JPH05502611A - デュアルチャンバーレート応答型ペースメーカー - Google Patents

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】 デュアルチャンバーレート応答型ペースメーカー発明の背景 この発明は心臓ペースメーカーに関し、特に患者の必要性による心臓の出力に対 応するセンサーによってベーシングレートを調整し、心拍に同期した態様で動作 するようにした一般にＶＤＤ型と称するタイプのペースメーカーに関する。

最初にＶＤＤ型ペースメーカーが提案されたのは、米国特許第３，６４８゜７０ ７号においてである。このペースメーカーは、心房の縮小と心室を検出するため の電極と、心室ベーシングのためのパルス発生器とを有している。心室の収縮ま たは心室ベーシングを感知した後、下限レートタイマーがリスタートする。

このタイマーの終了にともなって、七・室ベーシングパルスの発生がトリガーさ れる。Ａ−Ｖ間隔タイマーも含まれ、心房収縮の感知に対応して始動する。この タイマーの終了で心室ベーシングパルスもトリガーされる。ペースメーカーは第 ３のタイマーを含み、心室ベーシングまたは心室の収縮感知に続いて開始する上 限レート間隔を規定している。上限レート間隔の間では、Ａ−Ｖ間隔の終了は心 室ベーシングパルスをトリガーするために有効ではない。このことは、心房収縮 に続く自然の心室の収縮が感知された場合における心室パルス発生器の制止を許 す。それは上限レー１〜間隔に対応する最大同期ベーシングレートをも定義する 。

心房レートが、この最大同期ベーシングレートを上回ったならば、感知された心 房レートの半分よりは高いか、または下限レートタイマーによって設定されたレ ートよりも高いところまでベーシングレートが下がる。

このようなタイプのペースメーカーについての改良が米国特許第４，０５９゜１ １６号に記載されている。このペースメーカーでは、むしろ上限レート間隔の間 のＡ−Ｖ間隔の終了に対応する心室刺激の発生を抑止するよりは、刺激を上限レ ート間隔の終了まで遅らせている。加えて心室興奮後心房不応期は、各心室ベー シングパルスと各感知心室収縮の後と規定され、この不応期の間では心房収縮が Ａ−Ｖ間隔の計時を始めさせない。これらの特徴の正味の結果は、時々上限レー ト間隔より短い間隔で生ずる心房収縮に対する改善された応答を見せるペースメ ーカーを生みだすことである。このペースメーカーは、上限レート間隔によって 区分される心室刺激パルスを生み出し、心室興奮後心房不応期の範囲内に含まれ る心房収縮まで徐々にＡ−Ｖ間隔を長くしてゆく。Ｗｅｎｋｅｂａｃｈ挙動（房 室ブロック）として知られている状態をまねて、ペースメーカーは、次の心房収 縮で再同期する。

米国特許第４，０５９，１１６号に係る発明を用いている市販のペースメーカー では、高い自然の心房レートが存在するペースメーカーの挙動は、「偽Ｗｅｎｃ ｋｅｂａｃｈ、Ｄ上限し−ト挙動と称されている。身体の活動、酸素飽和、血圧 、呼吸のように感知された生理学的パラメーターに対応させてベーシングレート を変化させることが最近の多くの研究開発活動の主題となっている。米国特許第 ４，４２８，３７８号は、感知された身体の活動に応じてそのペーシングレ−１ ・を変えるペースメーカーを提案しており、この特許で記述されるペースメーカ ーは広く商業化されている。酸素飽和における変化に応じてそのベーシングレー トを変える同様のペースメーカーが米国特許第４，４６７．８０７号で明らかに されている。

米国特許第４，８９０，６１７号で説明されているように、生理学的ンサーは、 ダブルチャンバー型ペースメーカーに統合化されてきた。この特許では、ベーシ ング間隔を身体の活動を感知するセンサーによって調整されるＤＤＤ型ペースメ ーカーが開示されている。この装置では、固定的心室興奮後心房不応期は各々の 心室ベーシングパルスに続くものとして規定されている。デュアルチャンバーレ ート応答型ペースメーカーは、米国特許出願第０７／２４９，０４６号にも開示 されている。このペースメーカーでは心房レートが監視され、予め設定されたペ ースメーカーの上限レート作用を超える心房レートに対応して心房レートが非同 期となるよう心臓の出力に対する患者のデマンドを感知するセンサーによってコ ントロールされたベーシングレートに変更される。このペースメーカーは、固定 的心室興奮後心房不応期をも採用している。

他のデュアルチャンバーレート応答型ペースメーカーが、ｒＰａｃｅＪ　（第９ 巻（１９８６年１１−１２月号））の第９８７−９９１ページに、「レート応答 型デュアルチャンバーベーシング（Ｒａｔｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｉｖｅ　Ｄｕａｌ Ｃｈａｍｂｅｒ　Ｐａｃ　ｉ　ｎｇ）Ｊｌと顕して記載されている。この装置で は、ベーシングレートの調整が、自然の心房レートまたはしきい値レートのいず れによっても決定できるようになっている。ペースメーカーは、実質的にはセン サーによって規定するレートを上回る心房レートに続かないように形成されてい る。これは実質的にはセンサーで決められたベーシングレートを上回る心房レー トの検出に応じて心室興奮後心房不応期を延長することによって実現される。

多くの特許は、ペースメーカー介在性頻拍（ＰＭＴの）の発生を止めるために心 室興奮後心房不応期を変化させるデュアルチャンバーペースメーカーを扱ってい る。そのようなペースメーカーの１つが、米国特許第４，９２０，９６５号に開 示されている。このペースメーカーでは、先行する心室ベーシングパルスか感知 された心室収縮に関連させ、心房収縮発生時間に基づいて心室興奮後心房不応期 を計算している。このペースメーカーは、自己調律心房レートの増加に対応させ てその心室興奮後心房不応期を徐々に減少させている。またこれに代えて、心房 収縮タイミングが多分Ｐ−波の逆行を示すものであるならば、先行する心室収縮 に関して心房収縮のタイミングを監視し、逆行するＰ−波の発生の測定時間を超 えて心室興奮後心房不応期を延長するものが提案された。この種のペースメーカ ーは、米国特許第４，５４４，９２１号と同第４．５０３，８５７号に開示され ている。

