JPH0852121A - 不整脈検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既知の検出形式の欠点を有しない有効な不整
脈検知器を提供する。 【構成】 センサボディ（２４）は、交感神経（２６）
および迷走神経（２７）の少なくとも１つに対して心外
位置に位置決め可能に構成されており、当該位置にて神
経と直接接触するか、または血管を介して神経活動を直
接検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、心臓に対する通常状態
に関し、神経信号の活動に応答して不整脈を検出するた
めの装置であって、前記神経信号は自律神経系から心臓
への情報を伝達するものであり、前記装置は、神経活動
を検知するためのセンサボディと、不整脈の存在に対す
る条件を形成する閾値を備えたコンパレータとを有し、
前記コンパレータは、不整脈を指示する出力信号を前記
神経活動が条件に一致するか否かに依存して出力する形
式の不整脈検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばペースメーカのような心臓治療装
置の制御では、身体作業負荷の尺度を提供する信号を、
心臓自体により発生されたＥＣＧ信号のパラメータを使
用することに加えて使用することが公知である。これら
の信号は、負荷に関連する１つ以上の生理的変数、例え
ばｐＨ、血中酸素飽和度等をセンサで検出することによ
り得られる。さらに進んだ心臓治療用装置では、多種の
治療を心臓の条件に依存して行うことができ、装置の制
御はまた上記の条件が存在しているか、または慢性にな
りつつある過程であるか指示する他の信号を使用して行
うことができる。これらの信号は血流力学的条件、例え
ば右心室の血圧に関連させることができる。非常に早い
心拍と関連した血圧の急激な低下は心臓の細動の指標と
することができる。

【０００３】とりわけ、制御は自律神経系（ＡＮＳ）に
関連する情報を含む信号によって行うことができる。こ
れらの信号は慢性の心臓状態を表すだけでなく、心臓状
態における切迫性の変化を検知する可能性を発展させる
ものである。すなわち、予防的治療を、例えば頻脈性不
整脈、とくに細動の発生を防止するためにスタートさせ
ることができる。

【０００４】自律神経系は心臓を２つのサブシステム、
すなわち交感神経系と副交感神経系によりそれぞれ刺激
する。サブシステムは以下、とくに特定しない限り、簡
単に“交感神経”および“迷走神経”とする。交感神経
の信号活動が上昇すると心活動も上昇し、迷走神経の信
号活動が上昇すると心活動が低下する。２つの系は、身
体が静止状態にあるとき通常相互に平衡している。

【０００５】ＥＰ−Ａ１−０５３２１４４号明細書か
ら、心臓治療装置のＡＮＳ制御のための装置が公知であ
る。この装置はまた、従来の電気心臓治療用の装置に加
えて、神経刺激器を有する。ＡＮＳに関連した制御信号
を得るために、活動が交感神経で測定される。この測定
は、右心室のインピーダンスにおける局所的な実際の上
昇を測定することにより行われる。測定信号を処理すれ
ば、インピーダンスの上昇を治療装置の制御信号として
使用することができる。制御はまた、上記のような身体
作業負荷を指示する信号の１つ以上と共働して行うこと
もできる。ＥＰ−Ａ１−０５３２１４４号明細書の装置
では、交感神経の活動または神経信号の活動が間接的
に、それらが心臓に及ぼす効果の形の活動をいくつかの
適切なパラメータを介して測定することによって検出さ
れる。

【０００６】神経信号の活動を間接的に測定すれば、こ
の測定は測定パラメータが活動をシミュレートする能力
に依存するようになる。患者が、例えば心臓治療インプ
ラントを必要とする患者で発生するような心疾患を患っ
ている場合、心臓の測定は神経信号の活動に関する正確
な情報を提供しないようになる。

