JPH04279175A

JPH04279175A - 不整脈制御装置および不整脈検出方法

Info

Publication number: JPH04279175A
Application number: JP3161589A
Authority: JP
Inventors: Peter Nickolls; ピーター・ニッコールズ; Geoff Drane; ジェフ・ドレイン; Barry Flower; バリー・フラワー; Paul Lunsmann; ポール・ランスマン; Robert Dodd; ロバート・ドッド; David Bassin; デイヴィッド・バッシン; John Wickham; ジョン・ウィッカム; Tony Murphy; トニー・マーフィー
Original assignee: Telectronics NV
Current assignee: Telectronics NV
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1992-10-05
Also published as: DE69130437T2; EP0465241B1; EP0465241A2; DE69130437D1; EP0465241A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、不整脈があるために
患者に特有のリズムを検知することにより患者の心臓の
状態を監視しかつ心室の細動（ＶＦ）や検出された他の
不整脈を元に戻して患者に正常な洞リズムを復帰させよ
うとして電気エネルギの形態の治療を心臓組織に施す医
療装置に関するものである。

【０００２】この発明を、ニューラル回路網を使って心
臓の不整脈を検出しかつ処置するための装置および方法
について述べる。この発明は、不整脈の認識、診断、お
よび治療制御または患者への警報装置用のニューラル回
路網を利用する。この発明で使用されるニューラル回路
網は、ＶＦやその他の形態の不整脈をリアル・タイムで
認識する性能を有しかつ現存の不整脈制御装置で可能で
ある以上に少ない消費電力および大幅に改善された精度
を持つ並列処理装置である。この発明は、増強された複
雑な治療制御、更には不完全なデータを使用して診断決
定を行う能力を持つ装置を提供すると共に、全ての型式
の心臓ペースメーカによる検知並びに徐脈およびレート
応答整調を含む治療に用途がある。

【０００３】ここで使用されるような用語“不整脈”は
、放電による処置に服し得る心臓の異常リズムを意味し
、詳しく言えば急速不整脈、細動、頻脈、上室性頻脈（
ＳＶＴ）、心室の頻脈（ＶＴ）、心室の粗動、心室の細
動（ＶＦ）および徐脈がある。

【０００４】

【従来の技術】ＶＦは命を積極的におびやかす心臓の急
速不整脈であって、血圧をただちに下げる。正常に機能
している心臓では、右心房中の洞房結節において発する
波状電気的励振によって筋繊維が刺激される。電気的励
振は心房へ進み、その後心室に進む。この波状励振は、
隣接する細胞の逐次分極消失を生じ、これにより効率の
良い収縮およびポンピング作用（心臓の正常な機械的活
動度である）を行うことにより、心室の筋繊維をトリガ
する。人によってはかつ或る種の状態では、電気的励振
の組織化された波状パターンは壊れてＶＦになり、これ
心室の繊維の破壊された無作為的な収縮と弛緩である。ＶＦ中、筋繊維は無作為的な仕方で電気的に分極消失し
かつ再分極し、これにより心室筋の無秩序な痙攣となり
、血液の有効なポンピングが行われない。これは患者の
意識を不可避的に失わせかつ適切な治療が施されないと
死の可能性を高くすることになる。

【０００５】心室の筋繊維に充分な電流を放電すること
により、一度に適当な数の繊維を分極消失して心臓内の
共時態を再確立し、これにより心室にその正常なリズム
・ポンピング活動度を再開させることが可能である。

【０００６】ＶＦは発作後短い期間内に処置されなけれ
ばならず、さもないと患者は死んでしまうかもしれない
。今日、ＶＦの広く使用されている処置法は心臓の心室
に外部から充分な電気ショックを与えることである。現在、応急処置のせいでＶＦから助かった人は識別可能
である。責任ある病院関係者の努力によりＶＦから助か
ったが、長期間生存する可能性は高くない。ＶＦの発作
後数分以内に取り消せない変化は脳および他の肝要な器
官で起こり始める。従って、できるだけ早く細動除去を
行うことが望ましい。ＶＦを一度経験したことを増々認
識可能になってきた患者には別の処置が施され、現在広
く使用されているのは移植可能な自動細動除去器であっ
て、これは細動除去と徐脈および抗頻脈両方の整調とを
単一の装置に組み合わせたものである。

【０００７】細動除去器以前には、心臓に整調パルスを
印加するための、ペースメーカとして知られた装置があ
った。この装置は生命維持用心臓出力を保つのに足りる
レートで打つことができない心臓を電気的に刺激するた
めに最初開発された。最初の装置は、心臓の機能または
身体の生理学的必要性とは無関係に一定のレートで電気
的刺激を与えた。

【０００８】その後、心臓が所定のレート以上で打てな
い場合だけ心臓を刺激する装置が開発された。そのよう
な装置は、通常右心室での心臓の電気的活動度を検知し
た。その後に、右心房および右心室両方で検知、刺激す
るペースメーカが紹介された。

【０００９】更に、身体の生理的心要性の目安を得るた
めに、需要に合致するように整調レートを変えることに
より、例えば呼吸器のレートを検知してこれが増すにつ
れて心臓のレートを増すことにより応答するペースメー
カが紹介された。このようなペースメーカは米国特許第
４，７０２，２５３号明細書に開示されている。このペ
ースメーカでは、電極は患者の胸控空胴の近くの血管中
に置かれ、既知の流動場は血液中に確立され、そして流
動場中の血液インピーダンスは測定される。このインピ
ーダンスは胸控圧力の関数であり、胸控圧力は患者の微
小容積の関数である。

【００１０】ペースメーカ分野での主要なステップは、
心室性急速不整脈の存在を電気的に検知しかつ細動除去
用直流ショックを与えて心臓を正常なリズムに戻す装置
の開発であった。上室性または心室性の急速不整脈下に
ある心臓を正常なリズムに整調するもっと進んだ装置が
開発された。この技術は抗頻脈整調（ＡＴＰ）として知
られている。

【００１１】別なステップは、心臓の電気的活動度を検
知して分析する自動心臓細動除去器の開発を含んだ。そ
のような細動除去器は米国特許第３，８５７，３９８号
明細書に述べられている。心臓の電気的活動度は、代表
的な例では心臓の中或はその周囲に置かれた一対の電極
によって検出された。この方法は、心臓の心室の電気的
な分極消失および再分極の段を示すＲ波およびＴ波の記
録を示すＥＣＧの検出を可能にする。

【００１２】ペースメーカとしてかつ不整脈制御装置と
して働ける組み合わせ装置が開発された。この装置は、
あまりにもゆっくりと打ち続けている心臓を整調し、心
臓をカルジオバート／細動除去し、かつ心室性急速不整
脈下にある心臓を正常なリズムに戻す整調を行える。

【００１３】このように移植可能な組み合わせ装置の一
例は、米国特許第４，９４０，０５４号明細書に述べら
れており、マイクロコンピュータ式不整脈制御装置であ
って、多くの異なる徐脈整調モードに対してプログラム
されることができ、医者と通じるための遠隔測定リンク
を使用する。徐脈支持整調レートおよび房室（ＡＶ）遅
延のような変数は、装置の受納者の必要を満たすために
プログラムされ得る。しかしながら、そのようなパラメ
ータは遠隔測定リンクによってだけ変えられ得る。装置
がそのプログラムされたパラメータを学習応答モードで
調節するための設備は無い。

【００１４】遠隔測定リンクを使用すれば、装置を再プ
ログラムさせるばかりか、臨床医による装置の質問をさ
せる。或る種の装置には、また、装置内の幾つかのエラ
ー状態と心臓の誤作動の少なくとも一方を患者に知らせ
るための振動型警報装置が適合される。このアイデアは
臨床医への患者の説明を促進して装置の質問をさせるこ
とである。

【００１５】心臓の機能状態を決定するために電気的な
検知だけに依存する現存の装置には、まだ幾つかの固有
の制限があることが分かった。例えば、このような装置
はその検知回路中の電気的ノイズによって混乱させられ
、ＶＦと区別するのが難しくなった。ＥＣＧ分類が正し
い時でさえ、心臓は充分な血液を送り出さないかもしれ
ない。１９９０年２月１６日付でこの出願と同日に出願
された米国特許願第４８１，３６４号明細書（名称「移
植可能な自動かつヘモダイナミックに応答する細動除去
用ペースメーカ」、すなわちヘモダイナミック妥協を変
換する能力を細動除去用ペースメーカに付加する装置に
関する。）に述べられているように、右心室の圧力信号
の或る種の処理を検知性能に付加することによってもっ
と有効になることが分かった。この装置には、右心室の
ろ波したピークピーク圧力振幅（ＲＶＦＰＰＡ）又は右
心室のパルス圧力関数（ＲＶＰＰＦ）と右心室の電気的
活動度とを検知することにより、一定の心臓状態のため
の最良モードの整調に切替わる手段が含まれている。

