JPH11514268A - ニューロサイバネチックプロテーゼを使用する心臓律動の安定化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 心臓律動は、ほ乳動物における不整脈をセンサー（１０）により検出し、次いで被検体の迷走神経（１６）及び心臓交換神経（１８）をニューロサイバネチックプロテーゼによって同時に刺激することにより安定化される。さらに詳しくは、遠心性迷走神経は心拍数を低下させるように刺激されるが、遠心性心臓交換神経は心拍数を速めるように刺激される。同時に、迷走及び（又は）心臓交換神経の求心性神経は脳が心臓制御機構を使用するように誘発させる。このような神経刺激は、体の自然の心臓律動制御機構と調和して働く。

Description

【発明の詳細な説明】 ニューロサイバネチックプロテーゼを使用する心臓律動の安定化発明の分野 本発明は、ニューロサイバネチックプロテーゼ(neurocybernetic prosthesis) を使用する心臓律動の安定化、さらに詳しくは心臓の自由運動サイクル（free r unning cycle ）内に心臓律動を保持するための心臓刺激技術に関する。発明の背景 人の心臓律動が彼の安寧な状態に対して最適でなく、生命に脅威となり得る場 合がある。心臓律動が早過ぎる不整脈には、細動、粗動及び頻脈がある。心臓律 動が遅過ぎる不整脈は、徐脈型不整脈として知られる。これらの場合のいずれに おいても、心拍数を正常な安静な範囲（自由運動サイクルとして知られる）に保 持するための身体の機構は、ともかくも欠陥がある。 心臓を所望の律動で鼓動させるようにさせる種々の手段が開示され、用いられ ている。薬剤が心臓律動に影響するように普通使用される。しかして、人が慢性 の不整脈状態を有する場合には、この問題を制御するために薬剤を規則的なベー スで投与することができる。別法として、これらの状態の一つを有する人は、自 分の心臓律動が迷走的であると感じるときにはいつでも飲めるように薬剤、例え ばニトログリセリンを持ち歩くことができる。薬剤療法は全く普通であるけれど も、これは、他の問題も多くあるが、副作用が起こり得るという点で多少比特異 的なものであること、必要な薬量と実際に投与する薬量との間の良好な相関を欠 いているということを含めて多くの欠点を有する。 心臓律動の調節のための別の方法は、心臓組織に電極を直接配置し、これによ り心臓に電子シグナルを送ることである。例えば、心臓律動が慢性的に不整脈で ある場合には、ペースメーカーが普通使用される。この方法は、徐脈（遅い心拍 数）を治療するためには、安全であって好結果を与え、徐脈整調として知られる 。他方、頻脈整調は、これが心拍数を致死的な細動にまで促進させ得るために有 効ではなく、非常に危険なものである。 活性な植込み可能心臓除細動器（ＡＩＣＤ）が商業的に入手でき、ある場合に は選りすぐりの治療である。このユニットは、細動の発生のときに使用すべく頻 脈整調を支援的な除細動と組合せたものである。しかし、これらのユニットは、 非常に複雑で高価であり、従って広く使用されていない。 迷走神経を刺激するため電極を使用するいくつかのレポートがあったが、この ような刺激は心臓律動に影響を及ぼす。例えば、ビルガッティ他、J．Thoracic Cardiovas．Surg．56(1): 71-82（July 1968）を参照されたい。迷走神経の電気 刺激は、神経インパルスを心臓まで送り、この神経インパルスが心拍数を低下さ せる。しかし、この心臓律動制御法は、迷走神経を過剰に刺激する可能性を被り 、しかして人を生命に脅威となり得る徐脈型不整脈を経験させる。確かに、迷走 神経の刺激だけはでは徐脈に対する好適な治療法ではないであろう。 上記のビルガッテイ他により開示されたように、徐脈型不整脈に打ち勝つため に薬剤を使用することができるが、しかし、この場合の薬剤療法は通常は、有効 であるようにするのに充分に時機に合わさられないし又は投薬されない。別法と して、心臓と迷走神経の双方に電極を配置することができるが、この場合に、迷 走神経は心拍数を遅くするように働き、心臓上の電極は必要時に心拍数を増大さ せるように整調の刺激を与える。後者の心拍数制御法は、徐脈型不整脈スペース メーカーを必要とするもので、ＰＣＴ公告第ＷＯ９３／２１８２４号（“メドト ロニック”）に記載されており、またこれは従来技術の心拍数制御法も記載し、 ビルガッテイの論文も検討している。