植込み型医療装置(IMD)を使用した心臓刺激は、心房又は心室等の心腔の1つに関連付けることができる1つ又は複数の植込み電極を含むことができる。心臓の刺激は、IMDに電気的に接続し、心臓組織に密に接触することができる少なくとも第1及び第2の電極を使用した心筋刺激を通して達成することができる。電極は、幾つかの例では、1つ又は複数の植込みリードに沿って位置決めすることができる。刺激は、心臓組織の捕捉に十分である指定された刺激強度(例えば、刺激エネルギー)で提供することができ、すなわち、刺激は、脱分極を心臓の一部分又は全体に効率的に伝搬させることができる。
CRT治療中、同期刺激は、心臓の左心室(LV:left ventricle)及び右心室(RV:right ventricle)に印加することができる。従来、1つのRVペーシング部位及び1つのLVペーシング部位があり得る。複数のLV部位でのペーシング(多部位LVペーシングとして知られている)等の心臓の心腔の複数の部位の刺激が従来の単一部位CHF治療への代替として提案されている。CRT治療を単一部位LVペーシングと比較すると、多部位LVペーシングは、様々な理由により、患者によってはより恩恵を受け得、その理由の1つは、励起可能心臓組織のより効果的な漸増であり得る。そのような恩恵としては、一部のCHF患者での心血行動態的結果の改善を挙げることができる。多部位ペーシングは、心周期内で少なくとも1つの心腔(LV等)の2つ以上の部位で送達される電気刺激を含むことができる。
単一部位ペーシング及び多部位ペーシングの両方は、心腔の幾つかのペーシング部位候補から、電気刺激を送達する少なくとも1つのペーシング部位を選択することを含み得る。患者の心臓機能を回復又は改善するという所望の治療結果を達成するために、様々なペーシング部位候補に対応する幾つかの臨床要因及び装置パラメータの入念な評価が有益である。更に、効果的なペーシング部位は、特に心臓でのリード又は電極の位置決め、ペーシングベクトルの構成、刺激パラメータの値、心筋梗塞等の心臓の病態生理学、電極周囲の線維組織又は瘢痕組織、リードの完全性、及び心疾患の進行又は心臓状態の変化を含む様々な要因により影響を受け得る。その結果、以前に識別したペーシング部位及びペーシングベクトルは、患者での所望の又は適切な電気刺激治療を提供しないことがある。
本発明者らは、単一部位ペーシング又は多部位ペーシングが、心筋梗塞(MI:myocardial infarction)組織、瘢痕組織若しくは線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織内又はその近傍にある部位で実行される場合、これらの部位での刺激が心臓組織の他の部分への電気活性化の伝搬を生じさせないことがあり、したがって所望の治療結果を達成しないことがあることを認識した。少なくともこれらの理由により、本発明者らは、単一部位又は多部位心臓刺激での使用に適するペーシング部位を識別して治療結果を改善する、改善されたシステム及び方法への需要が依然として存在していることを認識した。
本明細書は、特に、心臓を刺激するための、心臓における又は心臓内の1つ又は複数の部位を選択するシステムについて考察する。本システムは、2つ以上の心臓刺激部位での生理学的シグナルを検知し、検知された生理学的シグナルを使用して、2つ以上の候補刺激部位に対応する各活性化タイミングインジケータを生成することができる。本システムは、検知された各生理学的シグナルを使用して、MI組織の存在又はMI組織に対する2つ以上の候補刺激部位のそれぞれの空間的近接性を示すMIインジケータを更に検出することができる。本システムは、治療の有効性、電池の寿命、又は電気刺激ベクトルの複雑性を示す1つ又は複数の第2のインジケータを更に検出することができる。活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを使用することにより、又はこれらのインジケータを1つ若しくは複数の第2のインジケータと一緒に使用することにより、本システムは、自動的に又はユーザ入力に基づいて、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。本システムは、少なくとも1つの標的刺激部位に位置決めされる電極を含む候補電気刺激ベクトルの選択可能な組を生成することができる。本システムは、選択された標的刺激部位をユーザに表示するか、又は選択された少なくとも1つの標的刺激部位を使用して電気刺激を患者に送達することができる。
例1では、システムは、患者の心臓の少なくとも1つの心腔における又は少なくとも1つの心腔内の2つ以上の候補刺激部位における各生理学的シグナルを検知するセンスアンプ回路を含む生理学的センサ回路を含むことができる。本システムは、活性化タイマ回路及び心筋梗塞(MI)受信器回路を含むことができる。活性化タイマ回路は、検知された各生理学的シグナルを使用して、2つ以上の候補刺激部位に対応する各活性化タイミングインジケータを生成するために生理学的センサ回路に結合されるクロック回路を含むことができる。MI受信器回路は、MI組織の存在又は2つ以上の候補刺激部位のそれぞれのMI組織に対する相対空間近接性を示す各MIインジケータを受信することができる。本システムは、活性化タイマ回路及びMI検出器回路に通信可能に結合される刺激部位選択器回路を含むことができる。刺激部位選択器回路は、自動的に又はユーザ入力に基づいて、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。刺激部位選択器回路は、少なくとも1つの標的刺激部位の選択のために、各MIインジケータの少なくとも幾つかを伴う2つ以上の候補刺激部位の人間知覚可能表現を生成することができる。
例2は、例1の主題を含み、又は例1の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、選択された少なくとも1つの標的刺激部位を使用して、患者に電気刺激を送達することができる治療回路を含むことができる。
例3は、例2の主題を含み、又は例2の主題と任意選択的に組み合わせられて、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、2つ以上の候補刺激部位から第1の標的刺激部位及び異なる第2の標的刺激部位を選択することができる刺激部位選択器回路を含むことができる。例3は、同じ心周期中に第1の標的刺激部位及び第2の標的刺激部位に電気刺激を送達することができる治療回路を含むことができる。
例4は、例1〜3のいずれか1つ又は任意の組み合わせの主題を含み、又はその主題と任意選択的に組み合わせられて、心臓の2つ以上の左心室(LV)候補部位で検知された心臓電気シグナルを含む各生理学的シグナルを検知することができる生理学的センサ回路と、2つ以上のLV候補部位での各脱分極タイミングを含む各活性化タイミングインジケータを特定することができる活性化タイマ回路とを含むことができる。
例5は、例4の主題を含み、又は例4の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、2つ以上のLV候補部位での内因性脱分極を含む心臓電気シグナルを検知することができる生理学的センサ回路を含むことができる。
例6は、例4の主題を含み、又は例4の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、心臓の右心室(RV)、右心房(RA:right atrium)、又は左心室(LV)の1つの刺激に応答して、心臓の2つ以上のLV候補部位での誘発性脱分極を含む心臓電気シグナルを検知することができる生理学的センサ回路を含むことができる。
例7は、例4の主題を含み、又は例4の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、参照時間と、2つ以上のLV候補部位での各脱分極との間の時間間隔を含む各脱分極タイミングを特定することができる活性化タイマ回路を含むことができる。
例8は、例7の主題を含み、又は例7の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、QRS群のQ波のタイミングを含む参照時間を検出することができる活性化タイマ回路を含むことができる。活性化タイマ回路は、Q−LV間隔を含む時間間隔を特定することができる。
例9は、例7の主題を含み、又は例7の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、RVでの検知又はペーシングされた活性化のタイミングを含む参照時間を検出することができる活性化タイマ回路を含むことができる。活性化タイマ回路は、RV−LV間隔を含む時間間隔を特定することができる。
例10は、例1〜9のいずれか1つ又は任意の組み合わせの主題を含み、又はその主題と任意選択的に組み合わせられて、2つ以上のLV候補部位での心臓電気シグナルを含む各生理学的シグナルを使用して、2つ以上の候補刺激部位での各MIインジケータを検出することができるMI検出器回路を含むことができる。
例11は、例10の主題を含み、又は例10の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、2つ以上のLV候補部位のそれぞれについて、対応するLV候補部位で検知された心臓電気シグナルの振幅を特定するレベル検出器回路を含むことができるMI検出器回路を含むことができる。MI検出器回路は、心臓電気シグナルの対応する振幅が指定された基準を満たすことに応答して、対応するLV候補部位でのMIインジケータを検出することができる。
例12は、例11の主題を含み、又は例11の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、心臓電気シグナルの振幅を閾値と比較する比較器回路を含むことができるMI検出器回路を含むことができる。MI検出器回路は、2つ以上のLV候補部位のそれぞれについて、特定される振幅が閾値未満である場合、MI組織に空間的に近いという第1のインジケータ、又は特定される振幅が閾値を超える場合、MI組織に対して空間的に離れているか若しくはMI組織がないという第2の指示の一方として各MIインジケータを検出することができる。
例13は、例1〜12のいずれか1つ又は任意の組み合わせの主題を含み、又はその主題と任意選択的に組み合わせられて、検出されたMIインジケータを比較する第1の比較器回路及び活性化タイミングインジケータを比較する第2の比較器回路を含むことができる刺激部位選択器回路を含むことができる。刺激部位選択器は、検出されたMIインジケータの中での比較及び活性化タイミングインジケータの中での比較を使用して、少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。
例14は、例13の主題を含み、又は例13の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、(1)2つ以上の候補刺激部位の他の部位よりも後に活性化する少なくとも1つの標的刺激部位を示す各活性化タイミングインジケータ、及び(2)少なくとも1つの標的刺激部位がMI組織に対して空間的に離れていることを示す各MIインジケータに関連付けられた少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる刺激部位選択器を含むことができる。
例15では、システムは、患者の心臓の左心室(LV)内の2つ以上の候補刺激部位で心臓電気シグナルを検知するセンスアンプ回路を含む生理学的センサ回路と、検知された心臓電気シグナルを使用して、2つ以上のLV候補部位に対応する各活性化タイミングインジケータを生成するために生理学的センサ回路に結合されるクロック回路を含む活性化タイマ回路と、心筋梗塞(MI)検出器回路であって、2つ以上のLV候補部位のそれぞれについて、対応するLV候補部位で検知された心臓電気シグナルの振幅を特定するように構成されるレベル検出器回路、及び心臓電気シグナルの振幅を閾値と比較して、2つ以上のLV候補部位のそれぞれについて、特定される振幅が閾値未満である場合、MI組織に空間的に近いという第1のインジケータ、又は特定される振幅が閾値を超える場合、MI組織に対して空間的に離れているか若しくはMI組織がないという第2の指示の一方として各MIインジケータを検出することができる比較器回路を含むMI検出器回路とを含むことができる。本システムは、活性化タイマ回路及びMI検出器回路に通信可能に結合される刺激部位選択器回路であって、自動的に又はユーザ入力に基づいて、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択する刺激部位選択器回路を含むことができる。少なくとも1つの標的刺激部位は、(1)2つ以上の候補刺激部位の他の部位よりも後に活性化する少なくとも1つの標的刺激部位を示す各活性化タイミングインジケータ、及び(2)少なくとも1つの標的刺激部位がMI組織に対して空間的に離れていることを示す各MIインジケータに関連付けられることができる。本システムは、選択された少なくとも1つの標的刺激部位を使用して、患者に電気刺激を送達することができる治療回路を含むことができる。
