単独ペーシングの基本的なタイミング挙動は、RV感知が心周期間隔CCIを再開するか、又はLVPP又はLVPIがLVペースを抑制するか、又はLVペースが指定の最小CCI間隔に違反しない限り、LVペースがAV遅延の終わりに出されることである。LVペースが、LVPP又はLVPIにより抑制された場合に、RV安全ペースが、LVペースの代わりに出される。LVペースが最小心周期間隔に違反すると思われる場合に、LVペースが最小心周期間隔を違反しない点まで遅延される。この方式は単一部位LV単独ペーシングに適切であるが、多部位LV単独ペーシングに対して不適切である。
1.LVPP又はLVPI内に発生して、LVPP又はLVPI終了後の送出に予定されたあらゆるLVペースを予定の時点で送出される全てのLVペースを抑制し、
a.現在の心周期に対しては抑制されたLV部位をペーシングしない。
b.LVPP又はLVPI終了直後に抑制されたLV部位をペーシングする。
2.AV遅延(例えば、DDDモードで)又はCCI(例えば、VVIモードで)の前か又はこの終わりと同期する全てのLVペースが抑制されるが(LVPP又はLVPIのために)、LVPP又はLVPIの終了の後の送出に予定された少なくとも1つのLVペースがある場合に、
a.予定の時点でLVPP及びLVPIから外れる全てのLVペースを送出する。
b.LVPP又はLVPI終了直後に、LVPP及びLVPIから外れる全てのLVペースを送出する。
c.LVPP又はLVPI終了直後に、LVPP及びLVPI内に予定されたLVペースをかつ予定の時点で全ての残りのLVペースを送出する。
d.LVPP又はLVPI終了直後に、LVPP及びLVPI内に予定されたものを含む全てのLVペースを送出する。
e.LVPP又はLVPIの終了の直後に、LVPP及びLVPIに収まるものを含む全てのLVペースを送出する。
f.LVPP又はLVPIから外れるとしても全ての残りのLVペースを抑制する。
3.AV遅延(例えば、DDDモードで)又はCCI(例えば、VVIモードで)の前か又はこの終わりと同期する全てのLVペースが抑制されるわけではなく、AV遅延又はCCIの終了後のLVペースが抑制される場合にはRV安全ペースを出さない。
1)RV擬似ペースをAV遅延(例えば、DDDモードで)又はCCI(例えば、WIモードで)の終了及びLVペースの1つと整合させ、
a.RV擬似ペースの前のみ又はこれと同期して付加的なLVペースを許容する。
b.RV擬似ペースの後のみ又はこれと同期して付加的なLVペースを許容する。
c.RV擬似ペースの前、後、又はこれと同期して付加的なLVペースを許容する。
2)RV疑似ペースをLVペースの1つではなくAV遅延(例えば、DDDモードで)又はCCI(例えば、VVIモードで)の終了と整合させる。上述のオプション1a及び1bは、ユーザインタフェース及び一部の場合にシステムの挙動のユーザの理解を簡素化すると考えられる。
1)全てのLVペースが抑制される場合に(LVPP又はLVPIのために)、RV疑似ペースと同期するRV安全ペースを送出する。
2)1つ又はそれよりも多くのLVペースが抑制されるが(LVPP又はLVPIのために)、LVPP又はLVPIの終了後の送出に予定された少なくとも1つのLVペースがある場合に、予定の時点でLVPP及びLVPIから外れる全てのLVペースを送出し、
a.どのLVペースが抑制されたかとは無関係にRV安全ペースを送出しない。
b.RV疑似ペースの前又はこれと同期する全てのLVペースが抑制される場合に、
i.RV疑似ペースと同期するRV安全ペースを送出して、LVPP又はLVPIから外れるとしても全ての残りのLVペースを抑制する。
ii.RV疑似ペースと同期するRV安全ペースを送出して、予定の時点でLVPP及びLVPIから外れる全ての残りのLVペースを送出する。
iii.RV疑似ペースと同期するRV安全ペースを送出して、LVPP又はLVPIの終了の直後に、全ての残りのLVペースを送出する。
3)RV疑似ペース後のLVペースのみが抑制される場合に、RV安全ペースを出しない。(注:これは、第1のLVペースによってトリガされたLVペース不応時点が、LVペーシングシーケンスの持続時間よりも長い場合には起こることができない。)
CRTの通常の送出中に最適に心室を再同期させるために、心室は、固有活性化が心室ペーシング部位のいずれかで発生する前にペーシングされる。しかし、一部の場合には、固有活性化が、ペーシングパルス送出の予定の時点の前に発生する。これらの「補充収縮」は、例えば、不規則な心房心拍数のために心房性不整脈中に又はPR間隔短縮のために高心拍数時に発生する可能性がある。これらの補充収縮中に少なくとも部分的に心室を再同期させるために、既存のデバイスは、上述したような条件が発生した時に切り換えられる両心室トリガ式ペーシングモードを実行している。このモードでは、固有活性又は内活性が右心室ペーシング部位で検出された場合に(すなわち、RV感知が行われる)、ペースは右心室及び左心室ペーシング部位に送出される。アルゴリズムの前提は、脱分極が右心室部位で発生したが、左心室部位はRV感知の直後にペーシングすることによってまだ少なくとも多少同期させることができることである。RV感知が実際にLV遠電界イベントの検出により引き起こされる場合があるので(その場合、ペーシングする必要があるのはRVである)、RVもLVもRV感知が発生するとペーシングされる。両心室トリガ式ペーシングは、既存のデバイスに実施されるように、多部位LVペーシングには対応していない。これを図11に示している。通常サイクル中、RV及びLVは、固有活性化がペーシング部位でも発生する前にペーシングされる。両心室をトリガされたか又はBTサイクル中に、右心室及び左心室ペーシングパルスは、RV感知直後に送出される。