発明の要約 本発明は、上述した心臓の出力のために生理学的デマンド型センサーを使用する ＶＤＤ型ペースメーカーを対象とするものである。自己調律心房活動がない時、 心室ベーシングパルスの間隔はセンサーによってさまざまである。上述した米国 特許出願第０７／２４９，０４．６号他に開示されているペースメーカーでは、 センサーによって決められたレートより大きいレートで心房活動が起こっている 場合は、Ａ−Ｖ間隔と心室興奮後心房不応期の合計によって規定する最大トラッ キングレートに至るまで心房レートによって心室をベーシングする。本発明では 、センサー決められた心室ベーシングレートと自己調律心房リズムに応じて心室 興奮後心房不応期を判断する。ｒＰａｃｅＪ　（第９巻（１９８６年１１−１２ 月号））の第９８７−９９１ページに記載されているデュアルチャンバーレート 応答型ペースメーカーとは異なり、低い身体の活動の徴候がセンサーによって感 知されていても、心室ベーシングレートは高い自己調律心房レートに追従する。

本発明では、自己調律心房収縮を分けている平均の間隔（平均Ａ−Ａ間隔）及び ベーシングまたは感知した心室の収縮（平均■−■間隔）を分ける平均の間隔を 定めることによって心室興奮後心房不応期が計算される。Ａ−Ａ間隔（Ａ−Ａ心 房不応期）の予め決定された部分及び平均の■−■間隔（Ｖ−Ｖ心房不応期）の 予め決定された部分に相当している間隔と同等の間隔が算出される。たとえばこ れらの間隔は、それぞれ平均のＡ−Ａと■−■間隔の７５％になるであろう。

■−■心房不応期とＡ−Ａ心房不応期が比較され、そして２つの間隔のうちの小 さいほうが可変心房不応１ｔｌ’ｌ　（ＶＡＲＰ）として採用される。

低い体動じきい値と低い心房レートで、延長した可変心房不応期が与えられ、心 室ベーシングパルスの発生を誘発することから心房早期収縮の発生を防止する。

結果として生じる延長し、た心室ベーシング後のの心房不応期（ＰＶＡＲＰ）も 、心室ベーシングを誘発することから逆行性Ｐ波伝導をも妨げる。そしてそれに よってペースメーカー介在性頻拍が始まる。Ｈｅｒｐｅｒ型と異なり、本発明の ペースメーカーは、ＰＶＡＲＰの漸進的減少のある心房ベーシングレートの漸進 的増加を追従することによって、低い感知指標ベーシングレートの存在の下で生 理学的に適切な急速自己調律心房レートをトレースする能力を有する。逆に言え ば、高いセンサー基本ベーシングレートで低い心房レートに応じた比較的短い心 室興奮後心房不応期を与えると、適切に計られたロケーションで起こる自己調律 心房収縮を伴う同期化を許すことになる。

また、最もペースメーカー介在性頻拍を誘発しそうな状況において、心房徐脈の 存在の下で高いセンサー基本心室ベーシングレートを与えることは、逆行性Ｐ波 に基づく平均心房レートがペースメーカー介在性頻拍を維持働きをしないことを 保証するようにプログラムが組むことができる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に係るペースメーカーの機能的ブロック図である。

図２Ａ、Ｂ、Ｃは、図１、図３Ａ、Ｂで示したペースメーカーの操作説明図であ る。

図３Ａ、Ｂは、図１で示したペースメーカーにおける心室興奮後心房不応期をコ ントロールすることのための回路構成図である。

実施例 本発明はデュアルチャンバーレート応答型ペースメーカーのいかなる状況におい ても採用でき、特にＶＶＤ型デュアルチャンバーペースメーカーとともに使用す るのに最適化なものである。図１は、本発明に包まれるペースメーカーの一般的 構造を示すものである。しかしながら本発明に係るペースメーカーは図１に示す 実施例に限定されるものではない。たとえば図１は、動作タイミングがデジタル 回路によって制御されるペースメーカーを示す。しかしながら本発明は、アナロ グ回路構成を用いて、動作タイミングとコントロール操作をなし得るペースメー カー或いはマイクロコンピュータによるコントロールを採用するペースメーカー に対しても適用できるものである。

図１で説明されたペースメーカーの基本的ｔｍ能的作用は、図２Ａ−２Ｃで示し たシミュレートしたＥＫＧとタイミングチャートとの関連によりいっそうよく理 解することができる。これらの図に関しては、ディジタルコントローラーは上２ 米国特許第４，８９０，６１７号に記載されたペースメーカーのそれに相当する ものと可λられる。タイミング間隔と機能は特に記載がないかぎり上記特許に記 載のもの（こ対応する。

図１は、ペースメーカーの基本的機能的構成要素を説明しているブロック図であ る。−上述のように、デジタルコントローラーは全般に米国特許第４．．８９０ ゜６１７号に記載されたデジタルコントローラーに対応し、そして全ての基本的 スピード調節とコントロール機能をペースメーカーに与える。ペースメーカーは 、４つの電極１．１０．１２０．１３０．１４０によって心臓１００に接続する 。電極１１０．１．２０は両方とも・し・肩肉に位置して、心房収縮を示す電気 信号を感知する。ｉ！ｔ（ｊ１３０は、典型的にはペースメーカー容器の形式を とる皮下電極である。もっとも屯・臓の心室上に固定するか心室内に挿入するも のであってもよい。

電極１４０は、心臓の心室上に固定するか心室内に挿入する。電極１３０．１４ ０はともに心室収縮を示す電気信号を感知して、心室収縮を引き起こすための刺 激パルスを心臓に与える。電極１１０．１２０．１４０は全て単極経皮リードに 設ける。４つの電極１．１０．１２０．１３０．１．４０は全て単極経皮リード に設けても、心房リードと心室リードに分けてもよい。

電極１１０．１２０は心房アンプ３０の入力に接続する。心房アンプ３０は、心 房収縮の発生を示すＡＳＥＮＳＥライン１８０上の信号を発生させる。同様に、 電極１３０．１４．０はデジタルコントローラー１０へ心室収縮を伝える信号を 生じさせる心室アンプ４０の入力に接続する。電極１３０．１４０は、心室出力 口１８０の出力にも接続し、デジタルのコントローラー１０のコントロールの下 で、心室の収縮をもたらすために心臓に刺激的パルスを送る。