【００１６】現存の装置にはまだ多くの欠点が残ってい
る。特に注目されるのは、複雑な不整脈の検出、診断そ
れに適切な加療の際の速度と精度に欠けることである。現存のカルジオバータ／細動除去器およびカルジオバー
ト用／細動除去器ペースメーカの受容者には、まだ細動
除去治療が適切に行われないという危険に直面している
。そのような治療は心筋を破損する危険無しには行われ
ない。更に、装置の無警告放電は正気の患者に苦痛を与
え、大きな不安をしみ込ませ、かつ装置の電池の寿命を
短くする。無警告放電の危険の他に、治療が必要な時に
施されない危険もある。これは患者の生命をおびやかす
状況であり得る。

【００１７】現存の細動除去器での別な問題は、その使
用に心臓学の或る種の専門家が抵抗していることである
。このような専門家は、不整脈がまだ制御下にないかも
しれないにもかかわらず、急速不整脈の検出と患者への
加療との間に大きな遅れがある移植可能な細動除去器よ
りはむしろアミオデロン（ａｍｉｏｄｅｒｏｎｅ）のよ
うな有毒ベータブロッカ（ｂｅｔａ−ｂｌｏｃｋｅｒ）
の使用を好む。大きな遅れがあると患者が意識を失うこ
とになり、これにより自動車を運転し続ける能力に強い
影響を持つ。従って、この状況はドライバ自身の正命お
よび他人にとって極めて有害である。更に、ドライバの
免許停止はそれ自体非常に不運なことである。現存の移
植可能な細動除去器におけるそのような大きな遅れの理
由は、診断要素によるのみならず、細動除去器コンデン
サの充電時間の大きな遅れにもよる。

【００１８】現在の移植可能なペースメーカと細動除去
器の組み合わせ装置での別な問題は、消費電力のレベル
が高いことである。このような装置は、その代表的な例
ではマイクロプロセッサによって制御され、装置の検出
、診断および治療制御相の継続する“起こされた”状態
のせいで連続的な高電力レベルを使用する。高消費電力
レベルは電池の寿命をかなり縮め、これは移植可能な装
置では電池の早期交換をしなければならないために患者
に外傷を与える。

【００１９】

【発明の要約】この発明の第１の目的は、現存の装置で
可能であるよりもはるかに高い精度を持ち、不整脈をリ
アル・タイムで認識できる装置を提供することである。この発明の第２の目的は、現在のペースメーカ兼細動除
去器で可能であるよりもはるかに複雑な治療制御を行え
る装置を提供することである。この発明の第３の目的は
、現在の装置で可能であるよりも不整脈診断中高い速度
を持ち、これにより患者に適切な治療を施す前に遅れ時
間を縮める装置を提供することである。この発明の第４
の目的は、意識が無くなる可能性を最小にする速い認識
手法により、患者特に自動車ドライバの安全を増すこと
である。この発明の第５の目的は、この発明の装置の診
断要素の大幅に改良した精度によって治療しなくても良
いのに治療したり治療しなければならないのに治療しな
かったりする可能性を大幅に少なくすることにより、患
者の安全を増すことである。この発明の第６の目的は、
不完全なデータに基づいて決定をなせる装置を提供する
ことである。この発明の第７の目的は、ペースメーカと
細動除去器の組み合わせ装置のような現存の移植可能な
不整脈制御装置よりも低い消費電力レベルで作動でき、
従って電池の寿命を長引かせ、これにより電池の早期交
換と関連した外傷から患者を保護する不整脈認識装置を
提供することである。

【００２０】この発明は、移植可能な医療装置を提供し
、そして特にニューラル回路網の使用により心臓の不整
脈の検出と処置のための装置および方法に関するもので
ある。この発明は、不整脈の認識、診断および治療のた
めのニューラル回路網を利用する。この発明で使用され
るニューラル回路網は、ＶＦおよび他の形態の不整脈を
リアル・タイムで認識する性能を持ち、現在の不整脈制
御装置で可能であるよりも低い消費電力と大幅に改良し
た精度を持つ並列処理装置である。この発明は、不完全
なデータを使用して診断決定を行う能力を更に有する増
強された複雑な治療制御のある装置を提供する。

【００２１】この発明は、更に、ニューラル回路網を含
む不整脈制御装置を提供する。ニューラル回路網は、患
者の心臓の活動度を監視するための手段および不整脈を
検出するための手段、検出された不整脈を診断するため
の手段、検出された不整脈に応答して正常な洞リズムを
回復する適切な治療を施すための手段を含む不整脈を検
出するための手段は、生理的信号を検知するための手段
、およびニューラル回路網への入力として生理的信号の
特色を提供するための手段を含む。

【００２２】この発明は、更に、ニューラル回路網が組
み込まれた移植可能な自動医療装置を提供する。これは
、患者の心臓の活動度を監視して不整脈を検出するため
の手段を含み、生理的信号を検知するための手段を含み
、更に検知された生理的信号をニューラル回路網へ入力
する性能を持つ。移植可能な装置は、検出された不整脈
を診断するためのかつ診断された不整脈に応答して正常
な洞リズムを回復するのに適切な治療を施すための手段
を有する。不整脈を検出するための手段はニューラル回
路網によって制御される。

【００２３】患者の生の生理的信号を検知するための検
知手段を含む移植可能な急速不整脈検出装置がまた提供
される。この装置は、急速不整脈を分類して診断するた
めのニューラル回路網への入力として検知された生の生
理的信号を供給するための手段と共にニューラル回路網
を有している。この装置は、また、検出された急速不整
脈を患者に警告するための手段を含む。

【００２４】患者の生理的信号を検知すること、この検
知した生理的信号をニューラル回路網へ入力として供給
すること、および急速不整脈の存在を分類して診断する
ためのニューラル回路網を作動させることを含む急速不
整脈検出方法がまた提供される。

【００２５】この発明の一実施例では、ニューラル回路
網は逆伝播ニューラル回路網である。このニューラル回
路網は手動訓練モードで作動し、オプションにより自己
学習モードに置かれる。更に、ニューラル回路網は、少
なくとも３つの階層レベルを含む階層構造を提供する。第１の低いレベルは個々の波形を分類するために使用さ
れる。第２のより高いレベルは検出された不整脈を診断
するために使用され、そして第３のより高いレベルは診
断された不整脈に施される治療のために作動する。不整
脈制御装置は、カルジオバータ／細動除去器としてだけ
の用途を持ち得るが、カルジオバート用／細動除去用ペ
ースメーカであることが好ましい。これは、単独で或は
カルジオバート用／細動除去用ペースメーカと組み合わ
せて使用される時に、徐脈整調およびレート応答性ペー
スメーカに用途を見い出す。この発明には、ＶＴ、ＳＶ
Ｔ、ＶＦのような急速不整脈および心房細動のような他
の形態の細動を検出して回復させる用途がある。この発
明は単室装置と双室装置の両方に適用される。患者に警
告を発するための装置が含まれる時に、これは光、音、
電気的刺激または当業者になじみの他の周知の方法によ
る。この発明は、好ましくは、移植可能な装置に適用さ
れるが、外部で使用しても良い。装置はプログラム可能
で遠隔測定回路により作動することが望ましい。この装
置によって検出された生理的信号は生のＥＣＧ信号、血
液インピーダンス測定波形、ＶＦＰＰＡまたはＶＰＰＦ
信号、動脈ｐＯ２、ｐＣＯ２、ｐＨ、血液の温度、心室
の壁インピーダンス、心室の容積（血液インピーダンス
によって測定された）および血液の流量（超音波トラン
スジューサによって測定された）信号、或は当業者に周
知の他の同様な信号で良い。これら生理的信号は単独の
或は組み合わされた装置によって使用され得る。この発
明の他の実施例では、ニューラル回路網は、上述した実
施例におけるように３階層回路網を使用する、ホップフ
ィールド回路網として知られた型式の連想メモリである
。

