KR102367191B1 - 심실 충전의 감소를 통해서 혈압을 감소시키는 방법 및 시스템 - Google Patents

심실 충전의 감소를 통해서 혈압을 감소시키는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 심실 충전 용량을 감소시키기 위한 방법과 장치에 관한 것으로, 기 자극기가 혈압 또는 심실 충전 용량을 감소시키기 위해 환자의 심장을 자극하기 위해 사용될 수 있다. 심장은 혈압을 낮추기 위해 일관된 방법으로 자극되면 심장혈관 시스템은 시간이 지남에 따라 자극에 적응하고 높은 혈압으로 돌아갈 수 있다.
일 실시 예에서, 심장의 적응반응을 감소시키거나 심지어 적응반응을 막도록 자극 패턴을 일관되지 않게 구성할 수 있다.
일 실시 예에서, 전기 자극기가 방실 판막이 닫히는 동안 발생되는 적어도 약간의 심방수축을 유발할 수 있는 환자의 심장을 자극하기 위해 사용될 수 있다.
전기 자극기가 방실 판막이 닫히는 동안 적어도 약간의 심방수축의 발생을 일으키도록 환자의 심장을 자극하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 심방 수축은 심방 수축 내내 방실 판막이 개방될 때보다 상응하는 심실에 더 적은 혈액을 침전시킬 수 있다.

Description

심실 충전의 감소를 통해서 혈압을 감소시키는 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR LOWERING BLOOD PRESSURE THROUGH REDUCTION OF VENTRICLE FILLING}
-관련출원-
본 출원은 2012년 12월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/740,977 호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각을 전체로 본 발명에서 참조하여 포함시킨다.
-본 발명의 기술분야-
본 발명의 일 실시 예는 심장 충전의 조절을 통한 고혈압 치료 분야에 관한 것이다. 특정 실시 예는 심장에 전기적 병소 자극을 인가하는 것을 포함한다.
혈압의 변동은 예를 들어 (혈압을 정상적으로 상승시키는)활동성 증가 또는 (혈압의 감소를 유발하는 경향이 있는)의미있는 혈액 손실에 기인하여 정상적으로 발생하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 혈압은 정상적으로 예를 들어 인체의 압력반사에 기인하여 제한된 범위 내에서 유지되고, 혈압의 상승 또는 감소는 심장 기능 및 피드백 루프에 의한 심장혈관계의 특성에 영향을 미친다. 이러한 피드백 제어는 신경계에서 뿐만 아니라, 내분비계(예를 들어, 나트륨이뇨펩티드(natriuretic peptide))에 의해 중재된다. 고혈압이 있는 개체들은, 압력 반사 기능을 수행하는 동안 혈압이 상승된 수준으로 유지된다.
고혈압 또는 높은 혈압(예를 들어 140/90 이상의 혈압)은 많은 사람들에 영향을 미치는 심각한 건강상의 문제이다. 예를 들어, 미국에 살고 있는 20세 이상의 약 7천4백50만명의 사람들에게 고혈압이 있다. 고혈압은 뇌졸중, 심장 마비 및/또는 울혈성 심부전과 같은 생명을 위협하는 상태를 가져올 수 있다. 고혈압 환자의 약 44.1 %가 현재 치료에서 고혈압을 만족스럽게 제어하고 있다. 상대적으로 고혈압 환자의 약 55.9%가 현재 치료에서 제어를 잘 하지 못하고 있다. 전통적으로, 고혈압 치료는 약물 치료와 생활 습관의 변화를 포함하고 있다. 이러한 2가지 방법의 치료는 모든 환자에게 적용되는 것은 아니다. 부가적으로, 임의의 환자는 부작용 때문에 약을 복용할 수 없다. 따라서, 혈압을 저하시키기 위한 부가적인 기술에 대한 요구가 남아있다.
본 발명에 따르면, 혈압을 감소시키기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 일부 실시 예에서, 약학적으로 고혈압을 치료하는 대신에 또는 부가하여 고혈압을 기계적으로 치료한다. 일부 실시 예에서, 전기 자극기는 예컨대 페이스메이커 또는 펄스 발생기를 갖는 다른 타입의 장치로서, 혈압을 감소시키기 위해 환자의 심장을 자극하도록 사용될 수 있다. 혈압을 감소시키는 일관된 방식으로 심장을 자극하면 심혈관계는 시간이 지남에 따라 자극에 적응하여 높은 혈압으로 되돌릴 수 있다. 따라서, 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 심장 혈관계의 적응 반응을 감소시키거나 심지어 방지하도록 압력 반사를 조절하기 위해 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 전기 자극기는 방실사이의 판막이 닫힐 때 발생하는 심장의 적어도 일부의 수축을 유발하도록 환자의 심장을 자극하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 심방 수축은 심방이 수축하는 동안 방실사이의 판막이 열릴 때 대응하는 심실로 혈액을 더 적게 보낼 수 있다.
일부 실시 예는 고혈압 치료에 인공 판막을 사용할 수 있다. 일부 의료상의 문제에서, 하나 이상의 AV(atrioventricular; 방실계) 판막이 기능불량인 경우, 판막(들)은 인공(보철) 판막(들)을 이식함으로써 대체될 수 있다. 인공 판막은 통상적으로 심방과 심실 사이의 압력 차이로서 자연 판막이 하는 것과 같이 수동적으로 개폐되도록 구성될 수 있다. 수동 인공 판막은 보통 기계적 구조에 기초하여 세 가지 유형으로 분류된다. 세가지 유형은, 새장속 공 모양(caged ball) 기계판막, 경사디스크형(tilting disc) 기계판막 및 이첨판막형(bi-leaflet) 기계판막이다. 그렇지 않으면, 일부 실시 예는 능동적으로 개폐하도록 구성된 능동 인공 판막을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 일 실시 예는 전처치 혈압을 갖는 환자의 혈압감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버에 자극 펄스를 사용하여 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 심장의 적어도 챔버에 펄스 자극의 자극 패턴을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 자극 패턴은 제1 자극 설정 및 제1 자극 설정과 상이한 제2 자극 설정을 포함할 수 있다. 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 수축(atrial kick)을 감소시키거나 방지하기 위해 구성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 일 실시 예는 혈압 감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 다수개의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 다수개의 자극 펄스 중 적어도 하나의 자극 펄스는 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 감소하도록 구성된 제1 자극 설정을 가질 수 있다. 다수개의 자극 펄스 중 적어도 하나의 자극 펄스는, 심방 수축의 감소에 반응하여 압력 반사를 감소하도록 구성된 제2 자극 설정을 가질 수 있고, 그 결과 자극 펄스들 사이에서 발생되는 혈압값의 증가를 미리 결정된 값 또는 범위로 제한한다.
다른 양태에서, 실시 예는 전처치 혈압과 전처치 심실 충전량을 가진 환자의 혈압을 감소시키기 위한 장치를 제공한다. 장치는 적어도 하나의 심방 및 심실에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 장치는 자극 회로에 연결되는 프로세서 회로를 포함할 수 있고 프로세서 회로는 선택적으로 감지 회로에 연결될 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 동작 모드는 본 명세서에 사용된 바와 같이, 동작모드에서는 장치가 심실 흥분 및/또는 수축과 심방 흥분 및/또는 수축 사이의 한 번의 심장박동에서 발생되는 지연을 의미하는 것으로 취급될 수 있는 AV 지연을 제어한다. 덧붙여, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 시스템 또는 방법에서의 AV 지연은 한번의 심박동내에서, 심실에 적어도 하나의 흥분성 자극의 전달과 심방 흥분의 시작을 감지하는 것, 심방 흥분의 시작의 예상 타이밍, 심방에의 적어도 하나의 흥분성 자극의 전달 중 어느 하나 사이의 시간 지연 내에서 의미하는 것으로 취해질 수 있다.
AV 지연은 적어도 하나의 심방과 적어도 하나의 심실 양자에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달함으로써 설정될 수 있다. 선택적으로 이 자극은 심장의 자연 활동성 보다 높은 비율(rate)로 행해질 수 있다. 이러한 속도는 예를 들어 심장(예를 들어 우심방)의 자연 활동성을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 전극을 사용하고, 따라서 자극 펄스 전달 속도를 조정하여 설정될 수 있다.
선택적으로, 심실 흥분은 심방에 하나 이상의 자극 펄스의 전달되기 전에 시작되도록 타이밍되고, 심장으로의 자극 펄스의 전달은 하나 이상의 흥분성 펄스가 심방 흥분의 다음 예상 자연 시작보다 더 빠른 시간에 심방에 전달되도록 타이밍된다.
일부 실시 예에서, AV 지연은 심방이 아닌 하나 이상의 심실에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달함으로써 설정될 수 있다. 이러한 경우, 하나 이상의 심방의 자연 활동성이 감지될 수 있고, 심실 흥분의 타이밍 및/또는 수축이 감지된 심방 활동율(activity rate)에 기초하여 자연적으로 예상되는 타이밍보다 앞서도록 설정될 수 있다.
일부 실시 예에서, 프로세서 회로는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있으며, 동작모드에서 심실은 적어도 하나의 심방에서 심방 흥분이 시작되기 약 0 ms 와 약 50 ms 사에서 심실 흥분이 시작되는 것을 유발하도록 자극되고, 이로써, 전처치 심실 충전량 보다 심실 충전량을 감소시키고 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킬 수 있다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하도록 감지될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 다음 심방 흥분이 예상되는 지점에서 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에 이전에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심실에 전달하는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분이 감지되는 순간 사이의 시간 간격은 알려져 있거나 추정될 수 있고, 심방 흥분의 시작 타이밍을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분은 심방 흥분이 시작된 후 5ms 후에 감지되고 심실은 심방 흥분이 시작되기 20 ms 이전에 감지된다고 알려져 있거나 추정된다면, 다음 심실은 심방 흥분의 다음 예상 감지되기 25 ms 전에 자극될 것이다. 다른 실시 예에서 프로세서 회로는 심방이 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작되기 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 후에 시작되어 심방 흥분이 유발되도록 심방을 자극함으로써, 전처치 심실 충전량 보다 심실 충전량을 감소시키고 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킬 수 있는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 동작모드에서 하나 이상의 흥분성 펄스는 하나 이상의 흥분성 펄스가 환자의 심실에 제공되기 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 후에 심방에 전달된다. 이러한 실시 예에서, 페이싱은 심방 흥분의 감지에 의존하지 않고 타이밍될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 자연 흥분이 발생하기 전에 심방에 하나 이상의 흥분성 펄스를 전달하는 것을 확인하기 위해서 감지된다. 선택적으로 고유의 심방 흥분율이 고유의 심실 흥분율 보다 낮을 때 심실 흥분이 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 후에 심방 흥분이 시작되도록 설정된다.
일부 실시 예에서, 환자에 대한 챔버의 전기적 흥분과 관련된 기계적 수축의 타이밍은, 예를 들면, 당 업계에 공지 된 바와 같이, 심방과 심실의 압력의 변화를 감지하고, 초음파(예를 들어, 심장 초음파 또는 심장 에코(cardiac echo))를 사용하여 벽 운동을 감지하고, 이식된 및/또는 외부 센서를 사용하여, 임피던스의 변경, 또는 심장 판막의 개방 및/또는 폐쇄의 변화를 감지함으로써 결정될 수 있다. 이러한 센서의 예는 압력 센서, 임피던스, 초음파 센서 및/또는 하나 이상의 오디오 센서 및/또는 하나 이상의 혈류 센서를 포함한다.
환자에 대한 챔버의 전기적 흥분에 관련된 기계적 수축의 타이밍이 고려 될 수 있으며, 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성 펄스가 원하는 수축의 패턴을 생성할 타이밍에서 심장에 전달되도록 구성될 수 있다. 이것은 폐쇄 루프 모드에서 수행 될 수 있고, 및/또는 종종 예를 들어, 외부의 측정 장치와의 인터페이스를 사용하여, (예를 들어 장치의 이식 중 및/또는 진단시 동안) 수행될 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축을 시작하기 전에 심실의 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방의 수축의 종료 전에 심실 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함하고, 이로써 적어도 하나의 심방의 수축의 적어도 일부 동안 AV 판막의 폐쇄를 유발하게 한다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축한 후 100 ms 미만 내에 심실 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함한다.
선택적으로 치료는 심실 수축이 피크 압력에 도달하기 전에 심방 수축이 시작되는 것을 보장하기 위해 수행된다. 이것은 심방 수축의 시작 전에 심실 수축이 시작되는 경우에서도 가능하며, 이것은 심방 수축이 일반적으로 심실 수축보다 더 빠르기 때문이다. 따라서, 하기의 설정 중 하나가 선택될 수 있다.
a. 동작 모드는 심방이 최대 수축력에 도착하기 전에 심방이 수축하는 동안 임의의 시간에서 심실 수축의 시작을 유발하기 위해 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
b. 동작 모드는 심방이 최대 수축력에 도착한 후에 심방이 수축하는 동안 임의의 시간에서 심실 수축의 시작을 유발하기 위해 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
c. 동작 모드는 본질적으로 동시에(예를 들어 서로로부터 5ms 이하 내로) 심방과 심실 양자에서 수축이 시작되는 타이밍으로 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
d. 동작 모드는 심방이 최대로 신장될 때 심방 수축의 피크가 발생하는 타이밍에서 심실 수축의 시작을 유발하도록 심실을 자극하고, 따라서 심방 벽의 신장의 증가를 유발하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방의 수축이 시작하기 전에 적어도 부분적으로 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극하고, 이로써, 적어도 하나의 심방이 수축을 시작하는 동안 AV 판막의 폐쇄를 유발하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성 펄스를 환자의 심실에 전단한 후 약 0 ms 와 50 ms 사이에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심방에 전달하는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 전처치 혈압과 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 혈압을 감소시키기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 자극 회로로부터 심방과 심실중 적어도 어느 하나에 자극 펄스를 전달하고, 자극 회로에 연결된 프로세서 회로가 동작모드에서 동작하는 것을 포함하고, 이 동작 모드에서 적어도 하나의 심방에서 심방 흥분이 시작하기 전 약 0 ms 와 50 ms 사이에 심실 흥분의 시작을 유발하기 위해서 심실이 자극되고, 이로써 전처치 심실 충전량보다 심실 충전량을 감소시키고, 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하기 위해 감지될 수 있다. 예를 들어, 방법은 다음 심방 흥분이 예상되기 전 약 0 ms 와 50 ms 사이에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심실에 전달하는 것을 포함할 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분이 감지되는 순간 사이의 시간 간격은 심방 흥분의 시작의 타이밍을 계산하기 위해 알려져 있거나 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분의 시작된지 5 ms 후에 심방 흥분이 감지되고, 심실은 심방 흥분이 시작되기 20 ms 전에 심실이 자극되어야 하는 것이 알려져 있거나 또는 추정되는 경우, 다음 예상되는 심방 흥분이의 감지되기 25 ms 전에 심실이 자극 되어야 한다. 다른 실시 예에서, 방법은 동작모드에서 동작하는 자극 회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있고, 동작모드에서 심방은 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작되기 약 0 ms 와 50 ms 사이에 심방 흥분이 시작되는 것을 유발시키도록 심방이 자극되고, 이로써 전처치 심실 충전량보다 심실 충전량을 감소시키고, 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 예를 들어, 이 방법은 하나 이상의 흥분성 펄스가 환자의 심실에 전달되고 약 0 ms 와 50 ms 사이에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 페이싱은 심방 흥분의 감지에 의존하지 않고 타이밍될 수 있다. 선택적으로 이러한 실시 예는 하나 이상의 흥분성 펄스가 자연적 흥분이 발생하기 전에 심방에 전달되는 것 확인하기 위하여 심방 흥분을 감지하는 것을 포함한다. 선택적으로 심방 흥분은 고유의 심방 흥분율이 고유의 심실 흥분율 보다 낮을 때 심실 흥분 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 이후에 시작되도록 설정된다.
일부 실시 예에서, 환자의 챔버에 전기적 흥분과 관련된 기계적인 수축 타이밍은 예를 들어 초음파(예를 들어, 심장 초음파 또는 심장 에코(cardiac echo)) 또는 공지된 다른 수단을 사용하여 계산될 수 있다. 환자의 챔버에 전기적 흥분과 관련된 기계적인 수축 타이밍은 고려될 수 있고, 원하는 수축 패턴을 생성하기 위해 심장에 하나 이상의 흥분성 펄스의 전달 타이밍이 선택될 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방 수축의 시작 전에 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축이 시작되기 전에 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극함으로써, 적어도 하나의 심방 수축의 적어도 일부 동안 AV 판막이 폐쇄되는 것을 유발하는 것을 포함할 수 있다.
동작 모드는 적어도 하나의 심방이 수축이 종료되기 전에 심실의 수축을 유발하도록 심실을 자극함으로써, 적어도 심방 수축 시작 동안 AV 판막이 폐쇄되는 것을 유발하는 것을 포함할 수 있다.
선택적으로, 방법은 환자의 심실에 하나 이상의 흥분성 펄스를 전달하고 0 ms 와 50 ms 사이 후에 하나 이상의 흥분성 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 실시 예는 전처치 혈압과 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 혈압 감소를 위한 장치를 제공한다. 장치는 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 장치는 자극 회로에 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 동작 모드에서 적어도 하나의 심장 챔버는 심방 수축의 약 40% 와 심방 수축의 약 100% 사이의 심방 수축이 심방과 관련된 방실계 판막이 폐쇄될 때 발생하는 것을 유발되도록 자극되고, 이로써 전처치 심실 충전량보다 상기 심실 충전량을 감소시키고 상기 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 이것은 바람직하게는 방실계 판막이 폐쇄되기 60 ms 이하 전에 심방 수축의 시작을 유발함으로써 달성될 수 있다.
선택적으로, 이 타이밍은 외부 센서 및/또는 하나 이상의 이식된 센서를 이용하는 폐쇄 루프로부터의 데이터에 기초하여 주기적(예를 들어, 주입시)으로 설정될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 전처치 혈압과 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 혈압을 감소시키기 위한 장치를 제공한다. 이 장치는 환자의 심장의 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 자극 회로에 연결되는 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 이 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성되고, 적어도 하나의 심장 챔버와 하나의 심실은 심실 수축기 동안 심방 수축의 약 50% 내지 약 95%가 발생되도록 페이싱되며, 바람직하게는 심실 수축이 시작되기 약 50 ms 내지 5 ms 이전에 상기 심방의 수축의 시작을 유발하고, 이로써 전처치 심실 충전량보다 상기 심실 충전량을 감소시키고 상기 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 이것은 예를 들어, 심방 수축이 시작하기 약 50 ms 내지 5 ms 이전에 심방 수축의 시작을 유발함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로 심실 수축의 시작 타이밍은 AV 판막의 폐쇄 타이밍에 따라서 설정될 수 있다. 선택적으로 이 타이밍은 외부 센서 및/또는 하나 이상의 이식된 센서를 이용하는 폐쇄 루프로부터의 데이터에 기초하여 주기적(예를 들어, 주입시)으로 설정될 수 있다.
다른 양태에서, 일 실시 예는 전처치 혈압을 갖는 환자의 혈압 이상을 치료하기 위해 환자의 심장과 연결되어 있는 이식된 심장 근육 자극기를 이용하여 수행하는 방법을 제공한다. 이 방법은 수축이 심방을 팽창시키고, 팽창된 심방은 전처치 혈압으로부터 환자의 혈압을 감소시키는 결과를 가져오도록 심방과 관련된 심장 판막이 폐쇄되는 동안 심방의 수축을 유발하도록 심장을 자극하는 것을 포함한다. 이것은 예를 들어, 심방 수축의 능동적 힘이 심실의 수축에 의해 유발되는 수동적인 최대 신장 이상으로 심방 신장을 증가시키도록 심실에서 혈압이 최대가 될 때 심방이 수축을 유발하도록 함으로써 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 심방의 최대 수축 타이밍은 등용성 기간의 종료 또는 심실의 금속 토출 기간 동안 동시에 일어날 수 있다. 선택적으로 이 타이밍은 외부 센서 및/또는 하나 이상의 이식된 센서를 이용하는 폐쇄 루프로서 데이터에 기초하여 주기적(예를 들어, 주입시)으로 설정될 수 있다.
