JP6131016B2 - Bioimpedance measurement device - Google Patents

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Description

本発明は、生体インピーダンス測定装置に関するものである。   The present invention relates to a bioimpedance measuring apparatus.

従来、肺を間に挟んで冠静脈と左側胸壁とに植え込まれた電極を用いて生体の肺インピーダンスを測定する装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。肺インピーダンスは、肺の血液量の情報を含み、心臓の拍動に伴う肺の血液量の増減に応じて周期的に変化する。すなわち、肺インピーダンスの振幅は心拍出量を反映しているので、肺インピーダンスを経時的にモニタすることで心機能を評価することができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus that measures lung impedance of a living body using electrodes implanted in a coronary vein and a left chest wall with a lung in between is known (for example, see Patent Document 1). The lung impedance includes information on the blood volume of the lung, and changes periodically according to the increase or decrease in the blood volume of the lung accompanying the pulsation of the heart. That is, since the lung impedance amplitude reflects cardiac output, cardiac function can be evaluated by monitoring lung impedance over time.

特開2008−168120号公報JP 2008-168120 A

しかしながら、実際に測定して得られる肺インピーダンスには、肺の血液量の他に呼吸や心臓の拍動の変化に由来する成分が含まれ、この肺の血液量以外に由来する成分が肺の血液量に由来する成分に対して大きいと、肺の血液量の変化を正確に解析することが難しい。その結果、心機能を正確に評価することができないという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、心機能の変化による肺インピーダンスの振幅の変化を顕著に捉えることができる生体インピーダンス測定装置を提供することを目的とする。
However, the lung impedance obtained by actual measurement includes components derived from changes in breathing and heart pulsation in addition to lung blood volume, and components derived from other than the lung blood volume are components of the lung. If it is large relative to the components derived from blood volume, it is difficult to accurately analyze changes in lung blood volume. As a result, there is a problem that the cardiac function cannot be accurately evaluated.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a bioimpedance measuring apparatus capable of remarkably capturing changes in the amplitude of lung impedance due to changes in cardiac function.

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、胸壁に植え込まれるカン電極を備える筐体と、該筐体から延び冠静脈に挿入されるリードの先端側に設けられ互いに絶縁された一対の電極と、該一対の電極の一方と前記カン電極との間に定電流を供給する定電流供給部と、前記一対の電極の他方と前記カン電極との間の電圧を測定する電圧測定部と、前記定電流供給部によって一対の電極の前記一方と前記カン電極との間に供給された定電流と前記電圧測定部によって測定された電圧とを用いてインピーダンスを算出するインピーダンス算出部とを備え、前記一対の電極は、これら両方の電極が前記冠静脈内に収容可能な長さ寸法を前記リードの長手方向に有するとともに、前記一対の電極のうち少なくとも1つは、肺への血流が通常の状態と低下している状態とにおいて前記インピーダンス算出部によってそれぞれ算出される前記インピーダンスの振幅の、肺の血流量以外のノイズ成分の変動に起因するばらつきの範囲が互いに重ならないような前記長さ寸法であって、15mm以上150mm以下の前記長さ寸法を有する生体インピーダンス測定装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a housing including a can electrode implanted in a chest wall, a pair of electrodes provided on the distal end side of a lead extending from the housing and inserted into a coronary vein, and insulated from each other, and one of the pair of electrodes A constant current supply unit that supplies a constant current between the pair of electrodes, a voltage measurement unit that measures a voltage between the other of the pair of electrodes and the can electrode, and a pair of constant current supply units. An impedance calculation unit that calculates an impedance using a constant current supplied between the one of the electrodes and the can electrode and a voltage measured by the voltage measurement unit, the pair of electrodes both The electrode has a length dimension that can be accommodated in the coronary vein in the longitudinal direction of the lead, and at least one of the pair of electrodes is in a state where blood flow to the lung is reduced from a normal state And Of the amplitude of the impedance are calculated by the impedance calculation unit, a said length dimension, such as do not overlap each other range of variability due to variations in the noise component other than the blood flow of the lung, 15 mm or more 150mm or less of the A bioimpedance measuring device having a length dimension is provided.

本発明によれば、生体内において肺を挟んで対向配置されたカン電極と一方の電極との間に電流供給部が定電流を供給し、肺を挟んで発生するカン電極と他方の電極との間の電圧を電圧測定部が測定することにより、インピーダンス算出部は肺のインピーダンスを算出することができる。   According to the present invention, a current supply unit supplies a constant current between a can electrode and one electrode disposed opposite to each other across the lung in a living body, and the can electrode and the other electrode generated across the lung By the voltage measuring unit measuring the voltage between the impedance, the impedance calculating unit can calculate the lung impedance.

