JP6667017B2 - 複数部位刺激のためのシステム - Google Patents

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Description

本明細書は、一般に医療デバイスに関し、より詳細には、興奮性組織を刺激し、結果として生じる生理学的応答を評価するためのシステムに関する。
うっ血性心不全(CHF:Congestive Heart Failure)は米国における主な死亡原因である。CHFは、健康な生理学的状態を維持するために十分な血液を心臓が適切に供給することができない場合に起こる。CHFは、薬物療法によって、または心室内または心室間の心臓の同期不全を矯正する再同期療法(CRT:Resynchronization Therapy)を含む、心臓ペーシング療法を提供する等の埋め込み型医療装置(IMD:Implantable Medical Device)によって治療することができる。
IMDは、心臓等の興奮性組織または臓器を長期的に刺激して、CHFに罹患した患者の異常な心臓リズムを治療するか、または心機能を改善するのを助けることができる。このようなアンビュラトリー医療装置は、心臓組織に接触するために、心臓内または心臓の表面上に配置されてもよい少なくとも第1の電極と第2の電極とを有することができる。電極は、リード等を介して、パルス発生器のような電子ユニットに電気的に接続することができ、正常な心機能を回復または改善する等のために、1つまたは複数の電気刺激を心臓に送達するために使用することができる。
埋め込み型医療装置(IMD)を使用した心臓刺激には、心房または心室等の心腔のうちの1つに挿入されてもよい1つまたは複数の埋め込み可能なリードが関係していてもよい。心臓の刺激は、IMDに電気的に接続され、心臓組織と密接に接触し得る少なくとも第1の電極と第2の電極とを使用する、直接の心筋刺激によって達成され得る。電極は、1つまたは複数の埋め込み可能なリードに沿って配置されてもよい。刺激は、心臓組織を捕捉するのに十分な特定の刺激強度(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または全体に効果的に伝播させることができる。
CRT療法の間、心臓の左心室(LV:Left Ventricle)および右心室(RV:Right Ventricle)に同期刺激を適用することができる。従来は、1つのRVペーシング部位と1つのLV刺激部位とがある場合がある。従来の単一部位CHF療法の代替として、(複数部位LV刺激として知られている)複数のLV部位でのペーシングのような、心臓の心腔における複数部位の刺激が提案されている。複数部位刺激には、同時刺激のように、心周期内に少なくとも1つの心腔内(LV等)の2つ以上の部位で送達されるか、または心周期の検知もしくはペーシングされる時間間隔値未満の特定のタイミングオフセットだけ分離された、電気刺激が関与していてもよい。
複数部位刺激は一定のメリットを有し得るが、複数部位刺激は、単一部位ペーシングよりも多くのエネルギーを必要とし得、またシステム設計および操作の複雑さを増加させる可能性がある。複数部位刺激の恩恵を受けやすい患者を特定して刺激ベクトルを決定することは、臨床的により困難であり、技術的により複雑であり得る。さらに、複数部位刺激の有効性は、とりわけ、異なる心臓部位への刺激の送達の順序、異なる部位における刺激間のタイミングオフセット、または刺激強度に関連付けられるパラメータのような、異なる部位におけるペーシングシーケンスのスケジューリングによって影響され得る。本発明者らは、とりわけ、患者の転帰を改善するために、複数部位心臓刺激を効果的かつ効率的にプログラミングするためのシステムおよび方法に対する需要が依然として存在することを認識している。
本明細書は、とりわけ、複数部位心臓刺激を送達するための電気刺激装置をプログラミングするためのシステムについて論じている。本システムは、少なくとも1つの心腔の1つまたは複数の候補部位に電気刺激を送達するための電気刺激回路を備えることができる。本システムは、心臓の電気刺激中を含め生理信号を検知し、この生理信号を使用して、少なくとも、第1の左心室(LV)部位での電気刺激のための第1の刺激ベクトルおよび異なる第2のLV部位における電気刺激のための第2の刺激ベクトルを決定することができる。本システムは、第1のLV刺激ベクトルと第2のLV刺激ベクトルとに従って送達される刺激間の第1の時系列と第1のタイミングオフセットとを含む療法モードを決定することができる。電気刺激回路は、第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトルならびに療法モードに従って心臓の複数部位に電気刺激を送達することができる。
実施例1は、心臓の少なくとも1つの心腔内の1つまたは複数の部位に電気刺激を送達するように構成された電気刺激回路と、1つまたは複数の候補部位の電気刺激中を含め生理信号を検知するセンス増幅器を備えたセンサ回路と、センサ回路と通信する療法プログラマ回路とを備えたシステムである。療法プログラマ回路は、検知された生理信号を使用して、第1の左心室(LV)部位での電気刺激のための第1の刺激ベクトルを決定し、第1の刺激ベクトルに基づいて、異なる第2のLV部位における電気刺激のための第2の刺激ベクトルを決定するように構成することができる。第1の刺激ベクトルは、第1のLVカソードおよび第1のアノードを含み、第2の刺激ベクトルは、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む。療法プログラマ回路は、(1)第1の刺激ベクトルに従って送達される第1のLV刺激と(2)第2の刺激ベクトルに従って送達される第2のLV刺激との間の第1の時系列または第1のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を含む療法モードも決定することができる。本システムは、療法モードに従って第1のLV刺激および第2のLV刺激を送達するように電気刺激回路を構成するコントローラ回路を備える。
実施例2において、実施例1の主題は、検知された生理信号から第1のLV部位および第2のLV部位での活性化を検出し、基準時間に対する第1のLV部位での活性化からの第1の活性化遅延と基準時間に対する第2のLV部位での活性化からの第2の活性化遅延とを決定するように構成することができるセンサ回路を任意選択的に備える。療法プログラマ回路は、第1の活性化遅延と第2の活性化遅延とに基づいて、第1の時系列または第1のタイミングオフセットを決定することができる。
実施例3において、実施例2の主題は、第1のLV部位および第2のLV部位での活性化と同じ心周期内のRV活性化を含み得る基準時間を任意選択的に含む。療法プログラマ回路は、第1の活性化遅延が実質的に第2の活性化遅延以下である場合に第2のLV刺激と実質的に同時に送達される第1のLV刺激、または第1の活性化遅延が実質的に第2の活性化遅延を超える場合に第1の活性化遅延と第2のLV活性化遅延との差に比例する第1のタイミングオフセットだけ第2のLV刺激に先行する第1のLV刺激を含む、第1の時系列または第1のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を決定することができる。
実施例4において、実施例1〜3のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、第1のLV部位および第2のLV部位とは異なる第3の心臓部位での電気刺激のための第3の刺激ベクトルを決定するようにさらに構成され得る療法プログラマ回路を任意選択的に備える。療法モードは、(1)第3の刺激ベクトルに従って送達される第3の心臓刺激と(2)第1のLV刺激または第2のLV刺激との間の第2の時系列または第2のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を含むことができる。
実施例5において、実施例4の主題は、右心室(RV)部位を含んでもよい第3の心臓部位を任意選択的に含む。第3の刺激ベクトルは、RVカソードと、缶電極、RVカソードとは異なるRV電極、右心房電極、または上大静脈電極のうちの1つを含むアノードとを含むことができる。
実施例6において、実施例5の主題は、検知された生理信号から同じ心周期内のLV活性化およびRV活性化を検出し、検出されたLV活性化から検出されたRV活性化までのRV−LV遅延を決定するように構成することができるセンサ回路を任意選択的に備える。療法プログラマ回路は、RV−LV遅延に少なくとも基づいて第2の時系列または第2のタイミングオフセットを決定することができ、これは、RV−LV遅延が特定の閾値を超える場合に、プログラム可能なオフセットだけ第3の心臓刺激に先行する第1のLV刺激および第2のLV刺激と、RV−LV遅延が特定の閾値を下回る場合に、プログラム可能なオフセットだけ第1のLV刺激および第2のLV刺激に先行する第3の心臓刺激とを含んでいてもよい。
実施例7において、実施例1〜6のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、複数の候補LV刺激ベクトルのそれぞれに従って電気刺激を送達するように構成され得る電気刺激回路を任意選択的に備える。各候補LV刺激ベクトルは、LVカソードと、缶電極、RV電極、右心房電極、上大静脈電極および異なるLV電極からなる群から選択されるアノードとを含む。センサ回路は、電気刺激中に検知された生理信号から、それぞれの候補LV刺激ベクトルに関連付けられる1つまたは複数の応答特性を生成するように構成することができ、療法プログラマ回路は、複数の候補LV刺激ベクトルから、特定の条件を満たす、対応する1つまたは複数の応答特性を有するLV刺激ベクトルを特定することを含め、第1の刺激ベクトルを決定するように構成される。
実施例8において、実施例7の主題は、横隔神経刺激(PNS:Phrenic Nerve Stimulation)の指標、インピーダンス測定値、RVからLVまでの活性化遅延(VVD:RV to LV activation Delay)、またはLV刺激閾値を挙げることができる1つまたは複数の応答特性を任意選択的に含む。
実施例9において、実施例8の主題は、実質的にPNS指標がなく、対応するインピーダンス測定値が特定の範囲内に収まる、候補LV刺激ベクトルの第1のセットを特定すること、候補LV刺激ベクトルの第1のセットから、それぞれが候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に長いVVDを有する、候補LV刺激ベクトルの第2のセットを選択することを含め、複数の候補LV刺激ベクトルから、第1の刺激ベクトルを選択するように構成され得る療法プログラマ回路を任意選択的に含む。候補LV刺激ベクトルの第2のセットが1つのみのベクトルを含む場合、その1つのみのベクトルが第1の刺激ベクトルであると決定される。候補LV刺激ベクトルの第2のセットが2つ以上のベクトルを含む場合、第1の刺激ベクトルは、候補LV刺激ベクトルの第2のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有するベクトルとして第2のセットから選択される。
実施例10において、実施例8〜9のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、複数の候補LV刺激ベクトルのカソードから選択された第2のLVカソードであって、複数の候補LV刺激ベクトルのカソードのうちの他のものよりも第1のカソードからより空間的に離れている第2のLVカソードを特定すること、それぞれが第2のLVカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第3のセットから、候補LV刺激ベクトルの第3のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値と関連付けられる第2の刺激ベクトルを選択することを含め、第2の刺激ベクトルを決定するように構成され得る療法プログラマ回路を任意選択的に備える。
実施例11において、実施例1の主題は、リード上にある電極に関する情報を使用して、第2の刺激ベクトルを決定するように構成され得る療法プログラマ回路を任意選択的に備える。
実施例12において、実施例11の主題は、相対電極間距離を使用して、第2の刺激ベクトルを決定するように構成され得る療法プログラマ回路を任意選択的に備える。
実施例13において、実施例12の主題は、遠位LV電極と2つ以上の近位LV電極とを備えたリードを任意選択的に備える。遠位LV電極は、2つ以上の近位LV電極間の電極間距離よりも実質的に大きな電極間距離を有する。第1のLVカソードが近位LV電極のうちの1つであると決定された場合、療法プログラマ回路は、第2のLVカソードを遠位電極として決定し、それぞれが遠位LV電極であるカソードを有する、ある候補LV刺激ベクトルのセットから、その候補LV刺激ベクトルのセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する第2の刺激ベクトルを選択するように構成され得る。第1のLVカソードが遠位LV電極であると決定された場合、療法プログラマ回路は、それぞれが近位LV電極のうちの1つであるカソードを有する、ある候補LV刺激ベクトルのセットから、その候補LV刺激ベクトルのセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する第2の刺激ベクトルを選択するように構成され得る。
実施例14において、実施例12の主題は、複数のLV遠位電極と複数のLV近位電極とを含むリードを任意選択的に備え、遠位LV電極および近位LV電極は、リード上で実質的に等間隔に配置される。第1のLVカソードが近位LV電極のうちの1つであると決定された場合、療法プログラマ回路は、それぞれが遠位LV電極のうちの1つであるカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第1のセットから、候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する第2の刺激ベクトルを選択するように構成され得る。第1のLVカソードが遠位LV電極のうちの1つであると決定された場合、療法プログラマ回路は、それぞれが近位LV電極のうちの1つであるカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第2のセットから、候補LV刺激ベクトルの第2のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する第2の刺激ベクトルを選択するように構成され得る。
実施例15において、実施例1〜14のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、第1のLV部位および第2のLV部位におけるLV刺激閾値または合併症インジケータのうちの1つまたは複数に基づいて、第1のLV刺激および第2のLV刺激のための1つまたは複数の刺激パラメータを決定することを含め、療法モードを決定するように構成され得る療法プログラマ回路を任意選択的に備える。
実施例16は、アンビュラトリー医療装置を備えたシステムである。アンビュラトリー医療装置は、心臓の少なくとも1つの心腔内の1つまたは複数の部位に電気刺激を送達するように構成された電気刺激回路と、1つまたは複数の候補部位の電気刺激中を含め生理信号を検知するセンス増幅器を備えたセンサ回路と、アンビュラトリー医療装置と通信するプログラマ装置とを備えることができる。プログラマ装置は、センサ回路と通信し、かつ検知された生理信号を使用して、第1の左心室(LV)部位での電気刺激のための、第1のLVカソードおよび第1のアノードを含む第1の刺激ベクトルを決定し、第1の刺激ベクトルに基づいて、異なる第2のLV部位での電気刺激のための、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む第2の刺激ベクトルを決定し、(1)第1の刺激ベクトルに従って送達される第1のLV刺激と(2)第2の刺激ベクトルに従って送達される第2のLV刺激との間の第1の時系列または第1のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を含む療法モードを決定するように構成された、療法プログラマ回路を備えることができる。プログラマ装置は、療法プログラマ回路に接続されたユーザ入力ユニットを備え、第1のLV刺激および第2のLV刺激ならびに療法モードを含むユーザ命令を受信するように構成することができる。