【０００７】ＥＰ−Ａ１−０５３２１４４号明細書によ
る交感神経活動の間接的な測定に加えて、切迫性の頻脈
性不整脈における迷走神経の刺激、とくにその心内端部
の刺激も提案されている（Max Schaldach "Electrother
apy of the Heart", 1992, Springer Verlag, Heidelbe
rg, pp.210-214） また他のＭＥ治療、例えばてんかんの治療では、神経を
直接刺激することより、具体的には迷走神経を埋込可能
なパルス発生器により刺激することが公知である。この
ような装置は頚部領域の迷走神経に適用される螺旋電極
を有し、Tarver等著の刊行物、"Clinical Experience w
ith a Helical Bipolar Stimulating Lead", Pace, Vo
l. 15, October, Part II 1992, pp.1545-1556 に記載
されている。しかしこの装置は神経の刺激についてのみ
述べており、またパルス発生器は体外に適用される磁石
手段によって制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、既知
の検出形式の欠点を有しない有効な不整脈検知器を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、センサボディは、交感神経および迷走神経の少なく
とも１つに対して心外位置に位置決め可能に構成されて
おり、当該位置にて神経と直接接触するか、または血管
を介して神経活動を直接検知することにより解決され
る。

【００１０】本発明の有利な形態は従属請求項に記載さ
れている。

【００１１】本発明によれば、不整脈がセンサボディに
より検出され、このセンサボディは心外の例えば頚部領
域に、交感神経および迷走神経の少なくとも一方に対し
て配置できるように構成されており、神経と間接的に接
するか、または血管を介して直接神経の活動を検知す
る。本発明の不整脈検知器により、従来技術による間接
的検知が回避され、同様に関連する電位検知エラーが回
避される。直接検知が、神経の１つと血管を介して直接
接触することによって行われれば、センサボディの心外
位置への埋込を血管によって、センサボディに対して特
異的な検知位置で外科的外傷なしで行うことができると
いう別の利点が得られる。

【００１２】本発明の装置を以下、図面に示された実施
例に基づいて詳細に説明する。本発明の装置は、上に述
べたＡＩＣＤ除細動装置に適用される心臓治療に対する
ものである。図解のため、−限定ではなく−本発明の装
置を以下の説明で、“神経刺激心臓除細動器”または
“神経心臓除細動器”として構成されたものとする。こ
の除細動器の役目は心臓の細動を終結させることであ
る。しかし、例えば切迫性のしかし未だ慢性でない細動
をＡＴＰまたは従来の技術によるカルジオバージョンに
より治療する場合の他の頻脈性不整脈も治療することが
できる。この関連からの“神経心臓除細動器”は説明の
目的のためにだけ使用される用語である。神経心臓刺激
器が、ＡＩＣＤ形式の除細動装置と関連して説明および
記述されるが、神経心臓刺激器は前記除細動装置のすべ
てのパーツなしで独立して使用し得るものである。

【００１３】

【実施例】図１のブロック回路図には、本発明の神経心
臓除細動器を使用した除細動装置の実施例が示されてい
る。ここで１は除細動器インプラント一般を示す。イン
プラント１は、例えばチタンカプセル３からなるエンク
ロージャーを有する。インプラント１は検知ブロック
５、ペースメーカブロック７、神経心臓除細動に対する
ブロック９、電気除細動に対するブロック１１、制御ユ
ニット１３、診断ブロック１５およびテレメトリーブロ
ック１７を有する。ペースメーカブロック７は刺激パル
スを除脈および頻脈の心臓に送出することができる。テ
レメトリーブロック１７によりインプラント１の種々異
なるブロック／ユニットはデータバス１９を介して内部
でデータの通信をする。

【００１４】インプラント１は外部のプログラマ２１と
テレメトリーブロック１７を介して通信する。ここで通
信には主として、プログラミングデータのインプラント
１への伝送、例えば心臓の種々のイベントに基づく診断
データ、センサ信号およびＥＣＧ信号の診断ブロック１
５からの伝送が含まれる。