この場合に、インピーダンス算出部によって算出されるインピーダンスには、肺の血液量以外の、呼吸や心臓の拍動、電気的な雑音などに由来する成分(以下、これらをまとめてノイズ成分という。)が含まれ、インピーダンスの振幅にもノイズ成分によるばらつきが生じる。本発明によれば、心機能が正常である通常状態と心機能が低下している心不全状態とにおいて得られる2つのインピーダンスの振幅の差異が、ノイズ成分の変動に起因するインピーダンスの振幅のばらつきよりも大きくなるような長さ寸法の電極を使用している。これにより、インピーダンス算出部によって算出された肺のインピーダンスの波形において心機能の変化による振幅の変化を顕著に捉えることができる。   In this case, the impedance calculated by the impedance calculation unit includes components derived from breathing, heart pulsation, electrical noise, and the like other than the lung blood volume (hereinafter collectively referred to as noise components). The impedance amplitude also varies due to noise components. According to the present invention, the difference in amplitude between two impedances obtained in a normal state in which the cardiac function is normal and a heart failure state in which the cardiac function is reduced is less than the variation in the amplitude of the impedance caused by the fluctuation of the noise component. The electrodes are long enough to be large. Thereby, the change in the amplitude due to the change in the cardiac function can be recognized remarkably in the lung impedance waveform calculated by the impedance calculation unit.

上記発明においては、前記一対の電極のうち少なくとも1つが、1.52mm以上5mm以下の外径寸法を有することとしてもよい。
このようにすることで、通常状態と心不全状態とにおいて得られる肺のインピーダンスの振幅の差異をさらに十分に大きなものとすることができる。
In the above invention, at least one of the pair of electrodes is 1 . The outer diameter may be 52 mm or more and 5 mm or less.
In this way, the difference in lung impedance amplitude obtained between the normal state and the heart failure state can be made sufficiently larger.

また、上記発明においては、前記一対の電極のうち少なくとも1つは、導線が前記リードの周方向に螺旋状に巻かれてなることとしてもよい。
このようにすることで、電極を可撓性を有する構造とし、冠静脈内において電極を冠静脈の形状に沿って容易に湾曲させることができる。
In the above invention, at least one of the pair of electrodes may have a conductive wire spirally wound in the circumferential direction of the lead.
In this way, the electrode has a flexible structure, and the electrode can be easily bent along the shape of the coronary vein in the coronary vein.

本発明によれば、心機能の変化による肺インピーダンスの振幅の変化を顕著に捉えることができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the change in the amplitude of the lung impedance due to the change in the cardiac function can be recognized remarkably.

本発明の一実施形態に係る生体インピーダンス測定装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a bioimpedance measurement apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の生体インピーダンス測定装置の機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function of the bioelectrical impedance measuring apparatus of FIG. 異なる長さ寸法のリング電極を使用して測定された通常状態(肺血流遮断前)および心不全状態(肺血流遮断後)における肺インピーダンスを示すグラフである。It is a graph which shows the lung impedance in the normal state (before pulmonary blood flow interruption | blocking) and the heart failure state (after pulmonary blood flow interruption | blocking) measured using the ring electrode of a different length dimension. リング電極の長さ寸法と肺インピーダンスの振幅との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the length dimension of a ring electrode, and the amplitude of lung impedance. リング電極の長さ寸法と、通常状態および心不全状態における肺インピーダンスの振幅の変化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the length dimension of a ring electrode, and the change rate of the amplitude of the lung impedance in a normal state and a heart failure state. 図2の生体インピーダンス測定装置の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the bioimpedance measuring apparatus of FIG. 図6の心拍数アダプティブフィルタによる呼吸性の変動成分の(a)除去前と(b)除去後の肺インピーダンスを示すグラフである。It is a graph which shows the lung impedance before (a) removal of the respiratory fluctuation component by the heart rate adaptive filter of FIG. 6, and (b) after removal. カン電極の変形例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the modification of a can electrode. 交流定電流の供給と電圧の測定とに異なる組み合わせの電極を使用して測定された通常状態および心不全状態における肺インピーダンス(上段)および心電信号(下段)を示すグラフである。It is a graph which shows the lung impedance (upper stage) and the electrocardiogram signal (lower stage) in the normal state and the heart failure state which were measured using different combinations of electrodes for supplying alternating constant current and measuring voltage. チップ電極およびリング電極の変形例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the modification of a tip electrode and a ring electrode. チップ電極およびリング電極のもう1つの変形例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another modification of a tip electrode and a ring electrode. 3つの電極を備える図1の生体インピーダンス測定装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the bioimpedance measuring apparatus of FIG. 1 provided with three electrodes. 3つの電極を備える図1の生体インピーダンス測定装置のもう1つの変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the bioimpedance measuring apparatus of FIG. 1 provided with three electrodes.

以下、本発明の一実施形態に係る生体インピーダンス測定装置1について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置1は、例えば、心臓Aに高電圧のパルスや拍動をペーシングするためのペーシングパルスを供給することにより、細動や頻脈などの心不全を治療する心臓治療装置であり、図1に示されるように、左側胸壁に植え込まれる筐体2と、該筐体2から延び上大静脈、右心房および冠静脈洞を介して冠静脈に挿入されるリード3とを備えている。
筐体2は、金属からなり、筐体2そのものがカン電極4として機能するようになっている。
Hereinafter, a bioimpedance measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The bioimpedance measurement apparatus 1 according to the present embodiment supplies, for example, a high voltage pulse or a pacing pulse for pacing a heartbeat to the heart A, thereby treating heart failure such as fibrillation or tachycardia. As shown in FIG. 1, a housing 2 implanted in the left chest wall and a lead 3 extending from the housing 2 and inserted into the coronary vein via the superior vena cava, right atrium and coronary sinus as shown in FIG. And.
The housing 2 is made of metal, and the housing 2 itself functions as the can electrode 4.

