JPH09505504A

JPH09505504A - 心房細動に対する処置

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Publication number: JPH09505504A
Application number: JP7527625A
Authority: JP
Inventors: モンジェオン，リュック・アール; ヒル，マイケル・アール; メーラ，ラフル
Original assignee: メドトロニック・インコーポレーテッド
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1997-06-03
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: US5620468A; WO1995028988A1; CA2187455A1; EP0756507B1; AU684351B2; DE69509650T2; EP0756507A1; CA2187455C; JP3212611B2; DE69509650D1; AU2093595A

Abstract

(57)【要約】細動に対する処置のための、また特に心房細動に対する処置のための方法及び装置である。細動の検出に応答して、所定のバースト休止期間を間に挟んだ低エネルギの一連の複数のパルス・バーストを供給する。それら複数のパルス・バーストには、心臓の脱分極に対して非同期のパルス・バーストが含まれている。バースト休止期間中に細動の消失が検出されたならば、以後のパルス・バーストの送出を停止して細動の再発を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】心房細動に対する処置発明の背景本発明は、広くは植込形刺激器に関するものであり、より詳しくは、植込形のペースメーカ、カルジオバータ、及びデフィブリレータに関するものである。この数年間に、頻脈を解消することを目的とした心臓ペーシングの方法が多数提案されている。それら方法には様々なペーシング方式が含まれ、例えば、オーバードライブ・ペーシング、バースト・ペーシング、自動デクリメント式オーバードライブ・ペーシング等々の方式がある。これらペーシング方式はいずれも、心臓の房室の１つないし幾つかに持続性の頻脈を発生させるおそれのある異常再入状態を消失させることを意図した方法である。心臓の複数の部位にペーシング刺激を印加するマルチサイト心臓ペーシングを実行することで、頻脈を予防ないし解消できるようにするということが提案されている。頻拍性不整脈の解消ないし予防を目的としたマルチサイト心臓ペーシングの初期の具体例が、米国特許第 3,937,226号（Funke）に開示されている。同米国特許の装置は、小表面積のペーシング電極を複数備え、それら電極の各々を個別の出力回路及び増幅回路に接続したものである。同米国特許の装置は、各々が一般的な構成の心臓ペースメーカの出力回路を５組ないしそれ以上寄せ集め、それら出力回路が心臓の夫々の部位に同時にペーシング刺激を印加するよう、それら出力回路をトリガするようにしたものに等しい。これは、次のような仮説に基づいたものであり、その仮説とは、検出されたＱＲＳ群に同期させて心臓上の複数の部位に同時に刺激を印加することにより、心臓組織の各部分の脱分極の同時性を高めることができ、それによって不整脈を予防できるというものである。一方、細動に対する処置としては、高エネルギの電気ショックを印加する処置が一般的であり、植込形の抗不整脈装置では、このような高エネルギの電気ショックを印加するために大表面積の電極を採用している。この種の電極は、除細動の対象とする心房ないし心室の外側に装着されることもあれば、内側に装着されることもある。ここで高いエネルギ・レベルを用いる理由は、電気パルスを印加する時点で、除細動の対象とする心房ないし心室の組織の各部分が、脱分極−再分極サイクル中の夫々に異なった段階にあるため、その組織の全体を同時に脱分極させるためには高いエネルギ・レベルが必要だからである。心房細動に関する装置であって、これまでに提案されているものとしては、ＰＣＴ出願第 US92/02829 号（公報第 WO92/18198 号、Adams et al.）に開示されているペースメーカ兼デフィブリレータがある。尚、同公報の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。同公報には、心室性頻脈ないし心室細動の誘発を回避するために、心房除細動用の高電圧パルスの印加タイミングを心室心電図信号に綿密に同期させるということが記載されている。これは、心房除細動パルスを不適当なタイミングで印加すると、心室細動等の心室性不整脈の症状を誘発するおそれがあるということである。心房粗動等をはじめとする心房性の頻拍性不整脈は、ときとして心房細動へ移行することがあり、そのような心房性の頻拍性不整脈の発生を予防するために、ペーシング・パルスを心房内の複数の部位へ供給するということについての研究がこれまでになされている。例えば、Daubert et al.の論文「永続的な心房再同期化による進行性心房間ブロックに関連した心房性の頻拍性不整脈の予防（″Pr evention of Atrial Tachyarrhythmias Related to Advanced Interatrial Bloc k by Permanent Atrial Resynchronization″，by Dauberut et al.,Pace,Vol． 14，p．648，1991）」には、左右の心房へ同期させたペーシング・パルスを供給することによって、心房性の頻拍性不整脈の発症を予防するということが開示されている。最近では、低エネルギ・レベル（例えば０．０５ジュール以下）のペーシング・パルスを用いて細動を除去することの理論的可能性についての研究がなされている。例えば、最近の Allessie et al.の論文「有意識状態の犬における高速ペーシングによる心房細動の局所的抑制(Regional Control of Atrial Fibrillati on by Rapid Pacing in Conscious Dogs″，by Allessie et al.，published in Circulation，Vol．84，No．