例16では、方法は、患者の心臓の少なくとも1つの心腔における又は少なくとも1つの心腔内の2つ以上の候補刺激部位における各生理学的シグナルを検知する動作と、検知された各生理学的シグナルを使用することにより、2つ以上の候補刺激部位に対応する各活性化タイミングインジケータを特定する動作と、MI組織の存在又は2つ以上の候補刺激部位のそれぞれのMI組織に対する相対空間近接性を示す各心筋梗塞(MI)インジケータを検出する動作と、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択する動作と、少なくとも1つの標的刺激部位の選択のために、各MIインジケータの少なくとも幾つかを伴う2つ以上の候補刺激部位の人間知覚可能表現を生成する動作とを含むことができる。
例17は、例16の主題を含み、又は例16の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、選択された少なくとも1つの標的刺激部位を使用して、電気刺激を送達する動作を含むことができる。
例18は、例17の主題を含み、又は例17の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも第1の標的刺激部位及び異なる第2の標的刺激部位を選択することを含み得る、少なくとも1つの標的刺激部位を選択する動作と、同じ心周期中に第1の標的刺激部位及び第2の標的刺激部位に各電気刺激を送達することを含み得る、電気刺激を送達する動作とを含むことができる。
例19は、例16の主題を含み、又は例16の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、心臓の2つ以上の左心室(LV)候補部位で心臓電気シグナルを検知することを含み得る、各生理学的シグナルを検知する選択肢(options)と、2つ以上のLV候補部位での各脱分極タイミングを特定することを含み得る、各活性化タイミングインジケータを特定する選択肢(options)とを含むことができる。
例20は、例19の主題を含み、又は例19の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、参照時間と、2つ以上のLV候補部位での各脱分極タイミングとの間の時間間隔を特定することを含み得る、各活性化タイミングインジケータを特定する動作を含むことができる。参照タイミングは、QRS群のQ派のタイミング又は右心室(RV)で検知若しくはペーシングされる活性化のタイミングを含むことができる。
例21は、例16の主題を含み、又は例16の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、心臓の2つ以上の左心室(LV)候補部位での心臓電気シグナルを検知することを含み得る、各生理学的シグナルを検知する動作と、2つ以上のLV候補部位で検知された心臓電気シグナルの振幅を特定することを含み得る、各MIインジケータを特定する動作と、心臓電気シグナルの振幅を閾値と比較する動作と、2つ以上のLV候補部位のそれぞれについて、特定される振幅が閾値未満である場合、MI組織に空間的に近いという第1のインジケータ、又は特定される振幅が閾値を超える場合、MI組織に対して空間的に離れているか若しくはMI組織がないという第2の指示の一方として各MIインジケータを検出する動作とを含むことができる。
例22は、例16の主題を含み、又は例16の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、少なくとも1つの標的刺激部位を選択する動作を含むことができ、この動作は、(1)2つ以上の候補刺激部位の他の部位よりも後に活性化する少なくとも1つの標的刺激部位を示す各活性化タイミングインジケータ、及び(2)少なくとも1つの標的刺激部位がMI組織に対して空間的に離れていることを示す各MIインジケータに関連付けられた少なくとも1つの標的刺激部位を選択することを含み得る。
例23は、例1〜14のいずれか1つ又は任意の組み合わせの主題を含み、又はその主題と任意選択的に組み合わせられて、少なくとも1つの標的刺激部位に位置決めされる電極を含む候補電気刺激ベクトルの選択可能な組を生成するように構成され得る刺激部位選択器回路を含むことができる。
例24は、例23の主題を含み、又は例23の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、二次インジケータ生成回路及びユーザインターフェースを含むことができる。二次インジケータ生成回路は、治療の有効性、電池の寿命、又は刺激の複雑性の1つを示す1つ又は複数の第2のインジケータを生成するように構成され得る。ユーザインターフェースは、ユーザが、MIインジケータ又は1つ若しくは複数の第2のインジケータの順序に従って候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかをランク付けること、候補電気刺激ベクトルから少なくとも1つの標的電気刺激ベクトルを選択すること、又は選択された少なくとも1つの標的電気刺激ベクトルに従って、心臓に送達する電気刺激治療をプログラムすることができるようにする。
例25は、例24の主題を含み、又は例24の主題と任意選択的に組み合わせられて、任意選択的に、ユーザが候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかをランク付けできるようにするユーザインターフェースを含むことができ、ランク付けは、第1の指定されたインジケータの第1の指定された順序に従って複数の候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかをランク付けることにより、第1のランク付きベクトルを生成することと、第2の指定されたインジケータの第2の指定された順序に従って第1のランク付きベクトルの少なくとも一部分をランク付けることにより、少なくとも第2のランク付きベクトルを生成することとを含むことができ、第1のランク付きベクトルのその一部分は、指定された条件を満たす対応する第1のインジケータを有する。第1の指定されたインジケータは、第2の指定されたインジケータと異なることができ、第1の指定されたインジケータ及び第2の指定されたインジケータは、それぞれMIインジケータ、治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、又は複雑性インジケータから選択され得る。
この概要は、本願の教示の一部の概要であり、本主題の排他的又は網羅的な表現方法であることは意図されない。本主題についての更なる詳細が詳細な説明及び添付の特許請求の範囲において見出される。以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部をなす図面を見た上で本発明の他の態様が当業者に明らかになり、説明及び図面は、それぞれ限定の意味で解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物により規定される。
様々な実施形態は、添付図面の図に例として示される。そのような実施形態は、例証的なものであり、本主題の排他的又は網羅的な実施形態であることは意図されない。
本明細書に開示されるのは、治療刺激のために心臓の少なくとも1つの心腔の少なくとも1つの部位を決定するシステム、装置、及び方法である。電気刺激シーケンス等の刺激は、心臓の左心室(LV)等の心臓の1つ又は複数の部位に印加して、心臓の機能を回復又は改善することができる。指定部位での心臓電気刺激中、又は心臓が内因性心調律中等の指定された条件下にあるときに複数の部位で検知される生理学的シグナルは、分析されて、少なくとも1つの標的刺激部位を決定することができる。選択された刺激部位は、心周期内で同時に又は非同期で刺激されて所望の心血行動態を達成することができる。
図1は、心調律管理(CRM)システム100及びCRMシステム100が動作することができる環境の一部の例を概して示す。CRMシステム100は、1つ又は複数のリード108A〜108C等を通して心臓105に電気的に結合することができる植込み型医療装置(IMD)110等の携帯型医療装置と、通信リンク103等を介してIMD110と通信することができる外部システム120とを含むことができる。IMD110は、ペースメーカ、植込み型心臓除細動器(ICD:implantable cardioverter defibrillator)、又は心臓再同期治療除細動器(CRT−D:cardiac resynchronization therapy defibrilaltor)等の植込み型心臓装置を含み得る。IMD110は、皮下移植装置、ウェアラブル外部装置、神経刺激器、薬剤送達装置、生物学的治療装置、診断装置、又は1つ若しくは複数の他の携帯型医療装置等の1つ又は複数のモニタリング装置又は治療装置を含むことができる。IMD110は、ベッドサイドモニタ又は他の外部モニタ等のモニタリング医療装置に結合され得、又はそれによって置換され得る。
図1に示されるように、IMD110は、心臓105での生理学的シグナルを検知することができ、1つ又は複数のリード108A〜108C等を通して、心臓内等の標的領域に1つ又は複数の治療電気パルスを送達することができる電子回路を収容することができるハーメチック封止缶112を含むことができる。CRMシステム100は、108B等の1つのみのリードを含むことができ、又は108A及び108B等の2つのリードを含むことができる。
リード108Aは、IMD110に接続するように構成することができる基端部と、心臓105の右心房(RA)131内等の標的位置に配置されるように構成することができる先端部とを含むことができる。リード108Aは、先端部又はその近傍に配置することができる第1の電極141と、電極141又はその近傍に配置することができる第2の電極142とを有することができる。電極141及び142は、リード108A内の別個の導体等を介してIMD110に電気的に接続されて、右心房活性の検知及び/又は心房ペーシングパルスの送達を可能にすることができる。リード108Bは、IMD110に接続することができる基端部と、心臓105の右心室(RV)132内等の標的位置に配置することができる先端部とを含むことができる除細動リードであり得る。リード108Bは、先端部に配置することができる第1の電極152、電極152の近傍に配置することができる第2の電極153、電極153の近傍に配置することができる第1の除細動コイル電極154、及び上大動脈(SVC:superior vena cava)配置等のために先端部から離れて配置することができる第2の除細動コイル電極155を有することができる。電極152〜155は、リード108B内の別個の導体等を介してIMD110に電気的に接続することができる。電極152及び153は、心室電位図の検知及び/又は1つ又は複数の心室ペーシングパルスの送達を可能にすることができ、電極154及び155は、1つ又は複数の心室電気的除細動/除細動パルスの送達を可能にすることができる。例では、リード108Bは、3つのみの電極152、154、及び155を含むことができる。電極152及び154は、1つ又は複数の心室ペーシングパルスの検知又は送達に使用することができ、電極154及び155は、1つ又は複数の心室電気的除細動又は除細動パルスの送達に使用することができる。リード108Cは、IMD110に接続することができる基端部と、心臓105の左心室(LV)134内等の標的位置に配置するように構成することができる先端部とを含むことができる。リード108Cは、冠状静脈洞133を通して移植され得、LV上の冠状静脈に配置して、1つ又は複数のペーシングパルスのLVへの送達等を可能にし得る。リード108Cは、リード108Cの先端部に配置することができる電極161と、電極161の近傍に配置することができる別の電極162とを含むことができる。電極161及び162は、リード108C内の別個の導体等を介してIMD110に電気的に接続されて、LV電位図の検知及び/又はLVからの1つ又は複数の再同期ペーシングパルスの送達等を可能にすることができる。リード108C内又はリード108Cに沿って追加の電極を含むことができる。例では、図1に示されるように、第3の電極163及び第4の電極164は、リード108に含めることができる。幾つかの例(図1に示されず)では、リード108A〜108Cの少なくとも1つ又はリード108A〜108C以外の追加のリードは、少なくとも1つの心腔内にない状態で皮膚表面下に移植することができ、又は心臓組織若しくはその近傍に移植することができる。