センサー９０は、心臓の出力に対するデマンドと関連するいかなる生理的パラメ ーターでも感知するものとできる。たとえば米国特許第４，４２８，３７８号で 示されるような物理的活動のセンサーでもよい。またセンサー９０は、米国特許 第４，８０７，６２９号に示されるような血液の酸素飽和を感知するもの、また は米国特許第４，４８５．８１３号に示されるような右心室血圧を感知するもの でよい。センサー９０は、酸素を加えられた血液への生理的デマンドを示す信号 をデジタルコントローラー１０に供給する。デジタルコントローラー１０は、ペ ースメーカーのベーシングレートを変えるためにかわるがわるこれらの信号を使 用する。

本発明に係るペースメーカーは、外部の制御手段と皮下埋設されたペースメーカ ーの間を無線通信によって接続しコントロール可能とすることが好ましい。デジ タルのコントローラー１０のパラメーターの調整は、米国特許第４，４０１．。

１２０号に示されるリードスイッチ／無線復調器７０によって行なえる。この調 整手段には種々の公知の制御システム及び遠隔測定法システムを採用できる。水 晶時計６０は、デジタルコントローラー１０にタイミング信号を与える。

心房のアンプ３０の出力は、可変不応期を定める可変不感応回路の役割を果なす ＶＡＲＰ回路２０を通る。ＶＡＲＰ回路２０によって規定された朋外収縮後心房 不応朋信号はライン１６０を通ってデジタルコントローラー１０へ伝えられる。

　ｔｌ’、房アンプ３０からの各信号に続いて、不応期を設定したＶＡＲＰ回路 ２０は、該期間中デジタルコントローラー１０へのラインＩ８０からの次の信号 を入力させないようにする。クロックライン１７０は、この可変の不応期のタイ ミングを与えるクロック信号を出す。Ｖ　ＲＡ　Ｔ　Ｅライン１５０は、センサ ー９０によって決定した心室ベーシングレ−１・を示ず入力信号をＶＡＲＰ回路 ２０に与える。ライン１８０上の信号よって示される心房ｌｌ３１！綿について のレートと、ＶＲＡＴＥ−′フィン１５０上の信号によって示されるセンサーで 調整された心室ベーシングレートとが、ＶＡＲＰ回路２０によって設定される可 変の不応期の持続期間を算出するために用いられる。

上述し、た米国特許第４，８９０．６１７に記載のペースメーカーのように、デ ジタルのコントローラー］Ｏは、センナ−９０の出力で基づく可変体動間隔を規 定する。この間隔の終了で心房歩調パルスはトリガーされ、そして体動間隔をコ ントロールしているタイマーがリセットされる。体動間隔をコントロールしてい るタイマーは、自己調律心房収縮か心室収縮を感知することによってもリセット される。心房収縮か心房歩調パルスに続いて、自己調律心室収縮がなく、心室ベ ーシングパルスの終了時点でＡ−Ｖ間隔が計測される。

デジタルコントローラー１０は、体動タイマーがリセットされるつど、ライン１ ．５０の上に信号を送る出する。体動についてタイマーをリセットするごとに。

心室ベーシングパルスの発生あるいいは自己調律心室収縮の感知が行なわれる。

そのＶＲＡＴＥ信号がライン１５０上にある時のレートは、ペースメーカーの体 動基本心室ベーシングレート及び自己調律心室レートを示す。またデジタルコン ｌ−ローラー１０は、感知した各心室収縮及び各心室ベーシングパルスの信号を ライン１５０に与える。心房収縮がＡＳＥＮＳＥライン１８０の上の信号によっ て反映される心房アンプ３０によって感知されたレートは、自己調律心房レート を示す。ＶＡＲＰ回路２０は、ライン１８０の上の信号間隔とライン１５０の上 の信号間隔を平均する。これらの平均が比較され、そしてこの不応期が現在有効 でないならば、２つの平均のより小さいほうが、ライン１８０上の信号の各発生 ごとに始まる可変不応期として使われる。また、ライン１５０の上の信号が心室 ベーシングまたは感知に相当するのであれば、ライン１５０の上の信号の各発生 ごとに始められる可変不応期が各々開始する。

デジタルコントローラー１０は、個々のタイマーとして説明された種々のタイミ ング機能を実行する。しかしながら本発明においては、別個のタイマーを上記各 々のタイミング機能のために用いることを必要としない。機能上コントローラー １０は、Ａ−Ｖ間隔（ＡＶＴ）を規定するタイマーと、体動間隔（ＡＣＴ）と、 下限レー１−（ＬＲＴ）間隔と、心房ブランキング間［（ＰＡＢＴ）と、心室上 限レート間隔（ＶＩＪＲＴ）と、及び固定心房不応期間隔（ＡＲＥＦ）のタイマ ー機能を含む。

タイミング図とともにペースメーカーの作用が、図２（Ａ）の最上位置に示した シミュレートしたＥＫＧ線図及びその下に続けて２截した各線図によって理解で きよう。自己調律心房収縮２０２は、ＰＶＡＲＰ回路２０を通り、デジタルコン トローラー１０によって１５０ミリ秒のＡＶ間隔をポイント２１６から開始させ る。心房収縮の発生が、図中のポイント２３２で体動タイマーをもリセットする 。図中のポイント２１８におけるＡＶ間隔の終了で、デジタルコントローラー１ ０は、心室収縮を引き起こす心室ベーシングパルス２０４を生じさせるために、 心室出力回路８０をトリガーする。ポイント２４６の時点で下限レートタイマー はリセットされる。このタイマーはペースメーカーの基本心室ベーシングレート を決め、そして各々の感知された心室収縮及び各々の心室ベーシングパルスの後 に再スタートさせられる。下限レート間隔の終了で心室ベーシングパルスがトリ ガーされる。ＡＶタイマーは、一般に自己調律心房収縮か体動間隔を終了感知す ることに応じて始動する。それゆえに下限レートタイマーは、下限レートタイマ ーによって決めたベーシングレートより心房レートが遅い状況における心室ベー シングレートだけをコントロールする。そして、どんな重要な身体の体動も存在 しない。