リード3は、先端部分に一対の電極5,6を備えている。一方の電極は、リード3の先端に設けられたチップ電極5であり、他方の電極はチップ電極5の基端側に設けられたリング電極6である。チップ電極5およびリング電極6は、互いに絶縁されている。   The lead 3 includes a pair of electrodes 5 and 6 at the tip portion. One electrode is a tip electrode 5 provided at the tip of the lead 3, and the other electrode is a ring electrode 6 provided on the proximal end side of the tip electrode 5. The tip electrode 5 and the ring electrode 6 are insulated from each other.

チップ電極5は、リード3の外周面を覆う円筒形状を有している。チップ電極5の外径寸法は、1.5mm以上、かつ、適用される冠静脈の内径(例えば、ヒトの場合、5mm)以下の寸法とされている。また、チップ電極5の長さ寸法(リード3の長手方向に沿う方向の寸法)は、例えば、1mmとされている。   The chip electrode 5 has a cylindrical shape that covers the outer peripheral surface of the lead 3. The outer diameter of the tip electrode 5 is 1.5 mm or more and the inner diameter of the applied coronary vein (for example, 5 mm for humans) or less. The length dimension of the chip electrode 5 (dimension in the direction along the longitudinal direction of the lead 3) is, for example, 1 mm.

リング電極6は、導線がリード3の周方向に螺旋状に巻かれてなるコイル電極である。リング電極6の外径寸法は、チップ電極5と同じく、1.52mm以上、かつ、適用される冠静脈の内径以下の寸法とされている。リング電極6の隣り合う導線同士の中心間隔(ピッチ)は、より狭いことが好ましく、導線が隙間なく密巻されていることがより好ましい。   The ring electrode 6 is a coil electrode in which a conducting wire is spirally wound in the circumferential direction of the lead 3. The outer diameter of the ring electrode 6 is 1.52 mm or more and the inner diameter of the coronary vein to be applied, as with the tip electrode 5. The center distance (pitch) between adjacent conductors of the ring electrode 6 is preferably narrower, and more preferably the conductors are tightly wound without a gap.

また、リング電極6の長さ寸法は、後で詳述するように、心機能が正常であるとき(通常状態)に測定される肺インピーダンスの振幅のばらつきの範囲と、心機能が低下しているとき(心不全状態)に測定される肺インピーダンスの振幅のばらつきの範囲とが分離される寸法以上であり、冠静脈内に収容可能な長さ以下とされている。具体的には、リング電極6の長さ寸法は、15mm以上150mm以下とされている。   In addition, as will be described in detail later, the length dimension of the ring electrode 6 is a range of variation in the amplitude of lung impedance measured when the cardiac function is normal (normal state), and the cardiac function is reduced. It is equal to or more than the dimension that can be separated from the range of variation in the amplitude of the lung impedance measured when the subject is in a heart failure state, and is equal to or less than the length that can be accommodated in the coronary vein. Specifically, the length dimension of the ring electrode 6 is 15 mm or more and 150 mm or less.

このように、冠静脈の長さに対してリング電極6の長さを十分に大きくしても、コイル電極からなるリング電極6は可撓性を有するので、冠静脈の形状に沿って容易に湾曲することができる。なお、リング電極6の構造としては、冠静脈の形状に沿って湾曲可能な可撓性を有する構造であれば、コイル電極以外の構造を採用することとしてもよい。   Thus, even if the length of the ring electrode 6 is sufficiently larger than the length of the coronary vein, the ring electrode 6 made of a coil electrode has flexibility, so that it easily follows the shape of the coronary vein. Can be curved. As the structure of the ring electrode 6, a structure other than the coil electrode may be adopted as long as it has a flexible structure that can be bent along the shape of the coronary vein.

図2は、生体インピーダンス測定装置1の詳細な構成を示す図である。
図2に示されるように、生体インピーダンス測定装置1は、カン電極4とリング電極6との間に接続される高周波定電流回路(定電流供給部)7と、カン電極4とチップ電極5との間に接続される差動増幅器8と、該差動増幅器8に接続される帯域通過フィルタ9と、肺インピーダンスを算出するインピーダンス算出部10とを筐体2の内部に備えている。カン電極4およびチップ電極5と差動増幅器8との間に、各電極4,5によって検出された信号を増幅する図示しない増幅器が備えられていてもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the bioimpedance measurement apparatus 1.
As shown in FIG. 2, the bioimpedance measuring apparatus 1 includes a high-frequency constant current circuit (constant current supply unit) 7 connected between the can electrode 4 and the ring electrode 6, the can electrode 4, and the tip electrode 5. A differential amplifier 8 connected between the two, a band-pass filter 9 connected to the differential amplifier 8, and an impedance calculator 10 for calculating lung impedance are provided inside the housing 2. Between the can electrode 4 and the chip electrode 5 and the differential amplifier 8, an amplifier (not shown) for amplifying signals detected by the electrodes 4 and 5 may be provided.