또 다른 측면에서, 실시 예는 혈압을 감소시키기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴으로 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하는 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 환자의 혈압과 관련된 입력을 수신하고, 환자의 혈압에 기초하여 자극을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력은 하나 이상의 (이식형 또는 체외형) 센서에 의해 감지된 데이터를 수신하고 및/또는 사용자에 의해 제공된 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이식형 및/또는 주기적 체크 동안, 사용자는 측정된 혈압에 관한 데이터를 제공할 수 있다. 선택적으로 시스템은 측정 센서로부터 유무선 통신에 의해 입력값을 수신하기 위한 입력 포트 및/또는 사용자 인터페이스를 포함한다. 입력은 혈압(BP) 또는 혈압의 변경과 관련된 데이터를 포함할 수 있고, BP 또는 BP의 변경은 수축기 혈압(SysBP), 이완기 혈압, 평균 혈압, 하나 이상의 챔버에서의 BP 및 그 외에 관련 BP 파라미터로 측정될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서는 하나 이상의 심장 챔버 내의 압력 또는 압력의 변경을 감지하고, 혈압 또는 혈압의 변경에 기초한 자극 패턴을 조정할 수 있다. 다른 실시 예에서, 센서는 하나 이상의 챔버 내의 압력을 감지하고 두 챔버의 압력 파형 사이의 관계에 기초하여 자극을 조정할 수 있다.
제어기는 적어도 하나의 자극 펄스 중 적어도 하나의 제1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함하는 조정 처리를 수행함으로써 자극 패턴을 조정하도록 구성될 수 있다.
제1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성될 수 있다.
파라미터는 AV 지연의 조정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분의 시작과 심실 흥분 사이의 지연시간은 (예를 들어, 심장에 자극을 전달하지 않고)자연적으로 발생하는지 또는 심방과 심실에 하나 이상의 자극을 전달하는 타이밍을 설정하는지 아닌지 간에 120 ms 내지 200 ms 범위에 있을 수 있다. 선택적으로, AV 지연을 조정한 다는 것은 정상의 AV 지연(예를 들어 120 ms)으로부터 더 짧은 AV 지연이 되도록 AV 지연(예를 들어, 심방 흥분의 시작에서부터 심실 흥분의 시작까지 0 내지 70 ms 또는 심방 흥분 이전의 심실 흥분이 발생되는 0 내지 -50 ms 의 AV 지연)을 조정 하는 것을 의미한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 심방 수축을 줄이거나 방지하기 위해, 약 -50 ms 내지 70 ms 사이의 AV 지연을 갖는 자극 설정, 바람직하게는 약 -40 ms 내지 60 ms 사이, 보다 더 바람직하게는 약 -50 ms 내지 0 ms 사이 또는 0 ms 내지 70 ms 사이의 AV 지연을 갖는 자극 설정 중에서 선택된다.
상기 자극 패턴은 심장에 전기를 인가한 후 약 3초 이내에 미리 결정된 양만큼 혈압의 감소를 유발하고, 적어도 1 시간 간격 동안 혈압의 감소를 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 하나 이상의 감지된 BP 파라미터에 관련된 피드백에 기초하여 선택 및/또는 조정될 수 있다.
상기 시간 간격은 적어도 5분일 수 있다.
상기 혈압 감소의 미리 결정된 양은 8 mmHg 이상일 수 있다.
상기 혈압 감소의 미리 결정된 양은 환자의 전처치 혈압의 적어도 4%일 수 있다.
상기 혈압은 미리 결정된 정보 이상의 시간 간격동안 미리 결정된 평균값을 초과하지 않을 수 있다.
상기 미리 결정된 정도는 약 8 mmHg 이하가 될 수 있다.
제어기는 복수의 자극 패턴을 실행하고 자극 패턴 각각에 대해서 자극하는 동안 환자 혈압과 관련된 대응 입력 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기는 입력된 데이터에 관련된 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터 중에서 복수개의 자극 패턴 각각에 대하여 계산하도록 구성될 수 있다. 제어기는 혈압 변동 파라미터에 따라서 자극 패턴을 조정하도록 구성될 수 있다.
제어기는 최상의 혈압 변동 파라미터 중 하나가 되도록 자극 패턴을 조정하도록 구성될 수 있다.
최상의 혈압 변동 파라미터는 여기에 설명된 바와 같이, 압력 반사의 최하위 정도 또는 적응의 최하위 정도 또는 속도를 표시하는 것일 수 있다.
최상 혈압 변동 파라미터는 미리 결정된 범위 내에서의 압력반사 또는 미리 결정된 범위 내에서 적응의 적도를 표시하는 표시하는 것일 수 있다.
복수개의 자극 패턴 중 적어도 두 개의 자극 패턴은 각각 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 자극 패턴은 적어도 하나의 자극 펄스가 순서대로 제공되는 횟수 또는 기간이 서로 상이할 수 있다.
적어도 두 개의 자극 패턴은 상기 시스템이 순서대로 미리 결정된 AV 지연을 유발하도록 구성된 횟수 또는 기간이 서로 상이할 수 있다.
복수개의 자극 패턴 중 적어도 두 개의 자극 패턴은 적어도 두 개의 자극 패턴들 각각에 포함 된 하나 이상의 자극 설정이 서로 상이할 수 있다.
상기 복수개의 자극 패턴은 제1 자극 패턴과 제1 자극 패턴 뒤에 실행되는 제2 자극 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제2 자극 패턴은 상기 제1 자극 패턴의 입력 데이터 세트와 관련된 혈압 변동 파라미터를 이용하는 알고리즘에 기초하여 설정된 적어도 하나의 자극 설정을 가질 수 있다.
시스템은 환자의 혈압과 관련된 입력 데이터 세트를 제공하는 혈압 센서를 포함할 수 있다.
혈압 센서는 이식형일 수 있다.
혈압 센서 및 상기 제어기는 최소한의 부분적 폐쇄 루프로서 동작하도록 구성될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 혈압 감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 자극 펄스를 이용하여 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 제1 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 설정을 포함하는 제1 자극 패턴을 제공하고, 제1 시간 간격 동안 환자의 혈압과 관련된 제1 입력 데이터 세트를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기는 상기 제1 입력 데이터 세트와 관련된 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터를 계산하도록 구성될 수 있다. 제어기는 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성된 제2 자극 설정을 포함하는 제2 자극 패턴의 적어도 하나의 파라미터를 조정하도록 구성될 수 있다. 제2 자극 설정은 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터를 기초로 할 수 있다. 제어기는 제2 시간 간격 동안 제2 자극 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 혈압 감소용 시스템을 제공할 수 있다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버에 자극 펄스로 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 설정을 포함하는 자극 패턴을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 자극 패턴은 패턴은 초기 혈압값에서 감소된 혈압값으로의 즉각적인 감소를 유발하고, 이완시 환자의 평균 혈압을 초기 혈압의 적어도 8 mmHg 이하로 유지하도록 선택될 수 있다.
감소된 혈압값은 적어도 1분의 시간 동안 유지될 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 혈압 감소용 키트(kit)를 제공한다. 이 키트는 혈압 감소용 자극 패턴을 설정하기 위한 적어도 하나의 장치를 포함할 수 있다. 이 장치는 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 장치는 조정가능한 자극 패턴을 설정하기 위한 제어기 및 환자 혈압에 관련된 입력값에 기초하여 자극 패턴을 조정하기 위한 일련의 명령어를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 실시 예는 혈압 감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 이 시스템은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성되는 적어도 하나의 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 자극 설정은 수신되는 자극이 없을 때 최대 심방 신장이 심장의 최대 심방 신장 이하의 값이 되도록 구성될 수 있다. 심방 신장은 공지된 바와 같이 측정, 계산 및/또는 추정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 신장 결정은 심방 압력을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 신장 결정은 심방의 치수(예를 들어, 직경, 크기 또는 둘레)를 측정하거나 또는 추정하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 AV 판막이 개방될 때 심방이 최대로 수축하는 것을 유발하도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 메커니즘을 이전의 자연 심방 수축의 메커니즘과 상이하도록 적어도 하나의 심방 수축의 메커니즘을 변경하도록 구성될 수 있다. 심방 수축의 메커니즘은 예를 들어, 초음파(예를 들어, 심장 초음파 또는 심장 에코)를 포함하는 공지된 기술을 이용하여 평가될 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 힘을 감소시키도록 구성될 수 있다. 심방 수축력은 예를 들어, 일시적으로 심방 경련 또는 심방 조동(atrial flutter)에 의해 감소될 수 있다. 일 예는 미리 정의된 주기보다 짧은 시간 동안 심방에 급속 자극 펄스 버스트(burst)의 전달이다. 심방 수축력은 심방 압력의 감지 및/또는 공지된 수단을 사용하여 벽 운동 또는 혈류와 같은 심방 압력의 파생물의 감지로부터 계산될 수 있다. 이러한 감지는 폐쇄 루프에서 및/또는 가끔(예를 들어, 이식시 및/또는 진단시) 피드백으로서 사용될 수 있다.
적어도 하나의 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축을 방지하도록 구성될 수 있다. 심방 수축은 예를 들어, 일시적으로 심방 경련 또는 심방 조동(atrial flutter)을 생성시킴으로써 방지될 수 있다. 일 예는 미리 정의된 짧은 시간 동안 심방에 급속 자극 펄스 버스트의 전달이다.
다른 양태에서, 일 실시 예는 혈압 감소용 시스템을 제공한다. 이 시스템은 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하기 위한 적어도 하나의 자극 전극을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 환자의 심장에 자극 펄스의 자극 패턴을 실행시키기 위해 구성될 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 환자의 심장에 자극 펄스의 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 환자의 AV 판막 상태에 관련된 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 이 입력은 이식형 또는 체외형 소리 센서 또는 혈류 센서 및/또는 사용자 인터페이스로부터 유무선으로 통신함으로써 제공될 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 상기 판막 상태에 기초하여 적어도 하나의 자극 패턴을 조정하도록 구성될 수 있다.
환자의 AV 판막 상태에 관련된 입력은 상기 AV 판막의 폐쇄 타이밍을 나타낼 수 있다.
환자의 AV 판막 상태에 관련된 입력은 심장 소리 센서에 기초하여 제공될 수 있다.
혈류 센서는 이식형 센서를 포함할 수 있다.
혈류 센서는 AV 판막을 통해 흐르는 혈액을 감지하기 위한 초음파 센서를 포함할 수 있다.
제어기 및 혈류 센서는 적어도 부분적으로 폐쇄 루프로서 동작하도록 구성될 수 있다.
자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 감소하거나 또는 방지하도록 구성된 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 패턴을 조정하는 단계는 적어도 하나의 자극 펄스의 AV 지연을 조정하는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 실시 예는 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 심실 충전량을 감소하기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 적어도 하나의 심방 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 하나 이상의 자극 패턴의 자극 펄스의 전달을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 자극 펄스는 제1 자극 설정을 가질 수 있고, 적어도 하나의 자극 펄스는 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 제1 자극 설정과 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성될 수 있고, 이로써 전처치 심실 충전량으로부터 심실 충전량을 감소시킬 수 있다.
제1 자극 설정 및 제2 자극 설정은 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성될 수 있다.
제1 자극 설정은 제2 자극 설정의 AV 지연과는 상이한 AV 지연을 가질 수 있다.
하나 이상의 자극 패턴 중 적어도 하나의 자극 패턴은 한 시간의 주기로 적어도 두 번 반복될 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 지난 1분 이상의 시간 동안 연속적으로 하나 이상의 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있다. 제1 자극 설정은 적어도 50% 시간동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성될 수 있다.
제2 자극 설정은 제1 자극 설정 보다 더 긴 AV 지연을 가질 수 있다.
하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 상기 시간 간격의 최소한 약 85% 시간 간격동안 상기 제1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
시간 간격은 최소 30분일 수 있다.
시간 간격은 최소한 한 시간일 수 있다.
시간 간격은 최소한 24 시간일 수 있다.
하나 이상의 연속적인 자극 패턴은, 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성되며, 상기 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정과는 상이한 제3 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
하나 이상의 연속적인 자극 패턴은, 상기 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정과는 상이한 제3 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하고, 상기 제3 자극 설정은 상기 시간 간격의 약 50% 미만 동안 적어도 하나의 심실의 심방 수축을 줄이지 않거나 방지하지 않도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 연속적인 자극 패턴은 상기 시간 간격의 약 20 % 이하의 시간 간격 동안 적어도 하나의 심방에 심방 수축을 줄이지 않거나 방지하지 않도록 구성되는 제3 자극 설정을 포함할 수 있다.
하나 이상의 자극 패턴은 상기 제1 자극 설정을 갖는 10개 내지 60개자극 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 제1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성되고, 상기 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 10 내지 60회의 자극 펄스 내에 내포될 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 상기 제1 자극 설정 보다 더 긴 AV 지연을 가질 수 있다.
1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 상기 적어도 하나의 심실에서의 상기 심방 수축을 줄이거나 감소하도록 구성된 제1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
상기 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 자연적인 AV 지연을 포함할 수 있다.
상기 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 자연적인 AV 지연을 포함할 수 있다.
상기 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스 중 적어도 하나의 심박동은 자극이 없이 발생할 수 있다.
상기 제1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 감소하도록 구성되고, 제2 자극 설정은 자극 펄스들 사이에서 발생하는 혈압값 증가가 미리 결정된 값까지 제한되도록 심방 수축의 감소에 반응하거나 또는 적응하는 압력반사를 감소시키도록 구성될 수 있다.
제2 자극 설정은 약 1회의 심박동 내지 약 5회의 심박동 동안 혈압값의 증가를 허용하도록 구성될 수 있다.
자극 패턴은 상기 제1 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
자극 패턴은 상기 제2 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
자극 패턴 중 약 1% 와 약 40% 사이의 다수개의 자극 펄스는 상기 제2 자극 설정을 가질 수 있다.
자극 패턴은 혈압의 증가 및 감소에 응답하는 시간 상수의 비율과 일치하는 상기 제1 자극 설정을 갖는 자극 펄스 대 상기 제2 자극 설정을 갖는 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다.
제1 자극 설정은 제1 AV 지연을 포함할 수 있고, 제2 자극 설정은 제2 AV 지연을 포함할 수 있다. 제1 AV 지연은 제2 AV 지연보다 더 짧은 것을 수 있다.
자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 복수개의 자극 펄스들을 포함할 수 있다.
자극 패턴은 제2 자극 설정을 갖는 복수개의 자극 펄스들을 포함할 수 있다.
자극 패턴 중의 약 1%의 복수개의 자극 펄스들 내지 40%의 복수개의 자극 펄스들들은 제2 자극 설정을 가질 수 있다.
자극 패턴은 혈압의 증가 및 감소에 응답하는 시간 상수의 비율에 상응하는 상기 제1 자극 설정을 갖는 자극 펄스 대 상기 제2 자극 설정을 갖는 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 약 8개 내지 약 13개의 자극 펄스 대 제2 자극 설정을 갖는 약 2개 내지 약 5개의 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다.
상기 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 환자의 신체로부터 호르몬 응답을 유발하도록 구성될 수 있다.
다른 양태에 있어서, 일 실시 예는 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 심실 충전량을 감소시키기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함할 수 있다. 이 시스템은 적어도 하나의 심장 챔버에 상기 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴을 전달을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 자극 펄스는 심방 흥분이 시작된지 약 0 ms 바람직하게는 0ms 초과 내지 약 70 ms 사이의 시간 후에 심실 흥분의 시작을 유발하도록 구성된 설정을 포함할 수 있고, 그럼으로써 상기 전처치 심실 충전량으로부터 상기 심실 충전량을 감소시킨다. 예를 들어, 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 동작모드에서, 하나 이상의 흥분성 펄스는 적어도 하나의 심방에서 발생하는 심방 흥분이 시작되기 약 0 ms 과 약 70 ms 사이에 심실에 하나 이상의 흥분성 펄스를 전달한다.
일부 실시 예에서, 감지된 심방 흥분 타이밍은 흥분의 실제 시작 및 그것의 감지 사이의 지연을 고려함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 감지 지연이 20 내지 40 ms로 추청되는 경우, 자극 펄스는 심방 흥분이 시작되고 0-70 ms 이후에 전달될 수 있고, 이 시스템은 다음 예상되는 감지 이벤트 40 ms 이전부터 다음 예상되는 감지 이벤트 30 ms 이후까지 펄스가 전달되도록 설정될 수 있다. 이와 같이, 자극 펄스가 심방 흥분이 시작되기 0-50 ms 전에 심실에 전달되는 경우, 감지 지연을 20-40 ms 라고 가정하면, 시스템은 다음 예상되는 감지 이벤트의 40 ms 이전과 다음 예상되는 감지 이벤트의 90 ms 이전 사이에 펄스가 전달되도록 설정될 수 있다. 감지 지연은 흥분의 시작되는 점과 감지 전극 사이의 하나 이상의 거리전기 신호의 레벨, 감지 회로의 특성 및 감지 이벤트를 설정한 임계값에 기인될 수 있다. 이 지연은 예를 들어, 흥분의 시작 위치에서 전극 위치까지 신호가 전파되는 기간, 감지 회로의 주파수 응답과 관련된 기간 및/또는 감지 회로에 의해 신호 전파 에너지가 검출가능한 레벨에 도착하기 위해 요구되는 기간을 포함할 수 있다. 이 지연은 의미심장하고 예를 들면 약 5 ms 내지 100 ms 사이의 범위일 수 있다. 지연을 추정하기 위한 하나의 접근법은 심방과 심실 모두 감지하여 측정되는 AV 지연과 심방은 지나가고 심실이 감지하는 AV 지연 사이의 시간차를 이용하는 것이다. 다른 접근법은 세트 임계 값, 신호 강도, 및 주파수 내용에 기초하여 증폭기의 응답 시간의 계산법을 사용할 수 있다. 다른 접근법은 혈압의 효과가 원하는 AV 지연으로 심방과 심실 양장에 페이싱됨으로써 획득되는 효과와 동일할 때까지 심방 감지에 이용되는 지연을 변형하는 것을 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 이 시스템은 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 심실 충전량을 감소하도록 제공된다. 이 시스템은 적어도 하나의 심방 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 자극 회로를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 지난 10분 이상의 시간간격 동안 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 실행하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 자극 펄스는 최소한 5분의 시간 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성되는 제1 자극 설정을 갖고, 적어도 하나의 자극 펄스는 상기 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 가짐으로써 상기 전처치 심실 충전량으로부터 심실 충전량을 감소시킨다.
다른 양태에서, 전처치 심실 충전량을 갖는 환자의 심실 충전을 감소하는 방법을 제공한다. 이 방법은 지난 10분 이상의 시간간격 동안 적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 자극 펄스는 적어도 5분의 시간 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 가지며, 적어도 하나의 자극 펄스는 상기 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 갖는다.
본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 장점은 하기의 도면 및 상세한 설명의 검토에 의해 당업자에 명백하게 되거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 장점은 이러한 설명과 이러한 개요 내에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있고, 이하의 청구 범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
전반적으로, 개시된 방법 및 시스템의 일부 실시 예들은 적어도 하나의 심실의 충전을 감소시키고 결과적으로 혈압을 감소시키기 위한 차별적 접근법을 제공한다. 혈압을 감소시키기 위한 이전의 기계적인 방법과는 달리, 본 명세서에 개시된 일부 실시 예는 적어도 하나의 대응하는 심방 내에 압력을 증가시키지 않고 이러한 목표를 달성할 수 있다.