メドトロニック法は、心臓内にペースメー カー電極を配置するための複雑で身体を侵す外科手術を必要とする。 従って、斯界においては、一時的な及び慢性的な心臓不整脈に打ち勝つための 方法であって、急性な不整脈の場合に迅速に応答できるような方法についての要 求が存在する。発明の概要 本発明は、人の心臓律動を安定化させる方法を提供する。この方法は、（ａ） 人の心臓律動をモニターして不整脈を検出し、不整脈に応じて、（ｂ）少なくと も一つの電子シグナルを人の迷走神経及び心臓交感神経に同時に送って心臓律動 を安定化させる工程を含む。 本発明の他の観点は、人の心臓律動を安定化させる方法である。この方法は、 （ａ）ニューロサイバネチックプロテーゼをプログラミングして電子シグナルを １個以上の電極に周期的に送り、（ｂ）人の迷走神経及び心臓交感神経の双方を 該１個以上の電極と接触させるこ工程を含む。 さらに本発明の他の観点は、人に電極を配置させるため方法である。この方法 は、少なくとも１個の電極を人の迷走神経及び心臓交感神経の双方と接触させて 配置する工程を含む。 本発明のさらに他の観点は、人の心臓律動を心臓の自由運動サイクルまで回復 させるための装置である。この装置は、人の不整脈を検出するための手段を含み 、この手段がニューロサイバネチックプロテーゼと電子的に連通関係にあるもの である。また、この装置は、ニューロサイバネチックプロテーゼから少なくとも 一つの電子シグナルを人の迷走神経及び心臓交感神経に同時に送るための手段を 含む。詳細な説明 上記の概要並びに本発明の好ましい具体例の詳細な説明は、添付の図面と結び つけて読めば一層良好に理解されよう。本発明を例示するために、図面において 、現時点で好ましい具体例を示す。しかし、本発明はここに示した正確な配列及 び装備に限定されないことを理解されたい。 添付の図において、図１は、本発明のフィードバックループを示す概略図であ って、心拍数データがニューロサイバネチックプロテーゼにより受信され、これ が電子的刺激を迷走神経及び心臓交感神経に送って、これらの神経において活動 電位を発生させ、心臓及び脳にもたらし、これによって心拍数に影響を及ぼすよ うにしたものである。好ましい具体例の詳細な説明 本発明の方法の効能を理解するための背景として、心臓制御のための身体の固 有の機構の検討を以下に示す。健康な人においては、迷走神経及び心臓交感神経 は、自由運動サイクル内で心拍数を自動的に保持するのに緊密にかかわっている 。ここでいう迷走神経とは、圧受容器又は化学受容器のような心臓の調節又は安 定化、ＳＡ又はＡＶ結節などの直接遠心性神経支配にかかわっている迷走遠心性 及び求心性神経の全ての神経を包含する。簡略にするために、ここにいう心臓交 感神経とは、首における頸交感神経幹並びに星状神経節を包含する。 一般に、迷走神経による心臓の刺激は心拍数の減少をもたらすが、心臓交感神 経による心臓の刺激は心拍数の増加をもたらす。身体は、心臓律動を心臓の自由 運動サイクル内に保持するのを助けるために迷走神経及び心臓交感神経の作用の 組合せを使用する。 さらに詳しくは、迷走神経及び心臓交感神経は、心臓のＳＡ結節、ＡＶ結節、 冠状流れ及び（又は）筋収縮性に作用して心臓律動を調節する。遠心性迷走神経 は、ＳＡ結節及びＡＶ結節の高分極並びに冠状流れの増大を生じる。遠心性交感 神経は、ＳＡ結節及びＡＶ結節の脱分極並びに筋収縮性の増大を生じる。また、 心臓交感神経は、低い心拍数の利益を増大させる心臓の収縮力を増大させること ができる。迷走神経及び心臓交感神経からの活動電位の正味の効果は、ＳＡ結節 及びＡＶ結節の高分極及び脱分極と、冠状流れ又は筋収縮性の増大の加重を生じ させることであり、これが定常的な心臓律動を保持する。 迷走神経の調節は、心臓の交感神経の調節と協調される。例えば、迷走神経の 刺激は、心臓の自由運動サイクルに依存して心拍数を低下させることができるが 、交感神経の刺激は心拍数を増大させることができる。最適の又は安定化された 心拍数は、迷走神経及び交感神経の刺激の協調によって具体化される。無関係に 作用する神経の各セットは、運動のような特定の要求により決定して、心拍数の 設定された点を“飛び越す”かもしれない。従って、人体は、不注意の過度の迷 走神経刺激の結果であるかもしれない徐脈又は徐脈型不整脈を保護するための“ 緩衝体”としてを作用させるために交感神経刺激を当然に使用する。 