高周波定電流回路7は、2kHZ〜20kHzの交流定電流をカン電極4とリング電極6との間に供給する。交流定電流の供給によりカン電極4とチップ電極5との間に発生した電圧は、差動増幅器8からの出力電圧となって帯域通過フィルタ9に入力され、帯域通過フィルタ9により交流定電流に相当する周波数帯域以外を除去された後に、交流定電流に相当する周波数帯域の電圧がインピーダンス算出部10に送られる。このようにしてインピーダンス算出部10に入力された電圧は、カン電極4とチップ電極5とに挟まれた肺Bのインピーダンスに線形相関する。   The high frequency constant current circuit 7 supplies an alternating constant current of 2 kHz to 20 kHz between the can electrode 4 and the ring electrode 6. The voltage generated between the can electrode 4 and the chip electrode 5 by the supply of the AC constant current is input to the band pass filter 9 as an output voltage from the differential amplifier 8, and is converted into an AC constant current by the band pass filter 9. After removing other than the corresponding frequency band, the voltage in the frequency band corresponding to the AC constant current is sent to the impedance calculation unit 10. The voltage input to the impedance calculation unit 10 in this way is linearly correlated with the impedance of the lung B sandwiched between the can electrode 4 and the tip electrode 5.

インピーダンス算出部10は、帯域通過フィルタ9から入力された電圧の値と、高周波定電流回路7によりカン電極4とリング電極6との間に供給された交流定電流の値とを用いて肺インピーダンスを算出する。算出された肺インピーダンスは、例えば、図示しない記憶装置に一定の期間にわたって時系列で記憶され、その後に体外の装置に読み出されて心臓Aの機能の評価に用いられる。   The impedance calculation unit 10 uses the value of the voltage input from the bandpass filter 9 and the value of the AC constant current supplied between the can electrode 4 and the ring electrode 6 by the high-frequency constant current circuit 7 to determine the lung impedance. Is calculated. The calculated lung impedance is stored, for example, in a time series in a storage device (not shown) for a certain period, and then read out to an external device to be used for evaluating the function of the heart A.

次に、このように構成された生体インピーダンス測定装置1の作用について説明する。
本実施形態に係る生体インピーダンス測定装置1は、肺Bを挟んで対向配置されたカン電極4と一対の電極5,6とにより肺インピーダンスを測定する。具体的には、高周波定電流回路7からカン電極4とリング電極6との間に交流定電流を供給し、カン電極4とチップ電極5との間の電圧を差動増幅器8の出力電圧として得る。差動増幅器8によって得られた電圧は、帯域通過フィルタ9を介してインピーダンス算出部10に送られ、該インピーダンス算出部10において肺インピーダンスの算出に用いられる。
Next, the operation of the bioimpedance measuring apparatus 1 configured as described above will be described.
The bioimpedance measuring apparatus 1 according to the present embodiment measures lung impedance by using a can electrode 4 and a pair of electrodes 5 and 6 that are arranged to face each other with a lung B interposed therebetween. Specifically, an AC constant current is supplied from the high-frequency constant current circuit 7 between the can electrode 4 and the ring electrode 6, and the voltage between the can electrode 4 and the tip electrode 5 is used as the output voltage of the differential amplifier 8. obtain. The voltage obtained by the differential amplifier 8 is sent to the impedance calculation unit 10 through the band pass filter 9 and is used for calculation of lung impedance in the impedance calculation unit 10.

ここで、肺インピーダンスは、肺Bの血液量の増減に伴って周期的に変化する。このときの肺インピーダンスの振幅は心拍出量を反映したものとなる。すなわち、心臓Aのポンプ機能が正常である通常状態においては肺インピーダンスの振幅が大きくなり、心臓Aのポンプ機能が低下している心不全状態においては肺インピーダンスの振幅が小さくなる。したがって、医師などのユーザは、肺インピーダンスの振幅に着目し、該振幅の推移を連続して観察することにより、生体インピーダンス測定装置1が植え込まれている生体の心機能を評価することができる。   Here, the lung impedance periodically changes as the blood volume of the lung B increases or decreases. The amplitude of the lung impedance at this time reflects the cardiac output. That is, the lung impedance amplitude increases in a normal state where the heart A pump function is normal, and the lung impedance amplitude decreases in a heart failure state where the heart A pump function is low. Therefore, a user such as a doctor can evaluate the cardiac function of the living body in which the bioimpedance measuring apparatus 1 is implanted by paying attention to the amplitude of the lung impedance and continuously observing the transition of the amplitude. .