【００２６】用語の要約ニューラル回路網‥‥動物の脳の中で見い出される階層
の型式に似た特色を持つ階層があるアナログおよびデジ
タル・プロセッサ・アレイのアナログ・デジタルまたは
ハイブリッド組み合わせである。これらは、慣用のデジ
タル・プロセッサにくらべ、速い、アナログまたはハイ
ブリッドのアレイの場合に低電力を引き出し、かつエラ
ーに対する感度が低いという利点を持っている。ニュー
ラル回路網は、性能が急激に低下するよりもむしろ徐々
に低下することに至る個別停電になる冗長度特性を持つ
。ニューラル回路網はパターン認識タスクで使用するた
めに知られている。そのように使用される時かつ到来情
報に或る種の“あいまいさ”がある（例えば失われたデ
ータもしくは広く変わるデータ）時に、ニューラル回路
網は慣用のパターン認識装置よりも低いエラー・レート
を持つ。

【００２７】過去において、ニューラル回路網は、視覚
パターン認識、動作検出、最適パターン認識およびその
他の用途のような用途と関連付けられた。この発明は、
不整脈の検出、診断および治療のため移植可能な装置の
複雑な生物医学的分野にニューラル回路網の新しい用途
を見い出す。この出願の発明者達は、ニューラル回路網
を変更して不整脈制御分野に適用することにより、多数
の利点が得られ、特に速度、精度および低消費電力が改
善されることを見い出した。

【００２８】この発明の一実施例では、後伝播型ニュー
ラル回路網が変更された。これは、生のＥＣＧ信号また
は生の信号から抽出した特色を入力することにより作動
する。ニューラル回路網は手動で訓練される。この発明
の他の実施例では、ニューラル回路網は自己学習モード
に置かれる。

【００２９】この発明の一実施例では、ニューラル回路
網は階層状に構成され、低いレベルは個々のＥＣＧ波形
を分類しかつより高いレベルは診断を行うために使用さ
れる。他の実施例では、ニューラル回路網は処置または
治療のためもっと高いレベルを使用する。ＥＣＧ信号の
他に別な信号をニューラル回路網へ入力できることが望
ましい。その上、電力を保存するため、ニューラル回路
網の最低レベルだけに給電し、高いレベルには所要通り
給電するのが望ましいと分かった。装置へ許容できる遅
れを導入すると、ニューラル回路網全体は、簡単なＱＲ
Ｓ事象検出器によって起こされるまで“睡眠状態”にあ
り得る。全ての事象に対して或は事象レートがプリセッ
トされたウィンドウの外側に入る時だけ起床が決定され
得る。

【００３０】不整脈‥‥放電による処置を受け得るそし
て詳しく言えば急速不整脈、細動、頻脈、上室性頻脈（
ＳＶＴ）、心室性頻脈、心室性粗動および心室性細動（
ＶＦ）、並びに徐脈を含む心臓の異常リズムである。治療‥‥不整脈の検出と復帰の間に使用される方法であ
って、抗頻脈または徐脈の整調およびカルジオバージョ
ンの作用を含む。

【００３１】カルジオバージョン‥‥頻脈を終らせ或は
復帰させようとして心臓組織へ電気エネルギを放電する
ことであって、高エネルギ（４０ジュール以上）放電か
ら低エネルギ（１ジュール未満）放電まで及ぶ。放電は
単相または２相で良いが、これら波形に制限されない。カルジオバージョンのショックは心臓のリズムと同期し
てもしなくても良い。

【００３２】細動除去‥‥カルジオバージョンの特定例
であって、通常、高エネルギの非同期ショックを含む。

【００３３】ＥＣＧ‥‥心電計、ＥＣＧは厳格に言うと
、心臓の電気的活動度のグラフ表示である。しかしなが
ら、厳格に言わない場合には、用語ＥＣＧは心臓の電気
的活動度を意味するために使用される。心臓の電気的活
動度は心臓の上または中の皮ふの表面上で検知され得る
。ＶＦ‥‥心室性細動ＶＴ‥‥心室性頻脈ＳＶＴ‥‥上室性頻脈ペースメーカ‥‥収縮するための心臓を電気的に刺激で
きる装置である。大抵のこのような装置は、また収縮中
の心臓の電気的活動度を検知してその電気的機能の変更
に反応できる。

【００３４】レート応答性（または生理学的）ペースメ
ーカ‥‥例えば呼吸器レートのような増大した組織の酸
素需要の或る指示を検知しかつ応答できるペースメーカ
である。これは必要な酸素の変化に合致するように被整
調心臓レートを変えることで応答する。カルジオバータ
／細動除去器‥‥急速不整脈の存在を検知しかつ心臓に
電気ショクを与えて心臓を正常なリズムに戻せる装置で
ある。カルジオバータと細動除去器の差は心臓に与える
エネルギ量だけである。カルジオバータは低エネルギ・
ショックのためそして細動除去器は高エネルギ・ショッ
クのため、通常、使用される。カルジオバータ／細動除
去器は、通常、１ジュール未満ないし４０ジュール以上
の範囲のエネルギを供給できる。これらショックはＥＣ
ＧのＲ波と同期しても良いししなくても良い。カルジオ
バージョン用／細動除去用ペースメーカ‥‥カルジオバ
ージョン用／細動除去用の機能とペースメーク用の機能
との両方を行える装置である。これは、ここでは、検出
されたＲ波に同期してエネルギを供給する装置およびそ
うじゃない装置に適用される。使用時、この用語は、右
心室および右心房中の経由電極を電気的に検知／刺激す
る装置に通常適用されるが、この用語はまた右心室にお
いてだけ、右心房だけで、心臓の多室で、心外膜パッチ
またはリード線経由で、または他の検知／刺激構成経由
でそうする装置に適用され得る。

【００３５】抗頻脈整調（ＡＴＰ）‥‥急激にかつ異常
に打ち続けている心臓をもっと正常なリズムに戻す整調
を行うために或る種のペースメーカで実施される技術で
ある。検出された急速不整脈は、目論まれた処置時間内
に重要な期間を危険にさらす程充分かつヘモダイナミッ
ク妥協でないと思われることを、その使用は意味する。ＡＴＰはもっと悪性の急速不整脈を生じるかもしれず、
例えば心室性頻脈（ＶＴ）は心室性細動（ＶＦ）に整調
され得る。このためＡＴＰは、カルジオバージョン／細
動除去治療を使用する選択権がある時だけ通常、実施さ
れる。ＶＦＰＰＡ‥‥心室性圧力波形のろ波されたピー
クピーク振幅は、圧力波形に対してオフセットされたど
んな電圧も高域フィルタでろ波した後に得られ、従って
心室中の収縮圧力と拡張圧力の差の目安である。ＶＰＰ
Ｆ‥‥心室性ピーク圧力機能はろ波されかつ整流された
ＶＰ波形の積分である。これは、各心臓収縮で起きる圧
力増加を生じている際に心臓によって行われる仕事の目
安である。

【００３６】この発明のその他の目的、特色および利点
は、図面についての以下の詳しい説明を考慮する時に明
らかになるだろう。

【００３７】図１には不整脈制御装置がブロック図で示
されている。この不整脈制御装置１０は、移植可能であ
るように設計されかつパルス・モジュール１１および適
当なリード線を含む。もう少し詳しく説明すれば、不整
脈制御装置１０は、患者の心臓の心房に加療するために
心房まで延びる心臓リード線或は患者の心臓１４の心室
に加療するために心室まで延びる心臓リード線１２を含
む。不整脈制御装置１０は、一般に、心臓の電気的活動
度を表すアナログ信号を検出するためのかつ心臓へ整調
パルスを供給するためのペースメーカ１５と、このペー
スメーカ１５および細動除去器１７から受けた種々の入
力に応答して種々の演算を行い、ペースメーカ１５およ
び細動除去器１７の両方への異なる制御およびデータ出
力を発するためのニューラル（神経）回路網２１と、こ
れらペースメーカ１５、ニューラル回路網２１および細
動除去器１７へ適当な導体（図示しない）により信頼で
きるレベルの電圧を供給するための電源装置１８とを含
む。細動除去器１７は、そのコンデンサ（図示しない）
を充電するための高電圧を発生しかつニューラル回路網
２１からの制御信号に応答してコンデンサを放電させる
。細動除去器電極リード線１９は、移植されたパルス・
モジュール１１から心臓１４の表面まで細動除去ショッ
ク２０のエネルギを伝達する。