概説すれば、本発明は、好ましくは、患者の心臓律動をモニターして不整脈の 発現、即ち、心臓がその自由運動サイクルからはずれる不安定な又は悪い律動の 発現を検出するための方法を提供する。不整脈が検出されたときは、本発明は、 迷走神経及び心臓交感神経を同時に刺激するためのニューロサイバネチックプロ テーゼを提供する。用語“心臓神経”とは、ここで使用するときは、迷走神経及 び心臓交感神経をまとめて言う。この刺激は、心臓をその自由運動サイクルに戻 すように心臓を促す。好ましい患者は人である。 図１は、本発明の好ましい具体例の非常に概略的な図を示す。図１に示すよう に、センサー１０が患者の心臓律動を検出し、その情報をニューロサイバネチッ クプロテーゼに供給する。心臓律動が満足できる範囲にないときは、ニューロサ イバネチックプロテーゼが、少なくとも一つの迷走神経１６（副交感神経）及び 少なくとも一つの心臓交換神経１８に突き当たる１本以上のワイヤ、最終的には １個以上の電極（まとめて、１４）を介して電子刺激を送ることによって応答す るように予備プログラミングされる。電子刺激は、活動電位を脳２０及び心臓２ ２の双方に送るように迷走神経及び心臓交換神経を誘発させる。 心臓２２に送られた活動電位は心拍数に直接影響を与える。脳２０に送られた 活動電位は、いわゆる漸増効果（recruitment effect）又は漸増応答により、孤 束核を含めて脳の心臓血管中枢（図示してない）を促して活動電位を迷走神経及 び心臓交換神経より送り戻し、心臓に影響を与え、これによって心臓をその自由 運動サイクルに復帰させる。心臓律動のこの再安定化は、センサー１０により検 出され、これでループは完了する。図１において、矢印は、情報の流れの方向で ある。 本発明の方法に有用な装置の種々の構成成分並びにこれらの成分が配置される 構成をここで説明する。本発明は、ある種の刺激に応じて電子シグナルを心臓神 経に送るニューロサイバネチックプロテーゼを使用する。 このプロテーゼは、好ましくは、以下に検討するように、種々の異なった刺激 を識別することができ、予備プログラミングされたパラメーターに従って受けた 特定の刺激に応じて電子シグナルを開始する。しかして、ニューロサイバネチッ クプロテーゼは、患者の個々の要求及び不整脈のタイプに順応するようにそのプ ログラミング機能によって制御することができる。 本発明の方法にとって好適なニューロサイバネチックプロテーゼは、当業界で 周知であり、市場で入手できる。好ましいニューロサイバネチックプロテーゼは 、米国特許第５，０２５，８０７号、同４，８６７，１６４号及び同４，７０２ ，２５４号に最初に開示された。プロテーゼは、患者の体外に配置し、又は患者 の体内に植えこむことができる。 患者が重病の、生命に脅威となり得る不整脈を有することを医師が決定する場 合には、患者の慢性状態の永久的な軽減を図るために患者の体内にプロテーゼを 植込むことが好ましいであろう。好ましい植込み可能なプロテーゼは、米国特許 第５，１５４，１７２号に詳細に記載されている。この開示の全部を個々に引用 することによってここに含めるものとする。好適な植込み可能なプロテーゼは、 テキサス州ウエブスターのサイバロニックス社からモデル１００ＮＣＰパルス発 生器として得ることができる。 プロテーゼに接続しているのは、１個以上の電極で終わっている１本以上のワ イヤである。本発明の方法は、迷走神経及び心臓交換神経の少なくとも一つ、好 ましくは両タイプの神経の求心性神経（活動電位を脳に送る神経）及び遠心性神 経（活動電位を心臓に送る神経）の双方を含めて、迷走神経及び心臓交換神経の 双方の同時的な電子刺激を必要とする。しかして、本発明の方法は、迷走神経及 び心臓交換神経と接触させるための少なくとも１個の電極、好ましくは１個又は ２個の電極の使用を包含する。 この方法によれば、電極は一つ以上の神経と接触されるが、この場合に神経に 物理的な損害をほとんど与えないか又は全く与えない任意の電極が本発明に好適 である。電極の例として、らせん状及びパッチ状の電極があるが、これらのタイ プの電極の双方が当業界で周知であり、市場で入手できる。本発明にとっては、 らせん状電極が現時点では好ましく、例えば米国特許第４，５７３，４８１号及 び同５，１５４，１７２号に開示されている。