図3は、異なる長さ寸法のリング電極6を用いて測定した肺インピーダンスを示している。上段には、肺Bに血流が循環している通常状態において測定された肺インピーダンスが示されている。下段には、擬似的な心不全状態を作り出すために肺動脈を遮断して肺Bへの血流の循環を停止した状態において測定された肺インピーダンスが示されている。また、上段および下段の肺インピーダンスはともに、呼吸を停止した状態で測定されたものである。図3に示されるように、測定された肺インピーダンスには、肺Bの血流量に由来する成分の他に、心臓Aの拍動や電気的なノイズなどに由来するノイズ成分が含まれる。   FIG. 3 shows lung impedance measured using ring electrodes 6 of different length dimensions. In the upper part, the lung impedance measured in the normal state where the blood flow circulates in the lung B is shown. In the lower part, the pulmonary impedance measured in a state where the pulmonary artery is blocked and the circulation of blood flow to the lung B is stopped in order to create a pseudo heart failure state is shown. Both the upper and lower lung impedances were measured with breathing stopped. As shown in FIG. 3, the measured lung impedance includes a noise component derived from the pulsation of heart A, electrical noise, and the like in addition to the component derived from the blood flow volume of lung B.

なお、図3に示される肺インピーダンスの測定条件は、次の通りである。リング電極6は、導線の線径が0.1mm〜0.5mm、外径寸法が1.56mmであり、導線が隙間なく密巻きされているものを用いた。カン電極4は、縦寸法が約50mm、横寸法が約40mm、厚さ寸法が約8mmの略直方体のものを用いた。高周波定電流回路7によりカン電極4とチップ電極5との間に供給する交流定電流は300μAとした。   Note that the conditions for measuring the lung impedance shown in FIG. 3 are as follows. The ring electrode 6 was a conductor having a wire diameter of 0.1 mm to 0.5 mm and an outer diameter of 1.56 mm, and the conductor was tightly wound without a gap. The can electrode 4 was a substantially rectangular parallelepiped having a vertical dimension of about 50 mm, a horizontal dimension of about 40 mm, and a thickness dimension of about 8 mm. The AC constant current supplied between the can electrode 4 and the chip electrode 5 by the high-frequency constant current circuit 7 was 300 μA.

図4は、図3の測定により得られた肺インピーダンスの振幅とリング電極6の長さ寸法との関係を示したグラフである。図4に示されるように、肺インピーダンスの振幅には、エラーバーによって示される誤差範囲のばらつきが生じる。この誤差範囲は、平均±8%である。肺インピーダンスの振幅から心機能を評価するためには、通常状態において測定される肺インピーダンスの振幅のばらつきの範囲と、心不全状態において測定される肺インピーダンスの振幅のばらつきの範囲とが重ならないことが必要となる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amplitude of the lung impedance obtained by the measurement of FIG. 3 and the length dimension of the ring electrode 6. As shown in FIG. 4, variation in the error range indicated by the error bar occurs in the amplitude of the lung impedance. This error range is an average of ± 8%. In order to evaluate cardiac function from the amplitude of lung impedance, the range of variation in amplitude of lung impedance measured in a normal state must not overlap with the range of variation in amplitude of lung impedance measured in a heart failure state. Necessary.

図4において、長さ寸法が9mmのリング電極6を用いた場合には、両者のエラーバーの一部が重なる。これは、通常状態と心不全状態とを正確に区別できない場合があることを意味する。一方、長さ寸法が28mm、38mm、47mmおよび55mmのリング電極6を用いた場合には、両者のエラーバーが重なることなく分離している。これは、測定される肺インピーダンスに含まれるノイズ成分を加味したとしても、通常状態と心不全状態とを肺インピーダンスの振幅から確実に識別できることを意味している。   In FIG. 4, when the ring electrode 6 having a length of 9 mm is used, part of both error bars overlap. This means that it may not be possible to accurately distinguish between a normal state and a heart failure state. On the other hand, when the ring electrodes 6 having lengths of 28 mm, 38 mm, 47 mm, and 55 mm are used, the error bars are separated without overlapping. This means that even if a noise component included in the measured lung impedance is added, the normal state and the heart failure state can be reliably identified from the amplitude of the lung impedance.

図5は、図4に示される通常状態および心不全状態における肺インピーダンスの振幅から、通常状態と心不全状態との間での肺インピーダンスの振幅の変化率を算出し、算出された変化率とリング電極6の長さ寸法との関係を示したグラフである。図5に示されるように、リング電極6と肺インピーダンスの振幅の変化率とは、線形相関する。   FIG. 5 calculates the change rate of the lung impedance amplitude between the normal state and the heart failure state from the amplitude of the lung impedance in the normal state and the heart failure state shown in FIG. 4, and the calculated change rate and the ring electrode 6 is a graph showing a relationship with a length dimension of 6; As shown in FIG. 5, the ring electrode 6 and the change rate of the lung impedance amplitude are linearly correlated.

ここで、図4においてエラーバーが重ならないようにするには、上記変化率が16%以上であればよく、上記変化率を16%以上とするためには、図5に示されるリング電極6と肺インピーダンスの振幅との関係からリング電極6の長さ寸法を15mm以上とすればよいことが導かれる。
このように、本実施形態によれば、リング電極6の長さ寸法を15mm以上とすることにより、通常状態と心不全状態とにおける肺インピーダンスの振幅の変化を顕著に捉えることができ、心機能を高精度に評価することができるという利点を有する。
Here, in order to prevent the error bars in FIG. 4 from overlapping, it is sufficient that the change rate is 16% or more, and in order to set the change rate to 16% or more, the ring electrode 6 shown in FIG. It is derived from the relationship between the amplitude of the lung impedance and the length of the ring electrode 6 that is 15 mm or more.
Thus, according to the present embodiment, by setting the length dimension of the ring electrode 6 to 15 mm or more, the change in the amplitude of the lung impedance between the normal state and the heart failure state can be recognized remarkably, and the cardiac function is improved. This has the advantage that it can be evaluated with high accuracy.