実施例17は、電気刺激システムを介して複数部位電気刺激を自動的にプログラミングする方法である。本方法は、複数の候補電気刺激ベクトルに従って心臓の少なくとも1つの心腔内の1つまたは複数の部位に電気刺激を送達するステップと、電気刺激の送達中を含め生理信号を検知するステップと、検知された生理信号を使用して、第1の左心室(LV)部位での電気刺激のための、第1のLVカソードおよび第1のアノードを含む第1の刺激ベクトルを決定するステップと、第1の刺激ベクトルに基づいて、異なる第2のLV部位での電気刺激のための、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む第2の刺激ベクトルを決定するステップと、(1)第1の刺激ベクトルに従って送達される第1のLV刺激と(2)第2の刺激ベクトルに従って送達される第2のLV刺激との間の第1の時系列または第1のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を含む、少なくとも第1のLV部位および第2のLV部位の複数部位電気刺激のための療法モードを決定するステップとを含む。
実施例18において、実施例17の主題は、検知された生理信号から第1のLV部位および第2のLV部位での活性化を検知することと、基準時間に対する第1のLV部位での活性化からの第1の活性化遅延、および基準時間に対する第2のLV部位での活性化からの第2の活性化遅延を検出することとを任意選択的に含む。第1の時系列または第1のタイミングオフセットは、第1の活性化遅延と第2の活性化遅延とに基づいて決定される。
実施例19において、実施例17〜18のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、右心室(RV)における第3の心臓部位での電気刺激のための、RVカソードおよびアノードを含む第3の刺激ベクトルを決定するステップと、検知された生理信号から、同じ心周期内のLV活性化およびRV活性化を検出するステップと、検出されたLV活性化から検出されたRV活性化までのRV−LV遅延を検出するステップとを任意選択的に含む。療法モードの決定は、(1)第3の刺激ベクトルに従って送達される第3の心臓刺激と(2)RV−LV遅延に少なくとも基づく第1のLV刺激または第2のLV刺激との間の第2の時系列または第2のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を決定することをさらに含むことができる。
実施例20において、実施例17〜19のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、複数の候補LV刺激ベクトルのそれぞれに従って電気刺激を送達するステップと、電気刺激中に検知された生理信号から、それぞれの候補LV刺激ベクトルに関連付けられる1つまたは複数の応答特性を生成するステップと、複数の候補LV刺激ベクトルから、特定の条件を満たす、対応する1つまたは複数の応答特性を有するLV刺激ベクトルを特定するステップとを含むことができる第1の刺激ベクトルの決定を任意選択的に含む。各候補LV刺激ベクトルは、LVカソードと、缶電極、RV電極、右心房電極、上大静脈電極および異なるLV電極からなる群から選択されるアノードとを含むことができる。応答特性としては、横隔神経刺激(PNS)の指標、インピーダンス測定値、RVからLVまでの活性化遅延(VVD)、またはLV刺激閾値を挙げることができる。
実施例21において、実施例17〜20のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、複数の候補LV刺激ベクトルのカソードから、複数の候補LV刺激ベクトルのカソードのうちの他のものよりも第1のカソードからより空間的に離れている第2のLVカソードを特定するステップと、それぞれが第2のLVカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第3のセットから、候補LV刺激ベクトルの第3のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値と関連付けられる第2の刺激ベクトルを選択するステップとを含むことができる、第2の刺激ベクトルの決定を任意選択的に含む。
実施例22において、実施例17〜21のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、リード上にある電極間の相対電極間距離に関する情報をさらに使用して決定され得る第2の刺激ベクトルを任意選択的に含む。
実施例23において、実施例17〜22のうちのいずれか1つまたは複数の主題は、第1のLV部位および第2のLV部位におけるLV刺激閾値または合併症インジケータのうちの1つまたは複数に基づいて、第1のLV刺激および第2のLV刺激のための1つまたは複数の刺激パラメータを決定することをさらに含むことができる、療法モードの決定を任意選択的に含む。
本概要は本願の教示のいくつかの概観であって、本主題の排他的または網羅的な取り扱いを意図したものではない。本主題に関するさらなる詳細が、詳細な説明および添付の特許請求の範囲に見出される。本発明の他の態様は、いずれも限定の意図はない、下記の詳細な説明を読解し、その一部を形成する図面を参照することにより、当業者には明らかとなるであろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物によって画定される。
添付図面の各図において各種の実施形態が例として示される。このような実施形態は例証的であり、本主題の網羅的または排他的な実施形態を意図したものではない。
心臓リズム管理(CRM:Cardiac Rhythm Management)システムの例およびCRMシステムが動作できる環境の部分を概略的に示す。 複数部位電気刺激回路の例を概略的に示す。 刺激ベクトルセレクタ回路の例を概略的に示す。 療法モードプログラマ回路の例を概略的に示す。 複数部位刺激の療法モードをプログラミングするユーザインタフェースの一部の例を概略的に示す。 心臓の少なくとも1つの心腔の治療刺激に使用するため等の複数部位電気刺激をプログラミングする方法の例を概略的に示す。 複数部位電気刺激で使用するための第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトルを決定する方法の例を概略的に示す。 選択された刺激ベクトルのための療法モードをプログラミングする方法の例を概略的に示す。
本明細書では、心臓を刺激するための複数部位刺激をプログラミングするためのシステム、装置および方法が開示される。複数部位刺激は、心機能を回復または改善するために、心臓の左心室(LV)のさまざまな部位に送達され得る。開示されるシステムおよび方法によれば、電気刺激中または固有の心リズム中に複数の心臓部位で検知された生理信号を分析して、少なくとも2つのLV刺激ベクトルを決定することができる。少なくとも2つの刺激ベクトルに従う刺激間の時系列とタイミングオフセットとを含むことができる療法モードを決定し、複数部位刺激療法で使用することができる。
図1は、心臓リズム管理(CRM)システム100と、CRMシステム100が動作できる環境の部分の例を概略的に示す。CRMシステム100は、1つまたは複数のリード108A〜C等を介して心臓105に電気的に接続され得る埋め込み型医療装置(IMD)110等のアンビュラトリー医療装置と、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とを備えることができる。IMD110としては、ペースメーカ、埋め込み型除細動器(ICD:Implantable Cardioverter−Defibrillator)または心臓再同期療法除細動器(CRT−D:Cardiac Resynchronization Therapy Defibrillator)等の埋め込み型心臓装置を挙げることができる。IMD110としては、皮下埋め込み型装置、着用可能外部装置、神経刺激器、薬剤送達装置、生物学的療法装置、診断装置、または1つもしくは複数のアンビュラトリー医療装置のような、1つもしくは複数のモニタリングまたは治療装置を挙げることができる。IMD110は、ベッドサイドモニタまたは他の外部モニタ等の、モニタリング医療装置に接続され得るか、または、代替され得る。
図1に示すように、IMD110は、心臓105における生理信号を検知可能で、1つまたは複数の治療電気パルスを心臓内等の目標部位に1つまたは複数のリード108A〜C等を介して送達可能な電子回路を収容し得る気密封止缶112を備えることができる。CRMシステム100は、108B等の1つのみのリードを備えてもよく、または108Aおよび108B等の2つのリードを備えてもよい。
リード108Aは、IMD110に接続されるように構成され得る近位端および心臓105の右心房(RA:Right Atrium)131内等の目標位置に配置されるように構成され得る遠位端を備えることができる。リード108Aは、その遠位端またはその付近に位置し得る第1のペーシング検知電極141と、電極141またはその付近に位置し得る第2のペーシング検知電極142とを有することができる。電極141および142は、右心房活動の検知および心房ペーシングパルスの任意選択的送達を可能とするため等、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得る。リード108Bは、IMD110に接続され得る近位端および心臓105の右心室(RV)132内等の目標位置に配置され得る遠位端を備えることができる除細動リードであってもよい。リード108Bは、遠位端に位置し得る第1のペーシング検知電極152、電極152の付近に位置し得る第2のペーシング検知電極153、電極153の付近に位置し得る第1の除細動コイル電極154、および上大静脈(SVC:Superior Vena Cava)配置用等の遠位端からある距離に位置し得る第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に電気的に接続され得る。電極152および153は、心室電位図の検知を可能とすることができ、任意選択的に1つまたは複数の心室ペーシングパルスの送達を可能とすることができ、電極154および155は、1つまたは複数の心室カルジオバージョン/除細動パルスの送達を可能とすることができる。一実施例において、リード108Bは3つの電極152、154および155のみを備えることができる。電極152および154は、1つまたは複数の心室ペーシングパルスの検知または送達のために使用することができ、電極154および155は、1つまたは複数の心室カルジオバージョン/除細動パルスの送達のために使用することができる。リード108Cは、IMD110に接続され得る近位端および心臓105の左心室(LV)134内等の目標位置に配置されるように構成され得る遠位端を備えることができる。リード108Cは、冠状静脈洞133を介して埋め込み可能であり、1つまたは複数のペーシングパルスのLVへの送達を可能にする等のために、LV上で冠状静脈内に配置され得る。リード108Cは、リード108Cの遠位端に位置し得る電極161、および電極161の付近に位置し得る別の電極162を備えることができる。電極161および162は、LV電位図の検知を可能とし、かつ任意選択的にLVからの1つまたは複数の再同期ペーシングパルスの送達を可能とする等のために、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得る。さらなる電極がリード108C内に、またはリード108Cに沿って備えられてもよい。一実施例では、図1に示すように、第3の電極163および第4の電極164がリード108に備えられてもよい。いくつかの実施例(図1には示されない)では、リード108A〜Cのうちの少なくとも1つ、またはリード108A〜C以外の追加のリードが、少なくとも1つの心腔内以外のまたは心臓組織もしくはその付近以外の皮膚表面下に埋め込まれてもよい。
IMD110は、生理信号を検知することができる電子回路を備えることができる。生理信号は、心臓105の機械的機能を表す電位図または信号を含むことができる。気密封止缶112は、検知用またはパルス送達用等の電極として機能することができる。例えば、リード108A〜Cのうちの1つまたは複数からの電極は、電位図のユニポーラ検知用または1つもしくは複数のペーシングパルス送達用等のために缶ハウジング112とともに使用され得る。リード108Bからの除細動電極は、1つまたは複数のカルジオバージョン/除細動パルス送達用等のために缶112とともに使用され得る。一実施例では、IMD110は、リード108A〜Cまたは缶ハウジング112のうちの1つまたは複数に位置する電極間等のインピーダンスを検知し得る。IMD110は、一対の電極間に電流を注入し、その結果、同じまたは異なる対の電極間で得られる電圧を検知し、オームの法則を使用してインピーダンスを決定するように構成され得る。インピーダンスは、電流注入および電圧検知用に同じ対の電極が使用され得るバイポーラ構成、電流注入用の電極対および電圧検知用の電極対が共通電極を共有し得るトライポーラ構成、または電流注入用に使用される電極が電圧検知用に使用される電極とは異なり得るテトラポーラ構成で検知され得る。一実施例では、IMD110は、RVリード108B上の電極と缶ハウジング112との間に電流を注入し、RVリード108B上の同じ電極間または異なる電極と缶ハウジング112との間の結果として得られる電圧を検知するよう構成され得る。生理信号は、IMD110内に一体化され得る1つまたは複数の生理センサから検知され得る。IMD110はまた、1つもしくは複数の外部生理センサまたはIMD110に接続されてもよい1つもしくは複数の外部電極からの生理信号を検知するようにも構成され得る。生理信号の例としては、心電図、心内電位図、不整脈、心拍数、心拍変動、胸腔内インピーダンス、心臓内インピーダンス、動脈圧、肺動脈圧、左心房内圧、RV内圧、LV冠状動脈圧、冠状血液温度、血中酸素飽和度、1つもしくは複数の心音、身体活動もしくは運動レベル、活動への生理学的応答、姿勢、呼吸、体重、または体温のうちの1つまたは複数を挙げることができる。
これらのリードおよび電極の配置および機能は上記において例として記述されているだけであり、限定するものではない。患者のニーズおよび埋め込み型装置の可用性に応じて、これらのリードおよび電極の他の配置および使用が可能である。
示されているように、CRMシステム100は、複数部位心臓刺激回路113を備えることができる。複数部位心臓刺激回路113は、心臓105の1つまたは複数の候補部位における電気刺激、例えば、リード108C上の電極161〜164のうちの1つまたは複数を介した左心室(LV)134の電気刺激への生理学的応答を検出するように構成され得る。生理学的応答は、心臓電気信号または心臓機械信号を含むことができる。複数部位心臓刺激回路113は、生理信号を使用して、少なくとも、第1のLV部位での電気刺激のための第1の刺激ベクトルおよび異なる第2のLV部位における電気刺激のための第2の刺激ベクトルを決定し、第1の刺激ベクトルに従って送達される第1のLV刺激と第2の刺激ベクトルに従って送達される第2のLV刺激との間の第1の時系列と第1のタイミングオフセットとを含む療法モードを決定することができる。電気刺激回路は、第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトルならびに療法モードに従って心臓に電気刺激を送達することができる。複数部位心臓刺激回路113の実施例は、図2〜図4を参照する等して後述される。