好ましくは、らせん状電極の直径 は、電極により刺激される神経又は神経束の直径とほぼ等しいか又はそれよりも 多少大きくすべきである。 迷走神経及び心臓交換神経への電極配置の正確な部位は重要ではない。電極の 配置は外科的操作を必要とするので、電極配置の部位は、好ましくは、外科的手 術の身体への侵害、従って患者への危険を最小限するように選択される。外科医 は周知のように、心臓交換神経は、脊髄の頸−胸部から出ている。心臓交感神経 は、頸交感神経幹内に又はこれと隣接して収容されていて、これと共に心臓への 分枝の前まで走っている。迷走神経の上心臓神経及び下心臓神経は、心臓への分 枝の前に頸迷走神経内に収容されている。従って、首における同じ限られた手術 操作内でこれらの神経の全てを捕捉することが可能である。何故ならば、迷走神 経及び交感神経幹の双方は頸動脈に沿って存在し、それらは包囲組織を含まずに 容易に解剖し、刺激のために電極内に配置することができるからである。このよ うな手術は、頸部の頸動脈閉鎖におけるような典型的な神経外科手術を行う外科 医にはなじみのことである。 従って、本発明の好ましい具体例においては、本発明に従って交感神経幹及び 頸迷走神経の双方を包含するように単一の電極、又は一対の電極を利用すること ができる。単一の電極が最も簡単であるか又は最も良い配列である。しかし、そ れは分離した電極配置ほど有効ではないかもしれない。単一電極は、ユニポーラ ー刺激を提供し、この場合には電極はカソードとして作用し、プロテーゼはそれ 自体アノードとして作用する。 本発明の別の好ましい具体例によれば、２個の電極を迷走神経及び心臓交感神 経と接触させることができる。第一の電極は前記のように、上心臓神経より上の 頸迷走神経に配置することができる。第二の電極は、バイポーラー刺激を達成す るように上心臓神経の分枝の上又は下に配置することができる。バイポーラー刺 激は、２個の電極の配置であって、この場合には一方がカソード的であり、他方 がアノード的あるものである。好ましくは、カソード性及びアノード性のらせん 状電極が、一緒にした迷走神経と心臓交感神経の回りに隣接位置で配置される。 分離した電極配置は、以下に検討するように、伝達の最適化を利用して求心性迷 走神経又は心臓交感神経を個々に活性化して漸増応答を達成することができる。 不整脈のタイプの診断は、Ａ−Ｖ又はＳ−Ａ結節が主にかかわるかどうか並び に樹にのために右又は左の迷走神経が適切であるかどうかを決定しよう。心臓に 最も近い電極は、遠心性心臓神経の活性化を最適化することが必要であるならば カソードであろう。しかし、心臓から遠くにある電極は電極は、心臓への漸増応 答のために遠心性心臓神経の活性化を最適化することが必要であるならばカソー ド性であろう。従って、遠心性神経の刺激を最大にするためには、カソード電極 を心臓の最も近くに配置することができるが、求心性神経の刺激を最大にするた めにはカソード電極を脳に最も近くに配置することができる。 心臓の神経支配領域においては右及び左迷走神経による広範なオーバーラップ があるが、右迷走神経はＡ−Ｖ結節を一層広範に支配し、左迷走神経はＳ−Ａ結 節をさらに著しく支配する。従って、右又は左迷走神経は、電極を左又は右脳の いずれかに配置することによって、不整脈又は細動の起源及び性質に依存して、 選択的に刺激することができる。必要ならば、電極は、右及び左の分枝の双方に 配置でき、装置は適切に応答するようにプログラミングできよう。 迷走神経の上及び下心臓神経は、不整脈のタイプ及び再安定化に必要な条件に 依存して、最適な結果のために個々に又は一緒に刺激することができる。例えば 、不整脈が早発心室収縮（ＰＶＣ）であるならば、電極は、心臓律動を安定化さ せるために右頸迷走神経及び頸交感神経幹に接続することができよう。 本発明の随意であるが好ましい方法（予防的方式という）は、心臓からの電気 シグナルを検出するためのセンサーとして電極を使用する。電極センサーは、心 臓律動、収縮力、ＥＫＧ、ＥＫＧ結果の間の時間遅れ、ＥＫＧ結果の大きさ及び 脈拍数（これらのいずれか又は全部は心臓神経の刺激の必要を指示しよう）をモ ニターし及び検出するために心房又は心室のいずれかに配置される。従って、電 極センサーは、例えば、患者の心電図（ＥＫＧ）又は脈拍によって測定時の患者 の心臓律動を検出することができる。ＥＫＧによる検出は、ペースメーカーに関 係する特許及び特許出願に広く記載されている。