본 발명은 이하의 도면과 상세한 설명을 참조하여 더 상세한 이해를 얻을 수 있다. 도면의 구성요소는 반드시 동일한 비율일 필요는 없고, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 강조되거나 대체될 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 참조 부호는 다른 도면에서 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대하여 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 점선 사각형 A로 표시한 부분을 확대한 도면이다.
도 3a 는 도 2의 a 시점과 a' 시점 사이의 부분을 확대한 도면이다.
도 3b는 도 1의 점선 사각형 A로 표시된 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 1의 점선 사각형 B로 표시한 부분을 확대한 도면이다.
도 5a 는 도 1의 점선 사각형 C로 표시한 부분을 확대한 도면이다.
도 5b는 도 5a의 c 시점과 c' 시점 사이의 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대해 나타내는 도면이다.
도 7은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대해 나타내는 도면이다.
도 8은 설정 및/또는 자극 패턴을 선택하기 위한 예시적인 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 혈압을 감소시키기 위한 예시적인 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 10a는 건강한 심장의 심전도, 대동맥 압력과 좌심실 압력을 포함하는 시간 플롯을 도시한다.
도 10b는 건강한 심장의 심전도, 대동맥 압력과 좌심실 압력을 포함하는 시간 플롯을 도시한다.
도 11a는 고혈압성 개 심장의 우심방 압력, 이완기 부분을 확대한 우심실 압력, 우심실 압력, 및 심전도의 시간 플롯을 도시한다.
도 10b는 고혈압성 개 심장의 우심방 압력, 이완기 부분을 확대한 우심실 압력, 우심실 압력, 및 심전도의 시간 플롯을 도시한다.
도 12는 고혈압성 개 심장의 우심방 압력, 이완기 부분을 확대한 우심실 압력, 우심실 압력, 좌심실 압력과 동시에 그래프 대동맥 압력 및 심전도를 도시한다.
도 13은 혈압을 감소시키기 위한 예시적인 방법(40)을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 장치(50)를 도시하는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인공 판막을 도시하는 개략도이다.
도 16은 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대하여 도시하는 도면이다.
인간의 심장은 2개의 심방과 2개의 심실로 구성되어 있다. 정상적인 심박동 주기에서의, 심장 수축에서는 심방 수축이 시작되어 심실 수축이 이어진다.
심장 수축의 기계적인 과정은 심장의 전기 전도에 의해 제어된다. 각각의 심장박동 주기 동안에 탈분극파는 동방결절에 있는 세포에 의해 시작된다. 탈분극은 심방에서 방실(AV) 결절로 그 다음 심실로 전파된다. 건강한 심장에서는, 방실 지연(AV 지연), 즉 심방 흥분의 시작과 심실 흥분의 시작 사이의 지연 시간은 일반적으로 120 밀리세컨드(ms)와 200 밀리세컨드(ms) 사이이다. 심방 수축과 심실 수축의 상대적 타이밍은 특히 각 챔버의 흥분의 상대적 타이밍에 의해 그리고, 전기적 활성화의 결과로 기계적 수축을 발생시키기 위해 각 챔버가 필요로 하는 시간에 의해 영향을 받는다(이것은 크기, 전파 속도, 근육 세포의 특성의 차이 등에 좌우된다).
수축이 일어나기 전에, 심장 근육은 이완되고 혈액은 심방과 심실 사이의 판막을 통해서 심방에서 심실로 자유롭게 흐른다. 이 기간은 급속 충전 단계와 완속 충전 단계로 나눌 수 있다. 급속 충전 단계는 정맥계와 심방으로부터의 혈액이 심실에 빠르게 충전되는 동안으로서, 심실의 이완 직후에 시작된다. 급속 충전 단계가 약 110 ms 초 지속된 후, 완속 충전 단계가 이어지며, 완속 충전 단계는 심방 수축이 시작될 때까지 지속된다. 완속 충전 단계의 지속 시간은 심박수에 따라 달라진다. 그 이후 심방 수축에 따라, 심방의 압력이 증가하여 혈액이 더 빠르게 심실로 흐르게 된다. 이 심실 충전에 대한 심방 수축의 기여는 "심방 수축(atrial kick)"으로 알려져 있다. 심방 수축은 일반적으로 심실 충전의 약 10% ~ 30%를 책임진다.
심장 주기는 심방의 흥분이 시작될 때 시작된다. 이후, 약 50 ~ 70 ms 이후 약 70~110 ms 기간 동안 심방 수축이 시작된다. 한편, 전기적 자극이 심실로 전달되고 심실 흥분의 시작은 약 120 ~ 200 ms AV 지연 후에 일어난다(AV 지연은 일부 건강하지 않은 개체에서는 약 250 ms가 지연될 수 있다). 심실 수축에 따라, 심실내 혈압이 높아지고 각각의 심방과 심실 사이의 판막(AV 판막)은 수동적으로 닫히게 되어, 혈액이 심방에서 심실로 유입되는 것이 중지되고, 역류가 방지된다. 약 50 ms 지속되는 등용성 수축기로 알려진 다음 수축 기간 동안, 모든 심실 판막은 닫치고 부피가 크게 변화지 않은 채 심실 내의 혈압이 빠르게 증가한다. 심실의 압력이 더 증가함에 따라, 심실과 동맥 사이의 판막이 개방되어 심실 내의 혈액이 흘러 나가 심장 밖으로 나간다. 수축은 급속 배출기와 감소 배출기로 구분된다. 급속 배출기는 박출량의 약 2/3가 토출되는 동안으로 약 90~110 ms 지속된다. 급속 배출기 끝에, 심실과 심방 내의 압력은 피크에 도달한다. 급속 배출기 이후에 약 130-140 ms 지속되는 감소 배출기가 이어진다. 이후 모든 판막은 다시 닫히고, 심실 내의 압력이 저하되는 동안 심실은 약 60~80 ms의 등용성 이완기 내에서 이완된다. 이때, 심실과 심방 사이의 판막은 재개방되어 혈액이 심실 안으로 자유롭게 흘러들어오고, 새로운 자극 주기가 시작될 수 있다.
본 명세서에서, 심장 자극은 심실 충전량 및/또는 혈압(BP)을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. BP 또는 BP의 변경은 수축기 혈압(SysBP), 이완기 혈압, 평균 혈압, 하나 이상의 챔버에서의 BP 및 그 외에 관련 BP 파라미터로 측정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 펄스 생성기를 가지는 다른 종류의 장치 또는 심박 조율기와 같은, 전기 자극기는 혈압을 감소시키기 위해서 환자의 심장을 자극하는데 사용될 수 있다. 전기 자극기에 전기적으로 유선 또는 무선으로 연결된 전극들은 심장 챔버에 인접하게 위치될 수 있다. 전기 자극기는 전극을 통하여 심장 챔버에 펄스를 제공하도록 동작될 수 있다.
일부 실시 예에서, 심실의 충전에 대한 심방 수축의 기여가 감소되거나 또는 방지되도록 심장을 자극하는 것은 이완기의 끝에서 심장의 충전을 감소시키고 그 결과 혈압을 감소시킨다. 단순화하기 위해, 이하 설명에서 이러한 자극은 “BPR (Blood Pressure Reducing; 혈압 감소) 자극" 이라고 지칭될 것이다. BPR 자극은 심방 수축을 감소시키거나 심지어 방지하도록 적어도 하나의 심장의 챔버에 적어도 하나의 자극 펄스를 전달하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 펄스는 "BPR 자극 펄스" 또는 "BPR 펄스"로 지칭 될 것이다. 여기서 사용되는 "자극 펄스"는 단일 심박동의 기간 내에 상기 심장의 하나 이상의 챔버들로 전달되는 하나 이상의 전기 펄스들의 시퀀스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 자극 펄스는 심실 내의 하나 이상의 위치에 전달되는 하나 이상의 전기 펄스 및/또는 심실 내의 하나 이상의 위치에 전달되는 하나 이상의 전기 펄스를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시 예에서, 자극 펄스는 심방에 전달되는 제1 전기 펄스와 대응되는 심실에 전달되는 제2 전기 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 펄스는 심장의 하나 이상의 챔버의 복수개의 위치로 전달되는 단일 펄스를 포함할 수 있다.
자극 설정은 단일의 심장 주기 내에 전달되는 하나 이상의 자극 펄스의 하나 이상의 파라미터를 의미한다. 예를 들어, 이러한 파라미터는 전력, 단일 자극 펄스를 포함하는 전기 펄스 사이의 시간 간격(예를 들면, AV 지연), 심장의 자연 리듬에 대한 전달의 기간, 자극 펄스 또는 그것의 일부의 길이 및 둘 이상의 챔버 사이에 및/또는 단일 챔버 내의 전달 위치(site) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. BPR 자극 설정 또는 "BPR 설정"은 하나 이상의 BPR 펄스의 설정을 포함할 수 있다.
자극 패턴은 동일한 자극 설정을 갖는 연속의 펄스를 포함할 수 있고 또는 자극 패턴은 각각이 상이한 자극 설정을 갖는 복수개의 펄스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 제1 설정을 갖는 하나 이상의 펄스 및 제1 설정과는 상이한 제2 설정을 갖는 하나 이상의 펄스를 가질 수 있다. 자극 패턴이 설정되기 시작할 때, 이것은 자극 패턴이 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 일부 실시 예에서, 자극 패턴은, 자극 펄스가 전달되지 않지만 펄스가 제로파워에서 전달되는 것으로 보여지는 하나 이상의 심장 주기를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 자극 패턴은 복수의 동일한 펄스 또는 둘 이상의 서로 다른 설정을 포함하는 펄스의 시퀀스를 포함할 수 있다. 패턴 내의 두 개의 자극 시퀀스는 설정 내에 제공되는 펄스의 순서에서 차이가 있을 수 있다. 둘 이상의 자극 시퀀스는 선택적으로 (시간 및/또는 심박수에서) 그들은 서로간에 길이 차이가 있을 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 BPR 설정을 갖는 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 BPR 설정을 갖지 않는 펄스를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 적어도 하나의 심실에서 감소 또는 심방 수축을 방지하도록 구성되는 자극 설정의 예시는 전처치 심실 충전량으로부터 환자의 심실 충전량의 감소를 유발하도록 구성되는 임의의 자극 설정을 포함할 수 있다. 이것은 폐쇄된 AV 판막에 가해지는 심방 수축이 약간이라도 발생됨으로써 유발될 수 있다. 일부 이러한 예는 다음을 포함한다.
a. 환자의 심방에서 자극이 시작되기 0-50 ms 전에 환자의 심실에 하나 이상의 자극 펄스를 전달하는 하는 것. 선택적으로 이 지연은 심방의 흥분의 감지에 기초하여 설정된다. 선택적으로, 이것은 자극 펄스가 심실로 전달된지 0-50 ms 이후 하나 이상의 자극 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함한다. 선택적으로, 이는 환자의 자연 심박수보다 약간 높은 속도로 수행된다.
b. 환자의 심방에서 흥분이 시작된지 0-70 ms 후에 환자의 심실에 하나 이상의 자극 펄스를 전달하는 하는 것. 선택적으로 이 지연은 심방의 흥분의 감지에 기초하여 설정된다. 선택적으로, 이것은 자극 펄스가 심실로 전달되기 0-70 ms 전에 하나 이상의 자극 펄스를 심방에 전달하는 것을 포함한다. 선택적으로, 이는 환자의 자연 심박수 보다 약간 높은 속도로 수행된다.
일부 실시 예는 감지되는 자연 심박수 또는 자연 흥분에 기초하여 자연 심박수보다 높은 속도로 자극을 전달하도록 구성된 혈압 감소용 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이 시스템은 자극 펄스의 전달 사이에서 자연 흥분을 감지하도록 구성될 수 있고, 자연 활동이 감지되는 경우 이 시스템은 챔버로의 자극 펄스의 전달을 억제하도록 구성될 수 있다. 주어진 시간 내에 감지된 활성화 양이 임계값을 초과하는 경우, 자연 심박수가 자극 펄스의 전달 속도보다 더 높은 것으로 간주될 수 있으며, 이런 경우에 전달 속도는 예컨대 환자의 증가된 심박수를 수용하기 위해, 증가될 수 있다. 반면에, 주어진 시간 이내 감지된 활성화 양이 임계값(이 임계값은 0일 수 있음) 보다 낮은 경우, 자연 심박동이 자극 펄스의 전달 속도보다 더 낮은 것으로 간주될 수 있고, 이 경우 전달 속도는 예컨대 환자 심장을 흥분시키지 않기 위해 감소될 수 있다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 혈압 감소용 시스템은 환자 심장의 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분 속도를 감지하기 위한 센서, 심방과 심실에 자극 펄스를 전달하기 위해 구성된 자극 회로 및 이 자극 회로에 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 선택적으로, 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분 속도를 감지하기 위한 센서는 심방 흥분을 감지하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 감지에 기초하여 환자의 심장 박동을 검출하고 자극 펄스를 심방과 심실의 적어도 하나에 각각 제공하는 동작 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 자극 펄스는 감지된 흥분 속도보다 높은 속도로 전달될 수 있고, 심방이 자극되기 약 50 ms 전과 심방이 자극된지 약 70ms 후 사이의 시간에 심실을 자극하도록 구성될 수 있다.
심방 수축의 감소는 혈압에 즉각적으로 영향을 미치는 반면, 호르몬 매개 메커니즘은 더 오래 걸릴 수 있다. 일부 장치는 즉각적 효과와 호르몬 매개 효과 모두를 갖도록 구성될 수 있고, 선택적으로 BPR 설정 및/또는 자극 패턴의 일부는 심방 신장(Atrial stretch:심방 스트레치라고도 함)면에서 의미있게 증가하는 일 없이 심방 수축을 줄이거나 또는 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 심실 수축이 피크 압력 또는 그 이후에 AV 판막이 닫히는 경우, 판막이 정상보다 이르게 닫히는 것은 심방의 신장을 증가시키지 않는다. 따라서, 일부 실시 예에서, 장치는 적어도 40 ms 또는 적어도 50 ms 의 AV 지연과 비교 가능하도록 심방 흥분과 심실 흥분의 상대적 타이밍을 유발하도록 구성될 수 있다. 심방 신장은 당업계에서 공지된 바와 같이 측정, 계산 및/또는 추정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 신장 판정은 심방 압력을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 신장 판정은 심방의 치수(예, 직경, 크기 또는 둘레)를 측정하거나 또는 평가하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, BPR 자극 설정은, AV 판막이 개방되어 있을 때, 심장 주기의 심방 수축이 불완전하도록 설정될 수 있기 때문에, 심방 수축이 감소될 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막의 폐쇄에 대항하여 심방 수축이 완전하게 또는 부분적으로 일어날 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 수축이 방지되거나 대거 감소될 수 있다.
일부 실시 예에서, 오직 하나 이상의 심실이 자극될 수 있고 자극 펄스가 비정상적인 AV 지연을 갖도록 시간(예를 들어, 심방이 흥분되기 50 ms 전부터 심방이 흥분되지 120 ms 후까지)이 지정될 수 있다. 일부 실시 예에서, BPR 자극 설정은 하나 이상의 심방에 적어도 하나의 전기 펄스 또는 자극의 전달을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 심방 자극이 심방 수축의 원인이 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 심방 자극은 심방 수축을 방해할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 심방 펄스는 심방 경련 또는 비효율적 심방 수축의 다른 유형의 원인이 될 수 있다.
BPR 자극에 의한 혈압의 감소는 자극 신호의 인가시에 실질적으로 즉시(예를 들어, 1초 또는 3초 이내 또는 1,3,5 심박동 이내) 관찰될 수 있고, 자극 시작으로부터 5회 미만 심박동 내에 최소한의 혈압값에 도달할 수 있다.
BPR 자극의 설정을 제어함으로써, 하나는 BP가 감소되는 '정도'를 제어할 수 있다. 이 '정도'는 때때로 환자 별로 다르며 및/또는 심장 내의 하나 이상의 자극의 정확한 위치 및/또는 심장의 감지 전극과 관련된다.
적용(Adaptation)
a. 발명자들은 자극이 유지되는 동안에, 적응 패턴을 보여줄 수 있다는 것을 알게 되었으며, 이 적응 패턴에서 혈압은 (보통 5분보다 짧은 시간 또는 심지어 1분 미만에 발생될) 시간이 지난 후 증가하고, 잠재적으로 자극 이전 혈압값 근처까지 도달하거나 심지어 그 이상으로 도달한다. 적응은 적어도 부분적으로, 총말초저항(total peripheral resistance)의 증가 등의 심혈관계의 특성의 변화에 기인 할 수 있다. 발명자는 또한, 자극의 종료는 혈압을 혈압이 자극전 값 또는 심지어 그보다 높은 값으로 신속하게 복귀시키는 결과를 가져오고, 그 후 심장이 자극되지 않는 정도와 유사한 정도로 자극 신호를 감소시켜 혈압에 즉각 반응한다는 것을 더 발견하였다. 또한, 복수개의 BPR 자극 설정을 포함하는 상이한 자극 패턴은 상이한 혈압 적응 패턴을 가져온다는 것을 발견하였다.
b. 자극 패턴은, 예컨대, 적어도 하나의 제1 자극 설정 및 제1 자극 설정과는 상이한 제2 자극 설정을 포함할 수 있고, 제1 자극 설정 및 제2 자극설정은 심방 수축을 감소시키거나 방지하도록 구성된다. 자극 패턴은 심지어 2개 이상의 서로 상이한 자극 설정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 설정은 제1 설정보다 AV 지연이 더 길다. 일부 실시 예에서, 제2 설정은 심방 수축을 감소하지 않도록 구성될 수 있다.
도 1에서, 자극 신호를 수신하는 고혈압 환자의 수축기 혈압을 시간에 대해 나타내는 도면이 도시된다. 그래프에서 + 표시는 모든 심장박동에 대한 피크 수축기 혈압을 도시한다. 약 첫번째 2분 동안, 아무런 자극 신호가 전달되지 않았다. 알 수 있는 바와 같이, 환자의 초기 혈압은 평균 150 mmHg 보다 높았다. 당 업계에 공지된 바와 같이, 혈압에서의 진동(약 ± 10 mmHg)은, 호흡주기에 기인한 것이다.
이후, 제1 자극 패턴은 a-a' 시간 간격 동안 적용되었고, 제2 자극 패턴은 b-b'시간 간격 동안 적용되었고, 제3 자극 패턴은 c-c'시간 간격 동안 적용되었다. 자극 패턴들 사이에서 그리고 세 번째 자극 패턴 이후에는 심장은 자극되지 않았다.
도 1의 점선으로 표시한 사각형 A 부분을 확대하여 도시한 도 2가 주목된다. 도 1의 a-a' 시간 간격에 해당하는 도 2에서 점선으로 표시된 사각형에서의 시간 동안, 자극이 시작되어 환자의 우심방과 우심실에 전달되었고, 그 결과 심방은 심실의 2ms 전 BPR 자극 신호(펄스)를 수신받는다. 도 1과 도 2에서의 a' 로 표시된 시간에서 자극은 종료된다. a-a' 시간 간격 동안, 환자의 수축기 혈압이 110 mmHg 이하의 최소 값으로 처음 감소했고, 이후 점차적으로 초기 혈압과 달성된 최소값 사이의 중간 값까지 증가 하였다. a' 점에서, 자극은 멈췄고, 혈압의 즉각적인 오버슈트(overshoot)가 관찰되었고, 오버슈트된 혈압은 170 mmHg를 넘는 값이다. 약 십여회(dozen)의 심박 내에서, 혈압이 초기 범위로 되돌아왔다.