外部システム120は、IMD110のプログラミングを可能にすることができ、また通信リンク103を介して受信することができる等の、IMD110によって取得される1つまたは複数の信号に関する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プログラマを備えることができる。外部システム120は、遠隔地から等で患者の状態をモニタリング可能または1つもしくは複数の療法を調節可能な遠隔患者管理システムを備え得る。
通信リンク103は、誘導テレメトリリンク、無線周波数テレメトリリンクまたはインターネット接続のようなテレコミュニケーションリンクのうちの1つまた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との間のデータ送信を提供することができる。送信データとしては、例えば、IMD110により取得されたリアルタイム生理データ、IMD110により取得され記憶された生理データ、療法履歴データまたはIMD110内に記憶されたIMD動作状態を示すデータ、プログラム可能に特定可能な検知電極および構成の使用等の生理データ取得を含み得る1つもしくは複数のアクションを実行させるようにIMD110を構成する等のIMD110への1つもしくは複数のプログラム命令、装置自己診断テスト、または1つもしくは複数の療法の送達を挙げることができる。
複数部位心臓刺激回路113は、IMD110から抽出されたデータまたは外部システム120内のメモリに記憶されたデータを使用する等して、外部システム120において実装され得る。複数部位心臓刺激回路113の各部は、IMD110と外部システム120との間で分散されていてもよい。
IMD110または外部システム120の各部は、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせを使用して実装され得る。IMD110または外部システム120の各部は、1つもしくは複数の特定の機能を実行するように構築または構成され得る特定用途向け回路を使用して実装され得、または1つもしくは複数の特定の機能を実行するようにプログラミングされるかまたは別様に構成され得る汎用回路を使用して実装され得る。そのような汎用回路としては、マイクロプロセッサもしくはその一部、マイクロコントローラもしくはその一部、またはプログラム可能論理回路もしくはその一部を挙げることができる。例えば、「比較器」としてはとりわけ、2つの信号間の比較についての特定の機能を実行するように構築され得る電子回路比較器を挙げることができ、または比較器は、2つの信号間の比較を実行するように汎用回路の一部に命令するコードにより駆動され得る汎用回路の部分として実装され得る。IMD110に関して記述したが、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)、着用可能医療装置(例えば、パッチベースの検知装置)、または他の外部医療装置を挙げることができる。
図2は、複数部位心臓刺激回路113の一実施形態であり得る、複数部位電気刺激回路200の例を概略的に示す。複数部位電気刺激回路200は、電気刺激回路210、センサ回路220、療法プログラマ回路230、コントローラ回路240、ユーザインタフェース250、およびメモリ回路260のうちの1つまたは複数を備えることができる。
電気刺激回路210は、心臓、例えば、心臓の少なくとも1つの心腔の1つまたは複数の候補部位に電気刺激を送達するように構成することができる。電気刺激、例えば、パルス列は、IMD100または外部パルス発生器によって生成され、リード108A〜Cおよびそれぞれに付属する電極のうちの1つまたは複数等のペーシング送達システムを介して、心臓の1つまたは複数の候補部位に送達され得る。電気刺激は、アノードとカソードとの間に送達され得る。アノードおよびカソードは刺激ベクトルを形成する。電気刺激は、ユニポーラまたはバイポーラペーシング構成を含むことができる。ユニポーラペーシングは、心臓の目標刺激部位またはその付近に位置する電極(例えば、リード108A〜Cのうちの1つにある電極)と、IMD缶ハウジング112等の戻り電極との間の刺激を伴ってもよい。バイポーラペーシングは、リード108A〜Cのうちの1つまたは複数にある2つの電極間の刺激を伴ってもよい。
電気刺激回路210は、1つの心臓部位を刺激するための単一部位刺激、または同じ心周期内で心臓の2つ以上の部位を刺激するための複数部位刺激を送達するように構成され得る。複数部位刺激の間、パルス列は、療法モードに従って2つ以上の心臓部位それぞれに送達され得る。療法モードは、同時刺激、またはタイミングオフセットだけ分離された連続刺激を含むことができる。タイミングオフセットは、プログラム可能であり、心周期の検知またはペーシングされる時間間隔未満であってもよい。以下に論じられるように、療法モードは、療法プログラマ回路230によって決定されてもよい。
複数部位刺激は、右心房(RA)、右心室(RV)、左心房(LA)および左心室(LV)を含む1つもしくは複数の心腔の内部もしくは心外膜表面上、またはいずれかの心腔を取り囲む組織のうちの2つ以上の部位で送達することができる。一実施例では、複数部位刺激は、以後「複数部位LV刺激」と呼ばれる、LVにおける2つ以上の部位等の、同じ心腔の2つ以上の部位での刺激を含むことができる。複数部位LV刺激は、2つ以上のLV刺激ベクトルを使用して達成することができる。各LV刺激ベクトルは、アノードおよびカソードを含む。一実施例では、LV刺激ベクトルは、一方の電極(カソード等)のみがLV電極であり、他方の電極(アノード等)がIMD缶ハウジング112であるユニポーラ構成を有することができる。一実施例では、LV刺激ベクトルは、カソードおよびアノードの両方がLV電極である真のバイポーラ構成を有することができる。別の実施例では、LV刺激ベクトルは、一方の電極(カソード等)がLV電極であり、他方の電極(アノード等)が電極141もしくは142のうちの1つ等のRA電極、または電極152〜155のうちの1つ等のRV電極である拡張バイポーラ構成を有することができる。さらに別の実施例では、LV刺激ベクトルは、例えば、カソードとして一緒に使用される2つのLV電極、またはアノードとして一緒に使用されるRA電極およびRV電極から選択される等の2つの電極が関わるトライポーラ構成を有することができる。いくつかの実施例では、1つまたは複数のLV電極は、1つまたは複数のLVリード、カテーテル、または非拘束ペーシングユニットに分散され得る。電気刺激は、同時刺激、または心周期の検知もしくはペーシングされる時間間隔値未満の特定のタイミングオフセットだけ分離された非同期刺激等、心周期内で2つ以上の部位に送達され得る。
センサ回路220は、信号検知回路221および信号分析器回路222を備えることができる。信号検知回路221は、生理信号を検知するためのセンス増幅器を備えることができる。信号検知は、心臓が洞律動のような固有のリズムを受けるとき、または心臓が特定の刺激プロトコルに従って刺激を受けるときに、実行され得る。生理信号は、身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って検知されるような心電図(ECG:Electrocardiogram)、皮下に配置された電極を使用して検知されるような皮下ECG、またはリード108A〜Cもしくは缶ハウジング112のうちの1つもしくは複数の電極を使用して検知されるような心臓内電位図(EGM:Electrogram)等の心臓電気信号を含むことができる。加えてまたは代替的に、生理信号は、心臓の固有の心リズムまたは心臓の刺激への応答としての、心房または心室の収縮等の心臓の機械的活動を示す信号も含むことができる。一実施例では、心臓の機械的活動は、アンビュラトリー加速度計または患者の心音を検知するように構成されたマイクロホンから検知された信号を含むことができる。一実施例では、心臓の機械的活動は、周期的な心収縮の結果としての心臓または胸郭インピーダンス変化を検知するように構成されたインピーダンスセンサから検知された信号を含むことができる。心臓機械信号は、圧力センサ信号または心収縮を示す任意の他のセンサ信号を含むことができる。
いくつかの実施例では、信号検知回路221は、左心室(LV)のような心腔上または心腔内の異なる部位からのような2つ以上の生理信号を同時にまたは連続的に検知することができる。信号検知回路221は、LVリード108C上の電極161〜164のうちの少なくとも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つ以上の生理信号を検知することができる。LV検知ベクトルの例は、161〜164の間で選択された一対の電極間、または電極161〜164のうちの1つと異なる心腔もしくは異なるリード上に配置された別の電極(RVリード108B上の電極152〜155のうちの1つ、またはRAリード108A上の電極141もしくは142)との間のような、バイポーラ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のうちの1つと缶ハウジング112との間等のユニポーラ検知ベクトルを含むことができる。
信号分析器回路222は、増幅、デジタル化、フィルタリング、または他の信号調節動作を含め、検知された生理信号を処理することができる。信号分析器回路222は、心臓電気信号または心臓機械信号から1つまたは複数の特性を検出することができる。応答特性は、心臓の刺激の有効性、または刺激によって発症した合併症を示すことができる。応答特性としては、体表ECG、皮下ECG、または心臓内EGMから検出され得るP波、Q波、R波、QRS群、またはT波等の、固有の心臓活動を示す時間的または形態的特徴を挙げることができる。応答特性としては、心臓の電気刺激に応答する誘発された電気的または機械的活性化等の誘発心臓活動のタイミングおよび強度を挙げることができる。強度指標の例としては、信号振幅、信号振幅の傾きもしくは変化率、積分信号等の変換された生理信号の振幅、またはパワースペクトル密度等の周波数領域測定を挙げることができる。応答特性は、2つの異なる心臓部位で検知された信号からそれぞれ検出された活性化間のタイミング遅延等の、2つの検知された生理信号から計算された相対的な指標を追加的にまたは代替的に含むことができる。信号分析器回路および応答特性の例は、図3を参照する等して以下で論じられる。
療法プログラマ回路230は、センサ回路220と通信することができ、少なくとも第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトル、ならびに第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトルに従って複数部位刺激で使用する療法モードを決定するように構成することができる。療法プログラマ回路230は、複数部位電気刺激回路200内のマイクロプロセッサ回路の一部として実装することができる。マイクロプロセッサ回路は、デジタル信号プロセッサ等の専用プロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ、または身体活動情報を含む情報を処理するための他のタイプのプロセッサであってもよい。あるいは、マイクロプロセッサ回路は、本明細書に記載の機能、方法、または技術を実行する命令セットを受信して実行することができる汎用プロセッサであってもよい。
図2に示すような実施例では、療法プログラマ回路230は、単独で、または組み合わせて、本明細書に記載の機能、方法、または技術を実行することができる1つまたは複数の他の回路または分岐回路を含む回路セットを備えることができる。一実施例では、回路セットのハードウェアは、特定の操作を実行するようにイミュータブルに設計されてもよい(例えば、ハードワイヤード)。一実施例では、回路セットのハードウェアは、特定の操作の命令をエンコードするための、物理的に変更されたコンピュータ可読媒体(例えば、磁気的な、電気的な、不変質量粒子の移動可能な配置等)を含む、可変に接続された物理的コンポーネント(例えば、実行ユニット、トランジスタ、単純回路等)を備えることができる。物理的コンポーネントを接続する際、ハードウェア構成要素の基礎となる電気的特性は、例えば、絶縁体から導体へ、またはその逆へと変更される。命令によって、埋め込みハードウェア(例えば、実行ユニットまたはローディング機構)が、動作中に特定の操作の部分を実行するために、可変接続を介してハードウェア内の回路セットの部材を作成することが可能になる。したがって、コンピュータ可読媒体は、装置が動作しているときに回路セット部材の他のコンポーネントに通信可能に接続される。一実施例では、物理的コンポーネントのいずれかは、2つ以上の回路セットのうちの2つ以上のコンポーネントに使用されてもよい。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の回路で使用され、異なる時点で第1の回路セット内の第2の回路によって、または第2の回路セット内の第3の回路によって再使用されてもよい。
図2に示すように、療法プログラマ回路230は、刺激ベクトルセレクタ回路231および療法モードプログラマ回路232を備えることができる。刺激ベクトルセレクタ回路231は、信号分析器回路222によって生成された等の応答特性のうちの1つまたは複数を使用して、少なくとも、第1のLV部位での電気刺激のための第1の刺激ベクトル(以下、「LVa」と呼ぶ)および異なる第2のLV部位における電気刺激のための第2の刺激ベクトル(以下、「LVb」と呼ぶ)を決定することができる。LVaベクトルは、第1のLVカソードおよび第1のアノードを含む。LVbベクトルは、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む。第1のLVカソードおよび第2のLVカソードは、それぞれ、LVリード108C上のLV電極161〜164等の、1つまたは複数のLVリード上の電極から選択することができる。あるいは、第1のLVカソードおよび第2のLVカソードは、LVカテーテル上の電極、または心臓のLVに配置された少なくとも1つの電極をそれぞれが有する1つもしくは複数の非拘束ペーシングユニットから選択されてもよい。
刺激ベクトルセレクタ回路231は、複数の候補LV刺激ベクトル{LV}={LV,LV,…,LV}からLVaベクトルおよびLVbベクトルを決定することができる。候補LV刺激ベクトルは、それぞれLVカソードおよびアノードを含むことができる。アノードの位置に応じて、候補LV刺激ベクトルは、ユニポーラ、真のバイポーラ、または拡張バイポーラ形態を有することができる。ユニポーラLV候補ベクトルは、缶ハウジング112のアノードまたは缶ハウジング上の基準電極を有することができる。真のバイポーラLV候補ベクトルは、そのベクトルのLVカソードとは異なるLVアノードを有することができる。拡張バイポーラLV候補ベクトルは、電極141または142のうちの1つ等のRA電極のうちの1つのLVアノード、電極152〜155のうちの1つ等のRV電極、またはRV、上大静脈(SVC)もしくは下大静脈(IVC:Inferior Vena Cava)、RA、もしくはLAに配置された1つもしくは複数のリード、カテーテル、もしくは非拘束ペーシングユニット上の電極を有することができる。
刺激ベクトルセレクタ回路231は、LVaベクトルおよびLVbベクトルを連続的に決定することができる。LVaベクトルは、まず、刺激によって引き起こされた合併症がないかまたは許容することができる、心臓の効果的な刺激を示す等、各候補LV刺激ベクトルに関連付けられる1つまたは複数の応答特性が特定の条件を満たす場合に決定され得る。次いで、LVaを使用して、または各候補LV刺激ベクトルに関連付けられる1つまたは複数の応答特性と一緒に、ベクトルLVbを決定することができる。いくつかの実施例では、ユーザは、ユーザインタフェース250等を介してLVaベクトルの構成を提供することができ、刺激ベクトルセレクタ回路231は、ユーザにより提供されるLVaベクトルに少なくとも基づいてLVbベクトルを決定することができる。いくつかの実施例では、刺激ベクトルセレクタ回路231は、LVaベクトルおよびLVbベクトルに加えて、他のLV刺激ベクトル、または1つもしくは複数の他の心腔(例えば、RA、RVまたはLA)を刺激するための刺激ベクトルを決定することができる。刺激ベクトルセレクタ回路の例は、図3を参照する等して以下で論じられる。