4，October 1991，pages 1689-1697)」には、ペーシング・パルスの供給を、ペーシング電極の装着部位で検出した脱分極の波形に対して同期した特定の時間範囲内に実行すれば、心房組織のうちの細動を発生している小領域をそのペーシング・パルスで捕捉し得ることが示されている。ただし、そのようなペーシング・パルスによって形成される脱分極の進行波面は、心房組織の全域へ伝播することはなく、その原因は、心房組織の、そのペーシング・パルスで刺激された部位の周囲の各部分の分極状態が、夫々の部分ごとに異なっていることにある。心房細動が発生したときに心房へパルス・バーストを供給するようにするということが、米国特許出願第 08/082,327 号(発明の名称：「心房細動並びに心房粗動に対する処置のための方法及び装置（Method and Apparatus for Treatment of Atrial Fibrillation and Flutter）」、1993年6月24日出願、Bardy et al. )に開示されている。同米国特許出願の装置は、持続性ないし頻発性の心房細動の症状を有する患者において高い心室拍動数が検出されたときに、その検出に応答してパルス・バーストを供給するようにしたものである。また、必要に応じて、パルス・バーストによって個々の脱分極に同期させて房室結節の脂肪パッド内の神経を刺激することで、部分的な心臓ブロックを発生させ、それによって心室拍動数を低下させるようにしている。高周波数のパルス・バーストを心房へ供給する際には、そのパルス・バーストが確実に心房の不応期間内に供給されるように、心房脱分極に同期させて供給すべきであり、さもなくば、そのパルス・バーストの供給によって心房細動を誘発するおそれがあるということも知られている。この作用を論じたものとしては、米国特許出願第 08/086,278 号（発明の名称：「狭心症に対する処置のための方法及び装置(Method and Apparatus for Treatment of Angina)」、1993年6月30 日出願、Bardy）がある。同米国特許出願に開示されている装置は、検出している心房脱分極に同期させてパルス・バーストを心房へ供給することによって、洞房結節の脂肪パッドに刺激を印加し、狭心症患者の洞性律動による心拍数を低下させるようにしたものである。発明の概要本発明の目的は、通常の心臓ペーシングにおけるエネルギ・レベルと同程度のエネルギ・レベルの刺激パルスを用いて細動を除去するための方法及び装置を提供することにある。本発明は、心房細動に対する処置において特に有用であると考えられ、なぜならば、心房へ高エネルギのショックを供給しないため、そのショックによって心室性頻脈や心室細動を誘起するおそれがないからである。更には、高エネルギのショックに付随する痛みを与えることもない。本発明は、驚くべきことに、細動を誘発することが知られている種類のパルス・バーストを心臓へ印加することによって、以上の目的を達成するものである。そのパルス・バーストは、低エネルギの一連のパルスから成り、ここでいう低エネルギのパルスとは、通常は約５０ボルト以下のパルスである。各バースト・サイクルに含まれるパルス・バーストの数は、１つであることもあれば、２つ以上であることもある。パルス・バーストの中のパルスは、そのパルス周波数を２０Ｈｚ以上とすればよく、一般的には２０〜２００Ｈｚの範囲内の周波数にすればよい。バースト・サイクルの長さは、最長で数分間にすればよい。バースト・サイクルの中の先頭のパルス・バーストは、検出している心臓脱分極に同期させて供給するようにしてもよく、非同期で供給するようにしてもよい。後続のパルス・バーストは、所定間隔で次々と送出するため、以後の心房脱分極に対して非同期で送出されることになる。それらパルス・バーストは、そのバースト持続時間を例えば約５０ミリ秒以上とし、また、パルス・バーストとパルス・バーストとの間に挟むバースト休止期間を例えば約１秒以上とすればよい。バースト休止期間中に、自発的な心房律動を解析し、それによって心房細動の消失が検出されたならば、その検出に応答して以後のパルス・バーストの送出を停止する。あるバースト・サイクルの実行によって細動を除去できなかった場合には、それに続いて実行するバースト・サイクルにおいて、パルス周波数、バースト持続時間、ないしはバースト休止期間を変更するようにしてもよい。例えば、最初のバースト・サイクルで細動を除去できなかった場合には、それに続いて、パルス周波数、パルス振幅、バースト持続時間、及び／または、バースト休止期間を変更しつつ、複数回のバースト・サイクルを次々と実行するようにしてもよい。パルス・バーストのパラメータを変更する方法としては特に、各パルス・バースト内のパルス周波数をインクリメントして行く方法や、各パルス・バーストのバースト持続時間を延長して行く方法がある。一連の複数回のバースト・サイクルを実行しても細動を除去できなかった場合には、この装置が、ある長さの時間に亙って、例えば数時間ないしそれ以上の時間に亙って、バースト送出機能をディスエーブルし、その期間が経過した後に再度、細動の除去を試みるようにしてもよい。このパルス・バーストを用いた治療用出力の補助手段として、高電圧の除細動治療用出力を併せて発生できるようにした実施の形態とすることもできる。大部分の患者においては、１つの心房の内側または外側に装着した電極を使用して本発明を実施することになるであろう。ただし患者によっては、左右の心房に電極を装着して実施する場合もあり得る。本発明者が試験を行った実施の形態では、標準的な心房ペーシング電極を用いて、心房の一筒所にだけパルス・バーストを印加するようにした。しかしながら、本発明が提供する治療用出力は、マルチサイト電極システムを用いても、また大表面積電極を用いても、良好に供給し得るものである。本発明は、主として心房細動に対する処置に用いた場合に、大きな効果の得られるものであるが、実際問題として心房細動を心房粗動から区別することが困難なことがあり、また患者によっては、細動と粗動とが同時に生じていることさえある。更に本発明の治療用出力は、医師が心房粗動であると判断しかねない、心房細動を伴わない律動に対する処置に用いても効果の得られるものである。従って、本発明の利用形態としては、所定の拍動数（例えば２４０拍／分）以上の高速の心房律動が検出されたときに、その検出に応答して、パルス・バーストから成る治療用出力を送出する装置の形態とされることが多いものと考えられる。先に言及したAllessieの論文に開示されている、細動を発生している組織にペーシングを施す方法とは異なり、本発明では、検出した心臓の律動に個々のパルスを精密に同期させ得るか否かによって効率が左右されるということがない。