도 1과 도 2에 제시된 혈압의 변화는, 적어도 부분적으로, 압력반사(baroreflex)로서 알려진 혈압의 변화에 대한 심장혈관계의 반응을 나타낸다. 압력반사는 심혈관 특성(예를 들어, 말초 저항 및/또는 심장 수축)을 변경함으로써 자극전 수준으로 혈압을 회복시키는 역할을 한다. 심실충전의 감소가 원인이 되는 혈압 감소는 자극전 혈압으로 복원하는 방향으로 유도되는 압력 반사 반응을 유발하는 것으로 가정될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서의 a'점에서 심혈관계에서 압력 반사의 효과는 명백하게 나타난다. 그 점에서, 심실 충전에 영향을 미치는 자극은 철회되고 혈압은 즉시 자극 전 혈압을 초과하였다. 이것은 심장혈관계에 압력반사 변화(예를 들면, 말초 저항 증가 및 수축성이 증가)를 나타내기 위해 수행될 수 있다. 자극은 멈추고 혈압은 피크인 a'점에서, 압력반사는 이번엔 변경 전의 수준으로 혈압을 낮추기 위해 심장혈관계의 하나 이상의 특성을 다시 변경함으로써 혈압이 증가되도록 응답했다. 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 혈압이 증가 및 감소에 대한 압력반사 피드백 반응은 혈압의 증가에 대한 반응이 혈압의 감소에 대한 반응보다 더 빠르다는 점에서 비대칭이다. 일부 실시 예는 본 명세서에 상세히 기술 된 바와 같이, 예를 들어 자극 패턴을 제어함으로써, 감소된 충전에 기인한 혈압의 감소의 적응을 감소 또는 방지하기 위해 압력 반사의 이러한 비대칭을 활용할 수 있다.
도 3a는 도 1의 a 시점과 a' 시점 사이의 곡선을 확대한 도면이다. 도 3a에서, 지수함수식은 적응 반응을 보여주기 위해 플롯(plotted) 곡선이 적합하고, 이 함수식은 시간과 수축기 BP 사이의 관계를 설명하고 하기 수학식1과 같다.
[수학식 1]
P=Pi+DP(1-e-t/k)
여기서 P (mmHg)는 수축기 혈압을 나타내고, Pi (mmHg)는 BPR 자극의 시작시 감소되는 혈압의 제1 평균 혈압이며, DP (mmHg)는 새로운 정상상태 레벨로 초기 감소 후에 압력이 증가하는 압력의 양을 나타내는 상수이고, K(초)는 반응 시간 상수이고, e는 자연로그에 기반을 둔 수학적 상수이고, t(초)는 시간이다.
도 3a에서, 매칭된 함수식은 하기와 같다.
P=115+23(1-e-t/15.5)
여기서 Pi는 115 mmHg인 것을 알 수 있고, DP는 23 mmHg이고, k는 15.5 초이었다.
도 3b는 도 1에서 점선으로 표시된 사각형 A'에 의해 나타낸 부분을 확대한 도면이다. 도 3b에서, 지수 함수식은 BPR 자극 전달의 종단에 대한 적응 응답을 보여주기 위해 플롯 곡선이 적합하다. 알 수 있는 바와 같이, 혈압의 감소에서 분명한 이러한 반응은 BPR 자극에 대한 반응보다 빨랐다.
도 3b에서, 매칭된 함수식은 하기와 같다.
P=190-35(1-e -t/4.946)
여기서 Pi는 190 mmHg 이 되고, DP 는 -35 mmHg이고, k는 4.946 초이었다.
전술한 바와 같이, 혈압의 감소에 대한 압력반사 반응은 혈압 증가에 대한 압력반사 반응보다 훨씬 느리다. 이것은 혈압 증가 대 훨씬 빠른 응답을 전술한 시간 상수 k의 비율(약 15 초 대 약 5 초)에 의해 표시한다. 이러한 압력반사 반응 속도의 비대칭은 혈압의 평균 감소, 감소 또는 심지어 적응을 방지하는 자극 패턴을 설계하는 수단을 제공할 수 있다. 예를 들면, 바람직한 실시 예에서, 자극 패턴은 가중 응답(weighted response)이 변화를 촉진하는 방식으로 혈압 증가가 적용된 심혈관계에서 변화를 돕는 방식으로 2개의 자극 설정 사이에서 번갈아 일어날 수 있다. 이 실시 예에서, 심장은 두가지 자극 설정을 갖는 자극 패턴을 사용하여 자극 될 수 있다: 제1 설정은 심실 충전을 감소하도록 설계됨으로써 혈압을 줄이고, 제2 설정은 통상의 심실 충전을 갖거나, 적어도 제1 설정의 심실 충전보다 높은 심실 충전을 갖도록 설계된다. 이 자극 패턴은 혈압이 감소하도록 압력반사 반응의 시간 상수보다 더 짧은 기간 동안 전달되는 제1 설정(BPR)을 갖는 펄스를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 적응이 나타나기 시작할 수 있고, 혈압은 감소된 레벨에서부터 증가할 수 있지만, 자극전 레벨까지는 도달할 수 없다. 자극 패턴은 혈압이 증가되도록 압력반사 응답의 시간 상수보다 더 긴 기간 동안 전달되는 제2 설정(예를 들면, 자연 AV 지연)을 갖는 펄스를 포함할 수 있다. 이 경우, 혈압이 감소를 유발하는 압력반사가 고려될 수 있고, 혈압은 심지어 이 제2 설정이 전환하기 전에도 그것의 레벨로 복귀할 수 있다는 충분한 이점이 있다. 이러한 패턴에서 압력반사의 가중 응답은 평균 압력이 자극전 레벨 보다 더 낮은 동안에 이 적응을 감소 또는 방지할 수 있다. 상이한 설정을 갖는 펄스의 전달에 할당된 시간상수와 기간 사이의 관계는 전체 자극 패턴에 영향을 주는 압력반사의 응답 레벨을 결정할 수 있다. 주어진 자극 설정에서, 전달 기간이 반응의 시간 상수보다 더 짧게 선택되는 경우, 압력반사는 심혈관계가 자극전 레벨로 다시 변경가능 하지 않게 할 수도 있고, 상기 선택된 기간이 시간 상수보다 더 큰 경우, 압력반사 효과가 더 현저하게 될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, b-b' 사이의 간격동안, 제2 자극 패턴이 전달되었다. 도 4는 도 1의 이 부분(도 1에서 점선으로 표시된 사각형 B로 나타냄)의 확대된 버전을 도시한다. 제2 자극 패턴에서, 12 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms의 AV 지연되어 심방과 대응하는 심실 양자에 전달되었고, 이후에 오직 심방 자극만 있고 심실에는 자극이 없도록 인위적으로 전달되는 3회의 심장박동이 이어진다. 마지막 3회의 심장박동 동안에, 심실 흥분이 ~ 180 ms의 AV 지연을 가져오는 AV 결절을 통해 자연 전도에 의해 발생했다. 이 두 번째 자극 패턴은 도시된 시간 간격의 지속 시간 동안 반복되었다. 도 4에서, 곡선과 매칭되는 지수 함수식은 하기와 같다.
P=112+30(1-e-t/25.5)
알 수 있는 바와 같이, Pi 및 또한 DP는 제1 자극 패턴(도 3a의 a-a')의 대응값과 비교할만 하였다. 그러나, 제2 패턴의 k는 제1 자극 패턴의 시간 상수의 거의 2배였다. 이 시간 간격에서, 적응은 도 3a에서 보다 더 느린 속도로 발생하였지만, 이 패턴이 자극 펄스들 사이에서 전환될 때 혈압은 도 3a에서 했었던 것보다 더 급등했다. 이 결과는 자극 설정을 번갈아 갖는 자극 패턴의 사용이 적응을 감소시킨 다는 것을 입증한다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, c와 c' 사이에서 제3 자극 패턴이 전달되었다. 도 5a는 도 1에서 점선으로 표시된 사각형 C에 의해 마크된 부분을 확대한 도면이다. 이 부분은 c와 c' 사이의 곡선 부분을 포함한다. 제3 자극 패턴에 있어서, 12회 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms AV 지연되어 전달되었고, 각각이 120 ms의 AV 지연을 갖는 3회의 BPR 펄스가 이어진다. 이것은 도시된 시간 간격의 지속 시간 동안 반복되었다.
도 5a의 점선으로 표시된 사각형에 의해 마크된 부분의 곡선이 도 5b에 표시된다. 도 5b에서, 지수 함수는 2ms AV 지연되어 전달되었고, 120 ms의 AV 지연을 갖는 3개의 BPR 펄스가 이어지는 12회 BPR 펄스의 자극 패턴의 전달에 대응하는 적응을 보여주는 곡선으로 나타내어진다.
도 5b에서, 매칭된 함수식은 하기와 같다.
P=109.7+22.3 (1-e-t/45.4)
여기서 Pi는 109.7 mmHg 이 되고, DP는 22.3 mmHg이고, k는 45.4 초이다. 알 수 있는 바와 같이, 혈압에서 초기 감소는 도 3a에 도시된 바와 ( Pi = 115 또는 109.5) 유사한 반면, 적응 시간 상수(k)는 (45.4 초 대 15.5 초) 훨씬 높았고, 이것은 저혈압이 도 3a에서 보다 약 3배 정도 긴 시간 동안 유지되었다는 것을 의미한다.
이제 도 6을 주목하면, 고혈압 환자의 심장은 12회 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms AV 지연되어 전달되었고, 각각 80 ms의 AV 지연을 갖는 3회의 BPR 펄스가 이어지는 자극 패턴으로 자극되었다.
알 수 있는 바와 같이, 이 경우, 적응 속도는 할당된 시간 간격에서 매우 낮아서 거의 감지되지 않았다. 적응은 매우 느리거나 존재하지 않았음을 시사하는 지수 공식은 일치할 수 없었다.
도 7에서, 고혈압 환자의 심장은 12회 BPR 펄스의 시퀀스가 2ms의 AV 지연에서 전달되었고, 각각 40 ms의 AV 지연을 갖는 3회의 BPR 펄스가 이어지는 자극 패턴으로 자극되었다. 자극은 t1에서 시작되고 t2에서 끝났다. 측정 적응 응답은 없었고 맞춤 곡선은 사실상 선형이고 t1-t2 시간 간격 바로 전후의 혈압보다 약 31 mmHg의 낮은 약 112 mmHg의 고정된 평균 감소 혈압을 가졌다.
이전에 도시된 상이한 자극 패턴들로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 적어도 하나의 BPR 자극으로 구성된 자극 패턴은 적어도 하나 이상의 접근 타겟으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 혈압(수축기 및/ 또는 이완기)의 초기 감소를 일으키는 것으로 설정 될 수 있으며, 초기 감소는 미리정해진 임계값을 초과하거나 미리정해진 범위 내일 것이다. 특정 실시 예에서, 혈압은 적어도 주어진 백분율 또는 적어도 주어진 측정(measure)(예를 들어 10 or 20 mmHg 또는 심지어 30 mmHg )에 의해 감소되거나 또는 혈압은 주어진 범위(예를 들어 90 and 130 mmHg 사이의 SysBP) 이내 또는 주어진 목표(예를 들어 130 mmHg SysBP) 이하가 되도록 감소될 수 있다. 일부 실시 예에서, 목표가 감소된 평균 범위 이내에서 오랜 시간 동안 감소된 혈압을 유지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어 전처치 혈압은 기간 또는 심박수 동안 미리정해진 평균 혈압으로 감소될 수 있다. 다른 실시 예에서, 목표는 주어진 심박수의 백분율이 감소된 범위/임계값이 되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 목표는 자극 펄스들 사이에서 급등 레벨을 감소시키면서 혈압을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 미리 결정된 시간 간격 동안 일정한 혈압으로 혈압을 더 낮추기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 심장 박출량에 큰 영향을 주지않고 혈압을 더 낮추는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 간헐적인 BPR 펄스를 인가하는 것은 BPR 펄스 사이에서 발생하는 더 높은(또는 심지어 전체) 심방 수축을 갖는 펄스를 허용할 수 있다. 더 높은(또는 심지어 전체) 심방 수축을 갖는 펄스는 BPR 펄스가 심장 출력을 의미있게 저하하는 것을 방지할 수 있다. 다른 실시 예에서, 혈압(후부하(afterload))의 감소와 함께 총 말초저항을 낮춤에 관련된 적응을 감소시키는 혈관계를 통한 흐름에 영향을 줌으로써 심 박출량에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 환자의 자연적 리듬보다 더 높은 속도로 페이싱(pacing)하는 것은 더 낮은 1회 박출량과 연관될 수 있는 심 박출량에 부정적인 영향을 회피할 수 있다.
일부 실시 예에서, 주어진 패턴의 혈압 변화의 시간 상수를 산출할 수 있고, 계산된 시간 상수의 임의의 비율로서 설정되는 심박의 시간 또는 횟수 동안 하나 이상의 BPR 자극 파라미터를 갖도록 자극 패턴을 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에서, K는 BPR 펄스가 전달되는 동안의 혈압 증가 속도가 약 15 초 및 BPR 펄스의 전달이 종결될 때의 적응 속도가 약 4.9 초로 측정되었다. 일부 실시 예에서, 주어진 값 이상으로 혈압이 증가하는 것을 방지하는 것이 바람직 할 수 있고, 이 경우에, BPR 펄스의 전달 기간을 K 보다 현저히 작게 되도록(예를 들면, K의 30 % 내지 60 %로) 선택할 수 있다. 이 실시 예에서, 간격은 15 초 미만이 되도록 선택될 수 있다. 이러한 간격은 약 6-10 초 약 8-14회 심박동을 포함할 수 있고, 이 심박수는 1분당 약 80 심박동을 포함할 수 있다.
선택적으로, BPR 펄스의 중단에 대한 적응 반응을 활용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 비교적 큰 k가 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 3b에 기초하여, 3-5회 심박 기간(k는 약 4.9 초임) 이 선택 될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 도 3a 및 도 3b에 기초하여 발명자는 도 4의 자극 패턴을 적용했다.
자극 패턴은, 예를 들어, 복수개의 자극 패턴(즉, 일련의 목표 파라미터에 가장 근접한 것을) 중에서 최고가 되도록 설정될 수 있고/있거나 그것은 설정 목표에 일치되는 제1 테스트 자극 패턴으로서 선택될 수 있다.
자극 패턴의 설정 및/또는 자극패턴의 선택을 위한 방법의 실시 예 .
도 8은 자극 패턴을 설정 및/또는 자극 패턴을 선택하기 위한 예시적인 방법(600)을 개략적으로 보여준다. 방법(600)은 BPR 자극을 수행하는 장치의 주입하는 동안 및/또는 장치 동작 파라미터를 주기적으로 조정하고 및/또는 연속적으로 동작하는 동안 수행될 수 있다. 방법(600)은 이하에 설명된 시스템(700)에 의해 수행 될 수 있다. 따라서, 시스템(700)은 방법(600)의 임의의 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 방법(600)은 시스템(700)이 수행하도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(600)은 후술하는 시스템(700)에 대하여 임의의 기능을 포함할 수 있다. 덧붙여, 방법(600)은 후술하는 장치(50)에 의해 수행될 수 있다. 방법(600)은 장치(50)가 수행되도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서 전체에서, 용어 "제1", "제2"와 "제3"은 항상 이벤트의 순서를 의미하는 것은 아니다. 일부 경우에, 이들 용어는 순서에 관계없이 서로 개별의 이벤트로 구별하기 위해 사용된다.
일부 실시 예에서, 단계 601은 목표 혈압 값을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 이 목표는 혈압의 절대값(예를 들면, 목표 혈압 범위, 급등한 값의 목표 임계값 및/또는 주어진 타임 프레임의 급등 수 또는 급등 부분) 혈압의 상대값(예를 들면, 환자의 전처치 혈압값 또는 복수개의 테스트된 자극 패턴 간의 비교) 또는 둘 다 일 수 있다. 목표 혈압값은 혈압값(예를 들어, mmHg로 측정) 및/또는 자극 패턴의 혈압 측정에 일치하도록 계산된 수식과 연관된 값 등 일 수 있다. 이 목표 혈압값은 다른 방법 단계 전, 다른 방법 단계 동안, 및/또는 다른 방법 단계 후에 설정될 수 있고, 또한 임의의 테스트 자극 패턴에 도달하지 않는 등의 경우에 보정될 수 있다.
단계 602는 환자의 심장의 하나 이상의 챔버에 제1 자극 패턴을 포함하는 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 포함할 수 있다. 제1 자극 패턴은 일반적인 자극 패턴 일 수도 있고, 또는 제1 자극 패턴은 (예를 들면, 대체 장비를 이식할 경우)이미 주어진 환자에 맞도록 선택되었을 수도 있다. 제1 자극 패턴은 제1 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 감소시키거나 방지하도록 구성되는 적어도 하나의 자극 설정을 포함할 수 있다.
단계 603은 하나 이상의 자극 패턴 각각의 전달 전 및/또는 전달 동안 및/또는 전달 후에 하나 이상의 파라미터를 감지하는 것을 포함할 수 있다(단계 602). 감지된 파라미터(들)은 혈압값 또는 혈압 관련 파라미터(예를 들면, 혈압의 변화)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 감지된 파라미터(들)의 타이밍 및/또는 AV 판막의 닫힘 및/또는 개방 정도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 감지된 파라미터(들)은 심장의 심방과 심실 사이에서 흐르는 타이밍 및/또는 혈액 흐름 속도와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 감지된 파라미터(들)은 심장 챔버(예를 들면, 심방 및/또는 심실) 내의 압력을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 AV 판막 상태(즉, 개폐 상태) 또는 위치를 감지하는 것은 예를 들어 오디오 센서를 이용하여 심장 소리를 감지하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 AV 판막 상태를 감지하는 것은 도플러 센싱 및/또는 심장 움직임의 촬상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 환자의 AV 판막 상태는 혈액 흐름 센서에 의해 감지될 수 있다.
일부 구체 예에서, 혈액의 흐름을 감지하는 것은 하나 이상의 심장 챔버에 하나 이상의 이식된 센서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 압력 센서는 우심실에 배치 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 복수개의 압력 센서가 복수개의 챔버에 배치될 수 있다. 선택적으로, 복수개의 센서의 측정방법들은 결합되어 사용될 수 있다. 선택적으로, 압력 변화는 압력 변화의 추이 및/또는 압력 변화 패턴은 혈류에 관한 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 서로 다른 챔버 내에 2개 이상의 센서들 사이의 상대적인 변화를 비교하는 것이 사용될 수 있다.
자극 패턴이 심장에 전달 될 때(단계 602), 하나 이상의 파라미터들은 자극 패턴의 전달 동안 또는 복수회 또는 심지어 연속적으로 적어도 한번은 측정될 수 있다. 각 자극 패턴은 한 번 이상 전달될 수 있다.
단계 604는 감지된 파라미터(들)을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 하나의 자극 패턴이 전달되는 즉시 그리고 대응하는 파라미터(들)이 감지되고, 분석(604)이 수행될 수 있다. 다수개의 파라미터들이 감지되는 실시 예에서, 단계604는 이하의, 감지된 파라미터 값을 목표값과 비교하는 단계; 둘 이상의 자극 패턴들 사이의 감지된 파라미터들을 비교하는 단계; 둘 이상의 자극 패턴들과 관련된 계산된 값(예를 들어 상수 k)을 비교하는 단계; 및 둘 이상의 자극 패턴들 간의 추가 감지된 파라미터들을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 최종함수는 자극 패턴이 감소된 배출 분획(ejection fraction), 1회박출량, 심박출량을 산출하고 더 낮은 배터리를 이용하게 결정되고 선택되도록 수행될 수 있다.
단계 605는 페이싱 (자극) 패턴을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 파라미터가 감지되면, 605 단계에서 사용된 자극 패턴이 복수개의 파라미터, 복수개의 목표값 및/또는 복수개의 목표 범위에 기초하여 선택 될 수 있다.