いくつかの実施例では、複数部位電気刺激回路200は、電極の空間位置に関する情報を記憶するためのメモリ回路260を備えることができる。この情報は、リードの遠位部分(例えば、LVリード108Cの遠位先端にあるかまたはその付近のLV電極161および162)またはリードの近位部分(例えば、LVリード108Cの先端から遠いLV電極163および164)に配置された電極等の電極間の相対的近接度を含むことができる。この情報は、追加的または代替的に、メモリ回路260に記憶され得るリードの仕様に示されるような、リードのタイプ、リード設計、またはリードに沿った電極間の間隔に関する情報等のリード上の電極に関する情報を含むことができる。いくつかの実施例では、電極の空間分布に関する情報は、電極がそれぞれの目標部位上に配置された後に撮られた医用画像から得ることができ、in−situ電極の近接度または電極間距離が測定または推定され得る。刺激ベクトルセレクタ回路231は、信号分析器回路222からの1つまたは複数の応答特性とともに、メモリ回路260に記憶された、電極の空間分布に関する情報を使用して、LVaベクトルを決定することができる。刺激ベクトル選択の例は、図3を参照する等して以下で論じられる。
療法モードプログラマ回路232は、1つまたは複数の応答特性およびLVaベクトルおよびLVbベクトルに関する情報を受信し、複数部位刺激のための療法モードを決定することができる。療法モードは、LVaベクトルに従う第1のLV刺激等の第1の療法およびLVbベクトルに従う第2のLV刺激等の第2の療法を少なくとも送達する第1の時系列を含むことができる。第1の時系列は、第1の刺激と第2の刺激との間の同期を示すことができる。第1の時系列の例としては、時間的に第2のLV刺激に先行する第1のLV刺激(「LVa→LVb」で示される)、時間的に第1のLV刺激に先行する第2のLV刺激(「LVb→LVa」で示される)、または第2のLV刺激と実質的に同時に送達される第1のLV刺激(「LVa|LVb」で示される)を挙げることができる。いくつかの実施例では、療法モードは、「LVa→LVb」または「LVb→LVa」の時系列に対する、第1のLV刺激と第2のLV刺激との間の第1のタイミングオフセットを含むことができる。療法モードは、第1のLV刺激または第2のLV刺激の強度、持続時間、または周波数を含む刺激パラメータも含むことができる。療法モードプログラマ回路232は、第1のLV刺激と第2のLV刺激との間のタイミングオフセット、または第1のLV刺激もしくは第2のLV刺激のための刺激パラメータを、応答特性のうちの1つまたは複数を使用して決定することができる。療法モードプログラマ回路の実施例は、図4を参照する等して以下で論じられる。
コントローラ回路240は、ユーザインタフェース250からのプログラム入力を受信して、電気刺激回路210、センサ回路220、療法プログラマ回路230の動作、およびこれらのコンポーネントと各サブコンポーネントとの間のデータフローおよび命令を制御することができる。一実施例では、コントローラ回路240は、療法プログラマ回路230によって決定されるような療法モードに従って、少なくとも第1のLV刺激および第2のLV刺激を含む複数部位刺激を送達するように、電気刺激回路210を構成することができる。一実施例では、第1のLV刺激および第2のLV刺激は、療法プログラマ回路230によって決定されるように、同時に、または心周期の検知もしくはペーシングされる間隔値未満のタイミングオフセットだけ分離されて、同じ心周期中に送達され得る。いくつかの実施例では、神経組織等の非心臓組織における電気刺激、または心機能を回復させるために、もしくは心不全等の既存の心臓病の悪化を防止もしくは減速させるために使用され得る、薬物療法等の他のタイプの療法を含む、他の療法が開始または調整され得る。
ユーザインタフェース250は、電気刺激のために、または生理信号を検知するために使用されるパラメータをシステムユーザがプログラミングすることを可能にする入力装置を備えることができる。入力装置の例としては、キーボード、オンスクリーンキーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、タッチスクリーン、または他のポインティング装置もしくはナビゲート装置を挙げることができる。入力装置によって、システムユーザは、第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトル、または第1の刺激ベクトルと第2の刺激ベクトルとのそれぞれに従って送達される第1の刺激と第2の刺激との間の時系列およびタイミングオフセットの一方もしくは両方を含む療法モードの自動決定のような、複数部位刺激の自動プログラミングを作動させることを可能にすることができる。入力装置は、刺激ベクトル構成および療法モードのうちの1つまたは複数を含む、自動的に決定される療法プログラミングを、システムユーザが確認または変更することを可能にすることもできる。
ユーザインタフェース250は、人間が知覚可能な媒体フォーマットで、刺激ベクトルの自動的に決定された構成ならびに時系列およびタイミングオフセットの一方または両方を含む療法モード等の複数部位刺激プログラミングを提示するディスプレイを備えることができる。表示される情報は、とりわけ、装置のプログラミング、リードインピーダンスおよび完全性等の装置状態、電池の残存寿命等の電池状態、または心臓刺激閾値、または1つもしくは複数の心臓部位での刺激に関連付けられる合併症に関する情報も含むことができる。表示された情報は、表、チャート、図、または他のテキスト、表、もしくはグラフィック表示フォーマットで提示されてもよい。複数部位刺激のためのユーザインタフェースの実施例は、図5を参照する等して、以下で論じられる。
複数部位心臓刺激回路113の各部は、IMD110等のアンビュラトリー医療装置と外部システム120等の外部プログラマ装置との間で分散されていてもよい。一実施例では、電気刺激回路210およびセンサ回路220は、アンビュラトリー医療装置に備えられてもよい。療法プログラマ回路230およびユーザインタフェースユニット250の少なくとも一部は、外部プログラマ回路に備えられてもよい。
図3は、図2の刺激ベクトルセレクタ回路23の一実施形態であり得る、刺激ベクトルセレクタ回路320の例を概略的に示す。刺激ベクトルセレクタ回路320は、第1のLV刺激ベクトルLVaを決定する第1のLV刺激ベクトルセレクタ321、および第2のLV刺激ベクトルLVbを決定する第2のLV刺激ベクトルセレクタ322を備えることができる。いくつかの実施例では、ユーザは、ユーザインタフェース250等を介してLVaベクトルの構成を提供することができ、刺激ベクトルセレクタ回路320は、ユーザにより提供されるLVaベクトルに少なくとも基づいてLVbベクトルを決定することができる。刺激ベクトルセレクタ回路320は、第1のLV部位および第2のLV部位とは異なる第3の心臓部位での電気刺激のための第3の刺激ベクトルを決定する第3の刺激ベクトルセレクタ323をさらに備えることができる。
刺激ベクトルセレクタ回路320は、図2の信号分析器回路222の一実施形態であり得る、信号分析器回路310と通信することができる。信号分析器回路310は、有効性分析回路311、合併症分析回路312、および電池寿命分析回路313のうちの1つまたは複数を備えることができる。刺激有効性分析回路311は、心臓が特定の電気刺激ベクトルに従って刺激されたときに検知される1つもしくは複数の心臓電気信号または心臓機械信号から1つまたは複数の信号メトリクスを生成することができる。心臓電気信号から生成される信号メトリクスの例としては、とりわけ、体表ECGまたは皮下ECGから検出されるP波、Q波、R波、QRS群、またはT波の振幅およびタイミング、QRS幅、心臓内EGMから得られるRA、RV、LAおよびLV等の心腔の少なくとも一部の活性化の振幅およびタイミング、伝播する心臓脱分極を生成させるのに最小の刺激強度を表す心臓刺激閾値、電気刺激中に検知されるインピーダンス、LV電気遅延等の心腔の電気遅延、RV活性化とLV活性化との間の(RV−LV)遅延として測定される心室内伝導遅延、心室内遅延を挙げることができる。心臓機械信号メトリクスから生成される信号メトリクスの例としては、とりわけ、第1(S1)、第2(S2)、第3(S3)もしくは第4(S4)の心音のうちの1つもしくは複数を含む検知される心音(HS:Heart Sound)信号の成分の強度、心収縮期もしくは心拡張期を示す時間間隔等の機械的遅延、心腔内圧、収縮終期容量、または拡張終期容量を挙げることができる。信号メトリクスとしては、追加的または代替的に、心臓タイミング間隔の中でとりわけ、心臓の電気機械的接続を示す電気機械的メトリクスを含むことができ、これは、駆出前期(PEP:Pre−Ejection Period)、収縮期タイミング間隔(STI:Systolic Timing Interval)、または拡張期タイミング間隔(DTI:Diastolic Timing Interval)を含むことができる。PEPは、駆出前の電気的および機械的事象の総持続時間を表し、QRSの開始からS1心音までの持続時間、または心室ペーシング(Vp:Ventricular pacing)信号からS1心音により表されるような心室駆出の開始までの持続時間として測定され得る。STIは、全電気機械的収縮期の持続時間を表し、2つの主要な成分、すなわちPEPおよびLVETを含む。STIは、ECGのQRS群の開始もしくは心臓内EGMにおける心房活性化事象からS2心音まで、または心室ペーシング(Vp)信号から、S2心音の開始によって表されるような心室駆出終了までの間隔として測定され得る。DTIは、全電気機械的拡張期の持続時間を表し、S2心音から、ECGのQRS群の開始まで、または次の心周期の心臓内EGMにおける心房活性化事象までの間隔として測定され得る。
刺激有効性分析回路311によって生成されるいくつかの信号メトリクスは、治療用心臓電気刺激への患者の血流力学応答を予測することができる。一実施例では、体表ECGのQ波からLV刺激部位での局所的な固有の活性化(例えば、LV電位図の第1の主なピークとして検出される)までを測定したQ−LV間隔は、LV圧における最大増加率(LV dP/dt max、心臓の収縮能を特徴づける臨床的指標)と相関関係を持つことができ、したがってLV収縮性を示す。したがって、Q−LV間隔は、特定のペーシングベクトルを使用して送達されるLV電気刺激療法の有効性を評価するために使用され得る。別の実施例では、S1心音の強度(例えば、SI振幅)は、LV dP/dt maxと相関関係を持つことができ、したがってLV収縮性を示す。別の実施例では、機械的遅延は、左心室の駆出時間(LVET:Left−Ventricular Ejection Time)、すなわち大動脈弁の開放から閉鎖(機械的収縮)までの間隔を含むことができる。LVETは、LVの血流力学と相関関係を持つことができ、同じ心周期内のS1心音とS2心音との間隔として測定され得る。したがって、S1強度およびLVETは、それぞれ、特定のペーシングベクトルを使用して送達されるLV電気刺激療法の有効性を評価するために使用され得る。
合併症分析回路312は、特定の電気刺激ベクトルに従って心臓への電気刺激によって生成される非心臓活性化を示す合併症インジケータを検出するように構成され得る。合併症インジケータは、骨格筋の刺激、横隔膜、横隔神経刺激(PNS)、意図しない神経刺激、アノード心臓刺激、または意図された心臓治療効果を支持しない任意の他のパラメータのような、心臓以外の刺激または非心筋刺激のうちの1つまたは複数の指標を含むことができる。意図されていない神経または骨格筋の刺激は、高い捕捉閾値、または心臓刺激電極と神経もしくは骨格筋との近接等に起因して、心臓に送達される過剰なエネルギーによって引き起こされ得る。一実施例では、合併症分析回路312は、特定の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じた骨格筋活性化を検知するように構成された加速度計センサに接続されていてもよい。別の実施例では、合併症分析回路312は、特定の電気刺激ベクトルを使用して送達される電気刺激によって引き起こされる喉頭筋または神経の望ましくない活性化への咳応答等、喉頭筋の活性化を検出するマイクロホンセンサまたは筋電図(EMG:Electromyogram)センサに接続されていてもよい。
一実施例では、合併症分析回路312は、心臓電気刺激の送達中に加速度計または他のセンサを使用して横隔神経の活性化を検出することができる。電気刺激に応答する横隔神経の活性化の有無は、加速度計信号強度を指定された閾値と比較することによって検出することができる。横隔神経活性化の検出は、横隔神経活性化を誘発する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(PNS:Phrenic Nerve Stimulation Threshold)、またはPNSと心臓刺激閾値との差として決定されるような横隔神経活性化のための安全域を含む1つまたは複数のパラメータを決定することを含むこともできる。
合併症分析回路312は、指定された電気刺激ベクトルを使用して電気刺激を送達することによって、横隔神経活性化パラメータ(PNS等)を決定することができる。送達されたエネルギーは、心臓刺激閾値を同時に探すためにも使用され得る。送達される刺激エネルギーを使用して横隔神経活性化が検知されない場合、横隔神経活性化が検出されるまで、電気刺激の後の試験ではエネルギーレベルを増加させることができる。あるいは、送達される刺激エネルギーを使用して横隔神経活性化が検知された場合、横隔神経活性化が検出されなくなるまで、刺激エネルギーレベルを減少させることができる。
電池寿命分析回路313は、予測される電池の残りの寿命等の電池状態を示す電池寿命インジケータを生成するように構成され得る。電池の寿命は、とりわけ、電池化学ならびに電池の電圧およびインピーダンス、電気刺激ベクトルの構成、刺激ベクトルを形成する電極の極性および数、リードインピーダンス、伝播する心臓の脱分極を生成するのに必要なエネルギーの最小量を示す捕捉閾値、電気刺激の送達のために「オン」時間を決定する電気刺激のモードまたはシーケンス、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む、多くの因子によって影響され得る。一実施例では、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「SYSTEMS AND METHODS FOR MANAGING THE LONGEVITY OF AN IMPLANTABLE MEDICAL DEVICE BATTERY(埋め込み型医療装置の電池の寿命を管理するためのシステムおよび方法)」と題する、リュシー(Russie)による米国特許第7620452号明細書に記載されるような、電池容量および予想される回路性能のモデルを使用して、電池寿命を推定することができる。別の実施例では、寿命は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「DYNAMIC BATTERY MANAGEMENT IN AN IMPLANTABLE DEVICE(埋め込み型医療装置の動的電池管理)」と題する、ガンディ(Gandhi)らによる米国特許第8055343号明細書に記載されるような、電量計または電圧による容量装置(capacity−by−voltage device)によって測定される検知容量に基づいて計算されてもよい。