なお、本実施形態においては、図6に示されるように、インピーダンス算出部10の後段に、該インピーダンス算出部10により算出された肺インピーダンスから呼吸性の変動成分を除去する心拍数アダプティブフィルタ11が備えられていてもよい。この場合、生体インピーダンス測定装置1が植え込まれている生体の心拍数を検出する心拍検出部12も備えられる。心拍検出部12は、例えば、チップ電極5およびリング電極6により検出された心電信号の波形から心拍数を算出する。心拍数アダプティブフィルタ11は、インピーダンス算出部10から受け取った肺インピーダンスから、心拍の周波数と対応する周波数帯域の成分を抽出する。この心拍の周波数と対応する周波数帯域は、心拍検出部12によって検出された心拍数を用いて決定され、例えば、心拍数の平均を中心として該平均から±50%の範囲に含まれる周波数帯域に設定される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a heart rate adaptive filter 11 that removes a respiratory fluctuation component from the lung impedance calculated by the impedance calculation unit 10 is provided after the impedance calculation unit 10. It may be provided. In this case, a heartbeat detecting unit 12 that detects the heart rate of the living body in which the bioimpedance measuring apparatus 1 is implanted is also provided. For example, the heart rate detector 12 calculates the heart rate from the waveform of the electrocardiogram signal detected by the tip electrode 5 and the ring electrode 6. The heart rate adaptive filter 11 extracts a frequency band component corresponding to the frequency of the heartbeat from the lung impedance received from the impedance calculation unit 10. The frequency band corresponding to the frequency of the heartbeat is determined by using the heart rate detected by the heartbeat detecting unit 12, and is, for example, a frequency band included in a range of ± 50% from the average around the average of the heart rate. Is set.

図7(a)は、呼吸性の変動成分を含む肺インピーダンスの一例を示し、図7(b)は、図7(a)の肺インピーダンスから呼吸性の変動成分が除去された肺インピーダンスを示している。このように、生体インピーダンス測定装置1’が植え込まれている生体の呼吸に同期して変動する肺インピーダンスの成分を除去し、肺Bの血液量の変動にさらに正確に由来する肺インピーダンスの成分を得ることができ、通常状態と心不全状態とにおける肺インピーダンスの振幅の変化をさらに顕著に捉えることができる。これにより、例えば、心拍数アダプティブフィルタ11の後段に備えられた心不全診断部13において、肺Bの血液量の変動に正確に由来する肺インピーダンスを用いた心不全の診断をより正確に行うことがきる。   FIG. 7A shows an example of the lung impedance including the respiratory fluctuation component, and FIG. 7B shows the lung impedance obtained by removing the respiratory fluctuation component from the lung impedance of FIG. 7A. ing. In this way, the lung impedance component that varies in synchronization with the respiration of the living body in which the bioimpedance measuring device 1 ′ is implanted is removed, and the lung impedance component that is more accurately derived from the variation in the blood volume of the lung B. And the change in the amplitude of the lung impedance between the normal state and the heart failure state can be captured more remarkably. As a result, for example, the heart failure diagnosis unit 13 provided at the subsequent stage of the heart rate adaptive filter 11 can more accurately diagnose heart failure using lung impedance that is accurately derived from fluctuations in the blood volume of the lung B. .

また、本実施形態においては、カン電極4とチップ電極5との間に交流定電流を供給し、カン電極4とリング電極6との間の電圧を測定することとしたが、交流定電流の供給および電圧の測定に用いられる電極の組み合わせはこれに限定されるものではない。   In the present embodiment, an alternating constant current is supplied between the can electrode 4 and the tip electrode 5 and the voltage between the can electrode 4 and the ring electrode 6 is measured. The combination of electrodes used for supply and voltage measurement is not limited to this.

例えば、カン電極4とリング電極6との間に交流定電流を供給し、カン電極4とチップ電極5との間の電圧を測定することとしてもよい。また、図8に示されるように、カン電極が双極である場合、チップ電極5およびリング電極6のいずれか一方と、カン−ベース電極4aおよびカン−チップ電極4bのいずれか一方との間に交流定電流を供給し、チップ電極5およびリング電極6の他方と、カン−ベース電極4aおよびカン−チップ電極4bの他方との間の電圧を測定することとしてもよい。カン−ベース電極4aは、筐体2からなる電極であり、カン−チップ電極4bは、筐体2に設けられ該筐体2とは絶縁された電極である。   For example, an alternating constant current may be supplied between the can electrode 4 and the ring electrode 6 and the voltage between the can electrode 4 and the tip electrode 5 may be measured. Further, as shown in FIG. 8, when the can electrode is bipolar, it is between one of the tip electrode 5 and the ring electrode 6 and one of the can-base electrode 4a and the can-tip electrode 4b. An AC constant current may be supplied to measure a voltage between the other of the tip electrode 5 and the ring electrode 6 and the other of the can-base electrode 4a and the can-tip electrode 4b. The can-base electrode 4 a is an electrode made of the housing 2, and the can-chip electrode 4 b is an electrode provided on the housing 2 and insulated from the housing 2.