また高電圧を用いて行う除細動とは異なり、本発明が提供する治療用出力は、１個のパルスを供給することによって、細動を発生している心房ないし心室の全体を同時に脱分極させるものではなく、また、心室性の頻拍性不整脈を誘発するおそれもない。本発明を製品に用いる場合には、植込形ペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータ・システムの一部に本発明を組込んだ実施の形態とすることも可能である。その場合には、大表面積電極を併せて装備することになるであろう。かかる実施の形態においては、検出された不整脈を本発明の治療用出力によって除去できなかったならば、その大表面積電極を用いたカルジオバージョンないしデフィブリレーションが実行されるようにしておいてもよい。或いは、本発明を実施するのに、心房ペースメーカの機能だけを有するような形態とすることも可能である。その場合には、電極を介して供給するのは、ペーシング・パルス及びバースト・パルスのみとなる。いずれの実施の形態においても、大表面積電極を用いて、Duffin特許に記載されているような抗頻拍ペーシング、及び／または、先に言及したDaubert et al．の論文に記載されているような心房細動の発生の予防を行うようにすることができる。図面の簡単な説明図１は、本発明を実施可能な植込形ペースメーカ及びそれに付随する第１のリードの全体図であり、ヒトの心臓に対するそのリード並びにそのリードの電極の装着位置を示した図である。図２は、本発明によって提供されるバースト・サイクルの説明図である。図３は、本発明を組込んでバースト・パルスを供給できるようにしたペースメーカのブロック図である。図４は、本発明を実施可能な植込形ペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータ及びそれに付随するリード・システムの全体図であり、ヒトの心臓に対するリード並びに電極の装着位置を示した図である。図５は、本発明を組込んでバースト・パルスを供給できるようにした植込形ペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータのブロック図である。好適な実施の形態の詳細な説明図１は植込形ペースメーカ１及びそれに付随するリード系をヒトの心臓１０と共に示した全体図である。図示の如く、この装置は、ペーシング電極３及び４を装備した右心房リード２を備えている。右心房リード２には、一般的なバイポーラ形の心房ペーシング用リードを用いることができ、この右心房リード２を介して、通常の心臓ペーシングと、心房脱分極の検出と、バースト・パルスの供給とを行うようにしている。ただし、それらの心臓ペーシング、心房脱分極の検出、及びバースト・パルスの供給のうちのいずれかまたは全てを、リード２に装備した電極のうちの一方と、この装置１のハウジングの表面に装備した電極との間で行うようにしてもよい。また必要とあらば、リード２に装備した電極の替わりに１つないし複数の心外膜電極を用いるようにしてもよい。図示した電極は一対のペーシング電極を構成しており、それら電極のうちの一方（電極３）だけを心臓組織に刺激を印加するために使用しているのであるが、しかしながら、各心房に１つずつ電極を装備した一対のバイポーラ形電極や、複数対の電極や、一方または両方の心房に装着した大表面積の心外膜電極または経静脈電極を用いても、パルス・バーストによるペーシングを利用した本発明の治療用出力を供給することができる。本発明の目的を達成するには、例えば次のようにすることが考えられる。即ち先ず、徐脈の症状が存在しているときには、右心房リード２に装備した２つの電極またはそれらに対応した心外膜電極を介して、通常のＡＡＩペーシングが実行されるようにしておく。更に、任意の構成として、それら電極を介して、センサに基づく心拍応答ＡＡＩＲモードの心臓ペーシングや、抗頻脈ペーシングが実行されるようにしておいてもよい。そして、心房細動が検出されたならば、それが検出されたことに応答して、パルス・バーストの供給が開始されるようにしておく。即ち、心房細動の検出に応答してペースメーカが最初のパルス・バーストを送出するようにし、この最初のパルス・バーストは、検出された心房脱分極に同期して送出するようにしてもよく、また、その心房脱分極に対して非同期で送出するようにしてもよい。そして、最初のパルス・バーストに続くバースト休止期間中に心房電位をモニタして、心房細動が消失したか否かを判定する。もし心房細動が消失していたならば、パルス・バーストの送出を停止して、後続のパルス・バーストによって細動が再発する事態を回避する。一方、心房細動が消失しておらず、しかも、実行しているバースト・サイクルが、パルス・バーストを２回以上送出するように設定されている場合には、そのバースト休止期間の終了の時点で次のパルス・バーストを送出する。この場合、次のパルス・バーストは、バースト休止期間中に発生する心房脱分極のタイミングとは無関係なタイミングで送出される。このようにして、予め長さを定めたバースト・サイクルが終了するか、或いは、心房細動の消失が検出されるまで、反復してパルス・バーストを送出する。本発明が提供するパルス・バーストから成る治療用出力は、ある１人の患者に発生する様々な心房細動の全てを除去できるとは限らない。ただし心房細動は、心室細動とは違って、直ちに生命に関わる症状ではなく、心房細動を除去する試みを反復しているうちに重大な結果に至ってしまうということはない。そのため最初のバースト・サイクルで細動を除去できなかった場合には、それに続いて、パルス周波数、パルス振幅、バースト持続時間、及び／または、バースト休止期間を変更しつつ、複数回のバースト・サイクルを次々と実行するようにしてもよい。パルス・バーストのパラメータを変更する方法としては特に、各パルス・バースト内のパルス周波数をインクリメントして行く方法や、各パルス・バーストのバースト持続時間を延長して行く方法がある。一連の複数回のバースト・サイクルを実行しても細動を除去できなかった場合には、この装置が、ある長さの時間に亙って、例えば数時間ないしはそれ以上の時間に亙って、バースト送出機能をディスエーブルし、その期間が経過した後に再度、細動の除去を試みるようにしてもよい。