【００３８】マイクロプロセッサ１６はアドレスおよび
データ・バス２２によってニューラル回路網２１に接続
されている。ＥＯＬ（寿命の終わり）を信号ライン２４
を使って、電源装置１８中のバッテリ寿命の終わりを示
す論理信号をマイクロプロセッサ１６に供給する。

【００３９】以下にもっと詳しく説明するように、マイ
クロプロセッサ１６とペースメーカ１５は、通信バス２
５、検知ライン２６、ペース制御ライン３０、感度制御
バス２８および整調エネルギ制御バス２９で結ばれてい
る。更に、マイクロプロセッサ１６と細動除去器１７は
、充電レベル・ライン３３、充電制御バス３１、ショッ
ク制御バス３２およびダンプ（ｄｕｍｐ）制御バス３４
で結ばれている。

【００４０】ニューラル回路網２１は、以下にもっと詳
しく説明するように、３つの階層レベル２１Ａ、２１Ｂ
および２１Ｃで作動する逆伝播式ニューラル回路網であ
る。レベル２１Ａは検出のために使用される。レベル２
１Ｂは診断のために、そしてレベル２１Ｃは治療制御の
ために使用される。３つのレベルは全てアドレスおよび
データ・バス２２によってマイクロプロセッサ１６と接
続されている。レベル２１Ａは、アドレスおよびデータ
・バス２３、３６によってそれぞれレベル２１Ｂ、２１
Ｃと接続されている。レベル２１Ｂはアドレスおよびデ
ータ・バス３５によってレベル２１Ｃと接続されている
。

【００４１】図２に示すように、ペースメーカ１５は、
整調パルス発生器３６を含む整調回路３５と、検知回路
３７と、遠隔測定回路３８とを備えている。加えて、マ
イクロプロセッサ１６とのインターフェイスを含む制御
回路３９がある。

【００４２】動作時、検知回路３７は、内部ＱＲＳ検出
器３７Ａで心臓１４からのアナログ信号４０を検出しか
つこの検出したアナログ信号をデジタル信号に変換する
。更に、検知回路３７は、制御回路３９から検知制御バ
ス４１を通して入力検知制御信号（検知回路３７中の諸
検出回路の感度を決定する）を受ける後でもっと詳しく
説明するように、この感度が変わると、検知が登録され
るために検知電極に所要の電圧偏差が影響を受ける。

【００４３】整調回路３５も制御回路３９から整調制御
バス４２を通して諸入力を受ける。なお、制御回路３９
はペース制御器および整調エネルギ制御器を含み、整調
制御バス４２はペース制御ライン２７および整調エネル
ギ制御バス２９上の信号を伝送する。ペース制御器は起
きる整調のタイプを決める。パルス・エネルギの大きさ
は整調エネルギ制御器によって決められる。整調回路３
５は整調パルス発生器３６に整調パルス４４を発生させ
、この整調パルス４４は心臓リード線１２によって患者
の心臓１４に送られる。

【００４４】遠隔測定回路３８は、ペースメーカ１５の
制御回路３９とプログラマのような外部装置との間に両
方向性リンクを提供する。これは、動作パラメータのよ
うなデータを、移植されたパルス・モジュール１１から
読み出させたり或はその内部で変えさせたりする。

【００４５】図３に示すように、マイクロプロセッサ１
６は、２個の１６ビット・タイマ４７および４８、ＣＰ
Ｕ４９、ベクタド割り込みブロック（ｖｅｃｔｏｒｅｄ
　ｉｎｔｅｒｒｕｐｕｔｂｌｏｃｋ）５０、ＲＡＭ５４
、ＲＯＭ５５、ポート・インターフェイス５７および内
部バス５８を備えている。ＲＡＭ５４は、ＲＯＭ５５に格納されかつマイクロプロ
セッサ１６で使われる種々のプログラムの実行中にスク
ラッチ・パッドおよびアクティブ・メモリとして働く。これらプログラムには、システム管理プログラム、種々
の不整脈を検出するための検出アルゴリズム、および図
４の論理フロー図を実行するプログラム並びにパルス・
モジュール１１の機能および心臓リード線１２によって
提供された電気的記録物に関するデータを外部メモリ２
１に記憶するための記憶プログラムがある。

【００４６】タイマ４７および４８並びに関連制御ソフ
トウェアは、ソフトウェアへ全く頼ることなくマイクロ
プロセッサ１６によって必要とされる或る種のタイミン
グ機能を実行し、従って、ＣＰＵ４９にかかる計算上の
負荷および消費電力を少なくする。

【００４７】遠隔測定回路３８から受けた信号は、制御
回路３９へ適切な信号を供給することにより、外部プロ
グラマ（図示しない）にペースメーカ１５の動作パラメ
ータを変えさせる。通信バス２５はそのような制御を示
す信号をマイクロプロセッサ１６へ供給するのに役立つ
。従って、マイクロプロセッサ１６へ供給された信号に
より、細動除去機１７の動作を外部プログラマが制御す
ることも可能である。

【００４８】適切な遠隔測定命令が発されると、遠隔測
定回路３８に外部プログラマへのデータを送らせるかも
しれない。記憶されたデータは、マイクロプロセッサ１
６により、ペースメーカ１５中の制御回路３９を通して
通信バス２５へ読み出され、また遠隔測定回路３８中の
送信器により外部プログラマへ伝送するために制御回路
３９へ読み込まれる。

【００４９】マイクロプロセッサ１６は、ペースメーカ
１５および細動除去機１７から種々の状態入力と制御入
力の少なくとも一方を受ける。正常なペーサ（ｐａｃｅ
ｒ）動作中、ペースメーカ１５への入力信号はライン２
６上の検知信号であり、この検知信号は不整脈の検出の
ような動作を行うためにマイクロプロセッサ１６によっ
て使用される。マイクロプロセッサ１６はペース制御ラ
イン２７上のペース制御出力のような出力を生じ、この
出力は起きる整調のタイプを決定する。

【００５０】マイクロプロセッサ１６によって発生され
る他のペースメーカ制御出力には、整調エネルギ制御バ
ス２９上の整調エネルギ制御信号（パルス・エネルギの
大きさを決定する）および感度制御バス２８上の感度制
御信号（検知回路３７の感度設定を決定する）がある。

【００５１】マイクロプロセッサ１６は、ショック制御
バス３２上のショック制御信号（ショックが患者に与え
られるべきであることを示す）、ダンプ制御バス３４上
のダンプ制御信号（細動除去器１７の内部負荷にてショ
ックが放下されるべきであることを示す）、および充電
制御バス３１上の充電制御信号（与えられるべきショッ
クの電圧レベルを決定する）を細動除去器１７へ供給す
る。充電レベル・ライン３３は細動除去器１７内のアナ
ログ／デジタル変換器から充電電圧を表すデジタル信号
を供給し、従って適当なエネルギ・レベルのショックが
細動除去器１７によって確実に与えられるようにする帰
還ループを提供する。

【００５２】図１１は図１に示したようなニューラル回
路網２１の概略図であり、検出レベル２１Ａを詳しく示
す。図示のように、ＥＣＧ信号７４は、アドレスおよび
データ・バス２２からニューラル回路網２１の検出レベ
ル２１Ａの入力ノード７０へ直列に供給される。遅延要
素７５は隣接する入力ノード間に在る。ＥＣＧ信号７４
は、デジタル信号またはアナログ信号の形態をしていて
良くかつ図示のようにマイクロプロセッサ１６によりア
ドレスおよびデータ・バス２２を通して或は心臓リード
線１２から直接供給されて良い。

【００５３】ノード７０，７１，７２は連想メモリとし
て或は多層パーセプトロン（ｐｅｒｃｅｐｔｒｏｎ）と
して接続され得る。逆伝播方法は、多層パーセプトロン
を訓練するために使用されるのが望ましい。入力ノード
７０および隠された層ニューロード（ｎｅｕｒｏｄｅ）
７１の数は可変でありかつ所要の選択度および感度に依
存して変えられそして許容し得る複雑さに対して平衡さ
れ得る。出力ノード７２の数は、検出レベル２１Ａの場
合にはＥＣＧ信号７６の数或は診断レベルすなわち分類
レベル２１Ｂ（これに対してニューラル回路網が訓練さ
れる）の場合には分類と直接関係付けられる。ＥＣＧ信
号すなわち出力７６の若干は入力ノード７０に帰還され
得る。同様に、帰還は他の２つのレベル２１Ｂおよび２
１Ｃ中でも使用され得る。