IMD110は、生理学的シグナルを検知することができる電子回路を含むことができる。生理学的シグナルは、心臓105の機械的機能を表す電位図又はシグナルを含むことができる。ハーメチック封止缶112は、検知又はパルス送達等の電極として機能し得る。例えば、リード108A〜108Cの1つ又は複数からの電極は、缶112と一緒に使用されて、電位図の単極検知又は1つ若しくは複数のペーシングパルスの送達等を行い得る。リード108Bからの除細動電極は、缶112と一緒に使用されて、1つ又は複数の電気的除細動/除細動パルスの送達等を行い得る。例では、IMD110は、リード108A〜108Cの1つ若しくは複数又は缶112に配置される電極間等のインピーダンスを検知することができる。IMD110は、電極の対間に電流を注入し、電極の同じ又は異なる対間に生成される電圧を検知し、オームの法則を使用してインピーダンスを特定するように構成することができる。インピーダンスは、同じ電極対が電流の注入及び電圧の検知に使用可能な双極構成、電流注入の電極対及び電圧検知の電極対が共通の電極を共有することができる三極構成、又は電流注入に使用される電極が電圧検知に使用される電極と別個であり得る四極構成で検知することができる。例では、IMD110は、RVリード108B上の電極と、缶筐体112との間に電流を注入し、同じ電極間又はRVリード108B上の異なる電極と缶筐体112との間に生成される電圧を検知するように構成することができる。生理学的シグナルは、IMD110内に統合することができる1つ又は複数の生理学的センサから検知することができる。IMD110は、IMD110に結合することができる1つ若しくは複数の生理学的センサ又は1つ若しくは複数の外部電極から生理学的シグナルを検知するように構成することもできる。生理学的シグナルの例は、心電図、心内心電図、不整脈、心拍、心拍変動、胸郭内インピーダンス、心臓内インピーダンス、動脈圧、肺動脈圧、左心房圧、RV圧、LV冠状動脈圧、冠動脈血温度、血中酸素飽和度、1つ若しくは複数の心音、物理的活動又は身体活動レベル、活動への生理学的応答、姿勢、呼吸、体重、又は体温の1つ又は複数を含むことができる。
これらのリード及び電極の構成及び機能は、限定ではなく例として上述される。患者のニーズ及び植込み型装置の性能に応じて、これらのリード及び電極の他の構成及び使用が可能である。例えば、心臓系が、皮下に位置決めされる電極を含む皮下植込み型除細動器(S−ICD:subcutaneous implantable cardioverter defibrillator)であり得、又は心臓系が、心臓内若しくは心臓上に直接配置される1つ若しくは複数のリードレスペースメーカを含み得ることが意図される。
示されるように、CRMシステム100は、選択的心臓刺激回路113を含むことができる。選択的心臓刺激回路113は、左心室(LV)134等の心臓105の少なくとも1つの心腔における又は少なくとも1つの心腔内の2つ以上の候補刺激部位で、少なくとも1つの生理学的シグナルを検出するように構成することができる。生理学的シグナルは、心臓電気シグナル又は心臓機械的シグナルを含むことができる。生理学的シグナルは、内因性心臓シグナル又はリード108C上の電極161〜164の1つ若しくは複数を介する電気刺激等に応答した誘発性生理学的応答であり得る。選択的心臓刺激回路113は、2つ以上の候補刺激部位で、対応する候補刺激部位での生理学的シグナルを使用して活性化タイミングインジケータを特定することができる。選択的心臓刺激回路113はまた、2つ以上の候補刺激部位で、MI組織の存在又はMI組織への対応する候補刺激部位の相対空間近接性若しくは遠隔性を示す心筋梗塞(MI)インジケータを検出することもできる。MIインジケータは、検出された生理学的シグナルを使用して検出することができる。選択的心臓刺激回路113は、2つ以上の候補刺激部位に関連する活性化タイミングインジケータの比較及び2つ以上の候補刺激部位に関連するMIインジケータの比較を実行することができる。比較に基づいて、選択的心臓刺激回路113は、自動的又はユーザ入力に基づいて2つ以上の候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができ、及び/又は選択的心臓刺激回路113は、少なくとも1つの標的刺激部位を選択するために、各MIインジケータの少なくとも幾つかを有する2つ以上の候補刺激部位又は選択された少なくとも1つの標的刺激部位の指示等の情報の表示を含め、ユーザインターフェースに表示する提示を生成することができる。選択的心臓刺激回路113は、治療の有効性、電池の寿命、又は刺激の複雑性を示す1つ又は複数の第2のインジケータを更に生成することができる。選択的心臓刺激回路113は、少なくとも1つの標的部位に位置決めされた電極を含む、候補電気刺激ベクトルの選択可能な組を生成することができる。ユーザは、MIインジケータ又は1つ若しくは複数の第2のインジケータの順序に従って候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかをランク付けし得る。選択的心臓刺激回路113は、自動的に又はユーザ入力に基づいて、治療電気刺激を選択された標的刺激部位に送達するようにプログラムすることができる。選択的心臓刺激回路の例について、図2、図3、及び図6等を参照して以下に説明する。
例では、選択的心臓刺激回路113は、心腔等の心臓の少なくとも一部分内の心臓電位の空間分布についての情報を提供するように構成される心臓マッピングシステムで実施することができる。複数の候補刺激部位を分析し、対応する活性化タイミング指示と対応するMIインジケータとを比較する代わりに、選択的心臓刺激回路113は、候補刺激部位から始まり、活性化タイミングインジケータ及びMI組織の存在又はMI組織への対応する候補刺激部位の相対空間近接性若しくは遠隔性を示す対応する心筋梗塞(MI)インジケータを検出することができる。選択的心臓刺激回路113は、分析中の候補刺激部位にそれぞれ関連する活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを使用して、対応する候補刺激部位での心臓電位マップでの表現を作成することができる。活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータがそれぞれ指定された基準を満たす(活性化タイミングが活性化タイミング閾値を上回り、候補刺激部位で検出された心臓電気シグナルが指定された振幅閾値を超える等)場合、選択的心臓刺激回路113は、候補刺激部位を標的刺激部位と見なすことができる。活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータがそれぞれ指定された基準を満たさない場合、選択的心臓刺激回路113は、先に分析された候補部位と異なる別の候補刺激部位をテストすることができる。外部システム120は、IMD110をプログラムできるようにし得、通信リンク103を介して受信することができる等のIMD110により取得された1つ又は複数のシグナルについての情報を受信することができる。外部システム120は、ローカル外部IMDプログラマを含むことができる。外部システム120は、患者状態をモニタし、又はリモートロケーション等から1つ若しくは複数の治療を調整することができるリモート患者管理システムを含むことができる。
通信リンク103は、誘導性テレメトリリンク、無線周波数テレメトリリンク、又はインターネット接続等の電気通信リンクの1つ又は複数を含むことができる。通信リンク103は、IMD110と外部システム120との間にデータ伝送を提供することができる。伝送データは、例えば、IMD110により取得されたリアルタイム生理学的データ、IMD110により取得され、IMD110により記憶された生理学的データ、IMD110に記憶された治療履歴データ若しくはIMD動作状態を示すデータ、プログラム可能に指定可能な検知電極及び構成等を使用した生理学的データ取得を含むことができる1つ若しくは複数の動作を実行するようにIMD110を構成する等のIMD110への1つ若しくは複数のプログラミング命令、装置自己診断テスト、又は1つ若しくは複数の治療の送達を含むことができる。
選択的心臓刺激回路113は、IMD110から抽出されるデータ又は外部システム120内のメモリに記憶されるデータ等を使用して、外部システム120において実施することができる。選択的心臓刺激回路113の一部は、IMD110と外部システム120との間で分散され得る。
IMD110又は外部システム120の一部は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せを使用して実施することができる。IMD110又は外部システム120の一部は、1つ若しくは複数の特定の機能を実行するように構築若しくは構成することができる特定用途向け集積回路を使用して実施され得、又は1つ若しくは複数の特定の機能を実行するようにプログラム若しくは別の方法で構成することができる汎用回路を使用して実施され得る。そのような汎用回路は、マイクロプロセッサ若しくはその一部分、マイクロコントローラ若しくはその一部分、又はプログラマブル論理回路若しくはその一部分を含むことができる。例えば、「比較器」は、特に2つのシグナルの比較の特定の機能を実行するように構築することができる電子回路比較器を含むことができ、又は比較器は、2つのシグナルの比較を実行するように汎用回路の部分に命令するコードにより駆動することができる汎用回路の部分として実施することができる。IMD110を参照して説明するが、CRMシステム100は、皮下医療装置(例えば、皮下ICD、皮下診断装置)、ウェアラブル医療装置(例えば、パッチに基づく検知装置)、又は他の外部医療装置を含むことができる。
図2は、図1に示されるように、選択的心臓刺激回路113の実施形態であり得る選択的電気刺激回路200の例を概して示す。選択的電気刺激回路200は、生理学的センサ回路210、刺激部位分析回路220、コントローラ回路240、及びユーザインターフェースユニット250の1つ又は複数を含むことができる。選択的電気刺激回路200は、任意選択的な治療回路230を更に含むことができる。
生理学的センサ回路210は、センスアンプ回路211及び生理学的シグナル分析器回路212を含むことができる。センスアンプ回路211は、生理学的シグナルを検知し、シグナル増幅、デジタル化、フィルタリング、又は他のシグナル調整動作を実行することができる。例では、生理学的シグナルは、心臓が洞律動等の内因性調律を受けるとき又は心臓が指定された刺激プロトコールに従って刺激されるとき等の指定された条件下で検知することができる。生理学的シグナルの例は、体表面に非侵襲的に取り付けられた電極を使用することにより検知される等の心電図(ECG:electrocardiogram)等の心臓電気シグナル、皮下配置電極を使用することにより検知される等の皮下ECG、或いはリード108A〜108Cの1つ若しくは複数又は缶112上の電極を使用することにより検知され、又は胸腔に配置される電極により検知される等の心内心電図(EGM:electrogram)を含むことができる。生理学的シグナルは、追加又は代替として、内因性心調律又は心臓の刺激への応答としての心房又は心室の収縮等の心臓機械的活動(以下では「心臓機械的シグナル」とする)を示すシグナルを含むことができる。心臓機械的シグナルは、心臓機械的シグナルを検知するセンサの中でも特に、携帯型加速度計又は患者の心音を検知するように構成されるマイクロフォン、周期的な心臓収縮の結果としての心臓若しくは胸郭インピーダンス変化を検知するように構成されるインピーダンスセンサ、又は血圧シグナルを検知するように構成される圧力センサから検知することができる。
生理学的シグナル分析器回路212は、心臓電気シグナル又は心臓機械的シグナルから1つ又は複数の特徴的シグナル特性を検出することができる。特徴的シグナル特性は、表面ECG、皮下ECG、又は心内EGMから検出することができるP波、Q波、R波、QRS群、又はT波等の内因性心臓活動を示す一時的又は形態学的特性を含むことができる。特徴的シグナル特性は、心臓の電気刺激に応答した誘発性電気又は機械的活性化等の誘発性心臓活動を示すこともできる。生理学的シグナル分析器回路212は、生理学的シグナルの強度測定を閾値と比較することにより、特徴的シグナル特性を検出することができる。シグナル特性は、強度測定が閾値を超えるか又は指定されたマージンを超える場合に検出されたと見なされる。強度測定の例は、シグナル強度、シグナル振幅の傾き若しくは変化率、積分シグナル等の変換された生理学的シグナルの振幅、又は電力スペクトル密度等の周波数領域測定を含むことができる。