高電圧を用いて心房デフィブリレーションを行う機能を備えた装置において本発明を実施する場合には、ペーシング・パルスと同程度のレベルの本発明の治療用出力を、心房デフィブリレーションのための最初の治療用出力として使用するようにしてもよく、そうすれば、高電圧のショックを印加する回数を低減するという目的を容易に達成することができる。図２は、１回のバースト・サイクルにおける基本的タイミングを規定する幾つかの期間を説明するための図である。反復して送出する複数のパルス・バーストのうちの３つのパルス・バーストだけを、参照番号１００、１０２、及び１０４を付して図示した。バースト・サイクル長さＴ₃の間に複数のパルス・バーストが送出され、このバースト・サイクル長さＴ₃に含まれる一連の複数のパルス・バーストは、その各々がバースト持続時間Ｔ₁を有し、１つのパルス・バーストとその次のパルス・バーストとの間にバースト休止期間Ｔ₂が挟まれている。バースト・サイクルの持続時間Ｔ₃を予め定めるに際しては、時間の長さで定めるようにしてもよく、また、そのバースト・サイクルにおいて送出すべきパルス・バーストの個数を定めることによって、結果的にその時間の長さが定まるようにしてもよい。後者の場合には、バースト・サイクルの持続時間Ｔ₃は、送出すべきパルス・バーストの個数と、バースト持続時間Ｔ₁の長さと、バースト休止期間Ｔ₂の長さとによって定まる。本発明のパルス・バーストから成る治療用出力の効率を、次のようにして試験した。先ず、米国、ミネソタ州、ミネアポリスに所在のメドトロニック社の製品である「Itrel II型」神経刺激器から６５Ｈｚのパルス・バーストを発生させ、そのパルス・バーストを心房ペーシング用リードを介して犬の心房に印加することによって、その犬に心房細動を誘発させた。次に、同じ刺激器から発生させた５０Ｈｚ及び１３０Ｈｚのパルス・バーストを用いて試験を行ったところ、場合によっては心房細動を消失させる効果があることが判明した。ただし、ここで重要なことは、細動が消失した後に更にパルス・バーストを反復して印加していると、それによって、しばしば細動が再発してしまうということである。このことは、バースト休止期間中に心房細動の消失の有無を判定することが、そして、実際に心房細動が消失していたならば後続のパルス・バーストの送出を阻止することが、重要であるということを示している。図３は、図１に示した植込形ペースメーカ１の、主要な機能要素を示したブロック図である。タイミング及び制御のための機能は、現在市販されている様々なペースメーカに採用されているシステムと同様に、マイクロプロセッサを用いたシステムで実行するようにしておくことが好ましい。タイミング／制御ロジック５００、マイクロプロセッサ５０２、ランダム・アクセス・メモリ５０４、並びにリード・オンリ・メモリ５０６の基本的な機能及び動作は、例えば米国特許第 4,407,288号（Langer et al.、1983年10月4日発行）、米国特許第 5,022,395号（Russie、1991年6月11日発行）、米国特許第 4,958,632号（Duggan、1990年9月 25日発行）、それに、米国特許第 4,830,006号（Haluska et al.、1989年5月16 日発行）等に開示されているマイクロプロセッサ制御式のペースメーカ・システムに用いられている、それらに対応する要素と同様のものとすればよい。尚、これら米国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。タイミング／制御回路５００はマイクロプロセッサ５０２と協働して、徐脈ないし頻脈の発生を検出し、そしてその検出に応答して、送出可能な種々のペーシング治療用出力の送出動作を制御バス５１２を介して制御する。マイクロプロセッサ５０２は更に、検出している心房脱分極の状態に基づいて、心房細動の発生を検出し、そしてバースト・パルス発生回路５１６からのパルス・バーストの送出動作を制御する。マイクロプロセッサ５０２の動作は、リード・オンリ・メモリ５０６とランダム・アクセス・メモリ５０４とに格納されているプログラムによって制御される。医師は、ランダム・アクセス・メモリ５０４に格納されるプログラムに変更を加えることによって、この装置の動作を変更することができる。このプログラム変更は、様々な植込形刺激器に一般的に用いられている制御／テレメトリ回路を介して行われる。ランダム・アクセス・メモリ５０４には更に、測定された種々のパラメータも格納され、それらパラメータには、Ｐ−Ｐ期間の長さや、Ｐ波の波幅及び振幅等が含まれる。ランダム・アクセス・メモリ５０４には更に、この装置に装備されている様々な電極を介して検出された心電図信号をディジタル化したデータも格納される。マイクロプロセッサ５０２、ランダム・アクセス・メモリ５０４、リード・オンリ・メモリ５０６、それに制御ロジック５００の間の通信は、アドレス／データ・バス５０８を介して行われる。パルス・バーストを用いた本発明の抗細動治療用出力を印加するという目的を達成するためには、２０〜２００Ｈｚのパルス周波数を使用し得るようにしておくことが好ましく、また、パルス周波数の範囲をこのようにしたときには、バースト持続時間を１００〜１０００ミリ秒とし、バースト休止期間を２〜１０秒とし、また、一連の複数のパルス・バーストを反復して送出するバースト・サイクル時間を１〜５分とすることが好ましい。バースト・パルスに関するこれらパラメータの具体的な値は、植込み手術を行う医師が設定することができ、また、複数回のバースト・サイクルを反復して実行させる場合には、それに対応した複数組のパラメータ・セットの具体的な値を設定することができる。パルス・バーストを送出する際に、検出を行っている電極の周囲の心房組織の状態に同期させて送出する必要はなく、そのため、心房細動を検出したならば、任意の適当な時刻にバースト・サイクルを開始することができる。ただし、バースト・サイクルの中の最初のパルス・バーストを、検出された心房脱分極に同期させて送出するようにしてもよい。マイクロプロセッサ５０２は、１つのパルス・バーストを送出する度に、その送出後に心房センスアンプ回路５１０から得られる心房心電図信号を解析して細動が消失したか否かを判定する。細動が消失していたならば、以後のパルス・バーストの送出を停止する。一方、細動が持続していたならば、バースト休止期間の終了の時点で次のパルス・バーストを送出する。バースト・サイクルが終了するまでパルス・バーストの送出が反復される。バースト・サイクルが終了するのは、所定のバースト・サイクル時間が経過したときか、パルス・バーストの送出回数がそのバースト・サイクルにおいて送出すべき所定の回数に達したときかのいずれかである。