【００５４】他の構成のニューラル回路網は他の層の有
る或は無いニューロン（ｎｅｕｒｏｎ）・リングを入力
ノードが形成する構造を含み、従ってＥＣＧ信号がニュ
ーロン・リング上の一点にてニューラル回路網に入るよ
うになる。

【００５５】この実施例におけるレベル２１Ａ，２１Ｂ
および２１Ｃは、検出レベル２１Ａの出力が直列入力Ｅ
ＣＧ信号７４から抽出した一連の特色から成るように、
階層状に構成される。抽出された特色は、ＥＣＧコンプ
レックス（ｃｏｍｐｌｅｘ）間の期間、Ｑ波、Ｒ波およ
びＳ波の振幅、ＰＲ間隔、ＳＴ間隔、ＳＴセグメントの
振幅、Ｐ波の持続時間（幅）、ＱＲＳコンプレックスの
持続時間、Ｒ波の傾斜、補助Ｒ波およびＳ波の数、Ｒ２
波およびＳ２波の振幅の傾斜並びにＱＲＳコンプレック
スの発作からの時間を含み得る。しかしながら抽出され
た特色は上述したものに限定されない。

【００５６】レベル２１Ａからの出力はレベル２１Ｂへ
の入力である。レベル２１Ｂの出力はＥＣＧ分類であり
かつレベル２１Ｃへの入力になる。レベル２１Ｂの出力
分類には、正常な洞リズム、洞頻脈、徐脈、ヘモダイナ
ミック妥協のある心室頻脈、心室細動、上室性頻脈、室
性細動、結節性再入頻脈、ウォルフ・パーキンソン・ホ
ワィト頻脈、ノイズおよび交感神経性要請がある。しか
しながら、分類はこれらに限定されない。レベル２１Ｃ
の出力は、患者に加えられるべき治療になりかつアドレ
スおよびデータ・バス２２を通ってマイクロプロセッサ
１６に戻り、これは図１に示したようにペースメーカ１
５および細動除去器１７と通信する。更に、第１層中の
出力ノードの数は、第２層中の入力ノードの数と同じで
ありかつＥＣＧ信号７４から抽出した特色の数に等しい
。

【００５７】ニューラル回路網２１Ｂ，２１Ｃである第
２、第３の階層レベルの概略図は、レベル２１Ａの遅延
要素７５を除けば、レベル２１Ａと同じである。遅延要
素がレベル２１Ｂおよび２１Ｃに無いのは、遅延要素を
必要とするのが直列ＥＣＧ入力信号だけであるためであ
り、この直列ＥＣＧ入力信号はレベル２１Ａ中での処理
の結果として並列出力信号に変換される。上述した実施
例では、レベル２１Ａ，２１Ｂおよび２１Ｃはニューラ
ル回路網２１の各階層レベルである。

【００５８】当業者によく知られている他のニューラル
回路網の公式化は、無作為で適応性の双方向連想メモリ
、一時連想メモリ、双方向連想メモリおよび適応性双方
向連想メモリの使用を含む。しかしながら、本実施例で
述べられたニューラル回路網公式化に代わり得るものの
タイプは、上述したものに限定されない。

【００５９】図４は、検知回路３７の感度を制御するた
めのニューラル回路網のフロー制御の論理図である。ニ
ューラル回路網２１は、極端に高い速度と精度でフロー
制御を行う利点を持っている。これは、特に９１（徐脈
検査）、９３（急速不整脈検査）、９７（外見的不全収
縮）並びに９９および９５（急速不整脈確認）のような
制御論理の決定ステップで特に好都合である。

【００６０】フロー制御の開始は９０で示される。９０
Ａでは感度が中程度の利得にセットされる。９１では徐
脈があるかどうかの決定が行われる。９１Ａで示される
ように徐脈があれば、９２で徐脈整調が与えられる。こ
のサイクルは、９１Ｂで示すように、徐脈が検出されな
くなるまで続ける。９３では急速不整脈が検出されたか
どうかの決定がされる。９３Ａで示すようにもしノーな
ら、プログラムは９１へ戻りそして徐脈または急速不整
脈が検出されるまで治療を変更したり行ったりしない。９３Ｂで示すように急速不整脈があれば、感度のセット
値を９４で中程度に切り替える（中程度のセット値にま
だなっていないなら）。

【００６１】ニューラル回路網２１により９５で急速不
整脈の確認について決定される。９５Ａで示されるよう
に急速不整脈が確認されたら、９６で患者に抗急速不整
脈治療が施される。この抗急速不整脈治療は細動ショッ
ク治療または一連の抗頻脈整調パルスの形態をとり得る
。ショックを与える前の９６での抗急速不整脈治療の時
間制限は重要である。この点については、リチャード・
グレビス（ＲｉｃｈａｒｄＧｒｅｖｉｓ）およびロレイ
ン・ホリー（Ｌｏｒｒａｉｎｅ　Ｈｏｌｌｅｙ）に与え
られた米国特許第４，８９５，１５１号を参照されたい
。この特許では、ショックを与えるための時間制限は患
者のヘモダイナミック状態に応じて決められる。

【００６２】９６での整調動作、特にニューラル回路網
２１が起こった事象に応じて整調エネルギのレベルを制
御する仕方は図１０についてもっと詳しく述べる。

【００６３】抗急速不整脈治療の完了時に、プログラム
は、図５について後述する低感度サブルーチン１０１を
実行した後に９４へ戻り、こゝで感度が中程度にセット
される。プログラムは、その後急速不整脈の確認を決定
するため９５に戻る。

【００６４】９５での急速不整脈が９５Ｂで示すように
確認されないならば、ニューラル回路網２１は不全収縮
の状態が患者に存在するかどうかについて９７で決定す
る。もし９７Ａで示すように不全収縮が無ければ、プロ
グラムは図６について後述する後治療遅延サブルーチン
１０２を行って９１へ戻り、徐脈決定およびこれに続く
ステップを再び開始する。

【００６５】もし９７Ｂで示すように９７で不全収縮が
あれば、感度が中程度にセットされている時にこれが信
号の不存在のせいかもしれないことを知っておくことが
重要である。次のステップは、不全収縮の状態が実際に
存在するかどうかを確認することである。このための理
由は、不全収縮と微ＶＦ（通常、中程度の感度では信号
を供給しない）を区別することである。区別するため、
９８で感度を高いセット値に切替える。

【００６６】感度レベルの増加に続き、ニューラル回路
網２１は９９で急速不整脈の確認をする。不全収縮と急
速不整脈の違いが分かるのはこの時点である。もし９９
Ａで示すように状態が急速不整脈であれば、細動ショッ
ク治療または抗頻脈整調の形態で抗急速不整脈治療が施
される。プログラムはその後前述したように９４に戻る
。

【００６７】９９Ｂで示されるように急速不整脈が確認
されないなら、不全収縮の状態または急速不整脈に戻っ
たかである。この時点で感度は１００での中程度のセッ
ト値に切戻され、プログラムはサブルーチン１０２を通
って徐脈の検出のため９１に戻りかつ前述したサイクル
を繰返す。どんな前不整脈効果も避けるため急速不整脈
の復帰後或るプログラマブル期間徐脈支持整調は禁止さ
れるのが望ましい。そのような遅延は、図６について後
述するように、サブルーチン１０２におけるように、タ
イマ４７と４８の一方で或はソフトウェアで実施され得
る。

【００６８】図５においてニューラル回路網２１は、１
０４で洞リズムそして１０５でタイマに関する素早く正
確な決定を行う。洞リズムと損傷Ｔ波の流れとを区別す
るために、検出回路を低感度レベルに一時調節すること
が必要である。これは低利得（感度）サブルーチン１０
１で行われる。この低利得サブルーチン１０１が呼出さ
れて開始された後、１０３で利得を低い値に一時セット
する。この低感度セットは中程度の感度セットよりも低
く、この中程度の感度セットは高感度セットよりも低い
。利得が低いレベルにセットされた直後に、１０４で洞
リズムの有無が決定される。洞リズムが無ければ、サブ
ルーチンは１０４Ａから戻りへ分かれて制御は主プログ
ラムに戻る。しかしながら、もし洞リズムが検出される
（１０４Ｂ）と、急速不整脈治療後所定の期間が経過し
たかどうかの決定がされる。この期間は損傷Ｔ波の流れ
が或るレベル（感度が中程度のレベルにセットされる時
にあたかもＱＲＳコンプレックスであるかのように検出
器がトリガしないレベル）まで消滅されるために特定の
患者に要する時間を考慮して医師がプログラムできる。もしこの期間を経過した（１０５Ｂ）なら、サブルーチ
ンは終わって制御は主プログラムに戻る。しかしながら
、もしこの期間を経過しなかったら、サブルーチンは１
０５Ａから１０３へ戻り、こゝで利得が低いレベルに再
びセットされる。洞リズムが検出されかつタイム・アウ
トが起こらなかった限り、利得は低いまゝである。しかしながら、タイム・アウト後サブルーチンは終わり
、制御は図４のプログラムに戻される。