第1のLV刺激ベクトルセレクタ回路321は、複数の候補LV刺激ベクトル{LV}={LV,LV,…,LV}から第1のLV刺激ベクトル(LVa)を決定することができる。候補LV刺激ベクトルは、それぞれLVカソードおよびアノードを含むことができる。LVカソードは、1つまたは複数のLVリードまたはカテーテル上の電極、例えば、LVリード108C上のLV電極161〜164、または心臓のLVに配置された少なくとも1つの電極をそれぞれが有する1つもしくは複数の非拘束ペーシングユニットから選択されてもよい。候補LV刺激ベクトルのアノードとしては、缶ハウジング電極、RV電極、RAもしくはLA電極、SVCもしくはIVC電極、または異なるLV電極を挙げることができる。
1つまたは複数の応答特性が特定の条件を満たす場合に、第1のLV刺激ベクトル(LVa)を選択することができる。応答特性としては、候補LV刺激ベクトルに従って送達される電気刺激に応答する、1つもしくは複数の刺激有効性インジケータ、合併症インジケータ、または電池寿命インジケータを挙げることができる。一実施例では、第1のLV刺激ベクトルセレクタ321は、複数の候補LV刺激ベクトルをスクリーニングして、例えば、PNSまたは(LV刺激閾値とPNSとの間の)安全域が各閾値を超えたとき等、それぞれがPNS指標を実質的に有していない候補LV刺激ベクトルの第1のセットを特定することができる。PNSは、正常な呼吸および心臓電気刺激の意図される治療効果を妨げる可能性のあるしゃっくりを引き起こす可能性があるため、横隔神経の活性化を伴わない刺激ベクトル、より高いPNS、またはLV刺激閾値とPNSとの間のより大きな安全域が、心臓刺激において一般に好ましくなり得る。いくつかの実施例では、スクリーニングは、候補LV刺激ベクトルの第1のセットから、約200〜3000オームの範囲外のような特定の範囲外の刺激インピーダンス測定値に関連付けられる刺激ベクトルを排除することをさらに含むことができる。スクリーニングは、第1のセットから、データがないか、またはLV閾値試験中のかなりの捕捉量が損なわれているLV刺激ベクトルを排除することをさらに含むことができる。
第1のLV刺激ベクトルセレクタ321は、候補LV刺激ベクトルの第1のセットから、それぞれが特定の条件を満たすRV−LV遅延を有する刺激ベクトルの第2のセットをさらに選択することができる。RV−LV遅延は、固有の心臓リズム中の、または心臓のRVもしくはRAの刺激に応じた、LV部位およびRV部位における活性化間のタイミング差として測定することができる。正のRV−LV遅延は、RV活性化に続く遅延したLV活性化を示し、負のRV−LV遅延は、LV活性化に続く遅延したRV活性化を示す。一実施例では、第2のセットは、候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に長いRV−LV遅延に関連付けられるLV刺激ベクトルを含むことができる。例えば、候補LV刺激ベクトルのRV−LV遅延がすべて正の値を有する場合、最大のRV−LV値を有するLV刺激ベクトルが第2のセットに含まれる。候補LV刺激ベクトルのRV−LV遅延がすべて負の値を有する場合、最大のRV−LV値(または同等に、RV−LV遅延の最小絶対値)を有するLV刺激ベクトルが第2のセットに含まれる。候補LV刺激ベクトルのRV−LV遅延が正および負の両方の値を含む場合、最大の正のRV−LV値を有するLV刺激ベクトルが第2のセットに含まれる。
1つのLV刺激ベクトルのみが第2のセットで選択された場合、その1つのみのベクトルがベクトルLVaであると決定され得る。複数のベクトルが実質的に同一のRV−LV遅延(特定の域内の異なる刺激ベクトルに関連付けられるRV−LV遅延の差等)に関連付けられ、したがって第2のセットに含まれる場合、ベクトルLVaは候補LV刺激ベクトルの第2のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値に対応するベクトルであると決定され得る。いくつかの実施例では、第1のLV刺激ベクトルセレクタ321は、候補LV刺激ベクトルのそれぞれについて、刺激有効性インジケータ、合併症インジケータ、または電池寿命インジケータから選択された2つ以上の応答特性を使用して、それぞれの複合応答特性を計算することができる。複合応答特性は、候補LV刺激ベクトルの全体的な性能を示すことができる。非限定的な例として、複合応答特性は、刺激インピーダンス、RV−LV遅延、およびLV刺激閾値の、重み付けされた組み合わせ、または他の線形もしくは非線形の組み合わせとして計算されてもよい。LVaベクトルは、他の候補LV刺激ベクトルの複合応答特性よりも大きい等、特定の条件を満たす、対応する複合応答特性を有するベクトルとして決定され得る。
第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む第2のLV刺激ベクトル(LVb)を決定することができる。第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、複数の候補LV刺激ベクトル{LV}のカソードと、第1のLV刺激ベクトルセレクタ321により決定されたベクトルLVaのカソードとを比較し、ベクトルLVbの第2のカソードを、複数の候補LV刺激ベクトルのLVカソードのうちの他のものよりもLVaベクトルのカソードからより空間的に離れているベクトルであると決定することができる。リードのタイプ、リード設計に関する情報、または電極間の空間距離もしくは相対的近接度等のリード上の電極に関する情報は、メモリ回路260に検索可能に記憶され得、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322で利用可能にされ得る。非限定的な例として、候補LV刺激ベクトルのカソードは、図1に示すように、LVリード108C上の電極161〜164のうちの1つであってもよい。電極161がベクトルLVaのカソードとして選択された場合、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、電極164が他の電極162および163よりも空間的に電極161から離れている場合、電極164がベクトルLVbのカソードであると決定することができる。
第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、第2のLVカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルの第3のセットからベクトルLVbを決定することができる。LVbの決定は、刺激有効性インジケータ、合併症インジケータ、または電池寿命インジケータのうちの1つまたは複数のような、信号分析器回路310によって生成された応答特性のうちの1つまたは複数に基づくことができる。一実施例では、LVbは、候補LV刺激ベクトルの第3のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値に関連付けられるLV刺激ベクトルとして決定される。非限定的な例として、候補LV刺激ベクトルの第3のセットはすべて、カソード電極164と、RV電極152〜155、RA電極141〜142、または缶ハウジング112のうちの1つであるアノードとを有する。第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、候補LV刺激ベクトルの第3のセットに対応するLV刺激閾値を比較し、カソード電極164と電極154とは異なるアノードとを含む任意の他の刺激ベクトルに従ってではなくLVbに従って心臓が刺激されたときに、より小さな刺激閾値が生成される場合に、カソード電極164およびアノード電極154を含むLVbベクトルを決定することができる。別の実施例では、LVbは、候補LV刺激ベクトルの第3のセットのうちの他のものよりも、より低い電力または電流消費、したがってより長い予測装置寿命に関連付けられるLV刺激ベクトルとして決定される。電流消費は、PW*V/Zとして計算される等、刺激パルスのLV刺激閾値(V)、刺激インピーダンス(Z)、およびパルス幅(PW)を使用して推定することができる。PWが候補LV刺激ベクトルの第3のセットに従って送達される刺激の定数である場合、LVbは、最小V/Z値に関連付けられるLV刺激ベクトルとして決定され得る。
種々の例では、LV電極間の空間距離または相対的近接度に関する情報は、特定のタイプのリードまたは特定のリード設計に固有であり得る。リード固有の情報、例えば、メモリ回路260に検索可能に記憶されるかまたはユーザインタフェース250等を介してユーザにより提供される、リード上の電極に関する情報は、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322によって、LVbベクトルを決定するために使用され得る。一実施例では、LVリードまたはカテーテル上の電極は、リード上の遠位LV電極と2つ以上の近位LV電極とを含むことができ、遠位LV電極は、2つ以上の近位LV電極間の電極間距離よりも実質的に大きな電極間距離(近位LV電極から離れている)を有する。ベクトルLVaのカソードが近位LV電極のうちの1つとして決定された場合、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、ベクトルLVbのカソードを遠位電極として決定することができる。第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、遠位LV電極としてのカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルのセットから、最も低いLV刺激閾値を有するベクトルLVbを選択することができる。ベクトルLVaのカソードが遠位LV電極であると決定された場合、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、近位LV電極のうちの1つであるカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルのセットに関連付けられるLV刺激閾値を比較することができる。第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、LVbを、候補LV刺激ベクトルの中で最も低いLV刺激閾値に関連付けられるベクトルであると決定することができる。
一実施例では、LVリードまたはカテーテル上の電極は、複数の遠位電極と複数の近位電極とを含み、遠位電極および近位電極は、リードに沿って実質的に等間隔に配置される。ベクトルLVaのカソードが近位LV電極のうちの1つであると決定された場合、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、遠位LV電極のうちの1つであるカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルの第1のセットに関連付けられるLV刺激閾値を比較することができる。LVbベクトルは、候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値に関連付けられるベクトルとして決定することができる。ベクトルLVaのカソードが遠位LV電極のうちの1つであると決定された場合、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、近位LV電極のうちの1つであるカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルの第2のセットに関連付けられるLV刺激閾値を比較することができる。第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、ベクトルLVbを、候補LV刺激ベクトルの第2のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値に関連付けられるベクトルであると決定することができる。
一実施例では、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、電極がそれぞれの目標部位に配置された後に撮影された医用画像から測定されるような、「in−situ」の電極近接度または電極間距離に基づいてLVbベクトルを決定してもよい。非限定的な例として、LVaベクトルのカソードが、心臓の基底領域に向かって配置された電極であるように選択された場合、LVbベクトルのカソードは、心臓の心尖領域に向かって配置された電極であるように選択することができる。逆に、LVaベクトルのカソードが、心臓の心尖領域に向かって配置された電極であるように選択された場合、LVbベクトルのカソードは、心臓の基底領域に向かって配置された電極であるように選択することができる。
一実施例では、第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、LVカソードの指定された優先順位またはアノードの指定された優先順位をさらに使用して、LVbベクトルを決定することができる。指定された優先順位は予め決定され、メモリ回路260に記憶されてもよく、またはユーザインタフェース250を介してシステムユーザによって提供されてもよい。非限定的な例として、4つのLV電極(E1〜E4)はLVリード上に備えられてもよく、ここでE1は最も遠位の(すなわち心尖)電極であり、E4は最も近位の(すなわち基底)電極である。一実施例では、電極E1〜E4は、それぞれ、LVリード108C上の電極161〜164に対応する。第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、以下の表1で提供されるような優先順位に従ってLVbベクトル用のカソードを決定することができる。例えば、最も近位の電極E4がLVaベクトルのカソードとして選択された場合、電極E1は、E3よりも高い優先順位を有するE2よりも高い優先度を有し、ベクトルLVbのカソードとして選択される。別の実施例では、最も遠位の電極E1がLVaベクトルのカソードとして選択された場合、それぞれのカソードを含むLV刺激ベクトルに従う心臓の電気刺激に関連付けられるLV刺激閾値をさらに使用して、電極E2〜E4間の相対的な空間的近接度に加えて、カソードの優先順位を決定することができる。例えば、表1に示すように、E4がE3のLV刺激閾値よりも低いかまたはE3のLV刺激閾値と実質的に同一のLV刺激閾値に対応する場合、E4は、E2よりも好ましいE3よりも好ましく、LVbベクトルのカソードとして使用される。しかしながら、E3がE4のLV刺激閾値よりも低いLV刺激閾値に対応する場合、E3は、E2よりも好ましいE4よりも好ましく、LVbベクトルのカソードとして使用される。

第2のLV刺激ベクトルセレクタ322は、候補LV刺激ベクトルの第3のセット(それぞれ第2のLVカソードを有する)のうちの2つ以上のLV刺激ベクトルが、特定の域内の差のような実質的に同一のLV刺激閾値を有する場合等には、アノードの特定の優先順位を使用してLVbベクトルを決定することができる。一実施例では、アノードの優先順位の降順は、ERVx>E>缶ハウジング、によって表すことができ、これは、缶ハウジング電極よりも好ましい、LVbベクトルの選択されたカソード(E)とは異なるLV上の電極よりも、RV上の電極(ERVx)が好ましいことを示す。別の実施例では、最も遠位のLV電極E1がLVbベクトルのカソードであるように選択された場合、アノードの優先順位の降順は、ERVx>E4>E3>E2>缶ハウジング、として表すことができる。
第3の刺激ベクトルセレクタ323は、第1のLV部位および第2のLV部位とは異なる第3の心臓部位での電気刺激のための第3の刺激ベクトルを決定するように構成することができる。一実施例では、第3の心臓部位は右心室(RV)部位を含み、第3の刺激ベクトルは、RVカソードおよびアノードを含むRV刺激ベクトルRVxである。RVカソードは、1つもしくは複数のRVリードもしくはカテーテル上の電極、例えば、RVリード108B上の電極153〜154、または心臓のRVに配置された少なくとも1つの電極をそれぞれが有する1つもしくは複数の非拘束ペーシングユニットから選択されてもよい。RVxベクトルのアノードとしては、とりわけ、缶ハウジング電極、RVカソードと異なるRV電極、LAもしくはRA電極、またはSVCもしくはIVC電極を挙げることができる。一実施例では、RVxベクトルは、カソードが先端電極152であり、アノードがリング電極153である所定の構成を有することができる。一実施例では、刺激ベクトルセレクタ回路320は、ユーザインタフェース250等を介して、LV部位とRV部位の両方の複数部位両心室刺激(「BiV」)、または種々のLV部位の複数部位LV刺激間での選択を受信することができる。第3の刺激ベクトルセレクタ323は、複数部位BiV刺激が選択されたときにRVxベクトルを生成することができる。