【００１５】インプラント１は心臓２５に電極リード線
の装置２３を介して接続されている。この装置２３は、
ペーシングパルスと除細動パルス（除細動、例えばカル
ジオバージョンパルスに対して必要なレベルよりエネル
ギーの小さなパルスも含む）を心臓２５に送出するため
の付属電極、さらに心臓状態を表す信号をピックアップ
するための付属電極を有する。図１は概略的なものであ
り、心臓状態を表す信号はまた身体の他の場所の心臓関
連生理的変数の検知部からのセンサ信号も含む。すなわ
ち、脈管系での血行力学的変数（血圧／血流）を含む。
血圧検知体は例えば患者の頚部領域で血管（頚動脈また
は頚静脈）の周囲に配置することができる。ここで検知
体はリング状（場合により縫合可能）のホルダデバイス
およびホルダデバイスの内側にある検知デバイスからな
る。検知デバイスは圧力検知性のエアバッグの形状をし
ている。

【００１６】インプラント１もまた交感神経２６（＋記
号は心活動への賦活作用を表す）および迷走神経２７
（−記号は心活動への抑制作用を表す）と電極および電
極リード線の装置２３を介して接続している。これは神
経刺激パルスを迷走神経２７に送出し、交感神経２６へ
の電流を阻止し、これらからの心臓関連神経信号をピッ
クアップするためである。

【００１７】したがって除細動インプラント１は、神経
心臓除細動ブロック９（これについては説明する）に加
えて、上に述べた形式の現代の除細動器（ＡＩＣＤ）で
見られる機能を有する。したがって、心臓状態はブロッ
ク５にあるＩＥＣＧ監視装置５１および（例えば血行力
学に対する）センサ信号監視装置５２で監視される。心
臓関連神経信号はまた検知ブロック５の神経信号監視装
置または神経センサ５３で監視される。このようなセン
サ５３は、不整脈の存在に対する条件として用いる閾値
を備えたコンパレータとすることができる。検知された
神経活動が条件に一致すれば、コンパレータは不整脈指
示出力信号を出力する。したがって正常の正弦波リズム
および心臓の異常条件、さらに同様に（交感）神経信号
活動が検知ブロック５で検知される。異常条件は場合に
より、除脈、血行力学的に不安定な頻脈および治療の必
要な心室細動である。神経信号活動は前記の条件が慢性
かまたは切迫性かを表す。

【００１８】検知ブロック５からのデータはコントロー
ルユニット１３に送出される。コントロールユニット
は、実施例のペースメーカブロック７の頻脈刺激では、
データに依存して、治療（例えば頻脈終結心臓刺激）を
要請し、また命令信号をブロック７、９、１１の少なく
とも１つに送出する。

【００１９】神経心臓除細動ブロック９および検知ブロ
ック５（例えば神経センサ５３）に加えて、ここまで述
べた部材および機能は上に述べたように完全に従来のも
のである。したがってこれらは以降、神経心臓刺激ブロ
ック９および神経センサ５３に関連する限りでのみ考察
する。次に神経心臓刺激ブロック９および、その後に神
経センサを説明する。

【００２０】ブロック９は神経刺激のための電流発生器
９１を有する。ブロック９は神経刺激器９１０から神経
賦活パルス電流と神経ブロック直流／高周波数電流（後
で説明する）を供給することができる。神経賦活パルス
電流は、２０から５０Ｈｚの周波数範囲と０．１から１
ｍｓのパルス幅の平衡平均電流レベルを有する。ブロッ
ク９はさらにタイムコントロールユニット９２を有す
る。タイムコントロールユニットは制御情報を電流発生
器９１に供給することができる。この制御情報に基づい
て、パルスを送出すべき時には、賦活パルスおよびブロ
ックパルス、パルスシーケンスおよび連続出力信号が電
極装置２３を介してブロック９から交感神経２６および
迷走神経２７にそれぞれ送出される。ブロック９から供
給されるパルスは付加的に他の適切な形態のパルス、例
えばデュアルバイフェーズパルスおよび選択的にパルス
インターバルによって分離された交互のバイフェーズパ
ルスを有することができる。電流発生器９１とタイムコ
ントロールユニット９２のパラメータは、インプラント
１の他のパラメータと同じように、テレメトリーユニッ
ト１７を介してプログラムすることができる。ブロック
９から供給される治療は、必要な場合には反復して、例
えば（治療に適した）５〜１０秒の時間にわたって供給
することができる。タイムコントロールユニット９２は
図解のためにだけ、ブロック９の別個のユニットとして
示されている。もちろんこれは電流発生器９１の集積部
材とすることができる。