【００６９】図６について後治療遅延サブルーチン１０
２を説明すれば、ニューラル回路網２１は、１０６で治
療したかそして１０８でショックを与えたに関する素早
く正確な決定をする。後治療遅延サブルーチン１０２が
９７Ａでの急速不整脈無しおよび９９Ｂでの急速不整脈
の確認無しの両方のためにステップ９１への戻りループ
中に在るので、遅延が導入されないモードが存在するこ
とが必要である。詳しく説明すれば、もし９３で急速不
整脈が検出されたが９５で確認されずかつ９７で外見的
不全収縮があっても９９で確認されない（たとえ９８で
感度が最高レベルにセットされても）ならば、急速不整
脈は直接、不全収縮になった。この場合には、治療が施
されなかったので整調の遅延は望ましくない。従って、
どんな種類の急速不整脈治療が施されても、フラグ（図
４には示さない）がセットされる。このフラグは治療が
施されたかどうかを決定するためにステップ１０６で読
取られる。もし答がノー（１０６Ａ）なら、制御は直ぐ
に図４のプログラムに戻されてどんな遅延も導入されな
い。しかしながら、治療が施されたとフラグが示すなら
、１０６Ｂに進んで、１０７でフラグがリセットされる
。１０８ではショックまたは整調が最後に与えられたか
どうかゞ決定される。もし１０８での答がイエスなら、
プログラムは１０８Ａで分かれて後ショック遅延１０９
Ａへ進む。この遅延後、制御は図４のプログラムに戻る
。１０９Ａでの後ショック遅延の長さはプログラムでき
かつ９６での急速不整脈治療の終了と９２での徐脈整調
の開始との時間が約４．０秒であるように典型的にはセ
ットされる。１０９Ａで導入される実際の遅延は実際に
は４秒よりも短い。その理由は、１０４（図５）で洞リ
ズムがあるかどうかそして９１で徐脈があるかどうかを
決定するために低利得サブルーチン１０１によって生じ
られる短い期間があるためであり、これは典型例では約
８５７ｍｓのプログラムされた逃げ即ち待機間隔を持つ
。

【００７０】もし１０８でショックが与えられなかった
ら、抗頻脈整調が起きた。サブルーチン１０２は１０８
Ｂから１０９Ｂへ進んで、こゝで後整調遅延が導入され
る。後整調遅延の長さは、プログラムできるが、９６で
の急速不整脈整調の開始から９２での徐脈整調の開始ま
での総遅延が３．０秒程度であるように一般には選ばれ
る。詳しく云えば、１０９Ｂで導入された後整調遅延は
典型例では３．０秒より短い。１０９Ａで導入された遅
延の場合のように、遅延の残りは１０４で洞リズムの不
存在を認識するのに要する時間と９１での徐脈の検出の
逃げ即ち待機期間によって構成される。

【００７１】もし洞リズムが１０４（図５）で検出され
るなら、１０９Ａまたは１０９Ｂで導入される短い付加
遅延は少しゝか影響しないことが理解されよう。この場
合に、もし正常な洞リズムが回復されたら、徐脈は９１
で検出されずそして整調はどんな場合にも与えられない
。しかしながら、急速不整脈の治療による正常な洞リズ
ムの確立後に万一徐脈状態が始まれば、短い付加遅延は
重要でない。もしこの遅延さえ避けたければ、急速不整
脈治療が９６で施される時にセットされたフラグは、も
し正常な洞リズムが１０４で検出されるならリセットさ
れ得る。

【００７２】図７において、ＥＣＧトレースは１１０で
検出されたＶＦを示し、感度は中程度にセットされ、そ
してＴＤＯ（マイクロプロセッサ１６中で使用されたア
ルゴリズムによって提出された頻脈検出出力）は高くて
中程度の感度の信号からの正応答を示している。

【００７３】１１１ではＶＦの再確認がある。再確認は
正（ＴＤＯは高い値をまだ示している）であるので、感
度のセット値は充分であって中程度のレベルに留まる。１１２では細動除去ショックが与えられる。１１２での
ショックの直後に、低利得サブルーチン１０１が呼出さ
れ、ＴＤＯは低い読取値を示す。感度は低感度から中程
度の感度へ切替えられ（図４の９４で）、その後中程度
の感度から高感度へ切替えられる（図４の９８で）。高
感度は高いＴＤＯ読取値を示し、これは低い或は中程度
の感度レベルで検出されなかった微（小振幅）ＶＦの存
在の検出を表す。

【００７４】再確認は１１３（図４の９９）で行われ、
ＴＤＯの読取値がまだ高いので微ＶＦが存在し続けるこ
とを示す。従って、この段階では高感度レベルが沢山存
在し続ける。

【００７５】１１４では細動除去ショック治療が与えら
れる。１１４でのショックの直後に、低利得サブルーチ
ン１０１が再び実行される。洞リズムが検出されないの
で、感度は中程度のレベルに戻り（図４の９４）、その
後高レベルに戻って（図４の９８）存在し得るどんな微
ＶＦもピックアップする。ショック後、低ＴＤＯ信号は
、高感度レベルでは波形が検出されないので、ＶＦの不
存在およびＶＦよりもむしろ不全収縮の存在を示す。ＴＤＯが高感度レベルでは低いので、不全収縮は存在す
ると仮定される。ＶＶＩ整調処置は１１５で与えられる
。１１６では整調治療の結果として洞リズムが検出され
、感度は中程度のレベルに切替えられている。この最近
起こった洞リズム・コンプレックス中でＲ波と損傷Ｔ波
の流れとを区別するために低感度を使用する必要はない
。

【００７６】図８において、ＶＦは１２０で検出され、
感度信号は中程度のレベルにセットされ、そして高ＴＤ
Ｏ読取値はＶＦが存在しかつこの段階では中程度の感度
セット値で充分であることを示す。

【００７７】１２１ではＶＦがまだ存在するが、１２５
では小振幅すなわち微ＶＦになった。この振幅減少が起
きると、信号は中程度の感度信号に対して“サブスレッ
ショルド”である。その結果、ＴＤＯは高い値から低い
値に切替わる。再確認点１２１にて、低ＴＤＯ信号の存
在は中程度の感度レベルから高感度レベルへの切替えを
トリガする。高感度レベルは微ＶＦをピックアップしそ
してＴＤＯの高い読取値が再び発生される。

【００７８】細動除去ショック治療は１２２で与えられ
る。ショックの直後に低利得サブルーチン１０１は呼出
される。ＴＤＯ信号は低い後ショックになってＶＦの不
存在を示し、そして洞リズムは１２３で検出される。低
利得サブルーチン１０１は、１０５でのプログラムされ
たタイム・アウト期間の間低感度を維持して損傷Ｔ波の
大振幅電流からＲ波を区別する。

【００７９】もし１２３にて中程度のレベルの感度が選
択されるなら、Ｒ波とＴ波を２重に検知して読取値を不
正確にさせ、これに応じて不正確な治療を行わせること
によりきびしい問題を起こさせかつ患者を大変に不快に
させる。１２４にて、低感度のタイム・アウトが起きた
（図５の１０５）時に、低感度から中程度の感度への切
替えがあって正常な洞リズム・コンプレックスのＲ波を
ピックアップする。もしタイム・アウトの持続時間が適
正にプログラムされたなら、損傷Ｔ波の大振幅電流は振
幅が徐々に減少して正常振幅のＴ波になる。

【００８０】正常動作中可変ではなくて固定された不連
続レベルに保持される感度レベルは医師がプログラムで
きる。プログラミング中または患者の価値中、遠隔測定
回路３８で始まる外部プログラマ（図示しない）はどれ
か１つの感度レベルから他のどんな感度レベルも互換可
能に切替えるために使用され得る。