図4は、図2の療法モードプログラマ回路232の一実施形態であり得る、療法モードプログラマ回路430の例を概略的に示す。療法モードプログラマ回路430は、刺激ベクトルセレクタ回路320に接続されて、刺激ベクトルセレクタ回路320によって決定されるような刺激ベクトルに従う刺激の送達モードを決定することができる。療法モードプログラマ回路430は、刺激シーケンススケジューラ432、刺激オフセットモジュール434、および刺激パラメータモジュール436のうちの少なくとも1つまたは複数を備えることができ、これらはそれぞれ、療法モードの特定のパラメータを決定することができる。
刺激シーケンススケジューラ432は、刺激ベクトルセレクタ回路320によって選択されたような第1の刺激ベクトルLVaおよび第2の刺激ベクトルLVbについて、LVaベクトルに従って送達される第1のLV刺激とLVbベクトルに従って送達される第2のLV刺激との間の時系列を決定することができる。時系列の例としては、時間的に第2のLV刺激に先行する第1のLV刺激(「LVa→LVb」で示される)、時間的に第1のLV刺激に先行する第2のLV刺激(「LVb→LVa」で示される)、または第2のLV刺激と実質的に同時に送達される第1のLV刺激(「LVa|LVb」で示される)を挙げることができる。刺激シーケンススケジューラ432は、信号分析器回路310に接続されて、生理信号から得られた1つまたは複数の応答特性を使用して時系列を決定することができる。一実施例では、時系列は、例えば心臓が洞律動のような特定の固有のリズムを受ける場合、または心臓がRAペーシング等の特定の刺激プロトコルに従って刺激された場合等に、第1のLV部位および第2のLV部位での心臓の活性化に基づいて決定することができる。活性化タイミングは、検出された心臓活性化と基準時間との間の時間間隔として計算することができる。基準時間の例としては、Q波のタイミング、第1のLV部位および第2のLV部位での活性化と同じ心周期内のRV等の心臓内のある位置における検知またはペーシングされる活性化のタイミング、または生理学的応答を誘発する刺激のタイミングを挙げることができる。一実施例では、基準時間としては、第1のLV部位および第2のLV部位での活性化と同じ心周期内で検知されるRV部位での検知またはペーシングされる活性化のタイミングを挙げることができる。活性化タイミングとしては、第1のLV部位での活性化とRV活性化との間の第1の活性化遅延(ΔTa)、および第2のLV部位での活性化とRV活性化との間の第2の活性化遅延(ΔTb)を挙げることができる。
第1のLV部位および第2のLV部位で検知される活性化タイミングを互いに比較して、第1の刺激および第2の刺激を送達する時系列を決定することができる。一実施例では、第1の活性化遅延ΔTaが第2の活性化遅延ΔTbよりも実質的に大きい場合には、第1のLV部位が第2のLV部位よりも時間的に後に活性化されることを示す。次いで、時系列は、「LVa→LVb」であると決定することができ、すなわち、LVaベクトルに従う第1のLV刺激が、LVbベクトルに従う第2のLV刺激に先行することができる。第1の活性化遅延ΔTaが実質的に第2の活性化遅延ΔTb以下である場合、時系列「LVa|LVb」を決定することができ、すなわち、LVaベクトルに従う第1のLV刺激はLVbベクトルに従う第2の活性化遅延ΔTbと実質的に同時に送達され得る。
いくつかの実施例では、ユーザインタフェース250等を介してシステムユーザ等によってLV部位およびRV部位の両方の複数部位両心室刺激(「BiV」)が選択され、RV刺激ベクトルRVx等の第3の刺激ベクトルが刺激ベクトルセレクタ回路320によって選択された場合、刺激シーケンススケジューラ432は、第3の刺激ベクトル(RVxベクトル等)に従って送達される第3の心臓刺激と第1のLV刺激または第2のLV刺激との間の第2の時系列をさらに決定することができる。一実施例では、信号分析器回路310は、検知された生理信号から同じ心周期内の(例えば、第1のLV部位または第2のLV部位での)LV活性化およびRV活性化を測定し、検出されたLV活性化から検出されたRV活性化までを測定したRV−LV遅延を決定することができる。刺激シーケンススケジューラ432は、RV−LV遅延に少なくとも基づいて第2の時系列を決定することができる。一実施例では、RV−LV活性化遅延が特定の閾値(約20ミリ秒等)を超える場合、第1のLV刺激および第2のLV刺激は、RVxベクトルに従う等の第3の心臓刺激に先行することができ、「(LVa,LVb)→RVx」(ここで、(LVa,LVb)は、前述したLVa→LVb、LVb→LVa、またはLVa|LVbの時系列のうちの1つであってもよい)と示される。RV−LV遅延が特定の閾値を下回る場合、RVxベクトルに従う等の第3の心臓刺激が、第1のLV刺激および第2のLV刺激に先行することができ、「RVx→(LVa,LVb)」で示される。
刺激ベクトルセレクタ回路320に接続された刺激オフセットモジュール434は、信号分析器回路310によって生成された応答特性のうちの1つまたは複数を使用して、第1のLV刺激と第2のLV刺激との間の第1のタイミングオフセット(DLVa−LVb)を決定することができる。一実施例では、タイミングオフセットDLVa−LVbは、第1のLV部位での活性化とRV活性化との間の第1の活性化遅延ΔTa、ならびに第2のLV部位での活性化とRV活性化との間の第2の活性化遅延Δb等の、第1のLV部位および第2のLV部位での活性化タイミングに基づいて決定することができる。ΔTaがΔTbよりも実質的に大きく、時系列「LVa→LVb」に対応する場合、刺激オフセットモジュール434は、ΔTaとΔTbとの間の差に比例する第1のタイミングオフセット、すなわち以下を決定することができる。DLVa−LVb=k・(ΔTa−ΔTb)式中、kは正の倍率である。一実施例では、倍率kは、0〜1の値をとることができる。ΔTaが実質的にΔTb以下であり、時系列「LVa|LVb」(すなわち、第1の刺激および第2の刺激の実質的な同時送達)に対応する場合、刺激オフセットモジュール434は、タイミングオフセットDLVa−LVb=0を決定することができる。
LV部位およびRV部位の両方の複数部位両心室刺激(「BiV」)が選択され、RV刺激ベクトルRVx等の第3の刺激ベクトルが刺激ベクトルセレクタ回路320によって選択された場合、刺激オフセットモジュール434は、刺激シーケンススケジューラ432によって決定されるRVxベクトルに従う第3の心臓刺激と、第1のLV刺激または第2のLV刺激との間の第2の時系列に対応する第2のタイミングオフセット(DLV−RV)をさらに決定することができる。一実施例では、RV−LV遅延が、所定の閾値(約20ミリ秒等)を超え、したがって「(LVa,LVb)→RVx」の時系列に対応する場合、刺激オフセットモジュール434は、RV−LV遅延に比例する第2のタイミングオフセットDLV−RVを決定することができる。同様に、RV−LV遅延が特定の閾値を下回り、したがって「RVx→(LVa,LVb)」の時系列に対応する場合、刺激オフセットモジュール434は、RV−LV遅延に比例する第2のタイミングオフセットDLV−RVを決定することができる。
刺激パラメータモジュール436は、LVaまたはLVbのそれぞれのベクトルに従う第1のLV刺激および第2のLV刺激のため、または加えてRVxベクトルに従う等の第3の刺激のために、第1のLV刺激および第2のLV刺激のための1つまたは複数の刺激パラメータを決定するように構成することができる。刺激パラメータの例としては、刺激強度または送達されるエネルギーに影響を与えるパラメータの中でも、振幅、パルス幅、デューティサイクル、持続時間、または周波数を挙げることができる。刺激パラメータモジュール436は、信号分析器回路310に接続され、生理信号から生成された1つまたは複数の応答特性を使用して刺激パラメータを決定することができる。一実施例では、それぞれのベクトルLVaおよびLVbに従う第1の刺激または第2の刺激について、刺激パラメータのうちの1つまたは複数は、第1のLV部位または第2のLV部位におけるLV刺激閾値、およびPNS閾値、またはPNS閾値と心臓刺激閾値との間の安全域に基づいて決定することができる。種々の例では、異なる安全域が、適切な心臓刺激を可能にし、PNSを最小化または排除するために、LVaベクトルまたはLVbベクトルに関連付けられる第1の刺激および第2の刺激に関して選択され得る。非限定的な例として、LVaベクトルが0.5ボルトのLV刺激閾値と関連付けられる場合、LVaベクトルに従う第1のLV刺激の振幅は、1.5ボルトに設定され得、すなわち1ボルトの安全域がLV刺激閾値に加えられる。あるいは、第1のLV刺激は、自動閾値試験によって決定されたパルス振幅を有することができる。LVbベクトルが2ボルトのLV刺激閾値と関連付けられる場合、LVaベクトルに従う第2のLV刺激の振幅は、3.5ボルトに設定され得、すなわち1.5ボルトの安全域が2ボルトのLV刺激閾値に加えられる。
療法モードプログラマ回路によって決定される療法モードのうちの1つまたは複数のパラメータは、ユーザインタフェース250等を介してシステムユーザに提示されてもよい。ユーザは、ユーザインタフェース250に関連付けられた入力装置を使用して、時系列、決定された時系列に対応する刺激間のタイミングオフセット、または1つもしくは複数の刺激ベクトルと関連付けられる刺激パラメータのうちの1つまたは複数を、確認、拒否、または別様に編集することができる。
図5は、複数部位刺激の療法モードをプログラミングするためのユーザインタフェース500の一部の例を概略的に示す。ユーザインタフェース250の一実施形態であり得るユーザインタフェース500は、複数の制御要素およびテキストまたはグラフィック表現の表示を含むことができる。制御要素は、対応する制御要素の機能または動作方法を示すテキストラベルまたはマーカに任意選択的に関連付けられたアイコンまたはビットマップとして示すことができる。制御要素としては、チェックボックス、プッシュボタン、ラジオボタン、または表示スクリーン上に配置された他のユーザインタフェース制御部を挙げることができる。
図5に示すように、制御要素は、第1のゾーン510および第2のゾーン520を含むことができる。第1のゾーン510は、ユーザが(例えば、刺激ベクトルセレクタ回路320によって実行される)刺激ベクトルの自動選択を作動させ、(例えば、刺激シーケンススケジューラ432によって実行される)選択された刺激ベクトルに従う刺激間の時系列の自動決定を作動させることを可能にする制御要素511(例えば、プッシュボタン)を含むことができる。第1のゾーン510は、(例えば、制御要素511の押し下げ等の)ユーザコマンドを受信すると、2つ以上の刺激ベクトルに従う複数部位刺激の時系列512、例えば、刺激シーケンススケジューラ432によって決定される時系列「LVa→LVb→RV」、および刺激ベクトルセレクタ回路320によって決定される、LVaベクトルおよびLVbベクトル等の選択された刺激ベクトルの構成513を表示することができる。刺激ベクトル構成513は、「カソード≫アノード」フォーマットとして提示される。例えば、LVaベクトルの「LVTip1≫RV」は、LVリード上の遠位先端電極(例えば、LVリード108C上の電極161)であるカソードおよびRV電極であるアノードを示す。第1のゾーン510は、刺激パラメータモジュール436によって決定されるような刺激パラメータの中でも、選択された刺激ベクトルのそれぞれに関連付けられる刺激パラメータ、例えば振幅514およびパルス幅515を表示することもできる。
第2のゾーン520は、ユーザが(例えば、刺激オフセットモジュール434によって実行される)選択された刺激ベクトルに従って送達される刺激間のタイミングオフセットの自動選択を作動させることを可能にする制御要素521(例えば、プッシュボタン)を含むことができる。非限定的な例として、第2のゾーン520は、時系列512と一致するシーケンスで構成される、LVaベクトル522、LVbベクトル524、およびRVベクトル526を含む、選択された刺激ベクトルの表示を含む。刺激ベクトルLVaと刺激ベクトルLVbとの間のタイミングオフセット523、および、刺激ベクトルLVbと刺激ベクトルRVとの間のタイミングオフセット525、も表示されてもよい。
第1のゾーン510または第2のゾーン520に示される種々の要素は、入力装置を介してユーザによって編集されてもよい。一実施例では、時系列512、刺激ベクトル構成513、刺激パラメータ514および515、またはタイミングオフセット523および525のうちの1つまたは複数は、編集可能なテキストボックスまたはドロップダウンメニューに表示することができる。ユーザは、テキストボックスに所望の値を入力し、制御ボタンを使用して、テキストボックスに示された終了値を増減させるか、または予め記憶された値のリストを含むドロップダウンメニューから所望の値を選択することができる。入力装置の例としては、キーボード、オンスクリーンキーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、タッチスクリーン、または他のオンスクリーン選択および制御手段を挙げることができる。
図6は、少なくとも1つの心臓の治療用心臓刺激に使用するため等の、複数部位電気刺激をプログラミングする方法600の例を概略的に示す。本方法600は、埋め込み型、着用可能もしくは他のアンビュラトリー医療装置、埋め込み型装置をプログラミングするプログラマ、または遠隔患者管理システムにおいて実装および実行することができる。一実施例では、本方法600は、複数部位電気刺激回路200またはその任意の変形物によって実行することができる。
本方法600は、複数の候補LV刺激ベクトル{LV}={LV,LV,…,LV }に従って心臓の少なくとも1つの心腔内の1つまたは複数の部位に電気刺激を送達することにより、ステップ610で開始される。各候補電気刺激ベクトルは、アノードおよびカソードを含み、電気刺激は、アノードとカソードとの間に送達され得る。電気刺激は、埋め込み型、着用可能もしくはアンビュラトリーパルス発生器、または外部電気刺激装置によって生成される1つまたは複数のパルスを含むことができる。一実施例では、電気刺激は、複数のLV電気刺激ベクトルの各々を使用して、心臓の左心室(LV)の1つまたは複数の部位に送達され得る。各LV電気刺激ベクトルのアノードまたはカソードのうちの少なくとも1つは、心臓のLVの部位に配置されたLV電極であってもよい。一実施例では、LV電気刺激ベクトルは、LV電極とIMD缶112等の基準電極とを含む少なくとも1つのユニポーラLV電気刺激ベクトルを含むことができる。別の実施例では、LV電気刺激ベクトルは、2つのLV電極、LV電極およびRV電極、またはLV電極およびRA電極を含む、少なくともバイポーラLV電気刺激ベクトルを含むことができる。
620において、1つまたは複数の生理信号は、埋め込み型、着用可能または他のアンビュラトリーセンサを使用すること等によって検知され得る。生理信号としては、心臓電気信号、例えば、心房または心室の収縮等の活動を示す、心電図(ECG)、心臓内電位図(EGM)または心臓機械信号を挙げることができる。1つまたは複数の生理信号は、心臓が洞調律のような固有のリズムを受けるとき、または心臓が特定の刺激プロトコルに従って刺激されるときに検知され得る。いくつかの実施例では、2つ以上の生理信号(EGM等)は、左心室(LV)等の心腔上または心腔内の異なる部位から同時にまたは連続的に検知することができる。