図9は、交流定電流の供給と電圧の測定とに異なる組み合わせの電極を用いて測定された肺インピーダンス(上段)および心内心電信号(下段)を示している。図9に示されるように、交流定電流の供給にチップ電極5とカン−チップ電極4bの組み合わせ、および、リング電極6とカン−ベース電極4aの組み合わせを用い、電圧測定にリング電極6とカン−ベース電極4aの組み合わせ、および、チップ電極5とカン−チップ電極4bの組み合わせを用いた場合においても、通常状態および心不全状態における肺インピーダンスの振幅に明らかな差異が認められる。   FIG. 9 shows lung impedance (upper stage) and intracardiac electrocardiogram signal (lower stage) measured using different combinations of electrodes for supplying alternating constant current and measuring voltage. As shown in FIG. 9, the combination of the tip electrode 5 and the can-tip electrode 4b and the combination of the ring electrode 6 and the can-base electrode 4a are used for supplying an alternating constant current, and the ring electrode 6 and the can-base electrode 4a are used for voltage measurement. Even when the combination of the base electrode 4a and the combination of the tip electrode 5 and the can-tip electrode 4b are used, there is a clear difference in the lung impedance amplitude between the normal state and the heart failure state.

このように、15mm以上の長さ寸法を有するリング電極6を、交流定電流の供給および電圧の測定のいずれで用いた場合でも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, even when the ring electrode 6 having a length of 15 mm or more is used for either supply of AC constant current or measurement of voltage, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

また、本実施形態においては、リング電極6が、15mm以上の長さ寸法を有することとしたが、これに代えて、図10に示されるように、チップ電極5が15mm以上の長さ寸法を有することとしてもよい。また、図11に示されるように、チップ電極5およびリング電極6の両方が15mm以上の長さ寸法を有することとしてもよい。
このように、冠静脈内に配置されるチップ電極5およびリング電極6のうち少なくとも一方が15mm以上の長さ寸法を有することにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the ring electrode 6 has a length dimension of 15 mm or more. Instead, as shown in FIG. 10, the tip electrode 5 has a length dimension of 15 mm or more. It is good also as having. Moreover, as shown in FIG. 11, both the tip electrode 5 and the ring electrode 6 may have a length dimension of 15 mm or more.
Thus, when at least one of the tip electrode 5 and the ring electrode 6 disposed in the coronary vein has a length dimension of 15 mm or more, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

また、本実施形態においては、リード3が2つの電極5,6を備えることとしたが、これに代えて3つの電極を備えていてもよい。この場合、3つの電極のうち2つを交流低電流の供給用として用い、残りの1つを電圧測定用として用いてもよく、または、3つの電極のうち2つを電圧測定用として用い、残りの1つを交流低電流の供給用として用いてもよい。また、3つの電極のうちの一部を、ペーシングパルスの心臓Aへの供給に用いてもよい。   In the present embodiment, the lead 3 is provided with the two electrodes 5 and 6, but may be provided with three electrodes instead. In this case, two of the three electrodes may be used for supplying an alternating current and the remaining one may be used for measuring a voltage, or two of the three electrodes may be used for measuring a voltage, The remaining one may be used for supplying AC low current. A part of the three electrodes may be used for supplying a pacing pulse to the heart A.

図12および図13は、3つの電極の例を示している。
図12においては、リード3の先端から順に、ショート電極51、ショート電極52およびロング電極61が備えられている。ショート電極51,52は、上述したチップ電極5のように十分に短い電極であり、ロング電極61は、上述したリング電極6のようにチップ電極5に比べて十分に長い電極である。
12 and 13 show examples of three electrodes.
In FIG. 12, a short electrode 51, a short electrode 52, and a long electrode 61 are provided in order from the tip of the lead 3. The short electrodes 51 and 52 are sufficiently short electrodes like the above-described tip electrode 5, and the long electrodes 61 are sufficiently long electrodes compared to the tip electrode 5 like the above-described ring electrode 6.

この場合、ロング電極61とカン電極4との間に交流定電流が供給され、カン電極4と一方のショート電極51/52との間の電圧が測定される。また、2つのショート電極51,52を用いて、心電信号の検出と、心臓Aへのペーシングパルスの供給とが行われる。
このようにすることで、肺インピーダンスの高精度の測定と心電信号の検出およびペーシングとを両立することができる。すなわち、十分に小さな表面積を有するショート電極51,52を心電信号の測定およびペーシングに用いることにより、ノイズの少ない心電信号を取得することができ、また、エネルギの低いペーシングパルスで十分なペーシング効果を得ることができる。
In this case, an alternating constant current is supplied between the long electrode 61 and the can electrode 4, and the voltage between the can electrode 4 and one short electrode 51/52 is measured. In addition, detection of an electrocardiogram signal and supply of a pacing pulse to the heart A are performed using the two short electrodes 51 and 52.
By doing so, it is possible to achieve both high-precision measurement of lung impedance and detection and pacing of an electrocardiogram signal. That is, by using the short electrodes 51 and 52 having a sufficiently small surface area for measurement and pacing of an electrocardiogram signal, an electrocardiogram signal with less noise can be obtained, and sufficient pacing can be performed with a low-energy pacing pulse. An effect can be obtained.