【００８１】図９のＡには、後ショック整調遅延のある
細動除去ショック後の徐脈整調シーケンスを描くＥＣＧ
トレースが示されている。１３０ではＶＴ／ＶＦ不整脈
が起きた。細動除去ショック治療が１３１にて施される
。図示のように、ＶＴ／ＶＦ不整脈を戻す際に成功した
細動除去ショックに続いて１３１から１３２まで後ショ
ック整調遅延期間がある。１３３では不全収縮が検出さ
れかつ頻脈整調が細動除去ショックの加療後約４秒して
から開始されて１３４にて続く。復帰直後の頻脈支持整
調の早すぎる再開始の前不整脈効果が避けられるのは、
患者の心臓の迷走伝導系が再組織化されかつ頻脈支持整
調に感じるのに充分な時間があるためである。

【００８２】図９のＢには、後抗頻脈整調遅延のある抗
頻脈整調後の徐脈整調シーケンスを描くＥＣＧトレース
が示されている。１４０ではＶＴ／ＶＦ不整脈が起きた
。ＶＴ／ＶＦ不整脈を戻す際に成功した抗頻脈整調治療
に続いて１４１から１４２まで後抗頻脈整調遅延期間が
ある。１４３では不全収縮が検出されかつ徐脈整調が抗
頻脈整調治療の加療後約３秒してから開始されて１４４
にて続く。再び、復帰直後の徐脈支持整調の早すぎる再
開始の前不整脈効果が避けられるのは、患者の心臓の迷
走伝導系が再組織化されかつ徐脈支持整調に感じるのに
充分な時間があるためである。

【００８３】図１０は整調エネルギを変えるためのニュ
ーラル回路網フロー制御の論理図である。論理フロー制
御は早くて正確な決定を行うためにニューラル回路網２
１を利用する。決定は８２（徐脈検出）、８４（急速不
整脈検出）、８８（急速不整脈復帰）、８９（復帰治療
の持続時間）および１４９（後細動除去タイムアウトと
比較した復帰以後の時間）で必要である。フロー制御の
開始は８０で示され、そして８１では整調エネルギは４
ボルトに相当する正常値にセットされる、８２では徐脈
状態が存在するかどうかの決定がされる。もし８２Ａで
示すようにイエスなら、徐脈整調が８３にて正常な整調
エネルギで行われる。

【００８４】もし８２Ｂで示したように徐脈状態が無け
れば、８４で示したように急速不整脈状態があるかどう
かによって分かれる。８４Ａで示したように急速不整脈
状態が検出されないならば、プログラムはステップ８２
に戻る。もし８４Ｂで示したように急速不整脈状態が検
出されるならば、急速不整脈の確認が８５でされる。も
し８５Ａで示されるように急速不整脈状態が確認されな
いならば、プログラムはステップ８２に戻る。もし８５
Ｂで示したように急速不整脈状態が確認されるなら、整
調エネルギは８６で示されるように８ボルトに相当する
非常に高いレベルにセットされる。その後８７で示すよ
うに患者に抗急速不整脈治療が施される。急速不整脈が
回復されたかどうかについての決定が８８でされる。も
し８８Ｂで示したように急速不整脈状態が回復されてい
なかったら、８７で更に抗急速不整脈治療が施される、
８８Ａで回復するまで、或は８９で決められるような一
定の時間（後でもっと詳しく説明する）の間、治療は続
けられる。

【００８５】８８Ａでの急速不整脈からの回復は１４６
で後整調タイマを始動させる。回復からの経過時間が所
定の期間を超えない（１４６Ｂ）かぎり、整調エネルギ
は１４７で高いレベル（６ボルトに相当する）にセット
されかつ９０での後整調タイム・アウト期間がきれるま
で上記高いレベルに留る。後整調タイム・アウトは、心
臓が外傷性状態にある可能性が高いせいで征服の失敗を
防ぐためにパルス・エネルギが高いレベルにセットされ
る抗急速不整脈治療（この場合は整調）に続くプログラ
ムされた期間である。プログラミングは、移植の直前に
医者によって行われ得るか、或は遠隔測定回路３８によ
って移植後に変えられ得る。

【００８６】もし整調エネルギが高くかつ１４６Ａで示
したように後整調タイム・アウト期間を超えるならば、
命令が出されて整調エネルギを８１における４ボルトに
相当する正常値にセットする。もし急速不整脈から回復
以後の時間が後整調タイム・アウト期間を超さなかった
か或は整調エネルギが１４６Ａで示したような後整調タ
イム・アウト期間切れに続く４ボルトの正常値に８１で
セットされたなら、８２では徐脈が検出されたかどうか
によって分かれる。もし８２Ａで示すように徐脈状態が
検出されるなら、８３で示したように徐脈整調が行われ
る。整調パルス・エネルギは、もし後整調タイム・アウ
ト期間が切れなかったら６ボルト（高）に相当するレベ
ルにあるか、或はもし後整調タイム・アウト期間が切れ
たら４ボルトに相当するレベルにある。

【００８７】とにかく、急速不整脈状態の回復に続いて
、１４６Ｂで示したようにもし後整調タイム・アウトが
起きなかったら、１４７で示したように整調エネルギは
６ボルトの高いレベルにセットされ、プログラムはステ
ップ８２に戻る。もし後整調タイム・アウトが起きたら
、プログラムは１４６Ａから８１へ進んで整調エネルギ
が正常値にセットされる。

【００８８】８８で急速不整脈が回復せずかつ回復治療
の持続時間のために８９でセットされた時間制限を超え
たら、８９Ａから１４８に進んで細動除去が行われる。１４９での後細動除去持続時間タイマはリセットされ、
その後整調エネルギは１４７にて６ボルトに相当する高
いレベルにセットされる。それからプログラムはステッ
プ８２に戻る。もし後治療（この場合は後細動除去）タ
イム・アウトが起きたら、プログラムは１４９Ａから８
１へ進んで整調エネルギが正常値にセットされる。

【００８９】図１０において、高エネルギ整調のための
タイム・アウトは、８８で急速不整脈が回復したか或は
１４８で細動除去が起きたかどうかによってタイマ１４
６および１４９にプログラムされたか或は固定されたよ
うな異なる時間々隔であり得る。例えばタイマ１４９を
省略しかつブロック１４８の出側をタイマ１４６の他の
入側へ接続する（この場合タイマ１４６は後治療タイマ
と呼ばれる）ことにより、同一のプログラマブル・タイ
マが両方の場合に使用されるシステムを実施することが
可能である。その場合、どんな前不整脈的効果も避ける
ために、急速不整脈を回復する抗頻脈整調または細動除
去後のプログラマブル期間の間徐脈支持整調も禁止され
ることが望ましい。そのような遅延の使用は上述した米
国特許第４，９４０，０５４号明細書に述べられている
。

【００９０】図１０のタイマ１４６，１４９は、その機
能および動作が図６のそれぞれ後整調遅延１０９Ｂ、後
ショック遅延１０９Ａの機能および動作に相当する。

【００９１】上述したように、未処理または処理済みの
ＥＣＧ信号以外の生理学上の信号を、この発明の動作用
の入力信号として使用できる。この点については、上述
した米国特許第４８１，３６４号を参照されたい。こゝ
に説明した他の生理学上の信号は、この分野で周知の手
段で得ることができる。

【００９２】ニューラル回路網は検出、診断および治療
を制御するのに使用されるが、マイクロプロセッサは基
本的な制御および援助機能を行うのに使用されることが
望ましい。しかしながら、他の実施例では、これらの責
任は、マイクロプロセッサとニューラル回路網によって
共有されることができ、或は冗長度の目安を提供するよ
うに重畳しても良いことは当業者によって認められよう
。

【００９３】この発明を特定の実施例について説明した
が、これら実施例はこの発明の原理の応用を例示するに
すぎないことを理解されたい。この発明の精神および範
囲から逸脱しない限り、多くの変更を行うことができ、
また他の構成を工夫できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】不整脈制御装置（ＡＣＳ）のブロック図である
。