일부 실시 예에서, 도 8에 도시된 단계들은 도 8에서 화살표로 도시된 순서대로 수행될 수 있다. 다른 실시 예에서는 이 단계들은 다른 순서로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 단계 602는 단계 601에 따라 목표 혈압값을 설정하기 전에 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 한정없이 수행되도록 설정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 소정 시간 동안 수행되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 단계 605 동안 설정된 자극 패턴은 소정 시간 동안 수행 될 수 있고, 그 다음, 단계 602, 단계 603 및 단계 604는 다른 자극 패턴이 환자의 혈압에 어떻게 영향을 미치는가를 판정하기 위해 반복될 수 있다. 이후, 단계 604에서 행해진 분석에 기초하여 단계 605가 반복될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 제1 자극 패턴을 적용하고, 제1 자극 패턴을 제2 자극 패턴으로 만드는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴을 설정하는 단계 605가 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단계 605는 단계 602로부터 예를 들어, 시간 간격 등의 제1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 단계 605는 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605는 적어도 미리 결정된 양만큼의 혈액의 감소를 유발하도록 구성된 제2 자극 패턴이 되도록 제1 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 미리정해진 양은 약 8 mmHg 내지 약 30 mmHg를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 미리정해진 양은 환자의 전처치 혈압의 최소한 약 4% 일 수 있다. 예를 들어, 미리정해진 양은 환자의 전처치 혈압의 약 4 % 내지 환자의 전처치 혈압의 약 30% 일 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 605는 적어도 미리 정해진 양만큼의 혈압의 감소를 유발하도록 구성된 자극 패턴으로 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 단계 605는 심장의 전기 인가로부터 약 3 초 내에 적어도 미리 정해진 양만큼의 혈압의 감소를 유발하도록 구성된 자극 패턴으로 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605는 전기가 인가되는 최소한 5회의 심박 동안 최소한 미리정해진 양만큼의 혈액의 감소를 유발하도록 구성되는 자극 패턴이 되도록 자극 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605에서 설정된 자극 패턴에 기인하는 혈액의 감소는 심장에 전기가 인가되는 1-3 초 이내 또는 심장에 전기가 인가되는 1,3,5 심박내에서 발생될 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 605 동안 설정된 자극 패턴으로부터 얻은 혈액의 감소는 이완시 환자의 평균 혈압이 이완시 환자의 최초 혈압보다 적어도 8 mmHg 이하가 되도록 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605에서 설정된 자극 패턴에 기인한 혈액 감소가 적어도 1분 동안 유지될 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605에서 설정된 자극 패턴의 결과인 혈액 감소가 적어도 5분 동안 유지될 수 있다. 일부 실시 예에서, 혈압은 자극이 시작되고부터 심박동이 5회가 되기 전에 최소 혈압에 도달할 수 있다. 예를 들어, 단계 605는 제1 자극 패턴이 혈압의 감소를 유발시키도록 구성된 제2 자극 패턴이 되도록 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 605는 미리정해진 시간 간격 동안 혈압의 감소를 유발시키도록 구성된 제2 자극 패턴이 되도록 제1 패턴을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 시간 간격은 최소 1분 또는 최소 5분을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 패턴은 미리정해진 정도 이상 만큼 미리 정해진 기간동안 미리 정해진 평균값을 초과하지 않는 혈압을 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미리정해진 정도는 약 20 mmHg 이하의 차이가 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 미리 정해진 정도는 약 1mmHg 내지 약 8 mmHg 의 차이일 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 감소 또는 방지하도록 제2 자극 설정을 포함할 수 있다. 제2 자극 설정은 제1 자극 패턴을 인가하는 동안 감지되는 입력 데이터로부터 계산된 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터에 기초할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 자극 펄스들 사이에서 혈압 급등의 크기를 감소 또는 제한하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 펄스들 사이에서 혈압 급등은 기준선 혈압값의 비율로 감소될 수 있다. 예를 들어 제2 자극 패턴은 펄스들 사이에서 혈압의 80% 이상 상승을 방지하도록 구성될 수 있다. 즉, 제2 자극 패턴은 자극 펄스 사이에서 혈압을 약 80 % 이상 급상승하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 펄스 사이에서 혈압을 40 % 이상 방지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 펄스 사이에서 혈압을 약 10 mmHg 내지 약 30 mmHg 이상 급상승하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 펄스 사이에서 20 mmHg로의 혈압 급상승을 방지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 다수개의 자극 펄스들을 포함할 수 있다. 다수개의 자극 펄스들 중에서 적어도 하나의 자극 펄스는 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 감소하도록 구성된 제1 자극 설정을 가질 수 있다. 다수개의 자극 펄스들 중에서 적어도 하나의 자극 펄스는 자극 펄스들 사이에서 발생하는 혈압값의 증가를 미리 정해진 값으로 제한하도록 심방 수축의 감소에 대하여 압력반사 응답을 감소하도록 구성된 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정은 압력반사 응답을 방지하도록 약 1회 내지 제5회 심박동 동안 혈압을 증가시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스 및 제2 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴의 다수개의 자극 펄스 중 약 1% 의 자극 펄스와 다수개의 자극 펄스의 40%의 자극 펄스 사이에서 제2 자극 설정을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 가지는 다수개의 자극 펄스 및 제2 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 자극 패턴의 다수개의 자극 펄스 중 약 1% 자극 펄스와 다수개의 자극 펄스 중 40%의 자극 펄스 사이에 제2 자극 설정을 갖는다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 혈압의 증가 및 감소에 응답하는 시간 상수의 비율에 기초하여 제1 설정을 갖는 자극 펄스 대 제2 설정을 갖는 제2 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설정을 갖는 자극 펄스 대 제2 설정을 갖는 제2 자극 펄스의 비율은 제1 설정 및 제2 설정 각각의 결과인 혈압의 변화의 시간 상수의 비율을 기초로 할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정은 제1 AV 지연을 포함할 수 있고, 제2 자극 설정은 제2 AV 지연을 포함할 수 있으며, 제1 AV 지연은 제2 AV 지연보다 더 짧다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 다수개의 자극 펄스 및 제2 자극 설정을 갖는 하나 이상의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 제1 자극 설정을 갖는 약 8개 내지 약 13개의 자극 펄스 대 제2 자극 설정을 갖는 약 2개 내지 약 5개의 자극 펄스의 비율을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 환자의 몸에서 호르몬 응답을 유발하도록 구성된 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 패턴은 환자의 몸에서 호르몬 반응을 유발하지 않도록 구성된 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 자극 패턴의 주어진 시퀀스 내에서 제1 자극 패턴 전에 인가될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 둘 이상의 자극 패턴들을 교대로 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(600)은 2개 내지 10개의 자극 패턴들을 교대로 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 혈압 센서 및 제어기는 적어도 부분적으로 폐쇄 루프로서 동작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 복수개의 자극 패턴을 실행하고 자극 패턴 각각에 대하여 자극이 있는 동안 환자 혈액에 관계되는 대응 입력 데이터를 수신하는 제어기를 포함할 수 있다. 복수개의 자극 패턴은 적어도 두 개의 자극 패턴을 포함할 수 있고, 2개의 자극 패턴은 각각 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 감소 또는 방지하도록 구성되는 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함한다. 적어도 두 개의 자극 패턴은 적어도 하나의 자극 펄스가 순차적으로 제공되는 횟수(number of times) 또는 기간이 서로 상이할 수 있다. 적어도 두 개의 자극 패턴은 소정의 AV 지연이 순서대로 발생하는 횟수 또는 시간의 길이에서 서로 상이할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 설정은 적어도 두 개의 자극 패턴 중에서 각각 동일할 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극이 설정은 적어도 두 개의 자극 패턴들 각각에 대해 동일한 AV 지연을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 적어도 두 개의 자극 패턴은 적어도 두 개의 자극 패턴들 각각에 포함된 하나 이상의 자극 설정이 서로 다를 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(600)은 복수개의 자극 패턴 각각에 대하여 입력 데이터에 관계되는 적어도 하나의 혈압 변동 파라미터를 계산하는 제어기를 포함할 수 있다. 방법(600)은 혈압 변동 파라미터에 따라 자극 패턴을 적용하는 제어기를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 방법(600)은 자극 패턴을 최고 혈압 변동 파라미터를 갖는 자극 패턴이 되도록 조정하는 제어기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 최고의 혈압 변동 파라미터는 가장 낮은 압력반사를 표시하는 혈압 변동 파라미터를 포함할 수 있다. 최고의 혈압 변동 파라미터는 미리 결정된 범위 내에서 압력 반사를 표시하는 혈압 변동 파라미터를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제2 자극 패턴은 환자의 신체로부터 호르몬 반응을 유발하도록 구성되는 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있고, 반면 일부 실시 예에서는 제1 자극 패턴은 환자의 신체로부터 호르몬 반응을 유발하지 않도록 구성하는 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 복수개의 자극 패턴은 제1 자극 패턴 및 제1 자극 패턴 후에 실행되는 제2 자극 패턴을 포함할 수 있다. 제2 자극 패턴은 제1 자극 패턴의 입력 데이터에 관계되는 혈압 변동 파라미터를 이용하는 알고리즘에 기초하여 설정되는 적어도 하나의 자극 설정을 가질 수 있다.
혈압 감소를 위한 시스템의 실시 예
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈압 감소를 위한 예시적인 시스템(700)을 개략적으로 나타내는 도면이다. 시스템(700)은 선택적으로 유무선 통신과 관련된 하나의 장치이거나 또는 복수개의 장치들을 포함할 수 있다. 장치는 하우징 내부에 배치되는 다수개의 구성요소를 가질 수 있으며, 하우징과 전기적으로 및/또는 유선으로 연결되어 있을 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 심장(701)은 하나 이상의 자극 전극(702)에 의해 시스템(700)에 연결된다. 자극 전극은 자극 펄스를 이용하여 환자의 심장의 적어도 하나의 챔버를 자극하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 다수개의 전극(702)은 각각 심장의 서로 다른 챔버에 위치될 수 있다. 예를 들어 하나의 전극은 심방에 위치되고 다른 전극은 심실에 위치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 다수개의 전극(702)은 하나의 챔버내에 위치할 수도 있다. 예를 들어 두 개의 하나의 전극이 심방에 위치될 수 있고/있거나 두 개의 전극이 하나의 심실에 위치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나의 전극은 제1 챔버에 위치될 수 있고 다수개의 전극들은 제2 챔버에 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 전극(702)은 일반적인 심장의 심박조율기 리드선 예컨대 Medtronic Capsure® pacing leads를 포함할 수 있다. 이러한 리드선들은 심장(701)과 시스템(700)을 연결하기 위해 사용된다. 심박 조율기 리드선은 일단이 산업 표준 IS-1 BI 커넥터(reference standard ISO 5148-3:2013)에, 타단은 전극에, 그들 사이는 절연전선 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, IS-1 BI 커넥터는 두 전극 접점에는 스테인레스 스틸을 이용하고 절연 재료로서는 실리콘을 이용하여 구성되었다. 일부 실시 예에서는 절연체로서 폴리 우레탄이 사용될 수 있다.
하나 이상의 심장 챔버의 자극은 전술한 심장의 심박조율기 리드선을 이용하여 심방 또는 심실의 두 전극 사이에 전압을 놓음으로써 달성될 수 있다. 자극 회로는 트랜지스터 네트워크(예, MOSFETS)를 사용하여 2.0V 와 같이 특정하게 프로그래밍 할 수 있는 전압으로 콘덴서를 충전하고, 그 이후 0.5초와 같이 프로그래밍 할 수 있는 고정된 기간동안 전극과의 접속을 제어한다. 또한, 동일한 네트워크는 자극이 완료된 후에 전극 상에 축적될 수 있는 임의의 잔여 전하의 방전을 관리할 수 있다. 동일한 네트워크는 예컨대 바이폴라(2개의 전극 사이에) 또는 유니폴라(하나의 전극과 자극 하우징 사이에) 인가되는 자극의 유형을 제어할 수 있다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 하나 이상의 전극은 한쪽 또는 양쪽 심실 및/또는 한쪽 또는 양쪽의 심방에 접촉하게 배치될 수 있다. 이러한 전극은 각각의 심장 챔버에서 자극을 감지하거나, 각각의 심장챔버에 자극을 전달하기 위해 또는 양자를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 페이싱 전극(pacing electrodes)이 양쪽의 심실에 주입되되, 하나의 전극은 우심실에 이식되고 추가 전극은 관상정맥동(coronary sinus)을 통해 좌심실에 위치하고, 시스템(700)은 심실 자극에 의해 유발되는 비동기화(dyssynchrony)를 감소시키기 위해서 양쪽 심실에 양심실 자극을 생성하는 수단을 포함한다.
시스템(700)은 제어기(703)를 포함할 수 있다. 시스템(700)은 전원(704)(예를 들어, 전기 자극기의 기술 분야에서 공지된 바와 같은 베터리)을 포함한 전기 자극기일 수 있다. 제어기(703) 및/또는 전극(702)은 전원(704)으로부터 전원을 끌어갈 수 있다.
선택적으로, 시스템(700)의 전기 자극기는 밀봉형(hermetically sealed) 하우징과 헤더로 구성된다. 하우징은 티타늄 또는 기타 생체적합 재료로 구성 될 수 있으며, 전원(704), 전자장치 및 외부 장치와 통신하기 위한 원격 측정 코일 또는 통신 모듈(707)을 포함할 수 있다. 전원(704)은 이식형(implantable grade), 밀봉형(hermetically sealed), 기본 배터리일 수 있다. 배터리 화학물질은 리튬-요오드일 수 있다. 다른 실시 예는 더 크거나 더 작은 배터리를 사용할 수도 있다. 다른 실시 예는 리튬이온 충전식 베터리와 같은 충전용 베터리를 사용할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전자장치는 표준 규격 전자장치(예를 들어, 트랜지스터 및 다이오드) 및/또는 주문제작한 전자장치(예를 들어, ASIC)로 구성될 수 있다.
심방 흥분 및/또는 심실 흥분의 시작을 검출하기 위해서, 하나 이상의 감지 전극을 심장의 관심 위치 또는 관심 위치 주위에 이식할 수 있다. 이러한 감지 전극은 심장에 펄스를 전달하기 위해 사용되는 전극들과 동일하거나 또는 전용 감지 전극 일 수 있다. 전기적 활성도는 불필요한 노이즈를 제거하기 위해 밴드 패스 필터링을 할 수 있고, 프로그램가능한 컷오프 주파수를 가진 심장 심박조율기(참조번호 EN45502-2-1:2003)에 대한 국제 표준에 따를 수 있다. 전기 회로는 심장 챔버의 전파 활성화에 의해 생성되는 전기적 신호를 증폭시키기 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 사전 정의된 임계값을 넘는 지와 같은 특정 기준을 충족하면 전기적 신호의 활성화의 시작을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호는 프로그램 가능한 이득으로 증폭되고 이후 이 신호는 0.2mV (심방) 및 0.4mV (심실)의 프로그램가능한 검출 임계값으로 임계값을 검출하기 위해 비교기를 통과할 수 있다. 이러한 흥분 검출 수단은 챔버내의 실제 활성화의 시작과 활성화 검출 사이의 지연을 가져올 수 있으며, 이것은 검출 전극이 흥분원으로부터 멀리 떨어져 있고, 신호가 검출 기준을 충족시키는데 시간이 걸리기 때문이며, 이 시간은 무시해도 될 정도가 아니고, 이 시간은 약 5 내지 50 ms 또는 그 이상의 범위 내에 있을 것이기 때문이다. 이러한 경우에, 흥분의 시작 타이밍은 감지된 흥분의 감지 타이밍에 기초하여 추정될 수 있고, 지연을 보상하기 위해 자극 펄스의 전달을 계산할 것이다.
선택적으로, 제어기(703)는 환자의 활동 레벨을 측정하기 위한 가속도계와 접속이 된다. 환자의 활동 레벨은 환자의 필요에 따라 페이싱 레이트(pacing rate) 및/또는 BPR 설정 및/또는 자극 패턴을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 활동 레벨은 혈압에 영향을 미치는 소망 레벨을 제어하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈압 감소는 혈압의 증가가 필요할 때 더 나은 성능을 가능하게 하기 위해 활동의 높은 레벨에서 감소될 수 있다. 선택적으로, 환자가 비활동(예를 들어 수면시) 상태일 때, 혈압은 자연적으로 감소될 수 있고, 이러한 경우 페이싱은 원하는 임계값 이하로 혈압을 감소시키는 것을 방지하기 위해 조정될 수 있다. 또한 활동 레벨이 필요할 때 더 잘 응답할 수 있도록 압력 반사에 기초하여 설정을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 센서는, 예를 들어, 압전 센서일 수 있다. 다른 실시 예는 MEMS 기반의 가속도 센서를 사용할 수 있다. 다른 실시 예는 가속도계와 함께 선택적으로 조합되어, 분당 환기량(minute ventilation) 센서를 사용할 수 있다.
제어기(703)는 하나 이상의 전극(702)을 통해 심장(701)에 전기를 전달하도록 구성될 수 있다. 제어기(703)는 여기에 개시된 임의의 실시 예에 따라 자극 펄스의 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 펄스는 심장의 적어도 하나의 심실에 전달될 수 있다. 일부 실시 예에서, 자극 패턴은 제1 자극 설정과 제2 자극 설정을 포함할 수 있고, 여기에서 제2 자극 설정은 제1 자극 설정과는 상이하며, 제1 자극 설정과 제2 자극 설정은 심방 수축을 방지하도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정은 제2 자극 설정과는 상이한 AV 지연을 갖는다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 최대 심방 신장이 자극이 수신되지 않았을 때 동일 심장의 최대 심장 신장 이하의 값이 되도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 AV 판막이 개방되었을 때 심방이 최대 하중(maximum force)을 받도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 메커니즘은 이전의 자연 심방 수축의 메커니즘 과는 상이하도록 적어도 하나의 심방 수축의 메커니즘을 변경하도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축의 힘을 감소시키도록 구성된다. 일부 실시 예에서, 제1 자극 설정 및/또는 제2 자극 설정은 적어도 하나의 심방 수축을 방지하도록 구성된다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 각양각색의 AV 지연을 전달하도록 구성될 수 있다. 제어기(703)는 (본 명세서에 기술 된 바와 같이) 심방 수축 또는 흥분이 발생했을 때를 감지하고 이후 또는 장래에 예상되는 심방 수축 또는 흥분의 고정 간격 전후에 심실 자극을 전달하도록 구성될 수 있다. 간격은 프로그래밍될 수 있다. 또한 제어기(703)는 심방을 자극하고 이후 심실에 자극을 고정된 간격으로 전달하도록 구성될 수 있으며, 이 고정된 간격 또한 프로그래밍될 수 있다. 프로그래밍 가능한 간격은, 원하는 치료 효과를 제공하기 위해 예를 들어 2 ms 와 70 ms 사이에서 변경될 수 있고, 심지어 음의 AV 지연을 -50 ms 까지 제공할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 자극 패턴을 여러 번 반복하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(703)는 자극 패턴을 두번 반복할 수 있다. 다른 변형예에서, 제어기(703)는 한 시간 동안 적어도 2번의 자극 패턴을 반복하도록 구성될 수 있다. 제어기(703)에 의해 반복되는 자극 패턴은 자극 패턴의 임의의 유형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 감소시키거나 또는 방지하도록 구성된 자극 설정을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 자극 패턴은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 감소시키거나 또는 방지하도록 각각 구성된 2개의 서로 상이한 자극 설정을 포함할 수 있다. 이러한 2개의 자극 설정은 AV 지연과 같은 하나 이상의 파라미터에 의해 차이가 날 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 미리결정된 시간 간격 동안 연속하는 하나 이상의 자극 패턴을 실행시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 시간 간격은 10분 이상이 될 수 있다. 다른 실시 예에서 시간 간격은 30분 이상, 한시간 이상 또는 24시간 이상이 될 수도 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 한달(예를 들어 1년 중 1달)이 될 수도 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 일년 보다 더 길수도 있다. 일부 실시 예에서는 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 시간 간격의 일부 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 시간 간격의 약 50% 동안 내지 약 100% 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 간 시간 간격의 약 50% 동안의 간격 내지 약 85% 동안의 시간 간격 동안 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 시간 간격 동안 적어도 1회 심박동에 대한 제1 자극 설정보다 보다 긴 AV 지연을 갖는 제2 자극 설정을 포함할 수 있다. 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 제1 자극 설정과는 서로 상이할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 연속하는 자극 패턴은 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 각각 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이지 않거나 방지하지 않도록 각각 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 0% 내지 약 50%의 시간 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 0% 내지 약 30%의 시간 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 0% 내지 약 20%의 시간 간격을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제2 자극 설정 및/또는 제3 자극 설정은 약 5% 내지 약 20%의 시간 간격을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(703)는 적어도 하나의 심방에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 갖는 10~60개의 자극 펄스의 시퀀스를 포함하는 하나 이상의 연속하는 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 제어기(703)는 10~60개의 시퀀스에 포함된 1-10회의 심박동의 시퀀스를 포함하는 하나 이상의 자극 패턴을 실행하도록 구성될 수 있고, 1-10회의 심박동의 시퀀스는 제1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 가질 수 있다. 예를 들어, 10-60개의 자극 펄스는 제1 자극 설정을 갖는 5개의 자극 펄스 이후에 제1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 갖는 하나의 심박동이 따라오고, 제1 자극 설정을 갖는 50개의 자극 펄스가 뒤따라 올 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 적어도 하나의 심방에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성된 제1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함할 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 자연적 AV 지연을 포함할 수 있다. 1회 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 자극없이 발생할 수도 있다.