また、図中のポイント２０４における心室ベーシングパルスの発生と同時に２０ ０ミリ秒の心房ブランキング間隔（ＰＡＢＴ）がポイント２５４で始まり、２５ ０ミリ秒の固定心房不応期（ＡＲＥＦ）がポイント２７０で始まり、そして上限 レート間隔（ＶＵＲＴ）はポイント２９９で始まる。心房ブランキング間隔の間 には、心房収縮を示すライン１６０の上の信号は、デジタルコントローラー１０ に感知されない。心房不応期の間に心房収縮を示すライン１６０の上の信号は、 Ａ−Ｖ間隔のタイミングを始めるようには作用しない。上限レート間隔の間のＡ ＶＶ間隔終了が、上限レート間隔の終了での心室ベーシングパルスを誘引する。

ポイント２５６における心房ブランキング間隔の終了で、体動間隔がポイント２ ３４から始まる。そのまもなく後に、固定心房不応期がポイント２７２で終了す る。ポイント２３６における体動間隔の終了で、２２２におけるＡ−Ｖ間隔の終 了でトリガーされたベーシングパルス２０６と共にＡ−Ｖ間隔がポイント２２０ で始められる。本実施例装置の作用の多くは、ポイント２３６における体動間隔 の終了によって心房ベーシングパルス通常的に発生するポイント以外については 、米国特許第４．．８９０，６１７号に記載のペースメーカーの作用に相当する 。作用におけるこの相違が、本願発明に関しては重要であるる。

図２（Ａ）で示すタイミング図において、ＭＡＲＰ−１とＶＡＲＰ−２は可変心 房不応期回路２０の代わりに作用する例を示す。タイミングチャートＶＡＲＰ− １は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）で特に示した回路の作用に相当する。この回路は 、ライン１５０の上の対応する信号によって示されるように、各体動タイマーを リセットする共に始まる可変不応期を規定する。タイミング線図ＶＡＲＰ−２は 、可変不応期がライン＋５０の上の対応する信号によって示されるように、各々 の心室収縮か各々の心室ベーシングパルスと共に同時に始まる他の具体例を説明 するためのものである。図３（Ａ）と図３（Ｂ）の回路は、下記のように、この 機能を与えるためにわずかに修正されなければならない。可変不応期ＶＡＲＰ− ２は、測定された平均のＡ−Ａと■−ｖ間隔のより小さい部分と等しい。例えば 典型的には、各体動タイマーのリセットとともに始まる可変心房不応期は、平均 したＡ−Ａと■−ｖ間隔の小さいほうの７５％の範囲内にある。各心室ベーシン グパルスまたは各心室収縮とともに始まる可変不応期は、典型的には平均したＡ −Ａと■−■間隔の小さいほうのおよそ６０％と等しい。図２（Ａ）ないし図２ （Ｄ）に示すタイミング図において、これらのパーセンテージは図示した不応期 を規定するために用いられている。

ＶＡＲＰ回１２０は、従来のＶＤＤペースメーカーにおいて起こる２つの問題を 処理するためのものである。ＶＤＤペースメーカーが心房をベーシングしないの で、下限レートの終了における心室ベーシングパルスが、心房収縮に先行されな いからである。自己調律心房レートが、下限レートタイマーによって規定するレ ートよりいっそう低いならばベーシングされた心室収縮の後すぐに心房収縮が生 じる。心房収縮が不応期の範囲内に入らないと仮定して、Ａ−Ｖ間隔時間を初期 化し、そしてＡ−Ｖ間隔か上限レート間隔の終了後早期に心室ベーシングパルス を発生させる。その結果、互いに不適当に近い間隔の２つの心室ベーシングパル スによって患者の体動しきい値を与えられてしまう。２番目の心室ベーシングパ ルスが、上限レート間隔の終わりに生じるならば、先行して感知された心房収縮 と十分に離れており、心室から心房に逆行して伝わることが許される。

この場合で逆行性伝導収縮がペースメーカーの心房不応期外で生じるならば、次 のベーシングパルスの上限レート間隔の終了においてＡ−Ｖディレィのタイミン グと後続するベーシングパルスの発生とをトリガーする。この挙動はペースメー カー介在性頻拍として知られている。この挙動は、下限レート間隔が終了し心房 収縮の後に心室ベーシングパルスの結果として始まる。本発明に係るペースメー カーにおいて与えられる可変不応期は、低い心房レートと低い感知指標べ一シン グレー１・状態において心室興奮後心房不応期の延長を実現することによってこ れらの問題について両方とも解決しようとするものである。延長した不応期は心 房徐脈の結果、近接する心室ベーシングパルスの発生を防ぎ、これらの状況の下 で逆行性伝導によるペースメーカー介在性頻拍の開始を防止する。しかしながら 本発明のペースメーカーは、低い感知指標ベーシングレートが存在しても自己調 律によって生じる高い心房レートを追跡することができる。これは図２（Ａ）（ Ｂ）に示されている。

図２Ａで、患者が体動指標ベーシングレートより実質的に遅い心房レートを感じ ていることが推定される。体動指標ベーシングレートは平均Ｖ−Ｖ間隔およそ８ ５０ミリ秒で、毎分７０拍に等しい。結果的に、体動タイマーのポイント２３２ ．２３６．２４０及び２４４における各リセットとともに、ＶＡＲＰ−１間隔は ポイント２４４．２８８．２９２及び２９６の各ポイントで始まる。これらの不 応期は、ポイント２８６．２９０及び２９４で約６３５ミリ秒遅れで終了する。

同様に、代わりのＶＡＲＰ−２期間がポイント２９８．３０２．３０６及び３１ ０で始まり、平均■−Ｖ間隔を約６０％延長し、そしてポイント３００．３０４ 及び３０８から約５１０ミリ秒で終了する。

上述した推定のもとにおける図２（Ａ）に関する可変不応期回路の作用は、次に 述べる通りである。ポイント２０６で心室ベーシングパルスに続き、下限レート タイマーがポイント２４８でリセットされ、それぞれポイント２５８と２７４で 心房ブランキングと心房不感応間隔が始まる。ポイント２６０におけるブランキ ング間隔の終了で、体動間隔がポイント２３８から始まる。ポイント２７６にお りる固定的心房不応期の終了の後に、自己調律収縮２０８が可変不応期ＶＡＲＰ −］とＶＡＲＰ−２の両方の範囲内に入ってしまい、しかもそれは感知されるこ となくＡ−Ｖ間隔タイミングを始めるためには作用しない。そしてポイント２４ ０において体動タイマーが終了し、ポイント２２４からＡ−Ｖ間隔が始まる。