【図２】図１中のペースメーカの詳しいブロック図であ
る。

【図３】図１中のマイクロプロセッサの詳しいブロック
図である。

【図４】この発明に従って多数の感度を検知しかつ後治
療整調遅延を行うために、図１中のニューラル回路網に
よって実行されるソフトウエアの論理フロー図である。

【図５】図４中の低利得サブルーチンの論理フロー図で
ある。

【図６】図４中の後治療遅延サブルーチンの論理フロー
図である。

【図７】多数の感度検知にプログラムされた時に種々の
心臓状態に対する不整脈制御装置の応答を示すＥＣＧト
レースの図である。

【図８】多数の感度検知にプログラムされた時に種々の
心臓状態に対する不整脈制御装置の応答を示す他のＥＣ
Ｇトレースの図である。

【図９】更に他のＥＣＧトレースを示す図であって、Ａ
は後ショック整調遅延のある細動除去ショック後の徐脈
整調を示し、そしてＢは後抗頻脈整調遅延のある抗徐脈
整調を示す。

【図１０】整調エネルギの変更を含む治療のためにニュ
ーラル回路網の制御を例示する論理フロー図である。

【図１１】図１中のニューラル回路網の詳しいブロック
図である。

【符号の説明】

１０　　　　不整脈制御装置１４　　　　心臓１５　　　　ペースメーカ１６　　　　マイクロプロセッサ１７　　　　細動除去器１８　　　　電源装置２１　　　　ニューラル回路網

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　患者の心臓の活動度を表す生理的信号
を得るための手段と、ニューラル回路網を含み、前記生
理的信号を受けて不整脈があるかどうかを決定し、もし
前記不整脈があれば前記心臓に施されるべき治療を選択
するための処理手段と、この処理手段によって選択され
た前記治療を施すための治療手段と、を備えた不整脈制
御装置。
【請求項２】　　前記ニューラル回路網は逆伝播ニュー
ラル回路網である請求項１の不整脈制御装置。
【請求項３】　　前記ニューラル回路網は、手動訓練モ
ードで作動するための手段を含む請求項１の不整脈制御
装置。
【請求項４】　　前記ニューラル回路網は、自己学習モ
ードで作動するための手段を含む請求項１の不整脈制御
装置。
【請求項５】　　前記ニューラル回路網は、階層構造の
複数のレベルを備える請求項１の不整脈制御装置。
【請求項６】　　前記階層構造は、前記生理的信号の個
々の波形を分類するための少なくとも１つの第１の低い
レベルを含む請求項５の不整脈制御装置。
【請求項７】　　前記階層構造は、検出された不整脈を
診断するための第２のより高いレベルを含む請求項５の
不整脈制御装置。
【請求項８】　　前記階層構造は、診断された不整脈に
応答して加療するための第３のより高いレベルを含む請
求項５の不整脈制御装置。
【請求項９】　　前記階層構造は、個々の波形を分類す
るための少なくとも１つの第１の低いレベル、検出され
た不整脈を診断するための第２のより高いレベル、およ
び診断された不整脈に応答して加療するための第３のよ
り高いレベルを含む請求項５の不整脈制御装置。
【請求項１０】　　前記第１の低いレベルだけに電力を
供給するための手段と、前記第２および第３のより高い
レベルに電力を供給するのを差し控えるための手段と、
所定のパラメータによってトリガされた時に前記第２お
よび第３のより高いレベルに電力を供給するための手段
と、を更に備えた請求項９の不整脈制御装置。
【請求項１１】　　前記治療手段は、カルジオバータ／
細動除去器である請求項１の不整脈制御装置。
【請求項１２】　　前記治療手段はカルジオバート用／
細動除去用ペースメーカである請求項１の不整脈制御装
置。
【請求項１３】　　前記治療手段はカルジオバート用／
細動除去用ペースメーカであり、このペースメーカはレ
ート応答ペースメーカである請求項１の不整脈制御装置
。
【請求項１４】　　前記生理的信号は未処理のＥＣＧ信
号を含む請求項１の不整脈制御装置。
【請求項１５】　　前記生理的信号は血液のインピーダ
ンス測定値を示す請求項１の不整脈制御装置。
【請求項１６】　　前記生理的信号は心室の圧力波形の
ろ波されたピークピーク振幅を含む請求項１の不整脈制
御装置。
【請求項１７】　　前記生理的信号は心室のピーク圧力
の関数を含む請求項１の不整脈制御装置。
【請求項１８】　　前記生理的信号は、動脈ｐＯ２、ｐ
ＣＯ２、ｐＨ、血液の温度、心室の壁インピーダンス、
心室の容積および血液の流量を表す少なくとも１つの信
号を含む請求項１の不整脈制御装置。
【請求項１９】　　患者に移植するためのハウジングを
更に備えた請求項１の不整脈制御装置。
【請求項２０】　　不整脈を検出するための検出手段を
更に備え、この検出手段が前記ニューラル回路網によっ
て制御される請求項１の不整脈制御装置。
【請求項２１】　　不整脈を診断するための診断手段を
更に備え、前記ニューラル回路網は前記手段によって検
出された不整脈の診断を制御する請求項１の不整脈制御
装置。
【請求項２２】　　検出された不整脈を患者に警告する
ための手段を更に備えた請求項１の不整脈制御装置。
【請求項２３】　　前記ニューラル回路網は連想メモリ
型ニューラル回路網である請求項１の不整脈制御装置。
【請求項２４】　　患者の生理的信号を検知するステッ
プと、この検知した生理的信号を、ニューラル回路網を
含むプロセッサへ入力として供給するステップと、前記
プロセッサを作動させ、急速不整脈の存在を分類、診断
するためのステップとを含む不整脈検出方法。
【請求項２５】　　前記ニューラル回路網は逆伝播ニュ
ーラル回路網である請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項２６】　　前記ニューラル回路網を手動で訓練
するステップを更に含む請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項２７】　　前記ニューラル回路網を自己学習モ
ードで作動するステップを更に含む請求項２４の不整脈
検出方法。
【請求項２８】　　前記ニューラル回路網を階層構造で
作動するステップを含む請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項２９】　　検知された個々の生理的波形を分類
するための少なくとも１つの第１の低いレベルを含むよ
うに、前記階層構造を構成するステップを含む請求項２
８の不整脈検出方法。
【請求項３０】　　検出された不整脈を診断するための
第２のより高いレベルを含むように、前記階層構造を構
成するステップを更に含む請求項２８の不整脈検出方法
。
【請求項３１】　　診断された不整脈に応答して加療す
るための第３のより高いレベルを含むように、前記階層
構造を構成するステップを更に含む請求項２８の不整脈
検出方法。
【請求項３２】　　個々の波形を分類するための少なく
とも１つの第１の低いレベル、検出された不整脈を診断
するための第２のより高いレベル、および診断された不
整脈に応答して加療するための第３のより高いレベルを
含むように、前記階層構造を構成するステップを更に含
む請求項２８の不整脈検出方法。
【請求項３３】　　前記第１の低いレベルだけに電力を
供給するための手段と、前記第２および第３のより高い
レベルに電力を供給するのを差し控えるための手段と、
所定のパラメータによってトリガされた時に前記第２及
び第３のより高いレベルに電力を供給するための手段と
を含むように、前記階層構造を構成するステップを更に
含む請求項３２の不整脈検出方法。
【請求項３４】　　前記検出された不整脈が急速不整脈
である請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項３５】　　前記検出された不整脈が細動である
請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項３６】　　前記検出された不整脈が徐脈である
請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項３７】　　未処理のＥＣＧ信号が前記プロセッ
サに供給される請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項３８】　　血液のインピーダンス測定値を表す
信号が前記プロセッサへ供給される請求項２４の不整脈
検出方法。
【請求項３９】　　心室の圧力波形のろ波されたピーク
ピーク振幅を表す信号が前記プロセッサに供給される請
求項２４の不整脈検出方法。
【請求項４０】　　前記生理的信号は心室のピーク圧力
の関数を含む請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項４１】　　前記生理的信号は、動脈ｐＯ２、ｐ
ＣＯ２、ｐＨ、心室の壁インピーダンス、心室の容積お
よび血液の流量を表す少なくとも１つの信号を含む請求
項２４の不整脈検出方法。
【請求項４２】　　前記生理的信号は血液の温度信号を
含む請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項４３】　　前記プロセッサによって使用される
ための被選択パラメータをプログラムするステップを更
に含む請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項４４】　　連想メモリ型ニューラル回路網が作
動される請求項２４の不整脈検出方法。
【請求項４５】　　検出された不整脈に適切な治療を選
択するステップを更に含む請求項２４の不整脈検出方法
。
【請求項４６】　　選択した治療を患者に施すステップ
を更に含む請求項４５の不整脈検出方法。