시스템(700)은 하나 이상의 센서(705)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 각 센서(705)는 심장의 전기적 활성화를 감지하기 위한 하나 이상의 감지 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 감지 전극들은 하나 이상의 전극(702)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(705)는 하나 이상의 혈압 센서(이식형 및/또는 체외형)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하나 이상의 센서(705)는 심장(예를 들어, 심방 및/또는 심실)에 이식되는 하나 이상의 압력 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(705)는 하나 이상의 혈류 센서(이식형 및/또는 체외형)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(705)는 AV 판막을 통해 흐르는 혈액을 초음파로 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(705)는 AV 판막의 폐쇄 타이밍을 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 센서는 제어기와 함께 폐쇄 루프에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.
센서(705)로부터의 정보는 임의의 통신 형태로 제어기(703)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 시스템(700)은 시스템 구성요소 사이에서 수신되는 정보 및/또는 시스템 외부의 장치로 전송되는 정보를 위한 하나 이상의 통신 모듈(707)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 제어기(703)는 환자의 혈압과 관련된 입력 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 환자의 혈압과 관련된 입력 데이터는 하나 이상의 시각에서 측정되는 BP 또는 BP 의 변동(예를 들어, 변화의 정도 및/또는 변화율 및/또는 시간에 따른 혈압의 변화를 설명하는 함수) 및/또는 BP 또는 BP의 변동과 관련된 통계 자료의 변경, 최대 및/또는 최소 BP 값을 가리키는 데이터를 포함할 수 있다.
선택적으로, 시스템(700)은 정보를 제공하기 위한 및/또는 정보의 입력을 허용하기 위한 하나 이상의 사용자 인터페이스(708)를 포함할 수 있다. 정보를 제공하는 것은 예를 들어 시스템과 관련된 동작 정보의 표시 및/또는 동작하는 동안 시스템에 의해 기록되고/기록되거나 시스템에 의해 수신되는 데이터의 표시를 포함할 수 있다. 이것은 감지된 파라미터(들) 및/또는 감지된 파라미터(들)과 동작 정보(예를 들어 자극 패턴 설정 및/또는 주어진 페이스(pace)의 전달과 감지된 정보 사이의 상대적 타이밍)와의 관계를 포함할 수 있다.
선택적으로, 사용자 인터페이스(708)는 소프트웨어 애플리케이션을 실행시키는 시판 랩톱 컴퓨터(예를 들어, 윈도우 기반 컴퓨터)로 구성될 수 있다. 소프트웨어 애플리케이션은 명령을 생성하는 역할을 할 수 있고, 상기 명령은 소프트웨어 애플리케이션이 이식형 자극기와 통신하기 위한 원격측정 회로를 포함하는 휴대용 완드(wand)에 차례로 접속하는 인터페이스에 전달된다. 상기 완드에 송신되는 명령은 자극 파라미터 설정 및/또는 장치 진단, 장치 데이터, 심장 데이터 및 실시간 심장 센싱을 검색하기 위해 사용될 수 있다. 또한 인터페이스는 3 리드 ECG의 접속을 허용하고, 이 데이터는 소프트웨어 애플리케이션에 의해 랩톱 컴퓨터 스크린 상에 표시된다. 다른 실시 예들은 3 리드 ECG 회로를 포함하지 않거나 12 리드 ECG 회로를 포함할 수 있다. 다른 실시 예는 세 가지 기능을 모두 수행하는 하드웨어의 전용 부품으로 완드(wand), 인터페이스, 및 노트북 컴퓨터의 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 인터페이스(708)는 사용자(예를 들어, 의사)가 일련의 제어 명령(예를 들어, 목표 값 및/또는 범위 및/또는 다른 제한 또는 명령)을 시스템에 제공하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 인터페이스(들)(708)는 사용자가 하나 이상의 센서(705)로부터 얻은 데이터(예를 들면, 수동 혈압 측정 결과 및/또는 초음파 모니터 결과)를 입력할 수 있게 할 수 있다.
선택적으로, 하나 이상의 사용자 인터페이스(708)는 사용자가 (예를 들어, 시스템(700)에 저장된 일련의 자극 패턴들로부터) 자극 패턴을 선택하거나 또는 자극 패턴의 설정 및/또는 선택에 제약을 부과하도록 할 수 있게 한다.
선택적으로, 시스템(700)은 하나 이상의 프로세서(706)를 포함할 수 있다. 프로세서는 시스템(700)에 의해 전달을 위한 자극 패턴을 선택하기 위하여, 센서(705)로부터 감지된 파라미터 및/또는 사용자 인터페이스(708)로부터의 입력 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 프로세서(706)는 감지된 파라미터 및 추출된 정보 및/또는 수학식 상수를 분석하도록 구성될 수 있고, 수학식 상수는 자극 패턴의 선택 및/또는 평가에 사용되기 위한 값이다.
시스템(700)의 하나 이상의 구성요소 또는 그러한 구성요소의 일부가 환자에게 이식되어 있는 반면, 시스템(700)의 일부 구성요소 또는 그러한 구성요소의 일부는 환자의 외부에 있을 수도 있다. 일부 구성요소(또는 구성요소의 부품)가 이식되고 다른 것은 그렇지 않은 경우, 본질적으로 당 업계에 공지된 바와 같은 유무선 수단에 의해 각 구성요소간의 통신이 일어날 수 있다. 예를 들어, 제어기(703) 및/또는 프로세서(706)의 일부 또는 모든 기능은 인체의 외부에서 수행 될 수 있다. 환자의 신체의 외부에 시스템(700)의 일부 구성요소를 갖는 것은 이식 장치의 크기의 감소 및/또는 에너지 요구량 및/또는 시스템의 연산 능력의 증가에 도움이 될 수 있다.
시스템(700)은 심장 기능 및 전반적인 심혈관계 성능의 제어와 관련된 부가 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)은 심실의 자극에 의해 발생될 수 있는 비동기를 감소시키도록 양심실 조율(Biventricular pacing) 또는 재 동기화 치료를 가능하게 하기 위해 하나 이상의 알고리즘 및/또는 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 심 박출량에서 일어날 수 있는 감소를 보상하기 위해 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 알고리즘은 심 박출량을 증가시키거나 또는 심박출량을 제어하기 위한 공지된 다른 방법을 구현하기 위해 심박수를 변경할 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 임의의 상황에 대한 응답으로서 심박수의 변화에 영향을 주는 응답률 알고리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)은 운동, 환기 동작(ventilation activity) 및/또는 산소 소비의 레벨의 변화에 대한 응답으로서 심박수의 변화에 영향을 주는 레이트(rate) 응답 알고리즘을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 활동을 검출하는 센서를 포함할 수 있고, 이 알고리즘은 환자가 운동하는 동안에 환자의 혈압이 감소되지 않도록 자극을 오프시킬 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(700)은 실시간 클럭을 포함할 수 있다. 이러한 클럭은 자극의 타이밍을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)은 낮 시간에 따라 자극을 온 또는 오프하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 이 알고리즘의 유형은 환자가 수면을 취하는 밤 동안에 저혈압을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시 예에서, 하나 이상의 시스템(700)의 구성 요소를 포함하는 키트(kit)와 환자의 혈압과 관련된 입력에 기초하여 자극 패턴을 조정하기 위한 일련의 명령어들이 제공될 수 있다.
일부 실시 예는 감지된 자연 심박동수 또는 자연적 흥분에 기초하여 자연 심박수보다 높은 속도로 자극을 전달하도록 구성되는 혈압을 감소시키기 위한 시스템을 제공 할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 자극 펄스들의 전달 사이에서 자연적 흥분을 감지하도록 구성될 수 있고, 자연 활동이 감지되는 경우, 이 시스템은 챔버에 자극 펄스의 전달을 억제하기 위해 구성 될 수 있다. 주어진 시간 프레임 내에서 감지된 활성화량이 임계값을 초과하는 경우, 자연 심 박동수는 자극 펄스의 전달 속도 보다 더 높다고 간주될 수 있으며, 전달 속도는 예를 들어 환자의 심박수의 증가를 수용하기 위해 증가될 수 있다. 한편, 주어진 시간 프레임 내에서 감지된 활성화량이 임계값(이 임계값은 0일 수 있음) 보다 낮은 경우, 자연 심박동은 자극 펄스의 전달 속도보다 더 낮다고 간주될 수 있으며, 전달 속도는 예를 들어 환자 심장의 흥분을 방지하기 위해 감소될 수 있다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 일 실시 예에 따르면, 혈압을 감소시키기 위한 시스템은 환자의 심장의 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분율을 감지하기 위한 센서, 심방과 심실에 자극 펄스를 전달하기 위한 자극 회로, 및 상기 자극회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 센싱에 기초하여 환자의 심박동률을 검출하고, 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 자극 펄스는 심방과 심실 중 적어도 하나에 각각 제공된다. 자극 펄스는 감지된 흥분율보다 더 높은 속도로 전달될 수 있고, 심방의 자극되기 약 50ms 전부터 약 70 ms 후 사이의 시간 동안 심실을 자극하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예는 예측되는 다음 심방 수축에 기초하여 혈압을 감소시키기 위한 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들면, 혈압을 감소시키기 위한 시스템은 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분율을 감지하기 위한 센서 및 심방과 심실 중 적어도 하나에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로 및 자극회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 프로세서 회로는 이전 심장 흥분의 감지된 흥분율에 기초하여 다음 심방 흥분의 타이밍을 예측하는 동작 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 적어도 하나의 심실은 예측되는 다음 심방 흥분 전 약 50 ms 와 흥분 후 10 ms 사이의 시간 동안 자극된다. 예측되는 타이밍은 2회의 이전 감지된 심방 흥분 사이의 시간 간격과, 이전에 감지된 이들 심방 흥분 사이의 간격을 기초로 할 수 있다. 함수는 시간 간격의 변화, 시간 간격의 변화율 및/또는 시간 간격 내에서의 주기적인 변동(예를 들어, 호흡에 기인한 주기적인 변동)의 검출을 포함할 수 있다.
선택적으로, 심방과 심실 중 적어도 하나의 흥분 속도를 감지하기 위한 센서는 심방 흥분을 감지하기 위한 전극을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 다음 심방 수축의 예측은 간격의 변화율 및 주기의 변동을 포함하는 이전에 감지된 흥분 함수를 기초로 할 수 있다.
다른 측면에서, 예측되는 다음 심방 수축의 타이밍은 심방 흥분과 심방 흥분의 감지 사이의 지연을 반영하기 위해 조정될 수 있다.
다른 측면에서, 시스템은 심장 활동성과 관련된 파라미터를 감지하고, 그에 따라 심실이 자극되는 시간을 조정하기 위한 추가적인 센서를 더 포함할 수 있다. 파라미터는 혈압, 혈류, AV 판막 상태 및 심장 또는 그의 일부의 벽운동(wall motion)과 관련된 데이터로 구성된 그룹의 멤버일 수 있다. 추가적인 센서는 압력 센서, 임피던스 센서, 초음파 센서 및/또는 하나 이상의 오디오 센서 및/또는 하나 이상의 혈류 센서로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 추가적인 센서는 이식형일 수 있다.
심방 수축 감소
일부 실시 예는 혈압이 심방의 적어도 일부가 수축하는 동안 적어도 하나의 AV 판막의 폐쇄를 유발함으로써 감소될 수 있다는 발명자들의 깨달음으로부터 기인한다. 이것은 심실 충전에 대한 심방 수축의 기여를 감소 또는 방지할 것이고, 따라서 이완기의 끝에 심장 충전을 감소시키고 결과적으로 혈압을 감소시킨다.
일부 실시 예에서, 심방의 적어도 일부의 수축은 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 심방 수축의 40% 이상이 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 것이다. 일부 실시 예에서 심방 수축의 적어도 80%는 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 것이다. 예를 들어, 수축은 심실이 수축되기 약 20ms 이하 전에 시작될 수 있거나, 또는 심방의 흥분은 심실이 흥분되기 약 20ms 이하 전에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 수축의 100%가 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 발생될 수 있고, 이러한 경우 심실 흥분은 심실 수축이 심방의 수축 시작 전에 시작되도록 타이밍된다. 이것은 심방 흥분의 시작 전에 심실이 흥분하는 것을 포함할 수 있다. AV 판막 폐쇄에 의해 발생하는 심방 수축의 비율이 높을수록, 심방 수축은 더 많이 감소된다. 심방과 심실 모두의 자극은 폐쇄된 판막에 대항하여 발생하는 심방 수축의 백분율을 더 잘 제어하도록 제공될 수 있다. 다양한 실시 예에서 심방의 폐쇄된 판막에 대항하여 발생하는 심방의 적어도 일부의 수축을 유발하도록 구현될 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방이 기계적으로 수축을 시작하고 70ms 이후 또는 심방이 기계적으로 수축을 시작하고 40ms 이후 또는 심지어 심방이 기계적으로 수축을 시작한 후 5 ms 또는 10 ms 이하에서 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 기계적인 수축의 시작 전에 닫힐 수도 있다. 예를 들어 AV 판막은 심방의 기계적인 수축이 시작되기 5 ms 이내에 폐쇄 될 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 기계적인 수축의 시작과 동시에 닫힐 수도 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 심방의 기계적 수축의 개시 후 닫힐 수도 있다. 예를 들어, AV 판막은 심방의 기계적 수축이 시작된 후 5 ms 내에 폐쇄 될 수 있다.
일부 실시 예에서 챔버 수축의 시작은 수축의 시작이 감지될 수 있고, 자극 펄스는 수축의 시작의 감지와 관하여 타이밍될 수 있다. 챔버 내의 수축의 시작은 챔버 내의 수축력의 활성 생성의 시작이다. 수축의 시작은 챔버 내로 흘러들어가는 혈류와 관계없이 압력의 빠른 변화에 의해 감지될 수 있다. 또한, 수축의 시작은 초음파를 이용하여 심장 챔버의 벽의 움직임을 측정하고 또는 챔버의 부피의 감소를 측정함으로써 감지될 수 있다. 수축의 시작을 감지하는 이러한 방법은 수축의 실제 시작과 수축의 시작의 감지 사이의 지연을 가질 수 있다.
일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축의 시작 후에 닫힐 수 있다. 예를 들어, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 70 ms 후에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 40 ms 후에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 10 ms 후에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 수축이 시작되고 약 0 ms 내지 약 5 ms 후에 닫힐 수 있다.
일반적으로, 심방 수축은 심방 흥분이 시작되고 약 40 ms 내지 약 100 ms 후에 시작될 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 심방 흥분의 시작 이후 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 170 ms 후에 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 110 ms 후에 닫힐 수 있다. 다른 실시 예에서, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후에 약 40 ms 내지 약 80 ms 후에 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 75 ms 후에 닫힐 수 있다. 예를 들면, AV 판막은 심방 흥분의 시작 후 약 40 ms 내지 약 50 ms 후에 닫힐 수 있다.
일부 실시 예에서, 챔버 내의 흥분의 시작은 감지될 수 있고, 자극 펄스는 흥분의 시작의 감지에 관하여 타이밍될 수 있다. 흥분의 시작은 챔버를 통해 활동 전위의 전파의 시작이다. 흥분의 시작은 증폭기에 접속된 감지 전극을 이용하여 챔버의 국소적인 전기적 활동성을 감지함으로써 감지될 수 있다. 또한, 흥분의 시작은 심전도에 의해 검출될 수 있다.
일부 실시 예에서, 흥분의 시작을 감지하는 방법은 흥분의 실제 시작과 흥분의 시작의 감지 사이의 지연을 가져올 수 있다. 감지되는 심방 흥분의 타이밍은 흥분의 실제 시작과 흥분의 시작의 감지 사이의 지연을 고려함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 감지 지연은 20-40 ms로 추정된다면, 자극 펄스는 심방의 흥분 시작의 0-70 ms 후에 전달되도록 하고, 시스템은 다음 예측되는 감지 이벤트의 40 ms 전과 다음 예측되는 감지 이벤트의 30 ms 후 또는 다음 감지 이벤트 30 ms 후까지 펄스를 전달하도록 설정될 수 있다. 이와 같이, 자극 펄스가 심방 흥분이 시작되기 0-50 ms 전에 심실에 전달되도록 하는 경우, 감지 지연은 20-40 ms로 가정하면, 이 시스템은 다음 예측되는 감지 이벤트 40ms 이전과 다음 예측 감지 이벤트 90 ms 이전 사이에 펄스를 전달하도록 설정할 수 있다. 감지 지연은 흥분 시작의 위치와 감지 전극 사이의 거리, 전기적 신호의 레벨 감지 회로의 특성 및 감지 이벤트의 임계값 설정 중 어느 하나이상에 의해 기인할 수 있다. 이 지연은 예를 들어, 흥분의 시작 위치에서 전극 위치까지 신호가 전파되는 기간, 감지 회로의 주파수 응답과 관련된 기간 및/또는 감지 회로에 의해 신호 전파 에너지가 검출가능한 레벨에 도착하기 위해 요구되는 기간을 포함할 수 있다. 이 지연은 중요한 의미가 있고 예를 들면 약 5 ms 내지 100 ms 사이의 범위 내에 있을 수 있다. 지연을 추정하기 위한 하나의 접근법은 심방과 심실 모두가 감지하여 측정되는 AV 지연과 심방은 지나가고 심실이 감지하는 AV 지연 사이의 시간차를 이용하는 것이다. 다른 접근법은 설정 임계값, 신호 강도 및 주파수 성분에 기초하여 증폭기의 응답 시간의 계산법을 사용할 수 있다. 다른 접근법은 혈압의 영향이 원하는 AV 지연되어 심방과 심실 양쪽의 페이싱에 의해 얻어지는 영향과 동일해질 때까지 감지에 사용되는 지연을 변경하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 흥분 또는 수축의 시작 전에 닫힐 수도 있다. 예를 들어, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 흥분 또는 수축이 시작되기 약 0 ms 내지 약 5 ms 이내에 닫힐 수 있다. 일부 실시 예에서, AV 판막은 적어도 하나의 심방의 흥분 또는 수축의 시작과 동시에 닫힐 수 있다.