最初のバースト・サイクルで細動を除去できなかった場合には、それに続いて、パルス周波数、パルス振幅、バースト持続時間、及び／または、バースト休止期間を変更しつつ、複数回のバースト・サイクルを次々と実行するようにしてもよい。パルス・バーストのパラメータを変更する方法としては特に、各パルス・バースト内のパルス周波数をインクリメントして行く方法や、各パルス・バーストのバースト持続時間を延長して行く方法がある。所定回数のバースト・サイクルを実行しても細動を除去できなかった場合には、ある長さの時間に亙って、例えば１時間ないしそれ以上の時間に亙って、パルス・バーストから成る治療用出力を送出する機能をディスエーブルすることが好ましく、それによってバッテリの過度の消耗を防止することができる。心房センスアンプ回路５１０は、既存の様々な装置に用いられている従来の心房電位検出回路と同様の、一般的な心臓電位センスアンプ回路とすればよい。具体的には、この心房センスアンプ回路５１０は、米国特許第 4,266,551号（Stei n、1981年5月21日発行）、米国特許第 4,275,737号（Thompson et al.）、それに米国特許第 4,649,931号（Beck、1987年3月17日発行）等に開示されている回路と同様の回路とすればよい。尚、これら米国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。バースト・パルス出力回路５１６は、市販の植込形神経刺激器に用いられている出力回路と略々同様の回路でよく、例えば、先に説明したメドトロニック社製の「Itrel II型」神経刺激器に用いられている出力回路と同様のものでよい。或いは、メドトロニック社製の「2349型」プログラマブル刺激器として提供されているバースト・パルス発生回路を利用してもよい。市販されている多くの種類の医用刺激器に装備されている様々なパルス発生回路のうちには、本発明を実施するという目的にそのまま利用できるものもあれば、適当な改造を加えることによって利用できるものもあり、本発明の目的を達成するためには、先に示した範囲内のパルス周波数、パルス幅、及びパルス振幅を有するパルス・バーストを発生し得る回路であれば十分に使用することができる。本発明者は「Itrel II型」神経刺激器が発生するバイフェイズ・パルスを用いるようにしたが、モノフェイズ・パルスや、バイフェイズ以外のマルチフェイズのパルスを用いても良好な結果が得られると思われる。より具体的には、パルス振幅が５〜１５ボルトで、パルス幅が約０．１ミリ秒〜約５ミリ秒のパルスを発生し得る回路であれば、まず十分であるが、ただし患者によっては、より大きなパルス振幅が必要なこともあるかも知れない。本発明者が利用した「Itrel II型」神経刺激器は、最大パルス幅が０．４５ミリ秒で、最大パルス振幅が１０．５ボルトである。パラメータの値が上記値域から逸脱しているパルスであっても、低エネルギ（例えば０．０５ジュール以下）のパルスであれば利用可能である。ペーシング出力回路５１４は、米国特許第 4,406,286号（Stein、1983年9月27 日発行）や、米国特許第 4,340,062号（Thompson et al.、1982年7月20日発行）に示されている出力回路と略々同様の回路でよい。尚、これら米国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。心房センスアンプ回路５１０は右心房リード２に接続しており、より詳しくは右心房リード２の先端近傍に装備した一対の電極３及び４に接続している。また別の接続の仕方として、この心房センスアンプ回路５１０をそれら電極３及び４のうちの一方だけに接続し、その接続した電極と、この植込形装置の導電性のハウジングとの間で、或いは、その接続した電極と、大面積電極のうちの１つとの間で信号を検出するようにしてもよい。抗心房頻脈ペーシング治療用出力及び抗心房徐脈ペーシング治療用出力をこの装置から送出し得るようにすることも任意であり、それら治療用出力は例えば、先に言及した米国特許第 4,880,005号（Pless）に記載されている治療用出力等から成るものとすればよい。このPless et al．の米国特許に開示されている装置と同様の装置は、本発明を実施する際の事実上の出発点となる装置であり、即ち、その種の装置に、バースト・パルス発生回路５１６を付加し、更に、心房細動の検出動作とパルス・バーストの送出動作とを制御するためのＲＯＭ５０６内のソフトウェアを付加することによって、本発明を実施することができる。心房細動の検出は、マイクロプロセッサ５０２が、当業界において周知の様々な検出方式のうちの任意の方式で行うようにすればよい。一般的には、心房脱分極の反復速度が大きい状態（例えば２４０拍／分以上）が、ある時間長さに亙って連続したならば、それをもって心房細動が検出されたものとすればよい。心房細動をより厳密に識別することが望まれる場合には、反復速度を表す波形の規則性を解析する方式を用いてもよい。心房脱分極の反復速度が低下したならば、ないしはその規則性が上昇したならば、それをもって心臓細動の消失が検出されたものとすればよい。適当な検出方式を開示した文献としては、先に言及したAdam s et al．のＰＣＴ出願や、Arzbaecher et alの論文「自動頻脈認識」（″Autom atic Tachycardia Recognition″，by Arzbaecher et al.，published in Pace ，Vol．7，May-June 1984，part II，pages 541-547）があり、これら文献の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。図４は、ペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータ６０１並びにそれに付随するリード系を、ヒトの心臓６１０と共に示した図である。図示の如く、この装置は、右心房リード６０２と、右心室リード６０５と、２本の心外膜電極リード６０３及び６０４とを備えている。心外膜電極リード６０３及び６０４は大表面積の除細動電極６１２及び６１５を担持しており、これら電極は、現在市販されている心室除細動電極と同様の構成で、ただし心房に装着するのに適するように小型化したものとすればよい。別法として、先に言及したAdams et al．のＰＣＴ出願に記載されている除細動用の心内膜電極を利用することもできる。