図13においては、リード3の先端から順に、ロング電極62、ショート電極53およびロング電極63が備えられている。この場合、一方のロング電極62/63とカン電極4との間に交流定電流が供給され、カン電極4とショート電極53との間の電圧が測定される。また、ショート電極53をマイナス電極として用いて、心臓Aへのペーシングパルスの供給が行われる。
一部の患者においては、ショート電極53の位置の近傍においてペーシングパルスの高い効果が得られる。したがって、このような患者に対して、ペーシングをより有効に行うことができる。
In FIG. 13, a long electrode 62, a short electrode 53, and a long electrode 63 are provided in order from the tip of the lead 3. In this case, an alternating constant current is supplied between one long electrode 62/63 and the can electrode 4, and the voltage between the can electrode 4 and the short electrode 53 is measured. Further, pacing pulses are supplied to the heart A using the short electrode 53 as a negative electrode.
In some patients, a high effect of the pacing pulse is obtained in the vicinity of the position of the short electrode 53. Therefore, pacing can be performed more effectively for such patients.

1,1’ 生体インピーダンス測定装置
2 筐体
3 リード
4 カン電極
4a カン−ベース電極
4b カン−チップ電極
5 チップ電極
6 リング電極
7 高周波定電流回路(電流供給部)
8 差動増幅器(電圧測定部)
9 帯域通過フィルタ
10 インピーダンス算出部
11 心拍数アダプティブフィルタ
12 心拍検出部
13 心不全診断部
A 心臓
B 肺
1, 1 'bioimpedance measuring device 2 housing 3 lead 4 can electrode 4a can-base electrode 4b can-chip electrode 5 chip electrode 6 ring electrode 7 high frequency constant current circuit (current supply unit)
8 Differential amplifier (voltage measurement unit)
9 Bandpass Filter 10 Impedance Calculation Unit 11 Heart Rate Adaptive Filter 12 Heart Rate Detection Unit 13 Heart Failure Diagnosis Unit A Heart B Lung

Claims (3)

胸壁に植え込まれるカン電極を備える筐体と、
該筐体から延び冠静脈に挿入されるリードの先端側に設けられ互いに絶縁された一対の電極と、
該一対の電極の一方と前記カン電極との間に定電流を供給する定電流供給部と、
前記一対の電極の他方と前記カン電極との間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記定電流供給部によって一対の電極の前記一方と前記カン電極との間に供給された定電流と前記電圧測定部によって測定された電圧とを用いてインピーダンスを算出するインピーダンス算出部とを備え、
前記一対の電極は、これら両方の電極が前記冠静脈内に収容可能な長さ寸法を前記リードの長手方向に有するとともに、
前記一対の電極のうち少なくとも1つは、肺への血流が通常の状態と低下している状態とにおいて前記インピーダンス算出部によってそれぞれ算出される前記インピーダンスの振幅の、肺の血流量以外のノイズ成分の変動に起因するばらつきの範囲が互いに重ならないような前記長さ寸法であって、15mm以上150mm以下の前記長さ寸法を有する生体インピーダンス測定装置。
A housing with a can electrode implanted in the chest wall;
A pair of electrodes provided on the distal end side of the lead extending from the housing and inserted into the coronary vein and insulated from each other;
A constant current supply unit for supplying a constant current between one of the pair of electrodes and the can electrode;
A voltage measuring unit for measuring a voltage between the other of the pair of electrodes and the can electrode;
An impedance calculation unit that calculates an impedance using the constant current supplied between the one of the pair of electrodes and the can electrode by the constant current supply unit and the voltage measured by the voltage measurement unit;
The pair of electrodes has a length dimension in the longitudinal direction of the lead, in which both the electrodes can be accommodated in the coronary vein,
At least one of the pair of electrodes is a noise other than a lung blood flow, with an amplitude of the impedance calculated by the impedance calculator in a normal state and a decreased state of blood flow to the lung. The bioimpedance measuring apparatus having the length dimension such that the ranges of variations caused by component fluctuations do not overlap each other, and the length dimension is 15 mm or more and 150 mm or less .
前記一対の電極のうち少なくとも1つが、1.52mm以上5mm以下の外径寸法を有する請求項1に記載の生体インピーダンス測定装置。 The bioimpedance measurement apparatus according to claim 1, wherein at least one of the pair of electrodes has an outer diameter of 1.52 mm or more and 5 mm or less. 前記一対の電極のうち少なくとも1つは、導線が前記リードの周方向に螺旋状に巻かれてなる請求項1または請求項2に記載の生体インピーダンス測定装置。 At least one of the biological impedance measuring apparatus according to claim 1 or claim 2 wires is wound spirally in a circumferential direction of the lead of the pair of electrodes.
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