일부 실시 예에서, AV 판막 폐쇄의 직접적인 기계적 제어가 수행될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 기계적 장치 또는 그 장치의 일부가 환자에게 이식되고, 심방과 심실 사이의 판막의 닫힘을 유발하도록 동작될 수 있다. 예를 들어, 인공 판막은 환자의 심장에 이식되고 일부 실시 예에 따라 기계적으로 폐쇄되도록 동작될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 자극 패턴 대신 또는 추가적으로, AV 판막의 전술된 폐쇄는 이식된 판막을 기능적으로 제어함으로써 달성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 심방 흥분의 시작과 심실 흥분 사이의 짧거나 심지어 음의 시간 간격은 심장 충전을 감소하기 위하여 채택되고, 그럼으로써 혈압이 감소된다. 여기에 사용된 바와 같이, 심방 흥분의 시작과 심실 흥분 사이의 음의 시간 간격은 단일 심장 주기 내에서 적어도 하나의 심실에 대한 흥분의 시작이 심실 흥분의 시작 전에 발생하는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 심방 수축은 폐쇄된 AV 판막에 대항하여 적어도 부분적으로 발생할 수 있고, 심실 내에서 생성되는 압력이 심방내의 압력보다 더 커질 수 있다. 심실 수축이 시작되고 짧은 시간 이후에, 심실 내의 압력은 심방 내의 압력을 초과할 수 있고, 판막의 수동적인 폐쇄를 가져올 수 있다. 판막의 이러한 닫힘은 심방 수축을 감소 또는 심지어 제거할 수 있고 차례로 심실 충전을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 심실 수축력은 감소될 수 있고 혈압은 떨어질 수 있다.
각각의 심장 챔버내에서 흥분의 시작과 기계적인 수축의 시작 사이의 시간은 고정되지 않는다. 따라서, 흥분의 타이밍은 수축 사이의 타이밍에서 동일한 효과를 보증하지 않는다. 그러나, 일부 실시 예에서 흥분들 사이의 타이밍은 실용적인 이유에서 기준 프레임으로서 사용된다. 흥분의 타이밍을 제어하는 궁극적인 목적은 수축의 타이밍을 제어하는 것이다.
일부 실시 예에서, 심방 수축의 시작과 심실 수축의 사이의 짧거나 심지어 음의 시간 간격은 심장 충전을 감소시킴으로써 혈압을 감소시키기 위해 채택될 수 있다. 이러한 경우, 심실이 수축 시작에 의해 판막이 폐쇄가 발생된 이후, 심방 수축에 대하여 통제가 더 용이할 것이다.
일부 실시 예에서, 심방 수축의 40 % 이상이 심실 수축기(systole) 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 심방 수축은 심실이 수축되기 약 60 ms 이하 전에 시작될 수 있고, 또는 심방의 흥분은 심실의 흥분의 60 ms 이하 전에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서 심방 수축의 80% 이상은 심실 수축기 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 심방 수축은 심실이 수축되기 약 20 ms 이하 전에 시작될 수 있고, 또는 심방의 흥분은 심실의 흥분의 20 ms 이하 전에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 100%의 심방 수축이 심실 수축기 동안 발생될 수 있고, 이러한 경우 심실 흥분은 심실 수축이 심방 수축의 시작전에 시작할 수 있도록 타이밍된다. 이것은 심실 흥분의 시작 전에 심실이 흥분하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시 예는 대응하는 심방이 수축하는 동안 또는 수축하기 전에 적어도 하나의 심실이 수축하도록 심장의 적어도 하나의 심실의 수축을 유발하는 방법을 제공한다. 이 목표를 달성하는 한 가지 방법은 대응하는 심방의 흥분의 시작되기 약 50 ms 전에서부터 심방의 흥분이 시작되고 70 ms 후 사이의 시점에서의 심실 흥분에 의한 것이다. 일부 실시 예에서는 적어도 하나의 심실의 흥분의 시작과 대응하는 심방의 흥분의 시작 사이의 시간 간격이 0이 될 수 있다. 반대로, 적어도 하나의 심실의 흥분의 시작은 대응하는 심방의 흥분의 시작과 동시에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 심실 흥분이 시작되기 약 0 ms 내지 약 50 ms 사이에 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 적어도 2 ms 전에서 시작되고 적어도 2 ms 이후 내에서 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 적어도 10 ms 전에서 시작되고 적어도 10 ms 이후 내에서 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 전에 적어도 20 ms 전에서 시작되고 적어도 20 ms 이후 내에서 발생될 수 있다. 일부 실시 예에서, 심실의 흥분의 시작은 적어도 하나의 심방의 흥분이 시작하기 적어도 40 ms 전에서 시작되고 적어도 40 ms 이후 내에서 발생될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법은 자극 펄스를 자극 회로로부터 심방과 심실 중 적어도 어느 하나에 전달하는 단계 및 자극 회로에 접속된 프로세서 회로를 동작시키는 단계를 포함할 수 있고, 프로세서 회로는 적어도 하나의 심방에서 심방이 흥분하기 시작하기 약 0 ms 내지 약 50 ms 사이에 시작되도록 심실의 흥분을 유발시키도록 심실을 자극하는 동작모드에서 동작되고, 그럼으로써 전처치 심실 충전량보다 심실 충전량을 감소시키고 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 일부 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하기 위해 감지될 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분이 감지되는 순간 사이의 시간 간격은 심방 수축의 시간의 타이밍이 알려져 있고, 심방 수축의 시간의 타이밍을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분이 시작된지 20 ms 이후 심방 흥분이 감지되고, 심실은 심방 흥분의 40 ms 이전에 자극된다고 알려져 있다면, 그 이후, 심실은 심방 흥분의 감지가 예상되기 60ms 전에 자극될 것이다. 다른 실시 예에서 방법은, 자극 회로와 연결되는 프로세서 회로가 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작된 후 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에 심방의 흥분을 유발하도록 심방을 자극하는 동작모드에서 동작하도록 하는 단계를 포함하고, 이로써, 전처치 심실 충전량보다 심실 충전량을 감소시키고 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 예를 들어, 프로세서 회로는 하나 이상의 흥분성의 펄스가 환자의 심실에 제공된 후 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에서 하나 이상의 흥분성 펄스(excitatory pulses)가 심방에 전달되는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 심방 흥분 감지에 의존하지 않고 페이싱이 타이밍될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시 예에서 심방 흥분은 하나 이상의 흥분성 펄스가 자연적으로 흥분이 발생하기 전에 심방에 전달되는 것을 확인하기 위하여 감지된다. 선택적으로, 심방 흥분은 고유한 심방 흥분율이 고유한 심실 흥분율보다 낮을 때 심실의 흥분이 시작된지 약 0 ms 와 약 50 ms 사이 이후에 시작될 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치는 심방과 심실 중 적어도 어느 하나에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로를 포함할 수 있다. 장치는 자극 회로와 연결된 프로세서 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성되며, 동작 모드는 적어도 하나의 심방에 심방 흥분이 시작되기 전 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 전에 시작되도록 심실 흥분을 유발하기 위해 심실을 자극함으로써 전처치 심실 충전량보다 심실 충전량을 감소시키고, 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 일부 실시 예에서, 심방 흥분은 심방 흥분의 시작을 결정하기 위해 감지될 수 있다. 심방 흥분의 시작과 심방 흥분을 감지하는 순간 사이의 시간 간격이 알려져 있고, 심방 흥분의 시작 타이밍을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 심방 흥분이 시작되고 20 ms 이후 심방 흥분이 감지되고, 심실은 심방 흥분이 시작되기 40 ms 이전에 자극되도록 알려져 있거나 또는 추정된다면, 이 후, 심실은 예상되는 심방 흥분이 감지되기 60 ms 전에 자극된다. 다른 실시 예에서 프로세서 회로는 동작모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 동작 모드는 적어도 하나의 심실에서 심실 흥분이 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 이후에 심방 흥분의 시작을 유발하기 위해 심방을 자극함으로써 전처치 심실 충전량보다 심실 충전량을 감소시키고, 전처치 혈압보다 환자의 혈압을 감소시킨다. 예를 들어 프로세서 회로는 동작 모드에서 동작하도록 구성되며, 동작 모드에서는 하나 이상의 흥분성 펄스가 하나 이상의 흥분성 펄스가 환자의 심실에 공급 된 후 약 0 ms 와 약 50 ms 사이에 심방에 전달된다. 일부 실시 예에서, 페이싱(pacing)은 심방 흥분의 감지에 의존하지 않고 타이밍될 수 있다. 선택적으로, 이러한 실시 예에서, 심방 흥분은 자연적 흥분이 발생하기 이전에 하나 이상의 흥분성 펄스가 심방에 전달되는 것을 확인하기 위해 감지된다. 선택적으로, 심방 흥분은 고유의 심방 흥분율이 고유의 심실 흥분율 보다 낮을 때 심실 흥분 시작되고 약 0 ms 와 약 50 ms 사이의 시간 이후에 시작되도록 설정된다.
도 10a와 도 10b는 마취된 건강한 개의 심장을 일정 시간 동안 추적한 심전도(ECG;electrocardiogram), 좌심실 압력(LVP) 및 심방 (혈액) 압력(AP)을 도시한다. 도 10a에서, 101 지점 이전의 심장은 자연박동이고, ECG, LVP 및 AP가 트레이스(trace) 된다. 101 지점에서, 심실 페이싱이 시작된다. 심실은 심방 흥분이 시작되고 2ms 이후에 페이싱된다. 이 페이싱은 ECG 의 즉각적인 변경을 유발하고, 이러한 변경은 LVP 와 AP 양자의 감소를 수반한다. 도 10b에서 페이싱은 페이싱이 중단되는 103 지점까지 심방 수축의 시작과 심실 수축의 시작 사이의 2ms 시간 간격동안 계속된다. 알 수 있는 바와 같이, 페이싱이 중단되는 즉시, ECG, LVP 및 BP는 모두 페이싱 전과 본질적으로 동일한 값으로 돌아간다.
도 11a 및 도 11b는 고혈압 증상을 가진 개의 심장에서의 자연적인 심박동(도 11a) 및 심방 수축의 시작과 심실 페이싱 사이의 2ms 시간 간격동안의 페이싱(도 11b)을 도시한다. 도 11a 및 도 11b 각각은 ECG, 우심실 압력(RVP), RVP 의 확대부분 및 심장의 우 심방(RAP)의 트레이스를 보여준다.
도 11a에서, 자연 심박동의 P 파 및 QRS 가 명확하게 나타난다. 심방 압력의 증가는 심방 수축의 결과로서 P 파 다음에 보인다. RVP 트레이스에서, RVP의 급격한 증가는 ECG 상의 QRS 파 다음에 볼 수 있다. 이것은 심실 수축의 징후이다. 더 높은 배율로 관찰 한 경우, RVP의 급격한 증가는 RVP에서의 더 앞선 작은 증가를 거치며, 이 앞선 작은 증가는 심방 수축 및 심방 혈압의 감소와 동시에 일어나고 심방으로부터 챔버내로 혈액을 배출한 결과이다. 이것이 심방 수축이다. 도 11b에서, 페이싱은 2 ms의 시간 간격을 갖는다. P파는 ECG 상에서 기본적으로 눈에 띄지 않고, 전기 자극기의 산물은 인식가능하다. 이러한 경우에서 심방 수축은 심방 수축이 동시에 발생하고 또는 심실 수축의 시작 후 조금이라도 있기 때문에 우심실 압력의 확대된 트레이스에 드러나지 않는다.
도 12에서, 고혈압 증상을 가진 개 심장이 심방의 페이싱과 심실의 페이싱 사이에서 60 ms 의 시간 간격(trace portions 105 and 107) 또는 심방의 페이싱과 심실의 페이싱 사이에서 120 ms 의 시간 간격(trace portion 109) 중 어느 하나에서 페이싱된다. 트레이스는 심장의 ECG, 좌심실압력(LVP)과 우심실 압력(RVP), 확대된 RVP 및 우심방압력(RAP)을 도시한다. 105 지점과 107 지점에 대응하는 확대된 RVP의 트레이스된 부분(trace portions)에서 알 수 있는 바와 같이, 60 ms 시간의 페이싱 동안 심방 수축 이 매우 약간 나타나고, 심실의 수축은 심방의 수축의 피크 후에 약간 나타나기 시작한다. 이러한 경우, 심실 충전에 대한 심방 수축의 기여는 현저하게 감소되지만 완전하게 제거되지는 않고, 반대로, 심실 수축의 피크는 폐쇄된 판막에 대항하여 발생되지 않고, 심방 신장이 증가되지 않는다. 120 ms 시간에서 페이싱되는 동안, 심방 수축은 명확하게 보여지지만(확대된 RVP 트레이스에서의 109 지점) 심실 수축의 시작과 AV 판막의 닫힘은 심방 수축이 완료되기 전에 발생됨으로써 심실 충전에 대한 심방 수축의 기여는 조금 감소한다.
도 16에서, 고혈압 환자의 심장이 상이한 AV 지연으로 페이싱된다. 이 예시는 심방에서 감지되는 펄스에 기초하여 심방과 대응하는 심실 양자의 페이싱 대 오직 심실 만의 페이싱에 의해 획득되는 결과를 보여준다. d와 d' 사이에서 심방 펄스가 감지되고 심실 펄스는 2ms의 AV 지연을 가지고 페이싱된다. e와 e' 사이에서 심방과 심실 모두 2ms의 AV 지연으로 페이싱된다. f와 f' 사이에서 심방과 심실 모두 40 ms의 AV 지연으로 페이싱된다. g와 g' 사이에서 심방과 심실 모두 20 ms의 AV 지연으로 페이싱된다. h와 h' 사이에서 심방과 심실 모두 80 ms의 AV 지연으로 페이싱된다. 이러한 예시에 도시된 바와 같이, d와 d' 사이와 e와 e' 사이를 비교하면 심방 활동이 바로 감지되었을 때 보다 심방이 e와 e' 사이에서 페이싱될 때 혈압이 더 감소되었다. 또한 이 예시에서 알 수 있는 바와 같이, e와 e' 사이, f와 f' 사이, g와 g' 사이 및 h와 h' 사이를 비교해 볼 때, AV 지연이 더 짧을 때가 AV 지연이 더 길 때보다 더 많은 감소를 유발했다. 예를 들어, g와 g' 사이(20 ms의 AV 지연)는 e와 e' 사이(2 ms의 AV 지연) 보다 더 높은 혈압을 나타내었다. 이 예시의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 혈압의 변화는 상이한 AV 지연에 의해 적어도 부분적으로 유발될 수 있고, 상이한 AV 지연은 폐쇄된 판막에 대한 심방 수축의 상이한 비율을 초래한다.
심방 수축 감소를 위한 방법의 실시 예
혈압을 감소시키기 위한 예시적인 방법(40)은 도 13에 개략적으로 도시되어 있다. 방법(40)은 후술하는 도 14의 장치(50)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 장치(50)는 방법(40)의 일부 또는 모든 단계를 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 방법(40)은 장치(50)가 수행하도록 구성되는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(40)은 장치(50)에 대하여 전술된 임의의 기능을 포함할 수 있다. 방법(40)은 방법(600)의 임의의 단계를 포함할 수 있다. 유사하게 방법(600)은 방법(40)의 임의의 단계를 포함할 수 있다. 방법(40)은 시스템(700)이 수행하도록 구성될 수 있는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 시스템(700)은 방법(40)의 일부 또는 모든 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 방법(40)은 심방 흥분의 단계 41를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 41는 심방 흥분의 감지를 포함한다. 예를 들어, 단계 41는 고유의 심방 흥분의 감지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 41는 심방 흥분의 트리거링을 포함한다. 방법(40)은 시간 간격이 적용되는 단계 42를 포함할 수 있다. 방법(40)은 AV 판막 폐쇄를 트리거링하는 단계 43를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 43는 적어도 하나의 심실에 흥분성 전류를 인가함으로써 및/또는 적어도 하나의 심방과 대응하는 심실 사이의 인공 판막을 폐쇄하도록 작동시킴으로써 수행 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계 41, 단계 42 및 단계43은 단계 43에서 단계 41로 되돌아가도록 안내하는 복귀 화살표에 의해 표시된 바와 같이 반복될 수 있다. 일부 실시 예에서, 흥분성의 전류가 동시에 또는 순서대로 양쪽 심실에 인가될 수 있다. 일부 실시 예에서, 양쪽 심실이 순서대로 페이싱되고, 페이싱 되기 위해 적어도 하나의 심방(예를 들어, 우심방)의 흥분의 시작과 대응하는 심실(예를 들어, 우심실)의 흥분의 시작 사이의 시간 간격이 측정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격이 0 또는 음으로 설정되고, 단계 43은 단계 41 전에 또는 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 ms로 측정될 수 있다.
선택적으로, 심방 및 심실의 수축은 양쪽 수축의 제어(예를 들어, 수축을 초래하는 흥분을 제어함으로써)에 의해 유발될 수 있다. 선택적으로, 미리 정해진 시간 간격으로 판막의 폐쇄의 트리거를 감지하는 심방 흥분의 시작이 감지된다. 선택적으로, 양쪽 심방이 페이싱된다. 일부 실시 예에서, 양쪽 AV 판막은 순차적으로(예를 들어, 양쪽 심실이 순차적으로 페이싱 될 때) 폐쇄되고, 시간 간격은 페이싱되기 위해 먼저 심방의 흥분의 시작으로부터 그리고 판막 폐쇄의 시작 또는 적어도 하나의 심실의 흥분의 시작으로부터 측정된다. 선택적으로 하나 이상의 챔버의 흥분 타이밍(예를 들어 흥분 시작)은 예를 들어 하나 이상의 이전 심장 주기 내의 타이밍에 기초하여 측정되고, 하나 이상의 흥분 자극은 동시에 전달되거나 및/또는 추정된 타이밍 전 및/또는 후 원하는 시간에서 상이한 챔버에 전달된다.
일부 실시 예에서, 방법(40)은 심장박동 마다 반복 될 수 있다. 일부 실시 예에서, 방법(40)은 간헐적으로 수행 될 수 있다. 예를 들어,이 방법은 몇회의 심박동 마다 1회씩 적용 할 수 있다. 그렇지 않으면, 방법(40)은 몇 회의 심장박동에 적용되고, 1회 이상의 심박동 동안 중지한 이후, 다시 적용하도록 할 수 있다. 예를 들어, 방법 (40)은 5회 내지 15회 심박동에 적용되고, 2회 내지 5회의 심박동 동안 중지한 이후, 다시 재개될 수 있다. 일부 실시 예에서, 애플리케이션 / 회피 애플리케이션 패턴은 더 복잡 할 수 있으며, 선택적으로 미리정의된 알고리즘에 기초 할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은 단순히 자극을 중지하고 시작하기보다는 자극 파라미터를 조정할 수 있다. 일부 실시 예에서의 방법(40)의 애플리케이션은 심장박동 사이의 심실 충전을 감소시킴으로써 토출 프로파일을 잠재적으로 감소시킨다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 심장의 토출 프로파일은 주어진 기간내에서 심장에 의해 펌핑된 혈액의 총량이다. 일부 실시 예에서, 방법(40)의 간헐적인 애플리케이션은 심장의 토출 프로파일의 감소를 상쇄하기 위해 적용될 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 42에 적용된 시간 간격은 피드백에 기초하여 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 방법(40)은 하나 이상의 심장 챔버 및 챔버의 일 부분 및/또는 환자의 신체로부터 피드백 파라미터를 감지하는 단계 44를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피드백 정보는 하나 이상의 심방 수축, 혈압(예를 들어, 동맥), 심실 압력 및/또는 심방 압력을 직접 또는 간접적으로 모니터링함으로써 획득될 수 있다. 일부 실시 예에서, 피드백 정보는 심방이 수축되는 시간과 AV 판막이 폐쇄되는 시간 및/또는 심실이 수축하는 시간 사이의 중첩의 정도를 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서는 예를 들어, 심장 활동의 초음파 이미징 또는 심초음파 검사(ECHO)의 생성으로써 심장 활동을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서 단계 44는 펄스 또는 연속파 도플러 초음파를 이용하여 임의의 시점에서 혈류(예를 들어 유속) 및/또는 심장 조직의 움직임을 검출하기 위해 초음파 센서를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 선택적으로 단계 44는 좌심방의 수축 및 좌심실 혈류에 상응하는 A 파를 검출하기 위하여 초음파 센서를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
방법은 단계 44로부터의 피드백 정보에 기초하여 단계 42로부터의 시간 간격을 조정하는 단계 45를 포함할 수 있다. 예를 들어 단계 45는 감지된 혈압에 기초하여 시간 간격을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 도 13에서 단계 45에서 단계 41 화살표로 나타낸 바와 같이, 단계 41, 단계 42, 단계 43 및/또는 단계 44는 단계 45가 수행된 후에 반복될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시간 간격은 단계 41 동안에 제1 값으로 초기에 설정될 수 있고, 단계 44가 수행되는 동안 감지되는 피드백에 기초하여, 단계 45 동안에 시간 간격은 피드백 값이 주어진 범위(또는 주어진 값 이상 또는 이하) 이내가 될 때까지 감소되거나 증가될 수 있다. 예를 들어, 시간 간격은 수축기 혈압이 100 mmHg 이상 및/또는 140 mmHg로 이하 및/또는 이완기 혈압이 90mmHg 이하 및/또는 60 mmHg 이상이 되는 그러한 시간까지 조정될 수 있다.