生理学的センサ回路210は、2つ以上の生理学的シグナルを同時又は順次に検知し分析することができる。2つ以上の生理学的シグナルは、心臓の左心室(LV)、右心室(RV)、左心房(LA:left ventricle)、又は右心房(RA)等の心腔における又は心腔内の2つ以上の部位からそれぞれ検知することができる。生理学的センサ回路210は、心臓の心腔に又は心腔内に脱着可能に位置決めされる各電極を含む各検知ベクトルを介して、2つ以上の生理学的シグナルを検知することができる。例えば、生理学的センサ回路210は、LVリード133上の電極161〜164の少なくとも1つをそれぞれ含む各検知ベクトルを使用して、2つ以上のLV部位から2つ以上の生理学的シグナルを検知することができる。LV検知ベクトルの例は、161〜164の中で選択される電極の対間又は電極161〜164の1つと、異なる心腔に位置決めされるか若しくは異なるリード(RVリード108B上の電極152〜155の1つ又はRAリード108A上の電極141若しくは142等)に取り付けられた別の電極との間等の双極検知ベクトルを含むことができる。LV検知ベクトルの別の例は、電極161〜164の1つと缶112との間等の単極検知ベクトルを含むことができる。
刺激部位分析回路220は、生理学的センサ回路210に結合され、又は通信することができ、生理学的センサ回路210により検知される生理学的シグナルを使用する等により心臓の左心室(LV)等の心腔の1つ又は複数の標的刺激部位を決定するように構成することができる。例では、刺激部位分析回路220は、選択的電気刺激回路200内のマイクロプロセッサ回路の一部として実施することができる。マイクロプロセッサ回路は、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)、マイクロプロセッサ、又は物理的活動情報を含む情報を処理する他のタイプのプロセッサ等の専用プロセッサであり得る。代替的に、マイクロプロセッサ回路は、本明細書に記載される機能、方法、又は技法を実行する命令の組を受信し実行することができる汎用プロセッサであり得る。
例では、刺激部位分析回路220は、単独で又は組み合わせて、本明細書に記載される機能、方法、又は技法を実行し得る1つ又は複数の他の回路又はサブ回路を含む回路セットを含むことができる。例では、回路セットのハードウェアは、特定の動作を実行するように不変に設計(例えば、ハード配線)され得る。例では、回路セットのハードウェアは、特定の動作の命令を符号化するように物理的に変更される(例えば、不変密集粒子等の磁気的、電気的で移動可能な配置)コンピュータ可読媒体を含む、可変接続される物理的構成要素(例えば、実行ユニット、トランジスタ、単純な回路等)を含み得る。物理的な構成要素を接続するにあたり、ハードウェア構成要素の基本的な電気特性は、例えば絶縁体から導電体に、又はこの逆に変更される。命令は、組み込みハードウェア(例えば、実行ユニット又はローディング機構)に、可変接続を介してハードウェア内の回路セットのメンバを作成させ、動作時に特定の動作の一部を実行させることができる。したがって、コンピュータ可読媒体は、装置が動作中であるとき、回路セットメンバの他の構成要素に通信可能に結合される。例では、2つ以上の回路セットの2つ以上のメンバ内の任意の物理的構成要素が使用可能である。例えば、動作中、実行ユニットは、ある時点で第1の回路セットの第1の回路において使用され得、別の時点で第1の回路セット内の第2の回路又は第2の回路セット内の第3の回路により再使用され得る。
図2に示されるように、刺激部位分析回路220は、活性化タイマ回路221、心筋梗塞(MI)受信器回路222、及び刺激部位選択器回路223の1つ又は複数を含むことができる。活性化タイマ回路221は、生理学的センサ回路210に結合され、生理学的センサ回路210により検知される等の各生理学的シグナルを使用して、各活性化タイミングインジケータを特定するように構成することができる。活性化タイミングインジケータには、心臓の少なくとも1つの心腔における又は少なくとも1つの心腔内の対応する2つ以上の候補刺激部位が関連付けられる。活性化タイミングインジケータは、特徴的シグナル特性と参照時間との間の時間間隔として計算することができる。特徴的シグナル特性の例は、内因性若しくは誘発性心臓電気脱分極又は機械的活性化を含むことができる。活性化タイマ回路221の例について、図3等を参照して以下に説明する。
MI受信器回路222は、2つ以上の候補刺激部位に対応する各MIインジケータを受信することができる。例では、各MIインジケータは、予め特定することができ、又はMI受信器回路222がアクセス可能なメモリに記憶することができる。例では、MI受信器回路222は、生理学的センサ回路210に結合されるMI検出器回路を含み、2つ以上の候補刺激部位で検知される心臓電気シグナルを使用して、2つ以上の候補刺激部位の各MIインジケータを検出することができる。MIインジケータは、MI組織の存在又はMI組織に対する2つ以上の候補刺激部位のそれぞれの相対空間近接性を示すことができる。MI受信器回路222の例について、図3等を参照して以下に説明する。
刺激部位選択器回路223は、活性化タイマ回路221及びMI受信器回路222に通信可能に結合され、自動的に又はユーザ入力に基づいて、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択するように構成することができる。刺激部位選択器回路223は、2つ以上の候補刺激部位に関連付けられた活性化タイミングインジケータを比較することができる第1の比較器回路を含むことができる。刺激部位選択器回路223は、2つ以上の候補刺激部位に関連付けられたMIインジケータを比較することができる第2の比較器回路を含むことができる。活性化タイミングインジケータの中の比較及びMIインジケータの中の比較の一方又は両方を使用することにより、刺激部位選択器回路223は、自動的に又はユーザ入力に基づいて、2つ以上の候補刺激部位の中で最新の活性化タイミングインジケータ及び対応する標的刺激部位がMI組織外又はMI組織から離れていることを示すMIインジケータに対応する少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。選択される部位は、最新の活性化タイミングインジケータが閾値を超えるか、又は指定範囲内にあることに応答して更に決定することができる。刺激部位選択器回路223の例について、図3等を参照して以下に説明する。
例では、刺激部位選択器回路223は、2つ以上の候補刺激部位から少なくとも2つの標的刺激部位を選択することができる。少なくとも2つの標的刺激部位の選択は、第1の標的部位SP1がまず選択され、SP1が異なる第2の標的部位SP2を決定する後続プロセスで使用されるように、順次プロセスで実行することができる。例では、第1の組の生理学的シグナルは、心臓が洞律動等の指定された内因性調律を受けているとき又は心臓がRAペーシング等の指定された刺激プロトコールに従って刺激されているとき、心臓のLV等の心腔上の複数の候補部位から検知することができる。活性化タイマ回路221は、第1の組の生理学的シグナルを使用して、複数の候補部位に関連する第1の組の活性化タイミングインジケータを特定することができる。第1の組の活性化タイミングインジケータは、それぞれ検出された特徴的シグナル特性と、Q波又はRAペーシングの刺激アーチファクトのタイミングとの間の時間間隔として計算することができる。MI受信器回路222は、第1の組の活性化タイミングインジケータ及び第1の組の生理学的シグナルを使用して、複数の候補部位に関連する第1の組のMIインジケータを特定することができる。刺激部位選択器回路223は、第1の組の活性化タイミングインジケータ及び第1の組のMIインジケータを使用して、第1の標的部位SP1を決定することができ、第1の標的部位SP1は、例えば、第1の組の活性化タイミングインジケータの他のインジケータよりも後に対応する活性化タイミングインジケータを有すると共に、部位SP1がMI組織の外部にあるか又はMI組織から離れていることを示す対応するMIインジケータを有する。次に、心臓が、少なくとも、前に特定された第1の標的部位SP1の電気刺激等の指定された刺激プロトコールに従って刺激されるとき、第2の組の生理学的シグナルを検知することができる。活性化タイマ回路221及びMI受信器回路222は、心臓のLV等の心腔上の、予め選択された第1の標的部位SP1を除く複数の部位から検知される第2の組の生理学的シグナルを使用して、第2の組の活性化タイミングインジケータ及び第2の組のMIインジケータをそれぞれ特定することができる。第2の活性化タイミングインジケータは、それぞれ検出された特徴的シグナル特性と、第1の選択された部位SP1での電気刺激との間の時間間隔等として計算することができる。刺激部位選択器回路223は、第2の組の活性化タイミングインジケータ及び第2の組のMIインジケータを使用して、予め選択された第1の標的部位SP1を除く複数の部位から第2の標的部位SP2を決定することができる。活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータに適用されるようなSP2を選択する基準は、SP1を選択する基準と同様であり得る。標的刺激部位を順次選択するこのプロセスは、繰り返されて、第3の標的刺激部位(SP3)又は追加の標的刺激部位等を決定することができ、これは本発明の意図内にあると見なされる。
選択的電気刺激回路200は、選択された少なくとも1つの標的刺激部位を使用して、患者に治療を送達するように構成される任意選択的な治療回路230を含むことができる。例では、治療は、2つ以上の候補刺激部位での活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを含む情報に基づいて送達することができる。治療回路200は、心臓刺激、神経刺激、電気的除細動、除細動、又は他のタイプの電気治療を送達することができる電気刺激回路231を含むことができる。例では、電気刺激回路231は、選択された少なくとも1つの標的刺激部位に位置決めされた少なくとも1つの刺激電極に結合されて、標的刺激部位に電気刺激を送達することができる。パルス列等の電気刺激は、IMD100又は外部パルス発生器により生成することができ、リード108A〜108Cの1つ又は複数及びそれぞれに取り付けられた電極等のペーシング送達システムを介して、心臓の2つ以上の候補刺激部位に送達することができる。電気刺激は、アノードとカソードとの間に送達することができる。アノード及びカソードは、ペーシングベクトルを形成する。電気刺激は、単極又は双極ペーシング構成を含むことができる。単極ペーシングは、心臓の標的刺激部位又はその近傍に位置決めされた電極(リード108A〜108Cの1つ上の電極等)と、IMD缶112等のリターン電極との間の刺激を含むことができる。双極ペーシングは、リード108A〜108Cの1つ又は複数上の2つの電極間の刺激を含むことができる。
電気刺激回路231は、単一部位刺激又は多部位刺激を送達することができる。例では、1つのみの標的部位SP1が選択され、電気刺激回路231は、少なくとも、SP1に位置決めされた電極を使用して単一部位電気刺激を送達することができる。別の例では、少なくとも2つの標的部位SP1及びSP2が選択され、電気刺激回路231は、SP1及びSP2の両方における電気刺激を含む多部位刺激を送達することができる。多部位刺激は、同時に又は心周期の検知若しくはペーシングされる時間間隔値未満の指定された時間オフセットで隔てられて、同じ心周期内で複数の部位に送達され得る。例として、時間オフセットは0〜100m秒であり得る。例では、電気刺激回路231は、SP1への第1の電気刺激及びSP2への異なる第2の電気刺激をプログラム又は送達することができ、ここで、第2の電気刺激は、振幅、パルス幅、デューティサイクル、持続時間、又は周波数を含む少なくとも1つの刺激パラメータにより、第1の電気刺激と異なる。
多部位刺激の場合、電気刺激の2つ以上の部位は、右心房(RA)、右心室(RV)、左心房(LA)、及び左心室(LV)、又は任意の心腔の周囲組織を含め、1つ若しくは複数の心腔内部の解剖学的領域又は1つ若しくは複数の心腔の心外膜面上の解剖学的領域を含むことができる。例では、電気刺激回路231は、電気刺激を少なくともRVの部位及びLVの部位に送達することができる。別の例では、多部位刺激回路212は、LVの2つ以上の部位等の同じ心腔の2つ以上の部位に電気刺激を送達することができ、これを以下では「多部位LVペーシング」と呼ぶ。多部位LVペーシングは、2つ以上のLVペーシングベクトルを使用して達成することができる。各LVペーシングベクトルは、1つ又は複数のLVリード、カテーテル、又はLVリード133上の電極161〜164等の非テザリングペーシングユニットに分布するLV電極から選択されるアノード又はカソードの少なくとも一方を含む。電気刺激回路231は、2つのLV電極間の双極ペーシング、LV電極とRV電極若しくはRA電極との間の双極ペーシング、1つ若しくは複数のLV電極とRV電極RA電極との間の三極ペーシング、又はLV電極とIMD缶112との間の単極ペーシングの1つ又は複数を使用して多部位LVペーシングを送達することができる。電気刺激は、同時刺激又は心周期の検知若しくはペーシングされる時間間隔値未満の指定された時間オフセットで隔てられた非同期刺激等、心周期内で2つ以上の部位に送達することができる。