例えば、ＷＯ９３／２１８２４ を参照されたい。この開示をここで参照することによってその全てを含めるもの とする。さらに、センサーは血流から脈拍を検出するのに有用である。これは、 電気シグナル（例えば、ＥＫＧ）が心臓収縮及び血流と密接に関連しないので、 いくつかの条件に対して要求されよう。別法として、患者の心臓のインピーダン スをモニターするセンサーを使用できよう。このようなセンサーは斯界で周知で ある。 センサーは、本発明によれば必ずしも存在しない。しかして、一つの具体例で は、ニューロサイバネチックプロテーゼは、外部刺激に答えてのみ活性化するこ とができ、ここにこのような外部刺激は、例えば、以下に説明するように、適当 な場合にプロテーゼのプログラミングされた回路を無視できる患者又は処置する 医師によって提供できる。しかして、装置の予防的方式に加えて、中断方式を採 用することが可能である。中断方式は、進行性の不整脈の発現中に心臓律動を再 安定化するために利用されよう。患者が不整脈が起こっていることを知るように なったときに、患者は、装置内のリードスイッチが装置の出力を開始させるよう な磁石を自分の胸に当てることができる。出力は、特定の患者に適したプログラ ミングされた一組のパラメーターに基づいていよう。 さらに別法として、ニューロサイバネチックプロテーゼは、連続であるが周期 的なベースで電子シグナルを発生させることができる。これは、患者が慢性心臓 不整脈を患っている場合に好ましい。この場合には、医師は、患者のために適当 な電子刺激プロトコルを決定し、それに応じてプログラミングしたプロテーゼを 有しなければならない。これらの決定を作るための手順は医師にとって既知であ る。 以下の部分は、本発明の方法による処置に服すことができる心臓律動障害を検 証し説明する。本発明の方法は、心房細動、心室細動、心房頻脈及び心室頻脈の ような不整脈に打ち勝つのに有用である。迷走神経の刺激が、心拍数又は収縮力 を変化させることにより間接的に、或いは冠状血管の直径を増大させることによ り直接的に冠状血流を増大させる研究において示された。しかして、この方法は 、不整脈が冠状血流の増大に起因するときに使用することもできる。 本発明の方法の重要な点は、心臓律動に影響を与えるように選ばれた遠心性神 経の刺激を使用する。詳しく言えば、これらの選ばれた遠心性神経は、一緒に刺 激し又はときには個々に刺激できる遠心性心臓迷走神経及び心臓交換神経である 。しかして、本発明は、頻脈、細動又は粗動を含めて心室又は心房不整脈を予防 し又はさえぎるために遠心性迷走神経及び心臓交換神経の刺激を提供する。遠心 性迷走神経を電子刺激すると、神経インパルスが心臓に送られ、これが心拍数を 低下させる。 しかし、迷走神経の刺激に答えて心拍数があまりにも低下するようなことが起 こるが、この効果は余りにも早く鼓動する心臓を有するので患者にとっては悪く なくとも不利となろう。従って、本発明は、心拍数を低下させる心臓交換神経の 刺激も提供する。交換神経の刺激も、低い心拍数の利益と共に心臓出力を間接的 に増大させる心臓の収縮力を増大させることができる。 遠心性迷走神経及び心臓交換神経が電子刺激されたときは、これらの遠心性神 経は、心臓に、特に心臓のＳＡ結節に直接に活動電位を送る。ＳＡ結節の迷走神 経の刺激は結節の分極、しかして心拍数の低下を生じさせるが、ＳＡ結節の心臓 交換神経の刺激は結節の脱分極、しかして心拍数の加速を促進させる。 選ばれた求心性神経の刺激は、本発明の方法の第二の重要な部分である。本発 明に従う迷走神経及び心臓交換神経の刺激は、心臓へのインパルスの指示を単に するだけではない。本発明に従う適当な電極の配置のために、神経インパルスは 、不整脈がニューロサイバネチックプロテーゼにより検出されたときはいつでも 脳に送られる。脳の刺激は、それ自体の自然の心臓律動機構を働くように脳を促 がすが、そうでないと脳は有効に達成ことができない。刺激されると、脳は、そ の通常の態様で、即ち、ホルモンなどを放出することによって迷走神経及び心臓 交換神経を介して活動電位を送ることによって不整脈に応答するように促される 。従って、本発明に従う神経刺激は、不整脈に打ち勝つように努力するにあたっ て脳の自然の心拍数制御機構を補うが、この効果はここでは漸増効果又は応答と いう。 心臓に対する漸増効果の影響は遅れ（刺激の着手の時点からの）をもって生じ るので、遠心性心臓神経の刺激により開始される効果は、求心性の刺激により得 られる漸増効果によって延長し又は強化することができる。