1つまたは複数の応答特性は、620において、心臓電気信号または心臓機械信号から検出され得る。応答特性は、心臓の刺激の有効性、または刺激によって発症した任意の合併症を示すことができる。応答特性としては、体表ECG、皮下ECG、または心臓内EGMから検出され得るP波、Q波、R波、QRS群、またはT波等の、固有の心臓活動を示す時間的または形態的特徴を挙げることができる。応答特性としては、心臓の電気刺激に応答する誘発された電気的もしくは機械的活性化等の誘発心臓活動のタイミングおよび強度、または2つの異なる心臓部位で検知される信号からそれぞれ検出された活性化間の相対的なタイミング遅延を挙げることができる。
630において、少なくとも、第1のLV部位での電気刺激のための第1の刺激ベクトル(LVa)および異なる第2のLV部位での電気刺激のための第2の刺激ベクトル(LVb)が決定され得る。LVaベクトルおよびLVbベクトルは、候補ベクトルセット{LV}から選択されてもよい。LVaベクトルは、第1のLVカソードおよび第1のアノードを含む。LVbベクトルは、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む。第1のLVカソードおよび第2のLVカソードは、それぞれ、LVリード108C上のLV電極161〜164等の、1つまたは複数のLVリード上の電極から選択することができる。あるいは、第1のLVカソードおよび第2のLVカソードは、LVカテーテル上の電極、または心臓のLVに配置された少なくとも1つの電極をそれぞれが有する1つもしくは複数の非拘束ペーシングユニットから選択されてもよい。
LVaベクトルおよびLVbベクトルの決定は、620において生理信号から導かれた応答特性のうちの1つまたは複数に基づくことができる。LVaベクトルおよびLVbベクトルは連続的に、LVaベクトルが、まず、刺激によって引き起こされた合併症がないかまたは許容することができる、心臓の効果的な刺激を示す等、各候補LV刺激ベクトルに付けられる1つまたは複数の応答特性が特定の条件を満たす場合に決定され得るように。次いで、特定されたLVaを使用して、例えば、各候補LV刺激ベクトルに関連付けられる1つまたは複数の応答特性と一緒に、ベクトルLVbを決定することができる。いくつかの実施例では、LVaベクトルは、システムユーザによって提供され得、620において、LVbベクトルは、ユーザにより提供されるLVaベクトルに少なくとも基づいて決定され得る。LVaベクトルおよびLVbベクトルを決定する方法の例は、図7を参照する等して以下で論じられる。
640において、複数部位刺激のための療法モードを決定することができる。療法モードは、LVaベクトルに従う第1のLV刺激等の第1の療法とLVbベクトルに従う第2のLV刺激等の第2の療法との間等の、第1の時系列または第1のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を含むことができる。療法モードはさらに、第1のLV刺激または第2のLV刺激に関してそれぞれ決定される刺激パラメータを含むことができる。刺激パラメータを使用して、第1のLV刺激または第2のLV刺激の強度、持続時間、または周波数を決定する。LVaおよびLVbに従う第1のLV刺激と第2のLV刺激との間のタイミングオフセット、または第1のLV刺激もしくは第2のLV刺激のための刺激パラメータは、応答特性のうちの1つまたは複数に基づいて決定することができる。選択された刺激ベクトルのための療法モードのプログラミングの実施例は、図8を参照する等して以下で論じられる。
選択された刺激ベクトルLVaおよびLVbならびに療法モードに関する情報は、情報提示、療法推奨、または自動的もしくは試験的な療法送達を含む1つまたは複数のプロセスで利用されてもよい。651において、刺激ベクトルの自動的に決定された構成のような複数部位刺激プログラミング、および時系列ならびにタイミングオフセットのうちの一方または両方を含む療法モードが、ディスプレイ上、例えばユーザインタフェース250上に提示され得る。とりわけ、装置のプログラミング、リードインピーダンスおよび完全性等の装置状態、電池の残存寿命等の電池状態、または心臓刺激閾値、1つもしくは複数の心臓部位での刺激に関連付けられる合併症を含む他の情報も表示されてもよい。652において、自動的に決定された刺激ベクトル構成および療法モードの確認または変更、または第1の刺激ベクトルおよび第2の刺激ベクトル、もしくは第1の刺激ベクトルと第2の刺激ベクトルとのそれぞれに従って送達される第1の刺激と第2の刺激との間の時系列およびタイミングオフセットの一方もしくは両方を含む療法モードの自動決定のような、複数部位刺激の自動プログラミングの作動を含む、療法プログラミングへのユーザ入力。
本方法600は、選択されたベクトル(LVaおよびLVb等)ならびに療法モード(時系列またはタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を含む)に従って電気刺激を送達するステップ660を含むことができる。第1のLV刺激および第2のLV刺激は、640において決定されるか、または652においてユーザにより調整もしくは変更されるような、心周期の検知またはペーシングされる間隔値未満の時系列とタイミングオフセットとで同時にまたは連続的に、同じ心周期中に送達され得る。いくつかの実施例では、660において、神経組織等の非心臓組織における電気刺激、または心機能を回復させるために、もしくは心不全等の既存の心臓病の悪化を防止もしくは減速させるために使用され得る、薬物療法等の他のタイプの療法を含む、他の療法が開始または調整され得る。
いくつかの実施例では、本方法600は、LVaベクトルおよびLVbベクトルに加えて、他のLV刺激ベクトル、または1つもしくは複数の他の心腔、例えば、RA、RVもしくはLAの刺激に使用する刺激ベクトルを決定するステップを含むことができる。さらなる刺激ベクトルは、応答特性のうちの1つまたは複数を使用して決定され得る。640で決定される療法モードは、他の刺激ベクトルに従う刺激と関連付けられる時系列およびタイミングオフセットのうちの1つまたは複数をさらに含むことができる。さらなる刺激ベクトルのための療法モードのプログラミングの例は、図8を参照する等して以下で論じられる。
図7は、複数部位電気刺激で使用するための第1の刺激ベクトル(LVa)および第2の刺激ベクトル(LVb)を決定する方法730の例を概略的に示す。図6のステップ650の一実施形態であり得る方法730は、刺激ベクトルセレクタ回路320またはその任意の変形物に実装され、それによって実行され得る。
731において、候補ベクトル{LV}は、刺激有効性インジケータ、合併症インジケータ、または電池寿命インジケータのような、1つまたは複数の応答特性に基づく基準を用いてスクリーニングされる。スクリーニングプロセスを通過する候補LV刺激ベクトルの第1のセットが特定され得る。候補ベクトルのスクリーニングは、低PNS閾値(PNS)または低安全域(LV刺激閾値とPNSとの間)(例えば、各閾値を下回る)に関連付けられるベクトル等、刺激中のPNSにつながるベクトルの排除を含むことができる。スクリーニングは、約200〜3000オームの範囲外のような特定の範囲外の刺激インピーダンス測定値に関連付けられる刺激ベクトルを排除することをさらに含むことができる。スクリーニングは、データがないか、またはLV閾値試験中のかなりの捕捉量が損なわれている刺激ベクトルを排除することをさらに含むことができる。
732において、刺激ベクトルの第2のセットは、731で提供される候補LV刺激ベクトルの第1のセットから選択され得る。RV−LV遅延は、刺激ベクトルに従う心臓の電気刺激に応じた、LV部位およびRV部位における活性化間のタイミング差として測定することができる。第2のセットは、候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に長いRV−LV遅延に関連付けられるLV刺激ベクトルを含むことができる。733において、1つのLV刺激ベクトルのみが第2のセットに含まれると特定される場合、そのベクトルがベクトルLVaであると734において決定され得る。複数のベクトルが実質的に同一のRV−LV遅延に関連付けられるか、または特定の域内のRV−LV遅延の差を有する場合、第2のセットは2つ以上の刺激ベクトルを含むことができる。次に、735において、LVaベクトルは、第2のセット内の刺激ベクトルの中で最も低いLV刺激閾値に対応する刺激ベクトルであると決定され得る。
734または735において特定されたLVaベクトルは、第2のLVカソードおよび第2のアノードを含む第2のLV刺激ベクトルLVbを決定するために使用することができる。736において、LV電極間の空間距離または相対的近接度に関する情報は、メモリ260等から受信されるか、またはユーザインタフェース250等を介してユーザによって提供されてもよい。737において、候補LV刺激ベクトル{LV}のカソードは、ベクトルLVaのカソード(「LVa−」で示される)と比較されて、LVa−までのそれぞれの空間距離を決定する。ベクトルLVbの第2のカソード(「LVb−」で示される)は、LVaベクトルのカソード、LVa−から空間的に最も離れた電極であると決定され得る。いくつかの実施例では、カソードの優先順位に関する情報はLVbベクトルを決定する際に使用されてもよい。優先順位情報は、予め決定され、メモリ回路に検索可能に記憶され得る。ベクトルLVbの第2のカソード(LVb−)は、表1で提供される優先順位に従って決定されてもよい。
738において、候補LV刺激ベクトルの第3セットは、候補LV刺激ベクトル{LV}から特定することができ、このサブセット内の各ベクトルは、736で決定される電極LVb−であるカソードを有する。次いで、ベクトルLVbは、刺激有効性インジケータ、合併症インジケータ、または電池寿命インジケータのうちの1つまたは複数のような、信号分析器回路310によって生成された応答特性のうちの1つまたは複数を用いて第3のセットから決定することができる。ステップ739に示すように、LVbベクトルは、最低LV刺激閾値に関連付けられるベクトルとして第3のセットから決定され得る。あるいは、LVbは、候補LV刺激ベクトルの第3のセットの中で最も低い電力または電流消費に関連付けられるベクトルとして決定されてもよい。一実施例では、電流消費は、PW*V/Zとして計算される等、刺激パルスのLV刺激閾値(V)、刺激インピーダンス(Z)、およびパルス幅(PW)を使用して推定することができる。いくつかの実施例では、アノードの優先順位に関する情報はLVbベクトルを決定する際に使用されてもよい。例えば、候補LV刺激ベクトルの第3のセットのうちの2つ以上のLV刺激ベクトル(それぞれ第2のLVカソードを有する)が、実質的に同一のLV刺激閾値を有する場合、最も高い優先順位のアノードを含むベクトルがLVbとして決定され得る。一実施例では、優先順位の降順は、ERVx>E>缶ハウジング、によって表すことができ、ここで、ERVxは、RV上の電極を示し、Eは、LVbベクトルの選択されたカソードとは異なるLV上の電極を示す。別の実施例では、最も遠位のLV電極E1がLVbベクトルのカソードであるように選択された場合、アノードの優先順位の降順は、ERVx>E4>E3>E2>缶ハウジング、によって表すことができる。
LV電極間の空間距離または相対的近接度に関する情報は、特定のタイプのリードに固有であり得る。ステップ736〜739のうちの1つまたは複数は、特定のタイプのリードに対して変更されてもよい。一実施例では、LVリードまたはカテーテル上の電極は、リード上の遠位LV電極と2つ以上の近位LV電極とを含み、遠位LV電極は、2つ以上の近位LV電極間の電極間距離よりも実質的に大きな電極間距離を有する。ベクトルLVaのカソードが近位LV電極のうちの1つとして決定された場合、ベクトルLVbのカソードは、遠位電極であると決定することができる。738で特定された刺激ベクトルのセットの中で、最も低いLV刺激閾値に関連付けられるベクトルは、ベクトルLVbとして決定され得る。ベクトルLVaのカソードが、遠位LV電極であると決定された場合、近位LV電極のうちの1つであるカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルの中で最も低いLV刺激閾値に関連付けられるベクトルがベクトルLVbとして決定され得る。別の実施例では、LVリードまたはカテーテル上の電極は、複数の遠位電極と複数の近位電極とを含み、遠位電極および近位電極は、リードに沿って実質的に等間隔に配置される。ベクトルLVaのカソードが、近位LV電極のうちの1つであると決定された場合、遠位LV電極のうちの1つであるカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルの中で最も低いLV刺激閾値に関連付けられるベクトルがベクトルLVbとして決定され得る。逆に、ベクトルLVbのカソードが、遠位LV電極のうちの1つであると決定された場合、近位LV電極のうちの1つであるカソードをそれぞれ有する候補LV刺激ベクトルの中で最も低いLV刺激閾値に関連付けられるベクトルがベクトルLVbとして決定され得る。さらに別の実施例では、LVaベクトルのカソードが、心臓の基底領域に向かって配置された電極であるように選択された場合、LVbベクトルのカソードは、心臓の心尖領域に向かって配置された電極であるように選択することができる。逆に、LVaベクトルのカソードが、心臓の心尖領域に向かって配置された電極であるように選択された場合、LVbベクトルのカソードは、心臓の基底領域に向かって配置された電極であるように選択することができる。
本方法700は、第1のLV部位および第2のLV部位とは異なる第3の心臓部位での電気刺激のための第3の刺激ベクトルを決定する任意選択のステップを含むことができる。一実施例では、第3の心臓部位は右心室(RV)部位を含み、第3の刺激ベクトルは、RVカソードおよびアノードを含むRV刺激ベクトルRVxである。一実施例では、第3の刺激ベクトルの決定は、種々のLV部位およびRV部位の「BiV」複数部位電気刺激の、ユーザインタフェース250等を介するユーザ選択によってトリガされ得る。選択された刺激ベクトル、例えばLVaおよびLVb、またはさらにRVxは、複数部位電気刺激のプログラミングに使用され得る。
図8は、選択された刺激ベクトルのための療法モードをプログラミングする方法800の例を概略的に示す。療法モードは、(図6の630または図7の640で決定されるような)選択された刺激ベクトルに従ってそれぞれ送達される刺激の、時系列、タイミングオフセット、または刺激パラメータのうちの1つまたは複数を含むことができる。図6のステップ640の一実施形態であり得る方法800は、刺激ベクトルセレクタ回路320またはその任意の変形物に実装され、それによって実行され得る。
本方法800は、例えば心臓が洞律動のような特定の固有のリズムを受ける場合、または心臓がRAペーシング等の特定の刺激プロトコルに従って刺激された場合等に、第1のLV部位および第2のLV部位での心臓の活性化を検知することにより、811で開始される。心臓活性化としては、ECGもしくはEGMから検知されるような電気的活性化、または心臓の機械的活動を検知する埋め込み型または着用可能センサを使用して検知されるような機械的活性化を挙げることができる。812において、RV部位の活性化のタイミングのような基準タイミングが検知されてもよい。RV活性化は、第1のLV部位および第2のLV部位での活性化と同じ心周期内で検知され得る。813において、第1のLV部位での活性化とRV活性化との間の第1の活性化遅延(ΔTa)、および第2のLV部位での活性化とRV活性化との間の第2の活性化遅延(ΔTb)を計算することができる。第1の活性化遅延は、814で第2の活性化遅延と比較することができる。ΔTaがΔTbを閾値だけ超えている場合、第1の時系列は815において「LVa→LVb」であると決定することができ、すなわち、第1の刺激ベクトルLVaに従う第1のLV刺激は、第2の刺激ベクトルLVbに従う第2のLV刺激に先行することができる。814において基準が満たされない場合、817において第1の時系列は「LVa|LVb」であると決定することができ、すなわち、LVaベクトルに従う第1のLV刺激はLVbベクトルに従う第2のLV刺激と実質的に同時に送達され得る。時系列「LVa→LVb」に対応して、第1のタイミングオフセットは、ΔTaとΔTbとの間の差に比例するように816において決定することができる。