以下に説明する例示的な実施形態において、心臓ペーシングデバイスは、ペーシングパルスを発生させるパルス発生回路、心臓電気活動を感知するための感知回路、ペーシングタイミング間隔を定める心イベントを検出し、かつプログラムされたモードに従ってペーシングパルスの送出を制御するためのコントローラ、及び選択された感知チャンネル及びペーシングチャンネルを形成するためにパルス発生回路及び感知回路を選択された電極に接続するようにコントローラによって作動可能なスイッチマトリックスを含む。コントローラは、次に、適切なペーシング及び感知チャンネルを形成して、本明細書に説明する異なる方式を使用する多部位LVペーシングを送出するようにプログラムされる。
LVP2 第2の左心室ペース
LVS1 LVP1ペーシング部位からの感知信号
LVS2 LVP2ペーシング部位からの感知信号
Claims (8)
- 心臓ペーシングデバイスであって、
ペーシングパルスを発生させるためのパルス発生回路と、
心臓電気活動を感知するための感知回路と、
ペーシングタイミング間隔を定める心イベントを検出し、かつプログラムされたモードに従ってペーシングパルスの送出を制御するためのコントローラと、
選択された感知チャンネル及びペーシングチャンネルを形成するために前記パルス発生回路及び感知回路を選択された電極に接続するように前記コントローラによって作動可能なスイッチマトリックスと、
を含み、
前記コントローラは、
右心室及び左心室感知チャンネルを通じて心臓活動を感知し、
右心室感知によりリセットされる心周期間隔中にLV1及びLV2と指定された少なくとも2つの左心室部位への左心室ペーシングチャンネルを通じたペースの送出を予定し、
別々の感知チャンネルを通じて部位LV1及びLV2における心臓活動を感知し、
部位LV1への左心室ペースの後又は部位LV1での左心室感知の後に限り部位LV1に対して左心室保護期を開始し、
部位LV2への左心室ペースの後又は部位LV2での左心室感知の後に限り部位LV2に対して左心室保護期を開始する、
ようにプログラムされる、
ことを特徴とする心臓ペーシングデバイス。 - 前記コントローラは、1つ又はそれよりも多くの付加的な左心室部位への左心室ペーシングチャンネルを通じたペースの送出を予定し、かつ各付加的な部位に対して、その部位へのペース又はその部位での左心室感知の後に限り個別の左心室保護期を開始するようにプログラムされることを特徴とする請求項1に記載の心臓ペーシングデバイス。
- 前記コントローラは、心拍数の増加と共に前記左心室保護期の各々を短縮するようにプログラムされることを特徴とする請求項1または2に記載の心臓ペーシングデバイス。
- 心臓ペーシングデバイスであって、
ペーシングパルスを発生させるためのパルス発生回路と、
心臓電気活動を感知するための感知回路と、
ペーシングタイミング間隔を定める心臓イベントを検出し、かつプログラムされたモードに従ってペーシングパルスの送出を制御するためのコントローラと、
選択された感知チャンネル及びペーシングチャンネルを形成するために前記パルス発生回路及び感知回路を選択された電極に接続するように前記コントローラによって作動可能なスイッチマトリックスと、
を含み、
前記コントローラは、
右心室感知チャンネルを通じて心臓活動を感知し、
右心室感知によってリセットされる心周期間隔中に複数の左心室ペーシング部位への左心室ペーシングチャンネルを通じたペースの送出を予定し、
前記左心室ペーシング部位のいずれかへの左心室ペース後に左心室保護期を開始し、前記左心室保護期中は、前記左心室ペーシング部位への第1のペースのみが送出され、他のすべての左心室ペースが抑制される、
ようにプログラムされる、
ことを特徴とする心臓ペーシングデバイス。 - 前記コントローラは、
左心室感知チャンネルを通じて心臓活動を感知し、
前記左心室への全てのペースが抑制される感知開始式左心室保護期を左心室感知の後に開始する、
ように更にプログラムされる、
ことを特徴とする請求項4に記載の心臓ペーシングデバイス。 - 前記コントローラは、
感知チャンネルが不応の時に心イベント検出の目的に対して該感知チャンネルが無効にされるか又は感知された活動が無視されるように感知チャンネルに対して選択される不応期を定め、
第1の心室ペースが心周期中に送出された時の前記右及び左心室感知チャンネルの両方に対してペース後不応期を開始し、
非不応性の左心室感知がペース開始式又は感知開始式左心室保護期中に発生した場合に、感知開始式左心室保護期として前記左心室保護期を再開及び延長する、
ように更にプログラムされる、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の心臓ペーシングデバイス。 - 前記コントローラは、ペース開始式左心室保護期中の左心室ペースの後に、ペース開始式左心室保護期として前記左心室保護期を再開及び延長するように更にプログラムされることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の心臓ペーシングデバイス。
- 前記コントローラは、心拍数の増加と共に前記ペース開始式及び感知開始式左心室保護期の各々を短縮するようにプログラムされることを特徴とする請求項5に記載の心臓ペーシングデバイス。
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