ポイント２２６におけるＡ−Ｖ間隔の終了が、ポイント２１０における心室ベー シングパルスの発生、ポイント２５０における下限レートタイマーのリセット、 ポイント２６２．２７８における心房のブランキングとの開始と心房不応間隔の 開始とを誘発する。

ポイント２６４における心房ブランキング間隔の終了で体動間隔がポイント２４ ２から開始する。ポイント２８０における心房不応間隔の終了に続いて、逆行性 Ｐ波２１２が生じる。時折、先行する心房収縮から十分な間隔をおいて離れてい るポイント２１０におけるような心室の！１ｌｆｌｉが、心房に心室への逆行性 伝導をもたらし、心房の収縮開始と、そして一般に逆行性Ｐ波と称されるポイン ト２１２における電気１８号を発生させる。この心房の収縮のタイミングは心臓 の出力のための生理的デマンドに関連していないので、ペースメーカーによって 無視されるべきである。それが可変性の不応期の間に起こるので、実際にはペー スメーカーによって無視され、Ａ−Ｖ間隔タイミングを再スタートさせない。ペ ースメーカー介在性頻拍は避けられる。その代わりに、既に述べたように、ポイ ント２４４における体動間隔の終了がポイント２２８におけるＡ−Ｖ間隔タイミ ングを開始させ、Ａ−Ｖ間隔の終了で心室ベーシングパルス２１４を発生させる 。逆行性伝導が持続すると、心房収縮の逆行が心室ベーシングパルスと同じ割合 で生じ、そして可変不応間隔が変わらない。

そしてＶＡＲＰ回路２０によって与えられた可変性の不応期が、先行する心室ベ ーシングパルスと密接な間隔を置（徐脈性心房収縮への追従を防ぐための保護を 与える。また、逆行性Ｐ波について追うことをも妨げる。その代わりにペースメ ーカーは、定められた体動ベーシングレートに相当するＶ−Ｖ間隔によって分離 された心室ベーシングパルスを与える。

ＶＡＲＰ回路２０による可変性不応期が、下限感知指標ベーシングレートの存在 のもとてペースメーカーが自己調律の高い心房レートに応答しないようにする。

Ａ−Ｖ間隔の初期タイミング、Ａ−Ａ間隔を平均する自己調律心房レートの増加 、及び可変性不応間隔の対応する減少に使われるかどうか、にかかわらず、心房 収縮がＶＡＲＰ回路によって平均される。ペースメーカーが自己調律心房レート の突然の増加にすぐに応答しないうちに、平均Ａ−Ａ間隔を更新したうえで、可 変性不応期が、感知された心房のレートより大きくないところまで減少し、ペー スメーカーがそこから自然に高い心房レート追従できるようにする。これは図２ Ｂに示されている。

図２（Ｂ）中のシミュレートしたＥＫＧ線図が、患者が高い自己調律心房のレー トを見せることを示している。図２Ｂの目的は、患者の自己調律心房レートが、 実質的にはセンサーにより決定されたベーシングレートよりも高いことを示して いる。図示されるように、自己調律心房収縮３１２．３１６．３２０は、およそ ４５０ミリ秒の間隔で、またはおよそ１３０拍／分のレートで起こっている。結 果として、可変性不応期ＶＡＲＰ−１がポイント３７２．３７６．３８０から始 まり、各心房収縮の後およそ３３７ミリ秒伸び、図示されるようにポイント３７ ４．３７８で終了する。高い自己調律心房レートの存在のもとで、先行する心室 ベーシングパルスに対して近接する心房収縮が、心臓の出力のための体のデマン ドの指標であり、それゆえに心室ベーシングパルスの発生によく使用するものと 考えられる。図示されたように、Ｐ波３１２．３１６と３２０がＶＡＲＰ−１外 で生じ、そしてこのため、Ｐ波は、心室ベーシングパルス３１４．３１８．３２ ２を誘発するＡ−Ｖ間隔の３２６．３３０．３３４における終了とともに、ポイ ント３２４．３２８．３３２においてＡ−Ｖ間隔のタイミングを開始させるよう に作用する。同様に、平均Ａ−Ａ間隔とｖ−Ｖ間隔のより小さいほうの６０％と して算出される別の可変性不応期ＶＡＲＰ−２が、各心室ベーシングパルスと共 にポイント３８２．３８６．３９０において開始し、それぞれその後２７０ミリ 秒続く。

体動タイマーが３３６．３４０．３４４でリセットされることが重要であり、Ｍ ＡＲＰ回路２０によって算出される平均の■−■間隔は平均のＡ−Ａ間隔と同じ ４５０ミリ秒となる。もっとも、心房レートの減少とともに心室ベーシングレー トも対応して減少し、平均Ａ−Ａ間隔と■−■間隔が両方とも、決定された体動 ベーシングレートが自己調律心房１ノートより大きくかつ平均Ａ−Ａ間隔と■− Ｖ間隔が異なるポイントに向かって減少することを許す。

この図２（Ｂ）により、デジタルコントローラー１０で決定された固定心房不応 期が、装置の絶対最大上限追従レートを決定するものとして見ることができる。

また、Ａ−Ｖ間隔が１５０ミリ秒に等しく、そして固定心房不応期が２５０ミリ 秒に等しいと仮定すると、ペースメーカーが毎分１５０拍（長くても４００ミリ 秒の間隔によって分けられる）を上回るレートで心房収縮を追従しないことを確 実にする。心房レートが異常な状況、心房の動悸のケースにおいて、平均Ａ−Ａ 間隔は非常に短かく、そのため可変性不応期が極端に短（なることが重要である 。デジタルコン１−ローラー１０で規定される固定心房不応期が、そのような状 況において有効に機能する。