일부 실시 예에서, 단계 44와 단계 45는 단계 43의 모든 적용(예를 들어 심실 페이싱 자극의 적용)에 대해서 방법(40)이 동작하는 동안 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 대체적으로 또는 추가적으로 단계 44와 단계 45가 하나 이상의 실시 예에 따라 환자에게 장치(장치를 이식함으로써)를 제공할 때 수행될 수 있다. 조정하는 단계는 (예를 들어, 진단시 관리자에 의해) 주기적 및/또는 간헐적으로(예를 들어, 한 시간에 한 번 또는 심실 페이싱 자극의 모든 애플리케이션 중 한번) 반복될 수 있다. 일부 실시 예에서, 단계45는 피드백 정보가 하나 이상의 감지된 파라미터가 소정의 기간을 초과하는 시간 동안 미리 설정된 범위를 초과하는 것을 나타내는 경우에 수행될 수 있다.
방법(40)의 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 화살표로 나타낸 순서대로 단계들이 수행될 수 있다. 다른 실시 예에서, 단계 42는 단계 41 이전에 수행될 수 있다.
심방 수축, 심방 흥분, 심실 수축, AV 판막의 폐쇄 및/또는 개방의 타이밍 및/또는 하나 이상의 심방으로부터 대응되는 심실로의 혈액의 흐름 또는 결핍 및/또는 혈압은 당업계에서 공지된 임의의 방법에 의해 검출될 수 있고, 피드백 제어로서 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 흥분의 시작은 하나 이상의 심실에 흥분성 자극의 전달을 위한 트리거로서 사용될 수 있다. 감지된 정보는 장치의 시간 간격을 조정하는데 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다.
선택적으로, 피드백 파라미터는 심장으로부터 추가적 처리를 필요로 하는 조건에 대한 응답을 허용할 수 있는 것이지, 시간 간격을 조정하는 것이 아니다. 피드백 파라미터는 단축된 시간 간격으로 판막 폐쇄의 원인을 자동적으로 중지시키도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 피드백 파라미터는 운동을 하는 동안 조정을 초래할 수 있다. 이러한 예에서, 심박수 센서는 환자의 심박동에 대한 피드백 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 심박수가 미리 주어진 임계값을 초과하는 경우 피드백은 장치를 중지하도록 하는데 사용될 수 있다. 장치는 감지된 피드백 정보에 기초하여, 예를 들어, 심박동이 주어진 임계값 이하가 될 때 및/또는 미리 결정된 기간이 지난 후에 다시 활성화될 수 있다.
혈압을 감소시키기 위한 장치의 실시 예
이제 실시 예에 따른 예시적인 장치(50)를 개략적으로 도시하는 도 14를 살펴본다. 장치(50)는 본 명세서에서 논의된 바와 같은 일부 변형으로, 심장 조율기와 본질적으로 유사하게 구성되고, 유사한 구성요소를 가질 수 있다. 선택적으로 장치는 이식형일 수 있다. 선택적으로 장치는 추가적으로 및/또는 대안적으로 심장의 전기적 치료(예를 들어, 세동제거)를 제공할 수 있는 구성요소를 포함한다. 장치(50)는 이식형 심박조율기에 대하여 당 업계에 공지 된 바와 같이, 선택적으로 본 명세서에서 논의된 바와 같은 일부 변형으로, 기본적으로 환자의 몸에 이식하기 위해 구성될 수 있다. 장치(50)는 시스템(700)의 임의의 구성요소를 포함할 수 있고, 시스템(700)은 장치(50)의 임의의 구성요소를 포함할 수 있다.
장치(50)는 생체에 적합한 몸체부(51), 하나 이상의 제어기(52), 전원(53) 및 원격 측정 유닛(56)을 포함할 수 있다. 몸체부(51)는 장치의 복수개의 구성요소들을 둘러싸는 하우징을 포함할 수 있다. 제어기(52)는 장치의 동작을 제어하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(52)는 자극 펄스의 전달을 제어할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전원(53)은 베터리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(53)은 충전 가능한 전지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서 전원(53)은 유도(induction)에 의해 충전 가능한 전지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서 원격 측정 유닛(56)은 하나 이상의 다른 유닛 및/또는 구성요소와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원격 측정 유닛(56)은 외부의 프로그래머 및/또는 동작하는 동안 장치(50)에 기록된 데이터를 수신하는 수신 유닛과 통신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치(50)는 하나 이상의 전극 및/또는 센서에 연결되도록 구성될 수 있다. 전극 및/또는 센서는 장치(50)에 집적되거나 그것에 부착되거나 및/또는 그것과 연결가능할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전극은 적어도 하나의 심실을 페이싱하도록 구성되는 심실 전극(561)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 장치(50)는 적어도 하나의 이식된 인공 판막(562)에 선택적으로 유무선을 통해 접속될 수 있다. 추가적으로 장치(50)는 하나 이상의 심방의 페이싱을 위한 하나 이상의 심방 전극(57) 및/또는 심방 흥분의 시작을 감지하기 위한 하나 이상의 심방 센서(58) 및/또는 다른 피드백 파라미터를 제공하기 위한 하나 이상의 센서(59)를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 센서(59)는 하나 이상의 압력 센서, 전기 센서(예를 들면, ECG 모니터링), 유량 센서, 심박수 센서, 활동성 센서(activity sensors) 및/또는 용량 센서를 포함할 수 있다. 센서(59)는 기계적 센서 및/또는 전기적 센서(예를 들면, 초음파 센서, 전극 및/또는 RF 송수신기)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서(59)는 원격 측정기를 통해 장치(50)와 통신할 수 있다.
일부 실시 예에서, 심실 전극(561) 및/또는 심방 전극(57)은 표준 페이싱 전극일 수 있다. 심실 전극(561)은 심실 페이싱을 위해 당업계에 공지된 바와 같이 심장의 위치와 관련되게 위치될 수 있다. 예를 들어, 심실 전극은 하나 이상의 심실 내 및/또는 근처에 놓일 수 있다. 일부 실시 예에서 심방 전극(57)은 하나 이상의 심방 내 및/또는 근처에 놓일 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 전극(57)은 하나 이상의 심방에서 심방 흥분 또는 탈분극의 초기 검출을 제공하기 위해 선택된 하나 이상의 위치에 부착될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 심방 전극(57)은 동방(SA) 결절의 위치 근처의 우심방에 부착될 수 있다.
심실 전극(561)의 한 지점은 심장이 페이싱될 때 동기이상(dyssynchrony)을 줄이거나 최소화하기 위해 페이싱이 QRS의 연장을 줄이거나 최소화하도록 하도록 위치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 이 위치는 그의 번들(Bundle) 근처의 심실 중격(ventricular septum ) 상에 있다. 심실 전극(561)은 추가 또는 대안적으로 심장의 심외막(epicardium) 상에 또는 관상 정맥 내에 위치할 수 있다. 하나 이상의 전극이 선택적으로 동기이상을 감소시키도록, 양심실에 페이싱을 제공하도록 심실 상에 위치할 수 있다.
장치(50)는 적어도 하나의 심장 챔버에 심장 펄스를 전달하도록 구성되는 펄스 생성기 또는 자극 회로를 포함할 수 있다. 펄스 생성기 또는 자극 회로는 종래의 심박 조율기의 표준 기능의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 제어기(52)는 펄스 생성기 또는 자극 회로를 제어하도록 구성될 수 있다. 심방 센서(58) 및 선택적으로, 다른 심방 챔버를 감지하도록 구성된 다른 전극 센서)는 특정 회로를 통해 장치(50)에 연결될 수 있고, 이 특정 회로는 심장의 전기적 활동성을 증폭시키고, 특정 챔버의 활성화의 샘플링 및 검출을 허용한다. 다른 회로가 심장을 페이싱하도록 특정 전극에 자극을 전달하도록 구성될 수 있고, 상기 자극은 전기적 활성화를 전파하도록 생성된다.
일부 실시 예에서, 하나 이상의 추가적인 센서(59)는 하나 이상의 심방 내 및 또는 심방 상 및/또는 하나 이상의 심실 내 및/또는 선택적으로 심장에 인접한 하나 이상의 다른 위치에 위치한다. 예를 들면, 하나 이상의 센서는 대정맥 상에 및/또는 대정맥 내에 및/또는 하나 이상의 심방 상에 및/또는 하나 이상의 심장 챔버 내에 위치될 수 있다. 이러한 센서들은 압력 또는 다른 지표 예를 들어, 임피던스 및/또는 유속을 측정할 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(52)는 전원(53)을 동력으로 이용하는 마이크로 프로세서를 포함하거나 마이크로프로세서일 수 있다. 일부 실시 예에서, 장치(50)는 예를 들어 들어 크리스털에 의해 생성되는 클락(54)을 포함할 수 있다. 장치(50)는 내부 메모리(55)를 포함할 수 있고/있거나 외부 메모리에 연결될 수 있다. 예를 들어 장치(50)는 원격 측정 유닛(56)을 통해 외부 메모리에 접속될 수 있다. 일부 실시 예에서, 원격 측정 유닛(56)은 프로그래머 및/또는 하나 이상의 센서(59)와 같은 외부 장치와 통신을 허용하도록 구성될 수 있다. 임의의 그리고 모든 피드백 정보 및/또는 장치 동작의 로그는 내부 메모리(55)에 저장될 수 있고/있거나 외부 메모리 유닛에 원격 측정 유닛(56)에 의해 전달될 수 있다.
일부 실시 예에서, 제어기(52)는 본 명세서에 기재된 적어도 하나의 실시 예의 방법에 따라 동작할 수 있다.
일부 실시 예에서, 장치(50)는 AV 지연 및/또는 그것의 크기의 적용을 제어하기 위해 하나 이상의 피드백 파라미터를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
인공 판막의 일 실시 예
추가적으로 또는 대안적으로, 장치(50)는 적어도 하나의 이식된 인공 판막(562)의 동작을 직접 제어하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 인공 판막(60)을 도시하는 도 15를 주목한다. 예시로서 도시한 인공 판막(60)은 인공 판막 분야에서 알려진 바와 같이 본질적으로 이첨판막형(bi-leaflet) 판막이다. 하기의 예시는 양방향 판막에 관한 것이지만, 일 실시 예는 다른 인공 판막 예를 들어, 새장속 공 모양(caged ball) 기계판막 뿐만 아니라 디스크형 판막으로 구현될 수도 있음을 알 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 인공 판막(60)은 환자의 심장에 이식될 때 제자리에 밸브를 봉합하기 위한 링(61)을 포함할 수 있다. 인공 판막(60)은 링(61)에 부착된 지지대(63)에 대해 회전되는 두 개의 반구형 리플릿(leaflets)(62)을 포함할 수 있다. 이 개략도에서, 다른 장치의 구성요소는 도 14에 도시된 바와 같은 몸체부(51)에 대응하는 몸체부(64)로서 개략적으로 도시된다. 몸체부(64)는 인공 판막(60)이 이식된 심장(65)으로부터 피드백 정보를 수신할 수 있다.
인공 판막(60)은 장치(50)에 의해 판막의 폐쇄를 직접 제어할 수 있는 종래의 인공 판막과는 차이가 있다. 인공 판막(60)은 (예를 들어, 지지대(63)를 회전시킴으로써 또는 하나 이상의 리플릿(62)의 일부를 팽창시킴으로써) 판막의 폐쇄를 능동적으로 유발하도록 구성된 (예를 들어 코일 또는 유압기구) 기계장치를 포함할 수 있다. 이 기계장치는 추후에 판막의 개방을 허용하고 필요에 따라 반복 폐쇄를 허용하도록 이완된 위치에 되돌려 놓을 수 있다. 이완은 폐쇄 후 소정 시간 후까지 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이완은 심실 활동성을 판독하는 센서(예를 들어 압력 센서)에 응답하여 영향을 받을 수 있다. 인공 판막(60)에 대한 제어는 몸체부(64)의 구성요소와 유선 또는 (판막과 연관된 원격 측정 유닛을 이용하여) 무선 통신하도록 동작할 수 있다. 일부 실시 예에서, 인공 판막(60)은 판막에 작용하는 유체 압력에서 독립하여 개방 및 폐쇄 할 수 있도록 구성되는 밸브일 수 있다. 예를 들어 인공 판막(60)은 볼형 판막(ball valve)일 수도 있다.
혈액 감소를 위한 실시 예의 효과
전반적으로, 개시된 방법 및 시스템의 일부 실시 예들은 적어도 하나의 심실의 충전을 감소시키고 결과적으로 혈압을 감소시키기 위한 차별적 접근법을 제공한다. 혈압을 감소시키기 위한 이전의 기계적인 방법과는 달리, 본 명세서에 개시된 일부 실시 예는 적어도 하나의 대응하는 심방 내에 압력을 증가시키지 않고 이러한 목표를 달성할 수 있다. 심방성 나트륨이뇨 호르몬 또는 심방성 나트륨이뇨펩티드(natriuretic peptide)의 분비를 유발하는 심방 압력을 증가시키지 않고, 혈압의 감소를 기계적으로 제어할 수 있다. 개시된 실시 예들은 심박동에 원치 않는 효과를 방지할 수 있고, 캐논 심방 파(canon atrial waves)의 가능성을 줄일 수 있다.
개시된 일부 실시 예는 심방 나트륨이뇨 펩타이드의 방출을 일으키는 심방의 신장을 증가시키는 동시에 심방 수축을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 개시된 실시 예는 수축이 심방을 팽창시키도록 심방과 연관된 심장 판막이 폐쇄되는 동안 심방이 수축을 유발하도록 심장을 자극하는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다. 심방 수축을 줄이는 것과 동시에 심방 나트륨이뇨 펩타이드의 분비를 유발하는 것은 혈압을 낮추는 시너지 효과를 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 심방 수축에 관하여 판막 폐쇄 타이밍을 제어하는 것으로 하나 이상의 심방 신장량을 제어할 수 있다.

Claims (21)

  1. 전 처치 심실 충전량을 가진 환자의 심실 충전량을 감소시키기 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 심장 챔버에 자극 펄스를 전달하도록 구성된 자극 회로; 및
    적어도 하나의 심장 챔버에 상기 자극 펄스의 하나 이상의 자극 패턴의 전달을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함하며,
    적어도 하나의 자극 펄스는 제1 자극 설정을 가지며, 적어도 하나의 자극 펄스는 상기 제1 자극 설정과 상이한 제2 자극 설정을 가지며, 상기 제1 자극 설정 및 제2 자극 설정 중 적어도 하나는 심방 수축(atrial kick)을 줄이거나 방지하도록 구성되어져, 전 처치 심실 충전량으로부터 심실 충전량을 감소시키는 심실 충전량 감소 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제어기는 10분 이상 지속하는 시간 간격 동안 연속적으로 하나 이상의 자극 패턴을 실행하도록 구성되며,
    상기 제1 자극 설정은 상기 시간 간격의 적어도 50% 동안 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성되는 심실 충전량 감소 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시간 간격은 최소한 30분인 심실 충전량 감소 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시간 간격은 최소한 1시간인 심실 충전량 감소 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시간 간격은 최소한 24시간인 심실 충전량 감소 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자극 패턴은 상기 제1 자극 설정을 갖는 10 내지 60회의 자극 펄스의 시퀀스를 포함하고, 상기 제1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성되며, 1 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 상기 10 내지 60회의 자극 펄스 내에 내포되고, 상기 1 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 상기 제1 자극 설정보다 더 긴 AV 지연을 갖는 심실 충전량 감소 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 1 내지 10회의 심박동의 시퀀스는 적어도 하나의 심실에서의 심방 수축을 줄이거나 방지 하도록 구성된 제1 자극 설정을 갖는 적어도 하나의 자극 펄스를 포함하는 심실 충전량 감소 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 1 내지 10회의 심박동은 자연적인 AV 지연을 포함하는 심실 충전량 감소 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 1 내지 10회의 심박동 중 적어도 하나의 심박동은 자극이 없이 발생하는 심실 충전량 감소 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이도록 구성되고, 상기 제2 자극 설정은 심방 수축의 감소에 대한 압력 반사(baroreflex) 반응 또는 적응을 감소시키도록 구성되어, 자극 펄스들 사이에 발생하는 혈압값의 증가가 사전 설정된 값으로 제한되는 심실 충전량 감소 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 자극 설정은 1회의 심박동 내지 5회의 심박동 동안 혈압을 증가시키도록 구성되는 심실 충전량 감소 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 자극 패턴은 상기 제1 자극 설정을 가진 다수의 자극 펄스를 포함하는 심실 충전량 감소 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 자극 패턴은 상기 제2 자극 설정을 가진 다수의 자극 펄스를 포함하는 심실 충전량 감소 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자극 패턴 중 약 1%와 40% 사이의 상기 다수의 자극 펄스는 상기 제2 자극 설정을 갖는 심실 충전량 감소 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 자극 회로는 적어도 하나의 심방 및 적어도 하나의 심실 양자에 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 심실 충전량 감소 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    적어도 하나의 심방 및 적어도 하나의 심실의 흥분율(excitation rate)을 감지하는 센서를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 감지에 기초하여 환자의 심박수를 검출하고 감지된 흥분율보다 더 높은 비율로 상기 자극 펄스를 전달하도록 구성되는 심실 충전량 감소 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 자극 펄스를 포함하는 자극 패턴을 가진 환자의 심장의 적어도 하나의 심실을 자극하는 적어도 하나의 자극 전극; 및
    환자의 혈압과 관련된 입력을 수신하고 상기 혈압에 기초하여 상기 자극 패턴을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함하는 심실 충전량 감소 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 하나의 자극 펄스 중 적어도 하나의 제1 자극 설정의 파라미터를 조정하는 것을 포함하는 조정 프로세스를 수행함으로써 자극 패턴을 조정하도록 구성된 심실 충전량 감소 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 자극 설정은 적어도 하나의 심실에서 심방 수축을 줄이거나 방지하도록 구성되는 심실 충전량 감소 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 파라미터는 AV 지연의 조정인 심실 충전량 감소 시스템.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 자극 패턴은 상기 심장에 전기를 인가한 후 약 3초 이내에 적어도 사전 설정된 량만큼 혈압의 감소를 유발하고 적어도 1분의 시간 간격 동안 혈압의 감소를 유지하도록 구성되는 심실 충전량 감소 시스템.
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