右心房リード６０２と右心室リード６０５とはいずれも、バイポーラ形ペーシング用リードであり、現在市販されている種々のリードと同様の構成のものとすればよい。右心房リード６０２の先端には一対の電極６０８、６１０が装備されており、それら電極６０８、６１０は右心房の内部に装着されている。また、右心室リード６０５の先端には一対の電極６１４、６１６が装備されており、それら電極６１４、６１６は右心室の内部に装着されている。本発明の目的を達成するためには、次のようにすることが考えられ、それは、右心室リード６０５の電極６０８、６１０は、心室徐脈に対処するためのペーシング並びに心室電位の検出のために使用し、一方、右心房リード６０２の電極６１４、６１６は、心房に対するペーシング機能並びに心房電位の検出機能に加えて、バースト・パルス供給機能のために使用するというものである。ただし既に述べたように、電極６１２及び６１５のようなその他の心房電極を用いてパルス・バーストを供給するような実施の形態とすることも可能である。この装置は、心房と心室の両方にペーシングを施すＤＤＤモードのペーシングを実行するように動作させることもでき、或いは、単に抗心室徐脈ペーシングだけを実行するように動作させることもできる。更に、必要とあらば、リード６０２の電極６０８、６１０を使用して抗心房頻脈ペーシングを実行するように動作させることもできる。この装置は、心房細動が検出されたならば、その検出に応答してパルス・バーストを送出し、これについては、図１に示したペースメーカに関して説明したとおりである。また、先に言及したAdams et al．のＰＣＴ出願に記載されているように、パルス・バーストを送出しても心房細動を除去できなかった場合には、それに応答して、高電圧パルスを電極６０３及び６０４に供給して心房デフィブリレーションを実行するようにしておいてもよい。図５は、図４に示した植込形ペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータ６０１の、主要な機能要素を示したブロック図である。タイミング及び制御のための機能は、現在市販されている様々なペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータに採用されているシステムと同様に、マイクロプロセッサを用いたシステムで実行するようにしておくことが好ましい。タイミング／制御ロジック７００、マイクロプロセッサ７０２、ランダム・アクセス・メモリ７０４、並びにリード・オンリ・メモリ７０６の基本的な機能及び動作は、例えば米国特許第 4,407,288号（Langer et al.、1983年10月4日発行）、米国特許第 5,022,395号（Russie、1991年6月11日発行）、米国特許第 4,958,632号（Duggan、1990年9月 25日発行）、それに、米国特許第 4,830,006号（Haluska et al.、1989年5月16 日発行）等に開示されているマイクロプロセッサ制御式システムに用いられている、それらに対応する要素と同様のものとすればよい。尚、これら米国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。タイミング／制御回路７００はマイクロプロセッサ７０２と協働して、徐脈ないし頻脈の発生を検出し、そしてその検出に応答して、送出可能な様々なペーシング治療用出力、カルジオバージョン治療用出力、ないしはデフィブリレーション治療用出力の送出動作を、制御バス７１２を介して制御する。マイクロプロセッサ７０２の動作は、リード・オンリ・メモリ７０６とランダム・アクセス・メモリ７０４とに格納されているプログラムによって制御される。医師は、ランダム・アクセス・メモリ７０４に格納されるプログラムに変更を加えることによって、この装置の動作を変更することができる。このプログラム変更は、様々な植込形刺激器に一般的に用いられている制御／テレメトリ回路を介して行われる。ランダム・アクセス・メモリ７０４には更に、測定された種々のパラメータも格納され、それらパラメータには、Ｒ−Ｒ期間、Ｐ−Ｐ期間、及びＰ−Ｒ期間の夫々の長さや、Ｐ波ないしＲ波の波幅及び振幅等が含まれる。ランダム・アクセス・メモリ７０４には更に、この装置に装備されている様々な電極を介して検出された心電図信号をディジタル化したデータも格納される。マイクロプロセッサ７０２、ランダム・アクセス・メモリ７０４、リード・オンリ・メモリ７０６、それに制御ロジック７００の間の通信は、アドレス／データ・バス７０８を介して行われる。本発明にとっては、高電圧のカルジオバージョン治療用出力及びデフィブリレーション治療用出力は、従来用いられているそれらを目的とした治療用出力と同様のものでよい。高電圧の心房デフィブリレーション／カルジオバージョン用パルスは、ＣＶ／ＤＦ出力回路７２０が、タイミング／制御回路７００に制御されて発生するようにしている。ＣＶ／ＤＦ出力回路７２０は、一般的には、高電圧キャパシタを内蔵し、そのキャパシタの充放電を行うことによって３００ボルト以上の出力パルスを５０オームの負荷に供給できるように構成すればよい。いかなる構成のものとするにせよ、この回路７２０は、０．２ジュールを優に超えるパルスを供給し得るようにしておくべきである。カルジオバージョン用パルス及びデフィブリレーション用パルスを発生するための適当な回路の具体例は、例えば米国特許第 4,595,009号（Leinders、1986年6月17日発行）、米国特許第 4,54 8,209号（Wielders、1985年10月22日発行）、米国特許第 4,693,253号（Adams、 1987年9月15日発行）、米国特許第 4,953,551号（Mehra et al.、1990年9月4日発行）、それに、米国特許第 5,163,427号（Keimel）等に記載されている。尚、これら米国特許の内容は全て、この言及をもって本願開示に包含されたものとする。デフィブリレーション／カルジオバージョン用出力回路に関しては、従来の回路のどれを使用しても、本発明の目的を充分に達成することができる。心房センスアンプ回路７１０及び心室センスアンプ回路７２２は、図３の心房センスアンプ５１０に関して説明したように、既存の装置に使用されている従来の心電図信号検出回路と同様の、一般的な心電図信号センスアンプ回路とすればよい。また、低インピーダンスのペーシング出力回路７１４も、図３の出力回路５１４のと同様の回路とすればよい。