また、漸増効果は、 心臓の総合効果を最適化するように交換神経の活性化又は非活性化により脳の心 臓血管中枢において調整される。 従って、本発明によれば、ニューロサイバネチックプロテーゼは、心臓神経（ 遠心性交換神経及び迷走神経）に直接的に同時に影響を及ぼし、脳に対して求心 性迷走又は交換神経に影響を及ぼすことによって漸増応答を生じさせることがで きる。 脳における漸増効果は、心臓上で迷走神経と心臓交換神経の双方の活性の比較 的長く持続する調整を生じさせる。さらに、皮質への相反する経路のために、脳 の刺激は、固有の心臓血管自動操作に組み入れられるようになる反復した刺激に わたって条件付応答を生じる。 迷走神経及び心臓交換神経の求心性及び遠心性神経の双方を刺激することによ って、本発明の最大の利益が達成される。心拍数に対する同調的効果は、迷走神 経及び心臓交換神経の双方の遠心系の同時刺激によって生じる。この効果は、ほ とんど直ちにピークに達するが、比較的短い持続期間である。心拍数に対する漸 増効果は、脳への迷走神経、場合により心臓交換神経求心性線維を刺激して迷走 神経及び心臓交換神経の双方の放電を起こさせることにより生じる。この効果は 、ゆっくりとピークに達するが、比較的長い持続期間である。同調及び漸増の両 効果の一緒の発現が心拍数の最も効果的な制御を生じさせる。この一緒になった 刺激は、心拍数収斂と称することができる。何故ならば、これは、心拍数を心臓 収縮の自由運動サイクルに基づく安静で安定した心臓律動に収斂させるからであ る。 心臓交換神経は、迷走神経におけるよりも少ない求心性神経を含む。従って、 迷走神経の刺激は、おそらく、心臓交換神経の刺激よりも多い漸増効果を与えよ う。本発明によれば、十分な漸増効果は、迷走神経の求心性神経を刺激するだけ で達成できよう。しかし、迷走求心神経に加えて心臓交換神経の求心性神経の刺 激が本発明によれば好ましい。 神経を刺激するのに下記のプロトコルを使用し、しかして本発明の方法の有益 な結果を得ることができる。前記のように選ばれた神経の回りに電極を配置した 後に、刺激のプログラムを開始しなければならない。一般に、電気シグナルの電 流、周波数、パルス幅、期間、持続時間及び量は変えることができる。電気シグ ナルの電流とは、ここで使用するときは、どのくらいのミリアンペアが加えられ るかを言い、典型的には約１．０〜３０ミリアンペアであるが、約０．１〜約５ ミリアンペアであってよい。電気シグナルの周波数とは、ここで使用するときは 、電流が毎秒どのくらい多くのサイクルからなるかを言い、典型的には約１０〜 約３０サイクル／秒であるが、約５〜約３００サイクル／秒であってよい。パル ス幅とは、ここで使用するときは、単一のパルスがどのくらい長く持続するかを 言い、約０．０５〜１ミリ秒の間で変えることができる。刺激の期間とは、ここ で使用するときは、連続したシグナルが電極に何回送られたかを言う。例えば、 連続刺激シグナルは、１分間に１回又は１時間に２回などの回数で送ることがで きる。刺激の持続時間とは、ここで使用するときは、単一の連続刺激がどのくら い長く持続するかを言う。例えば、刺激シグナルは、１０秒間又は３０秒間の持 続時間で与えることができよう。刺激の量とは、ここで使用するときは、単一の 連続刺激を与えるために毎秒ごとにどのくらい多くの電気パルスが電極に送られ るかを言う。しかして、パルスのプログラムは、３０秒の持続時間であって、２ ミリアンペアの一定電流、５００マイクロ秒のパルス幅及び２０サイクル／秒の 周波数を使用して１時間当たり１回の期間で患者に与えられる。 好適な一組の初期設定としては、５分間毎に３０秒の２００ｍｓｅｃのパルス 幅でもって、３０Ｈｚ及び２．０ミリアンペアの刺激が含まれる。患者が病院を 定期的に訪問している間に、ニューロサイバネチックプロテーゼは、斯界で知ら れた標準的な手順に従って指示を受けることができ、そして患者のＥＫＧ及び血 流を測定することができる。患者の快適度が決定されるが、患者が不快でないな らば、電流を約０．５ミリアンペアだけ高めることができる。患者がニューロサ イバネチックプロテーゼを任意に付けたり消したりさせる磁石が患者に与えられ る。 活動電位が求心性及び遠心性神経の双方に伝達されたときには、伝達の最適化 を使用してこれらの神経の求心又は遠心性神経のいずれかを個々に活性化するこ とができる。