コントローラ回路240は、命令受信器回路251等から外部プログラミング入力を受信して、生理学的センサ回路210、刺激部位分析回路220、任意選択的な治療回路230の動作、並びにこれらの構成要素と各サブ構成要素との間のデータフロー及び命令を制御することができる。例では、コントローラ回路240は、生理学的センサ回路210を制御して、2つ以上の候補刺激部位のそれぞれで生理学的シグナルを検知することができる。コントローラ回路240は、候補刺激部位の活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータをそれぞれ生成するように、活性化タイマ回路221及びMI受信器回路222をスケジュールすることができる。例では、コントローラ回路240は、特定の候補刺激部位に関連する活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータの特定にそれぞれ使用される複数のテストセッション中等、候補刺激部位の活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを生成する順次プロセスをスケジュールすることができる。別の例では、コントローラ回路240は、同じ心周期又は同じテストセッション内のすべての候補刺激部位に関連する活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを特定する等、候補刺激部位の活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを生成する並行プロセスをスケジュールすることができる。
ユーザインターフェースユニット250は、命令受信器回路251及び出力回路252を含むことができる。命令受信器回路251は、生理学的シグナル検知、活性化タイミングの計算、MIインジケータの特定のプログラミング選択肢若しくはパラメータ、又は選択された標的刺激部位に送達する治療のパラメータを受信することができる。命令受信器回路251は、システムユーザが、キーボード、画面上キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、タッチスクリーン、又は他のポインティング若しくはナビゲート装置等のプログラミングを選択できるようにする入力装置を含むことができる。命令受信器回路251は、候補部位からの少なくとも1つの標的刺激部位のユーザ選択又は刺激部位選択器回路223により選択された、選択された少なくとも1つの標的刺激部位の確認、選択解除、オーバーライド、又は他の方法での変更を行うユーザ命令を受信することができる。
出力回路252は、選択された少なくとも1つの標的刺激部位の指示を含む情報の、ディスプレイ等への人間知覚可能提示を生成することができる。出力回路252は、追加又は代替として、候補刺激部位の少なくとも一部に関連する活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータをディスプレイに提示することができ、それにより、システムユーザは、候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。情報は、表、チャート、図、又は任意の他のタイプのテキスト、表、若しくはグラフの表示形式で提示することができる。出力情報の提示は、選択された又は選択されてない刺激部位をシステムユーザに警告するオーディオ又は他のメディア形式を含むことができる。例では、ディスプレイ等のユーザインターフェースユニット250の少なくとも一部は、外部システム120で実施することができる。
例では、選択的電気刺激回路200は、刺激部位分析回路220への追加又は代替として、刺激ベクトル選択器回路を含むことができる。刺激ベクトル選択器回路は、複数の候補刺激ベクトルから1つ又は複数の刺激ベクトルを選択するように構成することができる。各刺激ベクトルは、アノード電極及びカソード電極を含むことができる。例では、カソード又はアノードは、心腔(LV等)での選択部位に位置決めされる電極を含むことができる。例では、刺激ベクトル選択器回路は、刺激部位分析回路220により決定される等の最新の活性化タイミングインジケータに対応する選択刺激部位に位置決めされるカソードをそれぞれ含む1つ又は複数の選択刺激部ベクトルを選択することができる。例では、刺激ベクトル選択器回路は、活性化タイミングインジケータ及び1つ又は複数の追加のパラメータを使用して、1つ又は複数の選択刺激ベクトルを決定することができる。追加のパラメータの例は、特に刺激電極間で検知されるようなリードインピーダンス、心臓組織を捕捉するのに必要な最小エネルギーを示すペーシング閾値、刺激中の横隔神経刺激の不在又は有意性、刺激による消費電力、及びパルス発生器の寿命への影響を含むことができる。電気刺激回路231は、選択された1つ又は複数の刺激ベクトルに従って複数の電気刺激を送達することができる。
図3は、図2の刺激部位分析回路220の実施形態であり得る刺激部位分析回路300の例を概して示す。刺激部位分析回路300は、心臓のLVにおける又はLV内の2つ以上の候補部位から少なくとも1つのLV標的部位を選択するように構成することができる。刺激部位分析回路300は、LV脱分極検出器回路310、活性化タイマ回路221の実施形態であり得る活性化タイマ回路320、MI受信器回路222の実施形態であり得るMI検出器回路330、及び刺激部位選択器回路223の実施形態であり得る刺激部位選択器回路340を含むことができる。LV標的刺激部位選択への代替として、刺激部位分析回路300は、心臓のRV、RA、又はLA等の異なる心腔における又は心腔内の標的刺激部位を選択するように変更され、構成することができ、これは本発明の意図内にある。
LV脱分極検出器回路310は、生理学的センサ回路210により検知される心臓電気シグナルから脱分極を検出するように構成することができる。心臓電気シグナルは、LV心外膜面、LV心内膜面、又はLV心筋内の複数の部位等の心臓のLVの2つ以上の候補部位で検知することができる。心臓電気シグナルは、LVリード108C上の電極161〜164の中等の2つ以上のLV候補部位に脱着可能に位置決めされた検知電極を介して検知される電位図(EGM)を含むことができる。EGMは、対応するLV候補部位での組織又はその周辺の組織の脱分極を示すことができる。例では、心臓電気シグナルは内因性LV EGMであり、LV脱分極検出器回路310は、2つ以上のLV候補部位において内因性脱分極を検出することができる。別の例では、心臓電気シグナルは、心臓の右心室(RV)、右心房(RA)、又は左心室(LV)の1つの刺激等の心臓の一部分の外因性刺激への誘発性応答に示す誘発性LV EGMを含むことができる。内因性又は誘発性脱分極は、電圧上昇又は特徴のある形態により特徴付けることができる。LV脱分極検出器回路310は、EGMの振幅又は整流若しくは積分EGMの振幅を閾値と比較することができる比較器回路を含むことができる。LV脱分極検出器回路310は、振幅が閾値を超える場合、内因性又は誘発性LV脱分極を検出することができる。幾つかの場合、LV脱分極検出器回路310は、EGM振幅の変化率が閾値を超える場合、又はEGMの形態が指定された程度内でLV脱分極の代表的なテンプレートに一致する場合、内因性又は誘発性LV脱分極を検出することができる。
活性化タイマ回路320は、参照時間検出器回路321及びクロック回路322を含むことができる。参照時間検出器回路321は、内因性QRS群のQ波のタイミング、RV若しくはRAでの内因性活性化のタイミング、又はRAペーシングのペーシングアーチファクトのタイミング若しくはRVペーシングのペーシングアーチファクトのタイミング等のLV候補部位において誘発性応答を生成する心臓の一部分の刺激のタイミング等の参照時間を特定することができる。クロック回路322は、検出LV脱分極の特徴的特性(例えば、ピーク)のタイミングを測定し、特にQ−LV間隔、RV−LV間隔、又はRA−LV間隔等の検出LV脱分極のタイミングと参照時間との間の時間間隔として活性化タイミングインジケータを生成することができる。
MI検出器回路330は、レベル検出器回路331及び比較器回路332を含むことができる。レベル検出器回路331は、2つ以上のLV候補刺激部位での検出LV脱分極の振幅等の強度を測定することができる。本発明者らは、LV EGMが、MI組織、瘢痕組織若しくは線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織内又はその近傍にある部位で検知される場合、LV EGMの振幅等のLV強度を実質的に低減し得ることを認識した。本発明者らは、これらの部位で検知されるEGMが、MI組織に対して比較的より離れている他の部位と比較等して後の活性化を実証し得ることも認識した。したがって、後の活性化の部位での刺激は、より生存能力がある心臓組織を回復し、したがって、より良好な治療結果を提供し得るが、MI組織内又はMI組織に近い部位での刺激は、MI組織に対して離れているか又はMI組織がない部位での刺激よりも不良な治療結果につながり得る。
比較器回路332は、検出LV脱分極の強度を指定された基準と比較することができる。例では、比較器回路332は、心臓電気シグナルの振幅を閾値と比較することができる。比較に基づいて、MI検出器回路330は、2つ以上のLV候補部位のそれぞれについて、特定された振幅が閾値未満である場合、MI組織に対する空間的近接性の第1のインジケータ、又は特定された振幅が閾値を超える場合、MI組織に対する空間的遠隔性又はMI組織がないという第2のインジケータの一方として各MIインジケータを検出することができる。例では、MIインジケータは、対応する候補刺激部位が、MI組織、瘢痕又は線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織内又はその近傍にある可能性を表す数値を有することができる。MIインジケータは、代替的に、MI組織の「存在」若しくは「不在」、MI組織に対する「近接性」若しくは「遠隔性」の指示、又はMI組織に対する「近接性」と「遠隔性」との間の任意の中間カテゴリ等のカテゴリ値を有することができる。
刺激部位選択器回路340は、活性化タイマ回路320に結合される活性化タイミング比較器341、MI検出器回路330に結合されるMI比較器回路342、及び刺激部位選択器343を含むことができる。活性化タイミング比較器341は、2つ以上のLV候補刺激部位の、参照時間に対する時間間隔等のLV脱分極タイミングを比較し、候補部位の他の部位よりも時間的に遅い、対応するLV活性化タイミングを有する1つ又は複数の部位を候補部位から識別することができる。MIインジケータ比較器回路342は、2つ以上のLV候補刺激部位のMIインジケータを比較し、識別された1つ又は複数の部位がMI組織に対して空間的に離れていることを示す、対応するMIインジケータを有する1つ又は複数の部位を候補部位から識別することができる。例では、MIインジケータ比較器回路342は、LV強度が閾値を超える場合等のLV強度を指定された基準と比較することにより、そのような「MI遠隔」部位を識別することができる。
刺激部位選択/ランク付け回路343は、活性化タイミングの比較及びMIインジケータの比較を使用して、2つ以上の候補部位から少なくとも1つのLV標的刺激部位を選択することができる。例では、刺激部位選択/ランク付け回路343は、2つ以上の候補刺激部位の他の部位よりも後に活性化する少なくとも1つの標的刺激部位を示す各活化タイミングインジケータ及び少なくとも1つの標的刺激部位がMI組織に対して空間的に離れていることを示す各MIインジケータにそれぞれ関連する少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。
例では、刺激部位選択/ランク付け回路343は、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、候補刺激部位の一部分又はすべてのランク付け可能な組を生成するように構成することができる。ランク付け可能な組の各候補刺激部位には、参照時間に対する時間間隔等の対応する活性化タイミングインジケータ及びLV脱分極の振幅又は強度測定等のMIインジケータが関連付けられる。ランク付け可能な組は、ユーザインターフェースユニット250に表示することができ、システムユーザは、活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータの一方又は両方に従って、ランク付け可能な組内の候補刺激部位をランク付けることができる。