心室センスアンプ回路７２２は右心室リード６０５に接続しており、より詳しくは、右心室リード６０５の先端近傍に装備した一対の電極６１４及び６１６に接続している。また別の接続の仕方として、この心室センスアンプ回路７２２をそれら電極６１４及び６１６のうちの一方だけに接続し、その接続した電極と、この植込形装置の導電性のハウジングとの間で、或いは、その接続した電極と、大面積電極のうちの１つとの間で信号を検出するようにしてもよい。同様に、心房センスアンプ回路７１０は右心房リード６０２に接続しており、より詳しくは、右心房リード６０２の先端近傍に装備した一対の電極６０８及び６１０に接続している。また別の接続の仕方として、この心房センスアンプ回路７１０をそれら電極６０８及び６１０のうちの一方だけに接続し、その接続した電極と、この植込形装置の導電性のハウジングとの間で、或いは、その接続した電極と、大面積電極のうちの１つとの間で信号を検出するようにしてもよい。心室徐脈解消ペーシング治療用出力、心房カルジオバージョン治療用出力、それに心房デフィブリレーション治療用出力は、従来の植込形のペースメーカ兼カルジオバータ兼デフィブリレータにおけるそれら治療用出力と同様のものであり、更に具体的には、先に言及したAdams et alのＰＣＴ特許出願に開示されている装置を本発明を実施する上での出発点とし、それにバースト・パルス発生回路７１６を付加し、更に、心房細動の検出動作と、パルス・バーストの送出動作とを制御するためのＲＯＭ７０６内のソフトウェアを付加することによって本発明を実施することができ、これについては図３に関して説明したとおりである。心房細動が検出されたときに、それに応答して実行するこの装置の動作は、図３の装置におけるものと同様であり、ただし、医師が望むならば、所定回数のパルス・サイクルを実行しても心房細動が消失しない場合に高電圧の除細動パルスを送出させるようにすることができる。本発明が提供するパルス・バーストから成る治療用出力は、通常の抗徐脈ペースメーカが消費する電力以上の電力を消費することはなく、パルス・バーストによって供給される全エネルギは、カルジオバージョン用パルスやデフィブリレーション用パルスによって供給ざれるエネルギと比べて、それほど大きなものとする必要はない。多くの場合、１つのパルスのエネルギは５ミリジュール以下で十分であると考えられる。また、多くの場合、個々のパルスのエネルギ・レベルを１ミリジュール以下としても、治療の目的は十分に達成されると考えられる。例えば、５ボルトのパルスを１００オームの負荷に供給する場合であれば、パルス幅を０．５ミリ秒にすれば、消費電力は１つのパルスにつき僅か０．５ミリジュールで済む。従って、本発明の治療用出力によって治療が行われるときの消費電力は、抗徐脈ペーシングの消費電力よりは大きいが、パルスを常時供給せず、時折供給するだけであるため、この程度の消費電力であれば、大した問題とはならないのである。

【手続補正書】【提出日】１９９６年１０月２１日【補正内容】１．［特許請求の範囲］の記載全文を以下の通りに補正する。『１．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へパルス・バーストを供給する電極手段と、バースト休止期間を間に挟んだ高周波数で低エネルギの一連の複数のパルス・バーストを、細動の検出に応答して前記電極手段へ供給するパルス発生手段であって、前記一連の複数のパルス・バーストには前記患者の心臓の脱分極に対して非同期のパルス・バーストが含まれており、前記複数のパルス・バーストの各々が、前記バースト休止期間より短いパルス不在期間を間に挟んだ低エネルギの複数のパルスから成るパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。２．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へ低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、所定のバースト休止期間を間に挟んだ高周波数で低エネルギの一連の複数のパルス・バーストを、細動の検出に応答して前記電極手段へ供給するパルス発生手段であって、前記複数のパルス・バーストには前記患者の心臓の脱分極に対して非同期のパルス・バーストが含まれており、前記複数のパルス・バーストの各々が、前記バースト休止期間より短いパルス不在期間を間に挟んだ低エネルギの複数のパルスから成るパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。３．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へ高周波数で低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、所定のバースト休止期間を間に挟んだ一連の複数のパルス・バーストを、細動の検出に応答して前記電極手段へ供給するパルス発生手段であって、前記複数のパルス・バーストの各々が、前記バースト休止期間より短いパルス不在期間を間に挟んだ低エネルギの複数のパルスから成るパルス発生手段と、前記バースト休止期間中に細動の消失を検出する細動消失検出手段と、細動の消失に応答して前記パルス・バーストの供給を停止するパルス・バースト供給停止手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。４．抗不整脈装置において、患者の心臓の脱分極の反復速度が所定反復速度以上であることを検出する検出手段であって、前記所定反復速度が少なくとも２００拍／分である検出手段と、前記患者の心臓へ高周波数で低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、前記所定反復速度以上の反復速度を有する脱分極の検出に応答して、パルス周波数が２０Ｈｚ以上の低エネルギのパルス・バーストを前記電極手段へ供給するパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。５．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へ低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、前記患者の心臓の細動の検出に応答して、パルス周波数が２０Ｈｚ以上のパルス・バーストを前記電極手段へ供給するパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。