本装置の作用の残りは、図２（Ａ）に示されたポイント３５２．３５６．３６０ で各々心室ベーシングパルスと共に開始する心房のブランキング間隔とポイント ３６２．３６Ｇ、３７０で開始する固定心房不応間隔とに相当する。ポイント３ ５４．３５８における心房ブランキング間隔の終了が、ポイント３３８．３４２ における体動間隔タイミングを開始させる。このケースでのポイント３４６．３ ６８における固定心房不応間隔の終了は、ポイント３８４．３８８における可変 性不感応間隔ＶＡＲＰ−２の終了より前に起こる。もつとも、ポイント３７４． ３７８におけるＶＡＲＰ−１間隔の終了は、固定ＡＲＥＦ不応間隔より前に終了 する。このケースでは固定（ＡＲＥＦ）心房不応間隔は、上記のように最大心房 追従レートをいう。

図２Ｃは、自己調律レートが実質的に低下するのに対してセンサーが比較的に急 速なベーシングレート（毎分約１２０拍：平均Ｖ−Ｖ間隔ミリ秒）を決定する状 況における本発明のペースメーカーの作用を示す。このケースで感知基本心室ベ ーシングレートは、有効な可変不応期を決定する。これらの状況において、心房 同期のいくらかの利益は、比較的に短い心室興奮後心房不応期の結果としてまだ 利用できることである。

図示のようにペースメーカーの動作は、ポイント４１４における体動間隔の終了 で開始し、ポイント４００におけるＡ−Ｖ間隔タイミングとポイント４４４にお けるＶＡＲＰ−１タイミングを開始させる。ポイント４０２におけるＡ−Ｖ間隔 の終了とともに、心室ベーシングパルスがポイント３９２で発生する。同時に、 心房のブランキング間隔がポイント４２４で開始し、固定心房不応間隔はポイン ト４３４で、ＶＡＲＰ−２はポイント４５４で開始する。ポイント４２６におけ る心房ブランキング間隔の終了とともに、体動間隔がポイント４１６において開 始する。ポイント４１８における体動間隔の終了とともに、Ａ−Ｖ間隔がポイン ｌ−４０４において開始する。ポイント４０６におけるＡ−Ｖ間隔の終了ととも に心室ベーシングパルスがポイント３９４で出され、再びポイント４２８におり る、心房ブランキング間隔、ポイント４３８における固定心房不応間隔及びポイ ント４５８におけるＶＡＲＰ−２の開始をもたらす。ポイント４３０における心 房ブランキング間隔の終了とともに、体動間隔がポイント４２０において開始す る。もっとも、体動間隔終了より前に心房収縮３９６が生じ、ポイント４２２に おける体動間隔タイマーのリセットと、ポイント４０８におけるＡ−Ｖ間隔の開 始をもたらす。心房の収縮３９６が、ポイント４４０における固定心房不応期の 終了、ポインｈ　４５０におけるＶＡＲＰ−１、及びポイント４６０における■ ＡＲＰ−２の終了の後に起こるので、心房収縮３９６は、Ａ−Ｖ間隔タイミング を開始させるように作用する。

５００ミリ秒平均の心室間隔を伴ない、各体動タイマーのリセットから約３７５ ミリ秒であるＶＡＲＰ−］の継継続間は、約２２５ミリ秒の心室興奮後心房不応 期を勾える。このようにこのケースでは、それが固定心房不応間隔の終了より前 に終わる。ＶＡＲＰ−２は心室収縮に続いて３００ミリ秒伸び、固定心房不応間 隔のわずか後に終了する。これは可変心房不応期を算定する−ための代替アブロ ーヂ方法の間の重要な相違を示す。体動タイマーのリセットとともに開始するＭ ＡＲＰ−］は常にＡ−Ｖ間隔を含むので、ＶＡＲＰ−１よって与えられる有効な 心室興奮後心房不応期は、ＶＡＲＰ−２によって与えられる有効な心室興奮後心 房不応期よりいっそう速く比例して減少腰心室ベーシングパルスか心室収縮で開 始する。

従って比較的に長い逆行性伝導時間を有する患者は、図示されたＶＡＲＰ−２の ような機能的具体例を使用するのに有利かもしれない。リセットされた体動タイ マーで始められた変数不応期が使用するならば、代わりになるべきものとして心 室ベーシングパルスの向こうに伸びているＶＡＲＰ−１の部分を相応してのばす ために、Ａ−Ｖ間隔を短くするために、そのような患者で有利かもしれない。

ＶＡＲＰ回路２０によって計算された平均Ａ−Ａ間隔または■−■間隔のパーセ ンテージの修正は、そのようなケースで代替プログラミングの選択でもある。

図３Ａと図３Ｂは、図１で図示されるＶＡＲＰ回路２０の回路図である。図示さ れるようにこの回路図は、ライン１５０の上の信号によって示されるように可変 性不応期が体動間隔タイミングのリセットで始まり、そして平均Ａ−Ａ間隔また は■−■間隔の小さいほうの７５パーセントに等しい可変性不応期を算出する。

回路の作用は次に述べる通りである。

３２ｋＨｚ水晶クロック信号１７０がクロックカウンター８２２に与えられ、ラ イン８２５上の２　ｋ　Ｈｚクロック信号、ライン８２１上の１ｋＨｚ信号、ラ イン８２３上の５１２Ｈｚ信号に逓倍する。これらのクロック信号は、ＶＡＲＰ 回路の中の全てのカウンターとタイマーを制（卸するために用いられる。ライン ８２３の上の５１２Ｈｚクロック信号が、ライン８２９の上の約１７０Ｈｚクロ ツク信号を与えるために、リングカウンター８２８に送られる。

カウンター８１６は、リングカウンターで、シーケンサ−として作動する。カウ ンター８１６は、体動間隔タイマーのリセットを示すライン１５０の上の正極性 信号によってリセットされる。カウンター８１６は、ライン８１７．８１９上の 連続するＨ信号によって示されるリセットに続く３つの機能的間隔を規定する。