例では、刺激部位選択/ランク付け回路343は、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、候補刺激部位の一部分又はすべてを自動的にランク付けるように構成することができる。例えば、刺激部位選択/ランク付け回路343は、活性化タイミングの降順に従って候補刺激部位をランク付けることができ、それにより、後に活性化タイミングを有するか又は参照時間からの間隔が長い候補刺激部位は、先に活性化タイミングを有するか又は参照時間からの間隔が短い候補刺激部位よりも高い優先度にランク付けられる。刺激部位選択/ランク付け回路343は、代替的に、MIインジケータの降順に従って候補刺激部位をランク付けることができ、それにより、MI組織からより離れているという指示を有するか又はLV脱分極の振幅が大きい候補刺激部位は、MI組織に近いという指示を有するか又はLV脱分極の振幅が小さい候補刺激部位よりも高い優先度にランク付けられる。
図4は、対象の心臓における又は心臓内の1つ又は複数の刺激部位を選択する方法400の例を概して示す。方法400は、植込み型、ウェアラブル、若しくは他の携帯型医療装置内、又は遠隔患者管理システム内で実施され動作することができる。例では、方法400は、選択的電気刺激回路200又はその任意の変更形態により実行することができる。
方法400は、ステップ410において開始することができ、ステップ410において、各生理学的シグナルは、心臓の左心室(LV)等の少なくとも1つの心腔内の2つ以上の候補刺激部位において検知することができる。生理学的シグナルは、心臓が洞律動等の固有調律を受けるとき、又は心臓が右心房(RA)若しくは右心室(RV)でのペーシング中等で刺激されるとき等の指定された条件下で検知することができる。生理学的シグナルは、リード108A〜108Cの1つ若しくは複数又は缶112上の電極を使用する等により、1つ又は複数の心臓部位で検知される心内心電図(EGM)等の心臓電気シグナルを含むことができる。追加又は代替として、生理学的シグナルは、心音シグナル、血圧シグナル、又は内因性心調律若しくは心臓の刺激への応答としての心房若しくは心房の収縮を示す他のシグナル等の心臓機械的シグナルを含むことができる。
420において、2つ以上の候補刺激部位に関連する各活性化タイミングインジケータは、検知された生理学的シグナルを使用して特定することができる。例では、活性化タイミングインジケータは、2つ以上の候補刺激部位でそれぞれ検知された生理学的シグナルの特徴的シグナル特性の相対的タイミングを含むことができる。特徴的シグナル特性の例は、心周期内のLV EGMのピーク、表面ECG、皮下ECG、若しくは心内EGMから検出することができるP波、Q波、R波、QRS群、又はT波等の内因性心臓活動又は心臓の電気刺激に応答する誘発性電気若しくは機械的活性化等の誘発性心臓活動を示す時間的又は形態的シグナル特性を含むことができる。別の例では、活性化タイミングインジケータは、生理学的シグナルの特徴的シグナル特性と参照時間との時間間隔として計算することができる。参照時間の例は、内因性QRS群のQ波のタイミング、RV若しくはRAでの内因性活性化のタイミング、RAペーシングのペーシングアーチファクトのタイミング等の心臓の一部分の刺激のタイミング、又はRVペーシングのペーシングアーチファクトのタイミングを含むことができる。
430において、2つ以上の候補刺激部位での各MIインジケータは、2つ以上の候補刺激部位で検知される生理学的シグナルを使用して検出することができる。MIインジケータは、数値又はカテゴリ値を有することができる。例では、2つ以上の候補刺激部位で検知される心臓電気シグナルの振幅又は他の強度測定が、MI組織、瘢痕若しくは線維組織、瘢痕又は線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織の存在又はそれへの2つ以上の候補刺激部位のそれぞれの相対空間的近接性を予測するのに使用することができる。MIインジケータを生成する例について、図5等を参照して以下に説明する。
440において、少なくとも1つの標的刺激部位は、各活性化タイミングインジケータ及び各MIインジケータを使用して、瘢痕又は線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織2つ以上の候補刺激部位から選択することができる。例では、2つ以上の候補刺激部位に関連する活性化タイミングインジケータが互いに比較され、2つ以上の候補刺激部位に関連するMIインジケータが互いに比較される。少なくとも1つの標的刺激部位は、(1)2つ以上の候補刺激部位の他の部位よりも遅い対応する活性化タイミングインジケータを有し、(2)対応する標的刺激部位がMI組織外又はMI組織から離れていることを示す、対応するMIインジケータを有する場合に選択することができる。選択された部位は、最新の活性化タイミングインジケータが閾値を超えるか又は指定された範囲内にある場合、更に確認することができる。
450において、少なくとも1つの標的刺激部位を選択するために各MIインジケータの少なくとも幾つか又は少なくとも1つの標的刺激部位の指示を有する2つ以上の候補刺激部位の人間知覚可能提示を生成することができる。提示は、少なくとも1つの標的刺激部位に関連する活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータを含むこともできる。例では、提示は、各活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータと共に、候補刺激部位の一部分又はすべてを含むことができ、それにより、システムユーザは、候補刺激部位から少なくとも1つの標的刺激部位を選択することができる。情報は、システムユーザに表示するために表、チャート、図、又は任意の他のタイプのテキスト、表、若しくはグラフィックスの表示形式で提示することができる。出力情報の提示は、選択された又は選択されていない刺激部位をシステムユーザに警告するオーディオ又は他のメディア形式を含むことができる。
方法400は、選択された少なくとも1つの標的部位に電気刺激を送達する任意選択的なステップ460を含むことができる。電気刺激は、アノードとカソードとの間に送達することができる。アノード及びカソードはペーシングベクトルを形成する。電気刺激は、単極又は双極ペーシング構成を含むことができる。刺激は、1つのみの標的部位SP1が選択される場合に単一部位刺激を含み、少なくとも2つの標的部位SP1及びSP2が選択される場合に多部位刺激を含むことができる。多部位刺激は、右心房(RA)、右心室(RV)、左心房(LA)、及び左心室(LV)、又は任意の心腔の周囲組織を含め、1つ若しくは複数の心腔内部の解剖学的領域又は1つ若しくは複数の心腔の心外膜面上の解剖学的領域を含むことができる。例では、多部位刺激は、RVでの第1の刺激部位SP1及びLVでの第2の刺激部位SP2を含むことができる。別の例では、標的刺激部位SP1及びSP2は、LV等の同じ心腔内にある。SP1及びSP2に送達される各電気刺激は、同時に又は心周期の検知若しくはペーシングされる時間間隔値未満の指定された時間オフセットで隔てられて同じ心周期内にあることができる。例では、時間的オフセットは0〜100m秒であり得る。例では、SP1に送達される電気刺激は、振幅、パルス幅、デューティサイクル、持続時間、又は周波数等の少なくとも1つの刺激パラメータにより、SP2に送達される電気刺激と異なることができる。
幾つかの例では、方法400は、最新の活性化に対応する部位での刺激への血行動態的応答を受信する任意選択的な動作を含むことができる。血行動態的応答は、最新の活性化タイミングインジケータが閾値を超える等の基準への追加又は代替として使用することができる。例えば、440において少なくとも1つの標的刺激部位を選択した後、「確認」電気刺激を少なくとも1つの標的刺激部位に送達することができ、血行動態学的センサ等を使用することにより、その結果生成される血行動態学的応答を検知することができる。血行動態学的応答は、特に動脈圧、肺動脈圧、左心房圧、RV圧、LV冠状動脈圧、胸郭内又は心臓内インピーダンス、血液温度、1つ又は複数の心音、血中酸素飽和度、中心静脈pH値を含むことができる。少なくとも1つの標的刺激部位は、血行動態学的応答が、SP2が関わらない刺激(例えば、SP1で電気刺激)よりも優れた、指定マージンを超えた血行動態学的結果の改善等を示す指定された基準を満たす場合に確認することができる。
幾つかの例では、方法400は、候補電気刺激ベクトルの選択可能な組を生成することを含み得る。候補電気刺激ベクトルは、候補刺激部位に位置決めされた電極を含むことができる。方法400は、自動的に又はユーザ入力に基づいて、選択可能な組から少なくとも1つの標的電気刺激ベクトルを選択することを含み得る。選択は、各MIインジケータ又は治療の有効性、電池の寿命、若しくは電気刺激ベクトルの複雑性を示す1つ若しくは複数の第2のインジケータに基づくことができる。候補電気刺激ベクトルは、自動的に又はユーザ入力に基づいて、MIインジケータ、治療有効性、電池寿命インジケータ、又は複雑性インジケータ等の指定されたインジケータの指定された順序(例えば、昇順又は降順)に従ってランク付けることができる。例では、ランク付けは、第1の指定された順序に従って(例えば、照準又は降順に従って)候補電気刺激ベクトルをランク付けることにより第1のランク付きベクトルを生成し、第2の指定されたインジケータの第2の指定された順序(例えば、昇順又は降順)に従って第1のランク付きベクトルの少なくとも一部分をランク付けることにより、少なくとも第2のランク付きベクトルを生成することを含むマルチレベルランク付けプロセスであり得、第1のランク付きベクトルの一部分は、指定された条件を満たす対応する第1のインジケータを有する。第1の指定されたインジケータは、第2の指定されたインジケータと異なることができ、第1及び第2の指定されたインジケータは、それぞれMIインジケータ、治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、又は複雑性インジケータから選択される。ランク付き候補電気刺激ベクトルは、ユーザインターフェースユニット250に表示される等、ユーザに提示することができる。例では、電気刺激治療は、選択される少なくとも1つの標的電気刺激ベクトルに従ってプログラムされ、心臓に送達することができる。
図5は、多部位左心室(LV)刺激の場合、心臓の1つ又は複数の刺激部位を選択する方法500の例を概して示す。方法500は、方法400の実施形態であり得、選択的電気刺激回路200又はその任意の変更形態により実行することができる。
方法500は、LVの表面上又は心腔内のN個の候補LV刺激部位{P}={P1,P2,...,PN}から、{X}={X1(t),X2(t),...,XN(t)}で示されるN個の候補電気シグナルを検知することにより、ステップ510において開始される。例では、各候補電気シグナルXi(t)は、LV刺激部位Piに配置される少なくとも1つのLV検知電極を含む各検知ベクトルを使用して検知することができる。N個の心臓電気シグナルは、心臓が洞律動等の固有調律を受けるとき、又は心臓の右心室(RV)、右心房(RA)、若しくは左心室(LV)の1つの刺激等の電気刺激が心臓の一部分に送達されるときに検知することができる。
520において、LVの脱分極は、LVから検知される心臓電気シグナルから検出することができる。例では、各候補LV刺激部位Piでの脱分極は、LV EGMの振幅又は整流、積分、若しくは他の方法で変換されたLV EGMの振幅が閾値を超える場合に検出することができる。代替的に、LVの脱分極は、EGM振幅の変化率が閾値を超える場合、又はLV EGMの一部分の形態が指定されて程度内でLV脱分極の代表的なテンプレートに一致する場合に検出することができる。
次に、検出されたLV脱分極のタイミング及び振幅を測定することができる。530において、{T}={T1,T2,...,TN}で示される検出LV脱分極のタイミングを検出することができる。LVタイミング{T}は、検出LV脱分極のピーク等の特徴的特性のタイミングとして測定することができる。例では、LVタイミング{T}は、検出LV脱分極のタイミングと参照時間との間の時間間隔として特定することができる。参照時間の例は、内因性QRS群のQ波のタイミング、RV若しくはRAでの内因性活性化のタイミング、又はRAペーシングのペーシングアーチファクトのタイミング若しくはRVペーシングのペーシングアーチファクトのタイミング等のLV候補部位での誘発性応答を生成する心臓の一部分の刺激のタイミングを含むことができる。540において、{A}={A1,A2,...,AN}で示される検出LV脱分極の振幅又は他の強度測定は、LV脱分極から測定することができる。