【００２１】図２は、電流発生器９１にある神経刺激器
９１０の実施例を示す。この神経刺激器は神経刺激を作
用させるためにパルス電流を送出する。可変電圧Ｖを備
えた電圧源９１１はスイッチ９１２を介して容量Ｃのコ
ンデンサ９１３に接続することができる。コンデンサ９
１３はまた、スイッチ９１２を介してやはり容量Ｃのコ
ンデンサ９１５に接続することができる。コンデンサ９
１５はスイッチ９１４を介して電極出力端子９１７に接
続することができる。神経刺激器９１０は２つの状態を
取ることができる。第１の状態は２つのスイッチ９１
２、９１４が両方ともタイムコントロールユニット９２
により並列に制御され、図２にａで示した位置を取ると
きである。第２の状態は、２つのスイッチ９１２、９１
４がｂで示した位置を取るときである。第２の状態では
コンデンサ９１３、９１５は直列に接続され、これに基
づき電圧源９１１から電圧Ｖに充電されたコンデンサ９
１３はコンデンサ９１５と電極出力端子９１６、９１７
を介して放電する。第１の状態では、コンデンサ９１３
は電圧源９１１にスイッチ９１２により接続され、これ
に基づいてコンデンサ９１３は電圧Ｖに再充電される。
第１の状態では、コンデンサ９１５はまた電極出力端子
９１６、９１７および患者を介して放電される。イベン
トのコントロールはタイムコントロールユニット９２に
より実行される。コンデンサ９１３、９１５に対する容
量は例えば１００μＦとすることができる。

【００２２】ブロック９から送出されたパルスの例が図
３に示されている。図３は、図２の電極出力端子９１
６、９１７間での時間ｔにわたる出力信号を示す。現在
の刺激では、パルス幅ｔ１は０．５ｍｓ、パルスインタ
ーバルｔ２は５０ｍｓ（２０Ｈｚ）とすることができ
る。最大刺激ではｔ２は約２０ｍｓ（５０Ｈｚ）に低減
される。出力電圧Ｖの振幅は、Ｖがすべての神経繊維の
刺激に対する閾値を越えている限り影響を受けない。閾
値は電極に関連し、ここおよび下で説明する電極に対し
ては約５Ｖである。

【００２３】装置２３の（後で図４と関連して説明す
る、迷走神経に対する）電極と刺激すべきそれぞれの神
経に対する電極ケーブルは、電極ケーブルに関する限
り、１つ以上のフレキシブルな導体からなる。導体は例
えば、ＭＰ３５からなり、各導体は例えばシリコンゴム
からなる電気絶縁体に封入されている。導体上の集合シ
リコンゴム絶縁体は電極ケーブルの外側被覆として用い
られる。電極はバイポーラ刺激用に構成されており、カ
ソード用の第１のサブ電極とアノード用の第２のサブ電
極を有する。

【００２４】構造的な観点からサブ電極は、プラチナお
よび他の導電材料および／またはポリマー、同様にカー
ボンファイバ／メッシュを有するカフ、リング、螺旋等
として構成するか、神経と接触する電極材料、電気絶縁
体および電極材料周囲のシリコンゴムからなる機械的弾
性被覆として構成することができる。ここでシリコンゴ
ムにはある程度、電極が埋込後も機械的および電気的に
神経と接触するように応力が前もって加えられている。
電極にはまた縫合取り付け具と、サブ電極への負荷を機
械的に取り除くためのデバイスを設けることができる。
これらは例えば、神経の周囲に係止されたシリコンゴム
であり、サブ電極の導体に対する張力を軽減する。電極
を構造的に適切な構成によって係止することもできる。
この場合は血管、有利には静脈で神経に直接隣接するよ
うに係止される。