カウンター８１６のＱ３出力がＨになるとき、カウンターがさらに次のリセット までカウントすることができないように作動する。ライン８２５の上の２ｋＨｚ 信号が、カウンター８１６のためにクロック信号の役目を果たす。ライン１５０ の上の信号がインバーター８２０によって逆極性とされて、そしてクロックリン グカウンター８２４へ出力する。上述のように、ＶＡＲＰ回路は、４拍ごとに平 均■−Ｖ間隔測定値をアップデートする。カウンター８２４は、４拍ごとにライ ン８０１上にＨ信号を発生させる。この信号は、新しい平均Ｖ−ｖ間隔の計算開 始に用いられる。ライン８１９がすぐ後にＨになると、ＡＮＤゲート８１８を介 してカウンター８２４にリセット信号が与えられ、ライン１５０上に次の次の信 号が出てカウンター８１６がリセットされ、カウンター８２４へのリセット信号 がなくなるまでカウンター８２４をリセットする。ライン１５０の上の信号が、 インバーター８２０によって逆にされるので、ＡＮＤゲート８１８によって与え られるリセット信号の消失に続（ベーシングパルスの立ち下がりは、タロツクカ ウンター８２４に作用する。

ＡＮＤゲート８０４を経たライン１８０の上の信号によってリセットされるカウ ンター８００は、再トリガーできないｌショットパルスの役目を果たす。カウン ター８００へのクロックは、ＡＮＤゲート８０２を通して伝送されるライン８２ １の上の］、　ｋ　Ｈｚクロック信号である。カウンター８００のリセットの後 、ライン１８０の上の次の信号は、２５０ミリ秒後にＱ９出力がＨになるまでこ のカウンターをリセットするために作用しなくなる。カウンター８００のＱ９が Ｈのとき、インバーター８０６とＡＮＤゲート８０２を経ることによってカウン ター８００へのクロック信号入力が禁止される。カウンターの各リセットと共に Ｈ信号がライン８０３上に発生し、クロックリングカウンター８０８を出力する 。リングカウンター８０８はリングカウンター８２４に対応し、そして４拍ごと にライン８０５上へＨ信号を供給し、抵抗器８１０を経てそれ自身をリセットす る。

ライン８０５上の信号が、Ａ−Ａ間隔平均のアップデートを誘発するために、平 均Ａ−Ａ間隔を計算するための回路によって使われる。

カウンター８１２が、ライン２３２上の５１２Ｈｚ信号によって誘発されて１０ ミリ秒のワンショットとして機能し、かくクロックのセットに対応する１０ミリ 秒のパルスを供給する。この信号は、平均Ａ−Ａと平均Ｖ−■と可変性不応期間 隔を決定するためにも使われる。

図３Ｂは、可変性不応期間隔の計算を実行する回路を図示する。カウンター８３ ４には、ライン８０７上の５１２Ｈｚ（５号がクロックとして入力し、そしてラ イン８０５上の信号によってリセットされる。カウンター８３４は、さらにＡＮ Ｄゲートによるオーバフローのために作動できなくなり、クロック信号８０７の ＯＲゲート８３０の通過を防止する。ライン８０５の上の信号は、ライン１．８ ０の上の４拍の心房収縮を示し、カウンター８３４のＱ出力をラッチし、カウン ター８４２で利用できるようになる。カウンター８４２はアップダウンカウンタ ーであり、ライン８１７上のカウンター８１６のＱ２出力を経たライン１５０上 の各体動間隔リセット信号をロードする。カウンター８４２のカウント値がＯに なると、カウンター８４２からはＨ信号が送出ライン８３１上へ出力され、これ によってアンドゲート８３８を介したそれ以上のカウントができなくなる。

カウンター８３４のＱ５からＱｌ２の出力が、カウンター８４２のＱｌからＱｌ に出力されるので、カウンター８４２でストアされた数はカウンター８３４のス トア値の約１／１６となり、結局のところ、４階の連続する心房感知出力に必要 な時間を反映する。カウンター８４２に加えられるクロック周波数が、時計頻発 が逆のカウンター８３４にに加えられるクロック周波数の１／３であるので、即 ちカウンター８４２は、平均Ａ−Ａ間隔の７５パーセントに相当するゼロカウン トをロードしてからの時間を規定する。ライン１５０の上の信号によって示され る体動タイマーの各リセットごとに、カウンター８４２がロードするので、それ は体動タイマーのリセットとともに始まり、その後平均Ａ−Ａ間隔の７５パーセ ントまで延長される心房不応期を規定する。

カウンター８４６とラッチ８５４及びカウンター８５６は、平均■−■間隔と関 連する不応期間隔を規定する。これらはいくつかの重要でない変形を伴いつつも 、機能上カウンター８３４．８３６．８４２に等しい作用を行なう。カウンター ８４６には、ライン５０７の上の５１２Ｈｚクロック信号が入力し、そのオーバ フロー信号はＡＮＤゲート８４８に人力してＯＲゲート８４４をクロック信号が 通過することを禁止する。シーケンスカウンター８１６のＱ２出力がらのライン ８１７上へのＨ信号出力と同時に起こるライン８０１上のＨ信号によって示され る４個の体動リセットに対応して、カウンター８４６がリセットされる。

カウンター８１６からのライン８１５上への信号出力と同時に起こるにライン８ ０１の上のＨ信号によって示されるカウンター８４６のＱ１２ステージを通して の第５の出力が、第４の体動カウンターリセットの検出に応じてラッチ８５４に 入力する。カウンター８５６は、ライン８１７の上のＨ信号によって示される各 体動タイマーリセット信号に続いてラッチ８５４に蓄積されたカウント値と共に ロードされ、そしてライン８３３上のＨ送出信号として示されるようにゼロまで カウントダウンされ、ＡＮＤゲート８５８を経てカウンターへのそれ以上のクロ ック信号入力を禁止する。心房不応期回路とともに上述したものと同様に、カウ ンター８５６は、体動タイマーリセットとともに始まつり平均■−■間隔の７５ パーセントまで延長される期間を規定する。

インバーター８６４．８６２によってそれぞれ逆転されたライン８３１．８３３ 上の信号は、先にＨになったほうがＯＲゲート８６６に供給される。これは心房 収縮を示すライン１８０上の信号を、ＡＮＤゲート８６８を通してライン１６０ に通し、これがデジタルコントローラー１０に供給されることを可能にする。