550において、2つ以上の候補刺激部位の他の部位よりも遅い対応する活性化タイミングを有する、Pxで示される候補部位を識別することができる。本発明者らは、(他の刺激部位よりも)後の活性化タイミングに対応する部位での電気刺激が、患者によってはより良好な治療結果につながり得ることも認識していた。しかし、後の活性化タイミングは、MI組織、瘢痕組織若しくは線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織内又はその近傍にある部位で生じることもできる。識別された部位PxがMI組織内にあるか否か、又はMI組織の近傍にあるか否かを判断するため、部位PxでのLV脱分極のLV振幅(又は他の強度測定)Axは、560において閾値と比較され得る。LV振幅Axが閾値未満である場合、部位Pxは、MI組織、瘢痕組織若しくは線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織内又はその近傍にある可能性が高い。したがって、580において、部位Pxは標的刺激部位{SP}に含まれない。部位Pxが標的刺激部位{SP}に前に含まれている場合、{SP}から除外又は選択解除することができる。590において、候補LV刺激部位{P}は、部位Pxを{P}から除去することにより更新される。次に、550において、更新された候補LV刺激部位{P}が使用されて、最新の脱分極タイミングを有する別の部位を識別することができる。
560において、LV振幅Axが閾値を超える場合、部位Pxは、MI組織、瘢痕組織若しくは線維組織、長時間虚血組織、又は導電性若しくは機能ブロックを病態生理学的に遅くする任意の他の組織外又であるか、又は離れている可能性が高い。したがって、570において、部位Pxは、標的刺激部位{SP}に追加することができる。572において、多部位LV刺激の場合、Px以外の追加の標的刺激部位を選択するか否かが判断される。追加の部位が望まれる場合、590において、候補刺激部位{P}は、Pxを{P}から除外することにより更新することができ、550において、部位選択プロセスを継続することができる。572において、追加の標的刺激部位が望まれない場合、LV標的部位{SP}の選択プロセスを完了することができ、選択された標的部位{SP}は、574において、活性化タイミングインジケータ及びMIインジケータと共に、選択された部位{SP}の指示を含む情報をユーザインターフェースユニット250に表示する等により、システムユーザに報告することができる。576において、電気刺激は、単一LV標的部位SP1での単一部位LV刺激又は2つ以上のLV標的部位での多部位LV刺激等のLV標的部位{SP}にそれぞれ送達することができる。
図6は、刺激部位選択器回路223又は刺激部位選択器回路340の実施形態であり得る電気刺激ベクトル選択器回路600の例を概して示す。電気刺激ベクトル選択器回路600は、治療有効性分析回路611、電池寿命分析回路612、又は複雑性分析回路613の1つ又は複数と、電気刺激ベクトル評価回路620とを含むことができる。
電気刺激ベクトル選択器回路600は、MI受信器回路222又はMI検出器回路330からMIインジケータを受信することができる。MIインジケータは、MI組織の存在又はMI組織に対する電気刺激ベクトルの少なくとも一部分の相対空間近接性を示すことができる。治療有効性分析回路611は、刺激が心臓再同期治療(CRT:cardiac resynchronization therapy)又は多部位LV電気刺激治療への血行動態学的応答等の電気刺激ベクトルに従って送達される場合、治療効果を示す治療有効性インジケータを生成するように構成することができる。治療有効性インジケータは数値を有することができ、数値では、大きい値ほど高い治療有効性を示す。別の例では、治療有効性インジケータは、対応する電気刺激ベクトルの治療有効性のレベルを示す、「非常に低い」、「低い」、「中」、「高い」、「非常に高い」の1つ又は複数から選択される記述的カテゴリ値を有する。
治療有効性インジケータは、生理学的センサ回路210により生成される等の1つ又は複数の電気又は機械的シグナルを使用して生成することができる。電気又は機械的シグナル測定は、それぞれ特に表面ECG若しくは皮下ECGから検出されるP波、Q波、R波、QRS波、又はT波の強度(振幅等)及びタイミング;心内EGMから得られるRA、RV、及びLV等の心臓の心腔の少なくとも一部分の検知される活性化のタイミング;QRS幅;LV電気遅延等の心臓の心腔の電気遅延;LV活性化とRV活性化(LV−RV)遅延との間の遅延として測定される心室間伝導遅延;心室内遅延;S1心音、S2心音、S3心音、又はS4心音の1つ又は複数を含む検知HSシグナルの成分の強度;収縮若しくは拡張を示す時間間隔等の機械的遅延;心腔内部の圧力;収縮終期容積;又は拡張終期容積を含め、電気又は機械的シグナルから導出することができる。図6に示される例では、治療有効性分析回路611は、活性化タイマ回路221又は活性化タイマ回路320により生成される活性化タイミングを使用して、治療有効性インジケータを生成することができる。
電気又は機械的シグナル測定は、治療心臓電気刺激への患者の血行動態学的応答を予測することができる。例えば、電気遅延は、内因性QRSの開始から(表面ECG等から)LV刺激部位での局所内因性活性化(LV電位図での第1のドミナントピークとして検出される等)まで測定される、Q波から左心室活性化まで測定されるQ−LV間隔を含むことができる。Q−LV間隔は、LV圧の最大増大率(LV dP/dt最大)に相関付けることができ、したがってLV収縮性を示すことができる。したがって、Q−LV間隔は、指定されたペーシングベクトルを使用して送達されるLV電気刺激治療の有効性を評価するのに使用することができる。別の例では、S1強度は、LV dP/dt最大と相関付けることができ、したがってLV収縮性を示すことができる。機械的遅延は、大動脈弁が開いてから閉じるまでの間隔(心収縮期)である左心室駆出時間(LVET:left−ventricular ejection time)を含むことができる。LVETは、LVの血行動態学と相関付けることができ、同じ心周期内のS1心音とS2心音との間の間隔として測定することができる。したがって、S1強度及びLVETの両方は、指定されたペーシングベクトルを使用して送達されるLV電気刺激治療の有効性の評価に使用され得る。
追加又は代替として、治療有効性インジケータは、電気シグナル測定の少なくとも幾つか及び機械的シグナル測定の少なくとも幾つかの組合せを使用して特定することができる。一例では、治療有効性インジケータは、心臓タイミング間隔(CTI:cardiac timing interval)等の心臓電気シグナルと心臓機械的シグナルとの間の心臓の電気機械的結合の分析に基づいて特定することができる。CTIの例は、特に駆出前期(PEP:pre−ejection period)、収縮タイミング間隔(STI:systolic timing interval)、又は拡張タイミング間隔(DTI:diastolic timing interval)を含むことができる。別の例では、電気シグナル測定及び機械的シグナル測定には、それぞれ刺激有効性を示すスコアが割り当てられ、治療有効性インジケータは、各シグナル測定に関連するスコアの集合表現として特定することができる。別の例では、集成値は、線形又は非線形融合アルゴリズム等を使用して、各シグナル測定の個々のスコアを組み合わせることにより計算することができる。集成値は、心臓刺激の治療有効性を示すことができる。
電池寿命分析回路612は、電気刺激ベクトルに対応する電池寿命インジケータを生成することができる。電池寿命インジケータは、電池の予想残寿命を含むことができる。電池寿命インジケータは、数値又はカテゴリ値を有することができる。例では、電池寿命インジケータは、電池の予想残寿命(例えば、年数単位)の数値を有する。別の例では、治療有効性インジケータは、「<1年」、「1〜3年」、「3〜5年」、「>5年」の1つ又は複数等の様々な残寿命のカテゴリ値を有する。電池寿命インジケータは、参照寿命等に対する相対寿命を含むことができる。例では、参照寿命は、全容量での電池(例えば、放電前の新しい電池)の寿命に対応することができ、電池寿命インジケータは、参照寿命の分数又は割合(例えば、全容量の1/3、25%、又は半分)を示すことができる。電池寿命は、電池の化学的性質並びに電圧及びインピーダンス、電気刺激ベクトルの構成、電気刺激ベクトルを形成する電極の極性及び数、リードインピーダンス、伝搬心臓脱分極を生成するのに必要な最小エネルギー量を示す捕捉閾値、電気刺激を送達する「オン」時間を決める電気刺激のモード又はシーケンス、特にパルス振幅、パルス幅、周波数、デューティサイクルを含む刺激パラメータを含め、幾つかの要因により影響を受け得る。一例では、電池寿命は、全体的に参照により本明細書に援用される「植込み型医療装置の電池の寿命を管理するシステム及び方法(Systems and Methods for Managing the Longevity of an Implantable Medical Device Battery)」という名称の米国特許第7,620,452号明細書においてルシー(Russie)により記載される等の電池容量モード及び予期される回路性能を使用して推定することができる。別の例では、寿命は、全体的に参照により本明細書に援用される「植込み型装置での動的電池管理(Dynamic battery management in an implantable device)」という名称の米国特許第8.055,343号明細書においてガンジー(Gandhi)らにより記載される等の電量計又は容量×電圧装置により測定されるような検知容量に基づいて計算することができる。
複雑性分析回路613は、電気刺激ベクトルを使用した心臓への電気刺激により生成される非心臓活性化を示す複雑性インジケータを生成することができる。複雑性は、骨格筋、横隔膜の刺激、横隔神経刺激(PNS:phrenic nerve stimulation)、非意図的な神経刺激、アノード心臓刺激、又は意図的な心臓治療効果をサポートしない任意の他のパラメータ等、高捕捉閾値又は心臓刺激電極と神経若しくは骨格筋とが近いこと等に起因して、過度のエネルギーを心臓に送達することにより生じる非意図的な神経又は骨格筋刺激を含むことができる。複雑性分析回路613は、電気刺激ベクトルを使用して送達される心臓電気刺激に応答した骨格筋活性化を検知するように構成される加速度計センサに結合することができる。代替又は追加として、複雑性分析回路613は、マイクロフォンセンサ又は筋電図(EMG:electromyogram)センサに結合されて、電気刺激ベクトルを使用して送達される電気刺激により生じる喉頭筋又は喉頭神経の望ましくない活性化に応答した咳等の喉頭筋の活性化を検出することができる。例では、複雑性分析回路613は、電気刺激ベクトルを使用した心臓電気刺激の送達中、加速度計又は他のセンサ等を使用することにより、横隔神経活性化を検出することができる。指定されたレベルでの電気刺激に応答した横隔神経活性化の有無は、加速度計信号強度を閾値と比較することにより検出することができる。横隔神経活性化の検出は、横隔神経活性化を引き起こすのに十分な最小刺激エネルギーを表す横隔神経刺激閾値(PNST)と、横隔神経活性化の安全マージンとを含む1つ又は複数のパラメータの決定することも含み得、横隔神経活性の安全マージンは、PNSTと心臓捕捉閾値との関係として決定することができる。
電気刺激ベクトル評価回路620は、複数の候補電気刺激ベクトルのMIインジケータを比較する第1の比較器回路621及び候補電気刺激ベクトルの1つ又は複数の第2のインジケータの少なくとも1つを比較する少なくとも第2の比較器回路(比較器回路622、623、及び624の1つ又は複数等)を含むことができる。例えば、比較器回路622は、候補電気刺激ベクトルの治療有効性インジケータを比較することができ、比較器回路623は、候補電気刺激ベクトルの電池寿命インジケータを比較することができ、比較器回路624は、候補電気刺激ベクトルの複雑性インジケータを比較することができる。
選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、各MIインジケータ並びに治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、及び複雑性インジケータの1つ又は複数と共に、複数の候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかの選択可能な組又はランク付け可能な組を生成することができる。選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、自動的に又はユーザ入力に基づいて、各MIインジケータ及びそれぞれの1つ又は複数の第2のインジケータを使用して、候補電気刺激ベクトルから少なくとも1つの標的電気刺激ベクトルを選択することができる。例では、選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、(1)選択された標的電気刺激ベクトルがMI組織に近い電気刺激電極に関わらないことを示すMIインジケータ、及び(2)複数の候補電気刺激ベクトルの他に従って電気刺激よりも、選択された標的電気刺激ベクトルに従った電気刺激に関連する心室間遅延が長いことを示す治療有効性インジケータに関連する標的電気刺激ベクトルを選択することができる。例では、選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、比較器621〜624により生成される等のMIインジケータの比較及び1つ又は複数の第2のインジケータの少なくとも1つの比較を使用して、候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかをランク付けることができる。候補電気刺激ベクトルのランク付けは、最初に、第1の指定されたインジケータの第1の指定された順序に従って少なくとも幾つかの候補電気刺激ベクトルをランク付けることにより、第1のランク付きベクトルを生成し、次に、第1の指定されたインジケータと異なる第2の指定されたインジケータの第2の指定された順序に従って第1のランク付きベクトルの少なくとも一部分をランク付けることにより、少なくとも第2のランク付きベクトルを生成することを含み得、第1のランク付きベクトルの一部分は、指定された条件を満たす対応する第1のインジケータを有する。第1及び第2の指定されたインジケータは、MIインジケータ、治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、又は複雑性インジケータから選択することができる。