【００２５】刺激電極に対して説明した構造の重要なす
べての点で類似する構造は、交感神経の心臓関連活動を
検知するために使用するセンサ電極に使用することがで
きる。迷走神経を使用することもできる。しかし交感神
経に関連する１例である。ここで神経信号は検知ブロッ
ク５の神経信号監視装置５３に送出される。交感神経２
６に対するセンサ電極はまた交感神経２６に対する刺激
電極と同じにすることができる。

【００２６】図４は、シリンダ型神経電極の構造的基本
を示す。ここで使用される電極は神経に適用することが
できる。図には迷走神経２７と、電極２４が示されてお
り、電極２４はサブ電極２４１とサブ電極２４２からな
り、心臓に配置されている。サブ電極２４１は心臓に対
して遠位部に配置されており、サブ電極２４２は心臓に
対して近位部に配置されている。図４の矢印は心臓方向
を指す。サブ電極２４１と２４２は刺激を作用させるた
め、導体を介して装置２３（図１）で、神経刺激器９１
０のプラス出力端子９１６とマイナス出力端子９１７に
それぞれ接続されている。これによって神経パルスの主
方向は心臓２５に向かう方向である。

【００２７】前に述べたように、電流発生器９１はまた
迷走神経２７を賦活するため神経刺激器９１０から前述
のパルスを出力するほかに、交感神経２６をブロックす
るための電流を出力することもできる。このような抑制
電流は付加的に、電流発生器９１に極性反転神経刺激器
９１０（図２で説明）を配置することによって実行する
ことができる。これによりサブ電極２４２は正に、サブ
電極２４は負になる。ここで出力されるブロックパルス
の周波数は２００から５００Ｈｚであり、神経繊維中の
活動電位は低下する時間を有する。神経ブロックを行う
他の手段は電流発生器９１に直流電流を出力するための
直流発生器を設けることである。この直流電流は交感神
経２６に直流電流発生器のプラス局からの直流電流とし
て、例えば数秒間供給することができる。また直流電流
の代わりに矩形波を矩形波発生器により供給することも
できる。

【００２８】交感神経および迷走神経に対する刺激およ
びセンサ電極は有利には患者の頚部領域に埋め込まれ
る。迷走神経２７に対しては、有利な埋込場所は頚部領
域または外側頚動脈の右中央位置である。交感神経に対
しては、有利な埋込場所は刺激の観点からは星状神経節
であり、ここでは神経のこの太い部分と共に電極が使用
される。

【００２９】ここで説明した神経心臓除細動器はブロッ
ク９に含まれており、心臓２５の除細動を賦活電流を迷
走神経２７に送出し、抑制電流を交感神経２６にブロッ
ク９から送出することによって行う。これら電流の送出
は、検知ブロック５内の装置５１、５２、５３により検
知された１つ以上の細動条件に応答して行われる。除細
動が持続したならば、神経心臓除細動器ブロック９から
のこの治療（必要ならば繰り返すことができる）の代わ
りに、制御ユニット１３は除細動器インプラントと１の
他の部分との共働を指示することができる。これは細動
条件の持続に関連する。したがって１つ以上の電気除細
動ショックがブロック１１によって電気除細動に対して
送出される。

【００３０】本発明で除細動インプラント１にある神経
心臓刺激器９はまた、前に述べたように、切迫性のしか
し未だ慢性でない細動条件（または他の難治性の頻脈性
不整脈）の治療を行うこともできる。これは前に述べた
ように、予防的に賦活電流を迷走神経２７に供給し、抑
制電流を交感神経２６に供給することによって行う。

【００３１】ここで神経信号監視装置５３は頻脈性不整
脈の検知ブロック５の監視を改善する。装置５３は例え
ば、心筋虚血により発生した自律神経系の信号パターン
における変化、頻脈性不整脈にしばしば先行する条件を
観察することができる。信号パターンが図４に示した電
極によって記録し、このパターンを処理すれば（例えば
正常の条件でのパターンと比較する）、危険な頻脈性不
整脈が慢性になる前の適時に変化を検知することができ
る。