伝達の最適化は、求心性か又は遠心性のいずれか及び求心性のどの 経路が活性化されるかを決定するための電流、周波数及びパルス幅の設定に依存 する。例えば、周波数を増大させると遅い伝達速度の神経を制御しがたくする場 合があり、低い電圧が低い域値の神経のみを活性化させる。また、正電極を脳に 近接させたバイポーラー電極の配置では、パルス幅を増大させて活動電位が脳に 達しないようにし、漸増応答を生じさせることができる。 心臓に対する直接効果は、ＳＡ結節、ＡＶ結節（及びＨｉｓの束）又は冠状動 脈に作用させることによってさらに識別することができる。この選択的な作用は 、電極の活性化点の間の距離、電流の強さ、パルスの周波数又は電極の極性を調 節することに基づいている。迷走神経における神経の伝達速度は、ほぼ０．５〜 ８０ｍ／秒であり、ここで最高の伝達速度の神経は最小の刺激電流により活性化 され、最低の伝達速度の神経の制御できない期間は、周波数の識別が可能である ほどに最長である。電極の活性化点の間の距離は、どの電位がアノード性電極を 通過するかを決定することができる。 本発明の治療方法は、周期的ベースで不整脈に遭遇していると医師により診断 された患者における不整脈又は細動を予防するという目的を達成するのに特に適 している。これらの場合に、患者は、２４時間の刺激サイクルを含み、刺激のパ ラメーターを不整脈の特定のタイプ及び性質に調節した治療プログラムから利益 を得ることができよう。 このタイプの刺激の原理は、以下の分析に基づいている。問題は、副交換神経 又は迷走神経が、それ自体では、虚血のような心臓の問題か又は自律神経の中枢 制御の問題のいずれかのために、心拍数を安定化できないということである。周 期的な刺激により、この中枢調節を再確立し、心臓におけるような固有の不安定 化、例えば虚血に起因するものでさえも克服することが可能である。 ２４時間の刺激サイクルが人の心臓を安定化できるということは、複雑な部分 発作を有するてんかん患者について行われた、ウスマン他、“複雑な部分発作を 有する患者における迷走神経の刺激の効能及び安全性”、Epilepsia(1990)，31 Suppl．2:544-550 ；カマス他、“男性における心拍数変化のパワースペクトル に対する迷走神経電気刺激の効果”、PACE Pacing Clin．Electrophysiol.(Feb ．1992),15(2):235-243；カマス他、“人における迷走求心性神経への電気刺激 の神経心臓応答”、PACE Pacing Clin．Electrophysiol.(Oct．1992),15(10 Pt. 2):1581-1587の研究により裏付けられる。複雑な部分発作を有する自覚のある患 者における長期の断続的な迷走神経刺激の心臓効果を基準時から刺激の８週間後 までの間にＥＫＧ及び２４時間ホルターモニターにより研究した。最低、最高又 は平均心拍数に顕著な変化はなかった。どの患者にもＥＫＧの形態の顕著な変化 はなかった。また、患者は、次のパラメーター：１〜５ｍＡ、１０〜５０Ｈｚ、 ２５０ｍｓパルス幅で８４秒間の期間を使用して、ＥＫＧの記録中に刺激を受け た。刺激中又は刺激直後に変化は認められなかった。早期心房収縮（ＰＡＣ）、 早期心室収縮（ＰＶＣ）及び房室伝達時間（ＰＲ）を基準と比較し、興味ある結 果が示された。刺激後にある患者ではＰＡＣ及びＰＶＣの双方の減少があること が明らかにされた。ある患者ではＰＶＣは６／ｈから３／ｈに減少し、他の患者 ではＰＡＣは１４／ｈから５／ｈに減少し、別の患者ではＰＡＣは６／ｈから３ ／ｈに減少した。カマス他は、危険性の高い冠状動脈患者に迷走神経刺激により も たらされた迷走状態の上昇は生命に脅威となる不整脈から患者を保護することが できると結論している。 本発明の方法は、心臓律動の制御のときに身体の自然の機構を妨害しない。心 臓律動にとってその自由運動サイクルからはずれることは常に悪いわけではない 。例えば、運動は、心拍数を望ましいほどに増大させる。また、恐怖又は怒りの ような感情状態は心拍数の望ましい増加を生じさせる。これらの場合のそれぞれ において、心拍数の増大は、これに応じた血流の増加がその置かれている要求に 対して身体が応答するのを助けるので、望ましい。この要求がなくなったときに 、心拍数は自由運動サイクルに回復する。 