例では、選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、少なくとも1つの単極電気刺激ベクトル及び少なくとも1つの双極電気刺激ベクトルを選択することができる。単極電気刺激ベクトルは、心臓の標的刺激部位において又はその近傍に位置決めされる電極(リード108A〜108Cの1つ上の電極等)及びIMD缶112等のリターン電極を含むことができる。例えば、単極LV電気刺激ベクトルは、LVリード108Cに沿った電極161〜164の1つ等のLV電極であるカソードと、IMD缶112であるアノードとを含むことができる。双極LV電気刺激ベクトル等の双極電気刺激ベクトルは、両方ともLVにおいて若しくはその近傍に位置決めされるカソード及びアノード(LVリード108Cに沿った電極161〜164等)又はLV電極であるカソード若しくはアノードの一方及び異なる心腔若しくは異なるリードに配置されるカソード若しくはアノードの他方(RVリード108B上の電極152〜155の1つ若しくはRAリード108A上の電極141若しくは142等)を含むことができる。選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、最初に、各MIインジケータ並びに治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、及び複雑性インジケータの1つ又は複数を使用して、複数の候補単極LV電気刺激ベクトルから少なくとも1つの単極LV電気刺激ベクトルを選択することができる。次に、選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、選択された単極LV電気刺激ベクトルにも関わるカソード又はアノードに関わるベクトルを識別することにより、複数の候補双極LV電気刺激ベクトルをスクリーニングすることができる。次に、選択可能/ランク付け可能ベクトル生成回路625は、識別された双極LV電気刺激ベクトルに対応するMIインジケータ並びに治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、及び複雑性インジケータの1つ又は複数を使用して、識別された双極LV電気刺激ベクトルをランク付け又は選択することができる。
図7A及び図7Bは、複数の電気刺激ベクトル及び様々な対応するインジケータの表示の例を概して示す。表示は、ユーザインターフェースユニット250の出力回路252で提示される情報の一部であり得る。電気刺激ベクトル及び対応するインジケータは、図7A及び図7Bに示されるような表で提示されるが、他のテキスト又はグラフィカル提示形式が代替又は追加として使用可能である。図7Aでは、表示は、複数の候補電気刺激ベクトル710毎に、MIインジケータ721、治療有効性インジケータ722、寿命インジケータ723、及び複雑性インジケータ724を示す表700Aを含む。MIインジケータ721は、MI若しくは対応する電気刺激ベクトルがMIに近いと検出されないことを示す「遠隔/不在」又は対応する電気刺激ベクトルに近いMIの存在を示す「近接」のカテゴリ値を含む。「はい」(MIの存在を示す)又は「いいえ」(MIの不在を示す)等の他のカテゴリ値を使用することもできる。治療有効性インジケータ722は、心室間遅延、心室内遅延、又は心臓タイミング間隔等の1つ又は複数の電気又は機械的シグナル測定を使用して特定される数値又はカテゴリ値であり得る。図7Aに示される例では、大きい数ほど効果的な治療を示す。寿命インジケータ723は、捕捉閾値又はリードインピーダンス等の1つ又は複数の測定を使用して特定される数値又はカテゴリ値であり得る。図7Aに示される例では、寿命インジケータは、年数単位の電池残寿命で表される。複雑性インジケータ724は、特にPNS閾値、骨格筋活動強度等の1つ又は複数の測定を使用して特定される数値又はカテゴリ値であり得る。図7Aに示される例では、複雑性インジケータは年数単位の電池剤寿命で表される。
図7Bでは、表示は、電気刺激ベクトル710のリスト毎に、MIインジケータ、治療有効性インジケータ、電池寿命インジケータ、又は複雑性インジケータに関連する1つ又は複数の個々の測定又はシグナル測定を示す表700Bを含む。例えば、MIインジケータに関連する測定又はシグナル測定は、特に心臓脱分極の振幅又は他の強度測定、脱分極のタイミングを含むことができる。図7Bに示されるように、これらの測定又はシグナル測定は、MIインジケータに関連するLV振幅731;治療有効性インジケータに関連するRV−LV遅延732又はQ−LV遅延733;寿命インジケータに関連する捕捉閾値734、リードインピーダンス735、及び推定電池寿命736;並びに複雑性インジケータに関連するPNS閾値737を含むことができる。
インジケータ721〜724又は測定若しくはシグナル測定731〜737は、それぞれシステムユーザが昇順(アイコン「△」等を選択若しくはクリックすることによる)又は降順(アイコン「▽」等を選択若しくはクリックすることによる)に従って電気刺激ベクトルをソートできるようにするソート制御ボタン720と共に表示において提供することができる。電気刺激ベクトル710は、標的刺激ベクトルを手動で選択するか、又は自動的に選択された標的刺激ベクトルを確認する(選択ボックス内部のアイコン「ν」(チェック印)で示される)選択制御ボタン711と共に表示において提供することができる。更に、電気刺激ベクトル710は、関わる電極の指定された順序等に従って候補刺激ベクトルをソートするソート選択肢720を含むこともできる。例では、表示700A又は750Bでのソート選択肢は、システムユーザが、第1の指定されたインジケータの第1の指定された順序に従って第1のランク付きベクトルを生成する等により、候補電気刺激ベクトルの少なくとも幾つかでマルチレベルランク付けを実行し、次に、第2の指定されたインジケータの第2の指定された順序に従った第1のランク付きベクトルの少なくとも一部分をランク付けることにより第2のランク付きベクトルを生成できるようにし得る。第1のランク付きベクトルの一部分は、指定された条件を満たす対応する第1のインジケータを有する。
幾つかの例では、図7Aのインジケータ721〜724又は図7Bの測定若しくはシグナル測定731〜737は、2つ以上の表に表示することができる。例えば、インジケータ721〜724の幾つかは、第1の表に表示することができ、インジケータ721〜724の他のインジケータは、異なる第2の表に表示することができる。同様に、シグナル測定731〜737の幾つかは、第1の表に表示することができ、シグナル測定731〜737の他のシグナル測定は、異なる第2の表に表示することができる。表又は他の提示形式は、システムユーザが選択を行う前又は後等の異なる時間に提示することができる。例えば、特定の候補刺激ベクトルのテスト中、MI組織に「近接」MIインジケータを有する候補刺激ベクトルを示すアラートが表示可能である(メッセージウィンドウ内等において)。システムユーザは、表中に包含される候補刺激ベクトルを選択又は選択解除することができる。別の例では、候補電気刺激ベクトルが選択された後、選択されたベクトルがMI組織に「近接」MIインジケータを有する場合、アラートを表示することができる。
上記で詳述した説明は、詳細な説明の一部をなす添付図面への参照を含む。図面は、例示として本発明が実施可能な特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書では「例」とも呼ばれる。そのような例は、示されるか又は記載される要素に加えて、要素を含むことができる。しかし、本発明者らは、示される又は記載される例のみが提供される例も意図する。更に、本発明者らは、特定の例(又はその1つ若しくは複数の態様)又は本明細書に示されるか、若しくは記載される他の例(又はその1つ若しくは複数の態様)に関して示されるか又は記載される要素(又はその1つ若しくは複数の態様)の任意の組合せ又は置換を使用する例も意図する。
本明細書と参照により援用される任意の文献とでの用法が一致しない場合、本明細書での用法が優先される。
本明細書では、「1つの」という用語は、特許文献で一般的なように、「少なくとも1つ」又は「1つ又は複数」の任意の他のインスタンス又は使用から独立して、1つ又は2つ以上を包含するように使用される。本明細書では、「又は」という用語は、別段のことが示される場合を除き、非排他的を指すか、又は「A又はB」が「BではなくA」、「AではなくB」、及び「A及びB」を含むように使用される。本明細書では、「含む(including)」及び「において(in which)」という用語は、各用語「含む(comprising)」及び「において(wherein)」の平易な言葉の均等物として使用される。また、以下の特許請求の範囲では、「含む(including)」及び「含む(comprising)」はオープンエンドであり、すなわち、請求項においてそのような用語の後に列挙される要素に加えて、要素を含むシステム、装置、物品、組成物、製剤、又はプロセスはなお、その請求項の範囲内にあると見なされる。更に、以下の特許請求の範囲では、「第1の」、「第2の」、及び「第3の」等という用語は、単にラベルとして使用され、数要件をそれらの物体に課すことは意図されない。
本明細書に記載される方法例は、少なくとも部分的に機械又はコンピュータで実施することができる。幾つかの例は、上記例に記載されるような方法を実行するように電子装置を構成するように動作可能な命令が符号化されたコンピュータ可読媒体又は機械可読媒体を含むことができる。そのような方法の実装形態は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、より高水準の言語のコード等のコードを含むことができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成し得る。更に、例では、コードは、実行中又は他の時間等において、1つ又は複数の揮発性、非一時的、又は不揮発性の有形コンピュータ可読媒体に有形に記憶することができる。これらの有形コンピュータ可読媒体の例は、限定ではなく、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光ディスク(例えば、コンパクトディスク及びデジタルビデオディスク)、磁気カセット、メモリカード又はスティック、ランダムアクセスメモリ(RAM:random access memory)、読み取り専用メモリ(ROM:read only memory)等を含むことができる。
上記説明は、例示を意図され、限定を意図されない。例えば、上記例(又はその1つ若しくは複数の態様)は、互いに組み合わせられて使用され得る。他の実施形態は、上記説明を検討した当業者等により使用され得る。要約書は、米国特許法施行規則第1.72(b)に準拠して提供されて、読者が本技術的開示の性質を迅速に確認できるようにする。要約書は、特許請求の範囲又は意味の解釈又は限定に使用されないという理解の下で提出される。また、上記詳細な説明では、本開示を簡素化するために様々な特性が一緒にグループ化され得る。これは、請求項に記載されない開示される特性が任意の請求項にとって必須であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示される実施形態の全特性未満にあり得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、例又は実施形態として詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態として自立し、そのような実施形態が様々な組合せ又は置換で互いに組み合せ可能であることが意図される。本発明の範囲は、添付される特許請求の範囲及びそのような特許請求の範囲が権利を有する全範囲の均等物を参照して決定されるべきである。