【００３２】神経心臓除細動器９による治療での１過程
では、神経センサ５３および除細動インプラント１の他
のユニットと共働する。これについては以下に説明す
る。

【００３３】検知ブロック５が慢性細動またはその他の
危険な頻脈性不整脈（例えば自律神経系の活動の変化）
を検知すると直ちに、ブロック９からの治療をスタート
することができる。この治療は迷走神経２７を５秒間軽
く賦活する形式である。ブロック５が通常状態への戻り
を心臓に対して検知すると、治療は終了される。しかし
検知器５が心臓２５に対する異常状態を連続して検知す
る場合には、治療は継続し、追加的に交感神経のブロッ
クが有利には星状神経節で数秒間行われる。電流が迷走
神経および交感神経に供給されたことにより心活動が所
定のレートを下回る場合には、ペースメーカブロック７
が自動的に心臓２５の刺激を開始し、これによりその正
弦波リズムを維持または修復しようとする。次に検知器
５が心臓２５が正常状態の戻ったことを示すと治療は終
了する。それ以外の場合、電気除細動器ブロック１１
を、心臓２５に従来の方法でショックを与えるために作
動することができる。

【００３４】神経心臓刺激器９を、従来のインプラント
における多数の他のユニットも有する構成に適用するこ
とで説明したが、前記の適用は神経心臓除細動器９の可
能性を示すものであり、その使用に関する制限ではな
い。神経心臓刺激器９はまた上室不整脈の治療において
は、迷走神経を刺激する部分だけを有することができ
る。上室不整脈の治療では、神経心臓刺激器を患者の身
体に埋め込む必要はない。刺激器を体外で、例えば適切
に配置された外部および内部電極を使用して一時的に使
用することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明により、既知の検出形式の欠点を
有しない有効な不整脈検知器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の神経心臓除細動器を備えた除細動装置
のブロック回路図である。

【図２】神経心臓除細動器の迷走神経刺激器の実施例を
示すブロック回路図である。

【図３】迷走神経刺激パルスのパターンを説明するため
の線図である。

【図４】神経電極の構造を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 除細動器インプラント ３ カプセル ５ 頻脈性不整脈検知ユニット ７ ペースメーカブロック ９ 神経心臓除細動ブロック １１ 電気除細動ブロック １３ 制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 心臓に対する通常状態に関し、神経信号
   の活動に応答して不整脈を検出するための装置（５３）
   であって、 前記神経信号は自律神経系から心臓（２５）への情報を
   伝達するものであり、 前記装置（５３）は、神経活動を検知するためのセンサ
   ボディ（２４）と、不整脈の存在に対する条件を形成す
   る閾値を備えたコンパレータとを有し、 前記コンパレータは、不整脈を指示する出力信号を前記
   神経活動が条件に一致するか否かに依存して出力する形
   式の不整脈検知装置において、 センサボディ（２４）は、交感神経（２６）および迷走
   神経（２７）の少なくとも１つに対して心外位置に位置
   決め可能に構成されており、 当該位置にて神経と直接接触するか、または血管を介し
   て神経活動を直接検知することを特徴とする不整脈検知
   装置。
2. 【請求項２】 センサボディ（２４）は、２つのサブ電
   極（２４１、２４２）を備えた電極（２４）を有し、 当該サブ電極は相互に距離を置いて、神経（２７）の長
   手方向に沿って配置されている請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 付加的なセンサボディが検知のために配
   置されており、 該付加的センサボディは、血管の血圧を検知するために
   血管の周囲に配置できるよう構成されている請求項２記
   載の装置。
4. 【請求項４】 前記付加的センサボディは、少なくとも
   部分的にリング状クランプの形態のホルダ部と、ホルダ
   部内側の血圧検知エアバッグの形態のセンサ部を有する
   請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 １つ以上の制御信号に基づいて、心臓
   （２５）に対して治療を施すように構成された心臓治療
   装置において、 前記制御信号の少なくとも１つは、請求項１に記載され
   た装置（５３）により送出された不整脈を指示する出力
   信号に基づくことを特徴とする心臓治療装置。