６．前記パルス発生手段が、パルス振幅が５０ボルト以下のパルス・バーストを供給する手段を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の抗不整脈装置。７．前記パルス発生手段が、パルス・エネルギが０．０５ジュール以下のパルス・バーストを供給する手段を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の抗不整脈装置。８．前記パルス発生手段が、パルス周波数が２０Ｈｚ以上のパルス・バーストを供給する手段を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の抗不整脈装置。９．一連の複数の前記パルス・バーストを供給しても細動の消失が検出されなかったときに、そのことに応答して、前記パルス発生手段を所定の時間に亙ってディスエーブルする手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。１０．細動の消失が検出されないときに前記パルス・バーストのパラメータを変更する手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。１１．細動の消失が検出されないときに前記パルス・バーストの持続時間を延長する手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。１２．細動の消失が検出されないときに前記パルス・バースト内のパルスの周波数を上昇させる手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。』

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者メーラ，ラフルアメリカ合衆国ミネソタ州55082，スティルウォーター，パイン・ストリート・ウエスト 901

Claims

【特許請求の範囲】１．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へパルス・バーストを供給する電極手段と、低エネルギの一連の複数のパルス・バーストを、細動の検出に応答して前記電極手段へ供給するパルス発生手段であって、それら複数のパルス・バーストには前記患者の心臓の脱分極に対して非同期のパルス・バーストが含まれているパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。２．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へ低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、所定のバースト休止期間を間に挟んだ低エネルギの一連の複数のパルス・バーストを、細動の検出に応答して前記電極手段へ供給するパルス発生手段であって、それら複数のパルス・バーストには前記患者の心臓の脱分極に対して非同期のパルス・バーストが含まれているパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。３．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へ低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、所定のバースト休止期間を間に挟んだ一連の複数のパルス・バーストを、細動の検出に応答して前記電極手段へ供給するパルス発生手段と、前記バースト休止期間中に細動の消失を検出する細動消失検出手段と、細動の消失に応答して前記パルス・バーストの供給を停止するパルス・バースト供給停止手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。４．抗不整脈装置において、患者の心臓の脱分極の反復速度が所定反復速度以上であることを検出する検出手段であって、前記所定反復速度が少なくとも２００拍／分である検出手段と、前記患者の心臓へパルス・バーストを供給する電極手段と、前記所定反復速度以上の反復速度を有する脱分極の検出に応答して、パルス周波数が２０Ｈｚ以上の低エネルギのパルス・バーストを前記電極手段へ供給するパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。５．抗不整脈装置において、患者の心臓の細動を検出する細動検出手段と、前記患者の心臓へ低エネルギのパルス・バーストを供給する電極手段と、前記患者の心臓の細動の検出に応答して、パルス周波数が２０Ｈｚ以上のパルス・バーストを前記電極手段へ供給するパルス発生手段と、を備えたことを特徴とする抗不整脈装置。６．前記パルス発生手段が、パルス振幅が５０ボルト以下のパルス・バーストを供給する手段を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の抗不整脈装置。７．前記パルス発生手段が、パルス・エネルギが０．０５ジュール以下のパルス・バーストを供給する手段を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の抗不整脈装置。８．前記パルス発生手段が、パルス周波数が２０Ｈｚ以上のパルス・バーストを供給する手段を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の抗不整脈装置。９．一連の複数の前記パルス・バーストを供給しても細動の消失が検出されなかったときに、そのことに応答して、前記パルス発生手段を所定の時間に亙ってディスエーブルする手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。１０．細動の消失が検出されないときに前記パルス・バーストのパラメータを変更する手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。１１．細動の消失が検出されないときに前記パルス・バーストの持続時間を延長する手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。１２．細動の消失が検出されないときに前記パルス・バースト内のパルスの周波数を上昇させる手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の抗不整脈装置。