ユーザインタフェース250等を介してシステムユーザ等によってLV部位およびRV部位の両方の複数部位両心室刺激(「BiV」)が選択されると、本方法800は、第2の時系列または第2のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数の決定に進むことができる。821において、RV部位での電気的または機械的活性化を検知することができる。次いで、822において、RV−LV遅延を計算することができる。RV−LV遅延は、同じ心周期内の(第1のLV部位または第2のLV部位におけるような)LV活性化とRV活性化との間の時間間隔として測定することができる。823において、RV−LV遅延を閾値と比較することができる。一実施例では、閾値は約20ミリ秒であってもよい。RV−LV遅延が閾値を超える場合、824において、第1のLV刺激および第2のLV刺激が、「(LVa,LVb)→RVx」(ここで、(LVa,LVb)は、前述したLVa→LVb、LVb→LVa、またはLVa|LVbの時系列のうちの1つであってもよい)と示される、RVxベクトルに従う等の第3の心臓刺激に先行することができるように第2の時系列を決定することができる。しかし、RV−LV遅延が特定の閾値を下回る場合、825において、RVxベクトルに従う等の第3の心臓刺激が、第1のLV刺激および第2のLV刺激に先行することができるように第2の時系列を決定することができ、「RVx→(LVa,LVb)」で示される。826において、第2の時系列に対応する第2のタイミングオフセットは、RV−LV遅延に比例するように決定することができる。時系列またはタイミングオフセットは、ユーザインタフェース250を介してシステムユーザにより編集されることもできる。第1の時系列および第2の時系列ならびにタイミングオフセット等の選択された刺激ベクトルおよび療法モードは、ユーザまたは651もしくは660におけるプロセスに提供され得る。
上記の詳細な説明には、詳細な説明の一部をなす添付図面への参照が含まれる。図面は、例示として、本発明が実施され得る特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書において「実施例」とも称される。このような実施例には、示され、または記述されたものに加えて要素が含まれ得る。しかし、本発明者らは、示され、または記述されたこれらの要素のみが提供される実施例をも考慮している。さらに、本発明者らは、特定の実施例(または1つもしくは複数のそれらの態様)に関して、または、本明細書に示され、もしくは記述された他の実施例(または1つもしくは複数のそれらの態様)に関して、示され、または記述されたこれらの要素(または1つもしくは複数のそれらの態様)の任意の組み合わせまたは置換を使用する実施例をも考慮している。
本明細書と参照により組み込まれる任意の文書との間での用法に齟齬がある場合、本明細書における用法が優先される。
本明細書においては、用語「1つ(の)」が使用されており、特許文書において慣行となっている通り、「少なくとも1つ」または「1つまたは複数」との任意の他の例または用語使用にかかわらず、これらの用語は1つまたは1つ超を含む。本明細書において、用語「または」は、非排他的ORを指して使用され、別様に示されていない限り「AまたはB」は、「AだがBでない」、「BだがAでない」および「AかつB」を含む。本明細書において、用語「含む、備える)」および「において」は、各用語「含む/備える」および「において」の平文英語の均等物として使用される。また、続く特許請求の範囲において、用語「含むこと」および「備えること」はオープンエンドであり、すなわち、請求項においてこのような用語の後に列挙されたものに加えて要素を含む、システム、装置、物品、組成、製法またはプロセスが、依然として特許請求の範囲内に収まるものとみなされる。さらに、続く特許請求の範囲において、用語「第1の」、「第2の」および「第3の」等は単にラベル付けとして使用されているだけであり、対象について数的要件を課すことを意図してはいない。
本明細書に開示される方法の例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータ実装可能である。いくつかの実施例では、上記例で開示された方法を実行するために電子装置を構成するように動作可能な命令がコード化された、コンピュータ可読媒体または機械可読媒体が含まれ得る。このような方法の実施態様には、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コード等のコードが含まれ得る。このようなコードには、さまざまな方法を実行するためのコンピュータ可読命令が含まれ得る。コードは、コンピュータプログラム製品の部分を形成し得る。さらに、一実施例では、コードは、1つまたは複数の揮発性、非一時的または不揮発性の有形コンピュータ読み取り可能媒体に、実行中または他のとき等に有形に記憶され得る。これらの有形コンピュータ読み取り可能媒体の例には、限定するものではないが、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光学ディスク(例えばコンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク)、磁気カセット、メモリカードまたはスティック、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)等が含まれ得る。
上記の記述は例示であって、限定的ではないことが意図される。例えば、上述の例(または1つもしくは複数のその態様)は、互いに組み合わせて使用され得る。他の実施形態も、上記の記述を検討すれば、当業者等によって使用され得る。要約書は、読み手が技術的開示の本質を迅速に確認できるよう、37C.F.R.セクション1.72(b)に準拠して提供されている。それは、特許請求の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないとの理解のもと、提出されている。また、上述の「発明を実施するための形態」では、開示を合理化するためにさまざまな特徴が一群とされていることがある。このことは、特許請求されていないが開示されている特徴が、任意の請求項に不可欠である旨の意図と解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、開示されている特定の実施形態の全部の特徴にあるとは限らないことがある。このように、以下の請求項は、本明細書において実施例または実施形態として「発明を実施するための形態」に組み込まれ、各請求項は、個別の実施形態として独立しており、そのような実施形態は、さまざまな組み合わせまたは入れ替えにおいて互いに組み合わせられ得ると想定される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような請求項に権利が認められる均等物の全範囲とともに判断されるべきである。

Claims (13)

  1. 心臓の少なくとも1つの心腔内の1つまたは複数の部位に電気刺激を送達するように構成される電気刺激回路と、
    前記1つまたは複数の候補部位の前記電気刺激中を含む生理信号を検知するセンス増幅器を備えたセンサ回路と、
    前記センサ回路と通信する療法プログラマ回路であって、前記療法プログラマ回路は、
    前記検知された生理信号を使用して、第1の左心室(LV)部位での電気刺激のための、第1のLVカソードおよび第1のアノードを有する第1の刺激ベクトルを決定し、
    前記第1の刺激ベクトルに基づいて、異なる第2のLV部位での電気刺激のための、第2のLVカソードおよび第2のアノードを有する第2の刺激ベクトルを決定し、
    (1)前記第1の刺激ベクトルに従って送達される第1のLV刺激と(2)前記第2の刺激ベクトルに従って送達される第2のLV刺激との間の第1の時系列または第1のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数を備える療法モードを決定するように構成される、療法プログラマ回路と、
    前記療法モードに従って前記第1のLV刺激および前記第2のLV刺激を送達するように前記電気刺激回路を構成するコントローラ回路とを備える、システム。
  2. 前記センサ回路は、前記検知された生理信号から前記第1のLV部位および前記第2のLV部位での活性化を検出し、基準時間に対する前記第1のLV部位での前記活性化からの第1の活性化遅延と前記基準時間に対する前記第2のLV部位での前記活性化からの第2の活性化遅延とを決定するように構成され、
    前記療法プログラマ回路は、前記第1の活性化遅延と前記第2の活性化遅延とに基づいて、前記第1の時系列または前記第1のタイミングオフセットを決定する、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記基準時間は、前記第1のLV部位および前記第2のLV部位での前記活性化と同じ心周期内のRV活性化を含み、
    前記療法プログラマ回路は、
    前記第1の活性化遅延が実質的に前記第2の活性化遅延以下である場合に前記第2のLV刺激と実質的に同時に送達される前記第1のLV刺激、または
    前記第1の活性化遅延が実質的に前記第2の活性化遅延を超える場合に前記第1の活性化遅延と前記第2の活性化遅延との差に比例する、前記第1のタイミングオフセットだけ前記第2のLV刺激に先行する前記第1のLV刺激を備え、前記第1の時系列または前記第1のタイミングオフセットのうちの前記1つまたは複数を決定する、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記療法プログラマ回路はさらに、
    前記第1のLV部位および前記第2のLV部位とは異なる第3の心臓部位での電気刺激のための第3の刺激ベクトルを決定し、
    (1)前記第3の刺激ベクトルに従って送達される第3の心臓刺激と(2)前記第1のLV刺激または前記第2のLV刺激との間の第2の時系列または第2のタイミングオフセットのうちの1つまたは複数をさらに備える療法モードを決定するように構成される、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のシステム。
  5. 前記第3の心臓部位は、右心室(RV)部位を含み、前記第3の刺激ベクトルは、RVカソードとアノードとを有し、該アノードが、
    缶電極、
    前記RVカソードとは異なるRV電極、
    右心房電極、または
    上大静脈電極
    のうちの1つを有する、請求項4に記載のシステム。
  6. 前記センサ回路は、前記検知された生理信号から同じ心周期内のLV活性化およびRV活性化を検出し、前記検出されたLV活性化から前記検出されたRV活性化までのRV−LV遅延を決定するように構成され、
    前記療法プログラマ回路は、
    前記RV−LV遅延が特定の閾値を超える場合に、プログラム可能なオフセットだけ前記第3の心臓刺激に先行する前記第1のLV刺激および前記第2のLV刺激と、
    前記RV−LV遅延が前記特定の閾値を下回る場合に、プログラム可能なオフセットだけ前記第1のLV刺激および前記第2のLV刺激に先行する前記第3の心臓刺激とを備え、前記RV−LV遅延に少なくとも基づく前記第2の時系列または前記第2のタイミングオフセットを決定する、請求項5に記載のシステム。
  7. 前記電気刺激回路は、複数の候補LV刺激ベクトルのそれぞれに従って電気刺激を送達するように構成され、各候補LV刺激ベクトルは、LVカソードとアノードとを有し、該アノードが缶電極、RV電極、右心房電極、上大静脈電極および異なるLV電極からなる群から選択され、
    前記センサ回路は、前記電気刺激中に検知された前記生理信号から、それぞれの候補LV刺激ベクトルに関連付けられる1つまたは複数の応答特性を生成するように構成され、
    前記療法プログラマ回路は、前記複数の候補LV刺激ベクトルから、特定の条件を満たす、対応する前記1つまたは複数の応答特性を有するLV刺激ベクトルを特定することを備え、前記第1の刺激ベクトルを決定するように構成される、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載のシステム。
  8. 前記1つまたは複数の応答特性が、
    横隔神経刺激(PNS)の指標、
    インピーダンス測定値、
    RVからLVまでの活性化遅延(VVD)、または
    LV刺激閾値
    を含む、請求項7に記載のシステム。
  9. 前記療法プログラマ回路は、
    実質的にPNS指標がなく、対応するインピーダンス測定値が特定の範囲内に収まる、候補LV刺激ベクトルの第1のセットを特定すること、
    前記候補LV刺激ベクトルの第1のセットから、それぞれが前記候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に長いVVDを有する、候補LV刺激ベクトルの第2のセットを選択すること、および
    前記候補LV刺激ベクトルの第2のセットが1つのみのベクトルを備える場合、前記1つのみのベクトルが前記第1の刺激ベクトルであると決定するか、または前記候補LV刺激ベクトルの第2のセットが2つ以上のベクトルを備える場合、前記候補LV刺激ベクトルの第2のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する前記第1の刺激ベクトルを選択することを備え、前記複数の候補LV刺激ベクトルから、前記第1の刺激ベクトルを選択するように構成される、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記療法プログラマ回路は、
    前記複数の候補LV刺激ベクトルのカソードから選択された前記第2のLVカソードであって、前記複数の候補LV刺激ベクトルの前記カソードのうちの他のものよりも第1のカソードから空間的に離れている第2のLVカソードを特定すること、および
    それぞれが前記第2のLVカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第3のセットから、前記候補LV刺激ベクトルの第3のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値と関連付けられる前記第2の刺激ベクトルを選択することを備え、前記第2の刺激ベクトルを選択するように構成される、請求項8に記載のシステム。
  11. 前記療法プログラマ回路は、リード上にある電極に関する情報を使用して、前記第2の刺激ベクトルを決定するように構成される、請求項1に記載のシステム。
  12. 前記リード上にある電極に関する前記情報は相対電極間距離を含む、請求項11に記載のシステム。
  13. 前記リードは、複数の遠位LV電極と複数の近位LV電極とを有し、前記遠位LV電極および前記近位LV電極は、前記リード上に実質的に等間隔に配置され、前記療法プログラマ回路は、
    前記第1のLVカソードが前記近位LV電極のうちの1つであると決定された場合、それぞれが前記遠位LV電極のうちの1つであるカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第1のセットから、前記候補LV刺激ベクトルの第1のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する前記第2の刺激ベクトルを選択し、
    前記第1のLVカソードが前記遠位LV電極のうちの1つであると決定された場合、それぞれが前記近位LV電極のうちの1つであるカソードを有する候補LV刺激ベクトルの第2のセットから、前記候補LV刺激ベクトルの第2のセットのうちの他のものよりも実質的に小さなLV刺激閾値を有する前記第2の刺激ベクトルを選択するように構成される、請求項12に記載のシステム。
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