本発明の方法は、身体の自然の調節機構がバランス状態にあるときに心拍数を 変化させないことは明らかである。例えば、米国特許第５，０２５，８０７号、 同４，８６７，１６４号及び同４，７０２，２５４号に記載のような迷走神経刺 激装置を付けたてんかん患者は、心拍数の変化を実質的に示さないことが明らか にされた。しかして、正常な調節中においては、神経刺激はこの必須のバランス を乱さないが、異常な律動の間は神経刺激は、心臓律動のバランスを回復するた めに見えない調節を行う。心臓が非常に早く鼓動しているならば、心臓は迷走神 経の刺激に対して特に応答する。 上で説明した具体例に対して、本発明の広い概念から離れることなく、変更を 行い得ることが当業者には認識されよう。従って、本発明は上に開示した特定の 具体例に限定されず、請求の範囲に記載の通りの本発明の精神及び範囲内の変更 をカバーするものであることを理解されたい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 次の工程： （ａ）人の心臓律動をモニターして不整脈を検出し、不整脈に応じて、 （ｂ）少なくとも一つの電子シグナルを人の迷走神経及び心臓交感神経に同時に 送って心臓律動を安定化させる を含む人の心臓律動を安定化させる方法。 ２． 工程（ｂ）が人の心臓律動を心臓の自由運動サイクル内にあるように心臓 を誘発させる請求項１に記載の方法。 ３． 電子シグナルが人の迷走神経及び心臓交換神経の求心性及び遠心性神経の 双方に活動電位を誘発させる請求項１に記載の方法。 ４． 少なくとも一つの電子シグナルが、人の迷走神経及び心臓交換神経と接触 された単一電極によって迷走神経及び心臓交換神経に送られる請求項１に記載の 方法。 ５． 少なくとも一つの電子シグナルが、迷走神経に接触する第一電極及び心臓 交換神経に接触する第二電極によって人に送られる請求項１に記載の方法。 ６． センサーが人の心臓律動をモニターし、心臓の自由運動サイクルの以外の 心臓律動を検出したならば、ニューロサイバネチックプロテーゼに電子シグナル を送り、そこで該プロテーゼが少なくとも一つの電子シグナルを迷走神経及び心 臓交換神経に同時に送って心臓律動を安定化する請求項１に記載の方法。 ７． センサーが、頻脈、細動、粗動又は徐脈型不整脈の少なくとも一つの発現 を検出したならば、プロテーゼに電子シグナルを送るようにプログラミングされ る請求項６に記載の方法。 ８． 下記の工程： （ａ）１個以上の電極に電子シグナルを周期的に送るようにニューロサイバネチ ックプロテーゼをプログラミングし、 （ｂ）人の迷走神経及び心臓交換神経の双方を該１個以上の電極と接触させる を含む人の心臓律動を安定化させるための方法。 ９． １個の電極が迷走神経及び心臓交換神経の双方と接触される請求項８に記 載の方法。 １０． 少なくとも１個の電極を人の迷走神経及び心臓交換神経の双方と接触さ せて配置する工程を含む人に電極を配置する方法。 １１． 少なくとも１個の電極が人の頸部の迷走神経及び心臓交換神経に接触さ れる請求項１０に記載の方法。 １２． 迷走神経及び心臓交換神経の双方の求心性及び遠心性神経が少なくとも １個の電極によって接触される請求項１０に記載の方法。 １３． 少なくとも１個の電極が単一電極である請求項１０に記載の方法。 １４． 少なくとも１個の電極がバイポーラー電極である請求項１０に記載の方 法。 １５． ニューロサイバネチックプロテーゼと電子連通関係にある人の不整脈を 検出するための手段と、少なくとも一つの電子シグナルをニューロサイバネチッ クプロテーゼから人の迷走神経及び心臓交換神経に同時に送るための手段とを含 む、人の心臓律動を心臓の自由運動サイクルに回復させるための装置。 １６． 少なくとも１個の電子シグナルを送るための手段が単一電極で終ってい る絶縁ワイヤである請求項１５に記載の装置。 １７． 少なくとも１個の電子シグナルを送るための手段が、２本のワイヤであ ってそれぞれがバイポーラー電極で終っているものである請求項１５に記載の装 置。 １８． 人の不整脈を検出するための手段が人のＥＫＧをモニターするセンサー である請求項１５に記載の装置。 １９． 人の不整脈を検出するための手段が人の血流をモニターするセンサーで ある請求項１５に記載の装置。 ２０． 人の不整脈を検出するための手段が人の心臓のインピーダンスをモニタ ーするセンサーである請求項１５に記載の装置。