従って、２つの計算された可変性不応期のより小さい方の終了が、次の心房収縮 を示す信号の通過を許す。

ライン１５０上の回路に加えられる信号が、各心室ベーシングパルス及び各心室 収縮の感知とともに生じるものと仮定して、図３Ａと３Ｂに示された回路が心室 での動作に続く不応期を計算するために使用することができる。もっともこの場 合、計算された■−■間隔とＡ−Ａ間隔のより小さいほうを不応期として出力す ために、クロックカウンター８４２．８５６に用いられるクロック周期を変える ことが必要である。例えば、上述のように６０％の値が必要とされるならば、カ ウンター８４２と８５６に与えられるクロック信号が、約２００Ｈｚ、上限でも 約１７０Ｈｚに変えられなければならない。これは、リングカウンター８２８の 入力となるライン８２１の上のｋＨｚレベルのクロック信号と、ライン８２９上 の０５カウンター出力を代用することによって実現できる。また、カウンター８ ３４．８４６に供給されるクロック信号の周期を変えることによって、平均Ａ− Ａ間隔と■−■間隔の計算された割合を変えることが可能である。カウンター８ ３４．８４６またはカウンター８４２．８５６の作動のコントロールを行なうた めの可変周波数クロック発生器を用いることによって、平均Ａ−Ａ間隔と■−ｖ 間隔の可変制御が可能である。例えば、デジタルコントローラー１０のもとで制 御され得る電圧制御発振器や、プログラマブルデジタルタイマーを用いることが できる。これらの具体例は特に図示しないが、これらは本発明の範囲内のもので ある。

同様に、以上説明してきた実施例は、先に用いられている心房出力のできないＤ ＤＤ型ペースメーカーやＶＤＤペースメーカーに対するアドオン回路の形で示し であるが、それがマイクロコンピュータを備えたペースメーカーによって必要と された可変性心房不応期の計算がソフトウェアによるコントロールのもとで算出 されるようにしたものも本発明の範囲の範囲内のものである。そして本発明は図 示の実施例に限定されるものではない。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２Ｂ ＦＩＧ、２Ｃ ＦＩＧ、３Ａ 要約書 可変不応期を供給するが感知された心房収縮に対応しない改良された心房同期型 ダブルチャンバーペースメーカーである。心房不応期が、測定された心房レート と心室レートの相関として変化し、先行する心房収縮を分けている上記平均間隔 及び先行する心室収縮を分けている上記平均間隔のより小さい方に対応する。

本発明は、ＶＤＤ型ペースメーカーにおいて特に有用である。

手続補正書　（方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９１１０５３６７ 平成３年特許願第５１３６３８号 ２、発明の名称 デュアルチャンバーレート応答型ペースメーカー。

３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国　ミネソタ州　５５４３２ミネアポリス　ノース　イー スト セントラルアベニュー　７０００ 名称　メトトロニック　インコーホレーテッド山王グランドビルディング４０３ 区 ５、補正命令の日付 平成４年１２月８日（発送日） ６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の発明の名称の椙 （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文 ７、補正の内容 は）別紙のとおり （２）別紙のとおり 「覇　腔　ｉｍ　審　親　牛 、、、、＝、、、、、、−、、−ＰＣＴ／ＵＳ　９＋１０５３６７

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の要件からなる心臓であるペースメーカー。 心房の収縮を感知する心房収縮感知手段、心室の収縮を感知する心室収縮感知手 段、心室ペーシングパルスを発生させる心室パルス発生手段、上記心房収縮感知 手段による心房収縮の感知に対応して開始させるＡ−Ｖ間隔を決定し、かつ上記 Ａ−Ｖ間隔の終了とともに上記心室パルス発生手段による心室ペーシングパルス の発生を誘発するＡ−Ｖ間隔決定手段、上記心室パルス発生手段による心室べー シングパルスの発生と、上記心室感知手段による心室収縮の感知に追従してＶ− Ｖ間隔を決定するとともに、上記心室パルス発生手段による心室べーシングパル スの発生を誘発するＶ−Ｖ間隔決定手段、 心臓の出力のための生理的デマンドを感知し、生理的出力のための上記感知され たデマンドに対応させて上記Ｖ−Ｖ間隔を変えるセンサー手段、先行する心房収 縮を分ける平均間隔を測定するＡ−Ａ間隔測定手段と、先の心室収縮を分けてい る間隔を測定する心室間隔測定手段とからなり、心室べーシングパルスの発生に 続いて、上記ペースメーカーが上記Ａ−Ｖ間隔タイミングを開始させることによ って生じる自己調律心房収縮を止めるために予め決定された期間延長する不応期 を決定するとともに、上記測定した間隔の相関としての上記心室ペーシングパル スに続く上記予め決定された期間を定める不応間隔決定手段。
2. （２）上記不応間隔決定手段が、先行する心房収縮を分けている上記平均間隔及 び先行する心室収縮を分けている上記平均間隔のより小さい方の相関としての上 記予め定めた期間を定める請求項１の心臓ペースメーカー。
3. （３）上記予め決定された期間が、先行する心房収縮を分けている上記平均間隔 及び先行する心室収縮を分けている上記平均間隔のより小さい方の特定の割合に あたる請求項２の心臓ペースメーカー。
4. （４）上記心房不応期が、上記心室パルス発生手段による心室ペーシングパルス の発生に応じて開始する請求項１ないし３のいずれかの心臓ペースメーカー。
5. （５）上記予め決定された期間が、先行する心房収縮を分けている上記平均間隔 及び先行する心室収縮を分けている上記平均間隔のより小さい方の約６０％にあ たる請求項４の心臓ペースメーカー。
6. （６）上記Ｖ−Ｖ間隔決定手段が、まず、上記心室パルス発生手段による心室ペ ーシングパルスの発生に続く可変の間隔と、上記センサー手段で測定されるよう な心臓の出力のための生理的デマンドによって決定される上記可変間隔期間を定 め、さらに上記可変間隔に続き、上記心室パルス発生手段による心室ペーシング パルスの発生を誘発する固定間隔を定める請求項１の心臓ペースメーカー。
7. （７）上記不応間隔決定手段によって決定された上記不応期が、上記Ｖ−Ｖ間隔 決定手段によって決定された上記可変間隔の終了に応じて開始される請求項６の 心臓ペースメーカー。
8. （８）上記不応期が、先行する心房収縮を分けている上記平均間隔の約７５％で ある請求項７の心臓ペースメーカー。