(57)【要約】      （修正有）【課題】電気的に心筋を刺激することによって心臓機能を改善するペーシングカテーテルを提供する。【解決手段】システム１０には展開カテーテル１２が含まれ、その先端部１８には電気プローブ１４と電極１６が取り付けられている。展開カテーテル１２の根本側端部２０は電気コネクター２２に接続されている。システム１０には電気コネクター２２に電気的に接続される電源２４が含まれる。システム１０はさらにセンサ２６およびコンピュータ２８を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓機能を改善するために交感神経を電気的に刺激するシステムであって、
基端部と先端部とを有する展開カテーテルと、
前記交感神経が心臓の心外膜表面上にあり、患者の静脈系内において前記交感神経に隣接する場所に配置される、前記展開カテーテルの前記先端部に取付けられた電極と、
前記展開カテーテルの前記基端部に接続された電源であって、心臓の拡張段階の無反応期に選択的に前記電極に電気パルスを送ってそれを駆動して前記交感神経からノルエピネフリンを分泌させることにより心筋の収縮を改善させる電源と、を有する。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記電源に電気的に接続されて、前もってプログラムされた弱い刺激パターンに従って前記電極を駆動するコンピュータをさらに有することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記展開カテーテルの先端部に取付けられて、前記心筋が収縮したことを検知するプローブと、
前記プローブおよび前記電源に接続されて、前記プローブによって検知された心筋の収縮に応じて前記電極を駆動させるセンサと、をさらに有する。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、各電気パルスの強度が心筋の収縮を直接刺激するのに効果のあるレベルよりも低いレベルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓病を治療するためのシステム及び方法に関し、特に心筋を電気的に刺激することによって心臓機能を改善させるためのシステム及び方法に関する。本発明は、それに限定されるものではないが、電極を冠動脈血管又は冠動脈血管につながる静脈に配置して交感神経に隣接させ、神経及び筋肉を刺激することによって心筋の収縮を改善するシステム又は方法として、特に有効である。
【背景技術】
【０００２】
通常の心臓機能は、リズミカルな心筋の収縮が特徴である。それぞれの筋肉収縮の後に続いて、心臓の無反応期および拡張期がくるが、そのとき心筋は弛緩して循環する血液で満たされる。ところが病気の心臓は、ある条件下でこの血液補充がうまくいかなくなったり、収縮が効果的に行われないことがあり、これが心臓機能と循環機能を低下させて心臓麻痺に至ることがある。低下した心臓機能に対して、比較的一般的に行われる処置は、電極を冠静脈を介して心臓左心室の心外膜上に配置した後、その領域を電気的に刺激して心臓の収縮をその刺激に同期させるようにする。しかしながらこの方法は期待されたような効果はなく、相当な恩恵が得られると予測された多くの患者には何ら成果をもたらすことはなかった。しかも、心臓の収縮機能の喪失が観察されたことから、電極を配置した領域において細胞が損傷した可能性があるという更なる心配が生じてきた。
【０００３】
いくつかのメカニズムが心筋の収縮に関わっていることが知られているが、それらは異なった方法で心筋収縮をおこなう。その一つのメカニズムは、上記のように、心筋を直接電気的に刺激し、一連の心筋駆動を制御するものである。心筋機能を改善する別のメカニズムは交感神経を刺激するものである。さらに具体的に説明すると、ノルエピネフリン（心臓における神経系の神経末端から放出されるアドレナリンの誘導体）が心筋の収縮を刺激する強い効果を持つことが知られている。また、交感神経を電気的に刺激することによって比較的に弱い刺激パターンに対してノルエピネフリンを分泌させることができることも知られている。重要なことは、交感神経系の刺激は、心筋自体の電気的刺激に何ら直接的影響を及ぼすことのない程度の低い強度の刺激でノルエピネフリンを分泌させる効果があるということである。
【０００４】
上記に鑑みて、本発明の目的は、交感神経系を間接的に刺激することによって心臓機能を改善するシステム及び方法を提供することである。本発明の別の目的は、間接的な電気刺激によって心臓機能を改善する際に心筋を直接刺激することを避けるシステムと方法を提供することである。さらに本発明の別の目的は、心臓の無反応期において、心筋に悪影響を及ぼさない、あるいは局部的な心筋機能を低減させない程度の弱い電気刺激パターンを使って心臓機能を改善することである。本発明のさらに別の目的は、一連の心筋動作を変える電気刺激によって心臓機能を改善し、しかも心臓の交感神経系を活性化させることにも焦点を当てたもので、簡単に実施かつ容易に使用でき、さらに比較的費用効果の高いシステム及び方法を提供することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
交感神経に電気刺激を与えて心臓機能を改善する、本発明のシステムと方法は、電極を患者の血管に配置して心外膜刺激を与える。より具体的には、電極を冠状静脈あるいはそれに接続する静脈内に配置する。電極は交感神経（即ち神経束）に隣接する位置に配置する。電極によって交感神経を選択的に刺激することでノルエピネフリンを分泌させ、電極、血管および神経の領域の心筋（即ち左心室）の収縮を改善する。
【０００６】
構造的には、本発明のシステムは、展開カテーテルに接続された電源とセンサを含む。具体的には、電源は展開カテーテルの先端部あるいはその近辺に配置された電極に電気的に接続される。同様に、センサは展開カテーテルの先端部またはその近辺に配置されたプローブに電気的に接続されている。さらにシステムは、電源の作動を制御するための前もってプログラムされた命令を有するコンピュータを含むことも可能である。本発明はまた、電源として関連技術分野の既知のタイプのペースメーカーまたはペーシングカテーテルを使うこともできる。
【０００７】
本発明を作動させるには、左心室の心外膜上にある適切な交感神経（神経束）を特定する。重要なことは、その神経は冠状静脈あるいはそれに接続する静脈に隣接していなければならない。この神経の特定は、例えばループカテーテルを使用した既知のマッピング技術によっておこなうことができる。適切な交感神経の場所が特定されたなら、電極を静脈系に挿入してその神経に隣接する静脈内位置に配置する。そして電極を駆動する。
【０００８】
電極の駆動は、コンピュータからのプログラム済の命令に従って積極的に、あるいは心筋の収縮に応じて反応的に実行することができる。いずれの場合でも、交感神経を刺激してノルエピネフリンを分泌させるための電極の駆動は、心臓が無反応期にあるときに実行することが好ましい。言い替えると、交感神経は、心筋が電気刺激に反応できないときに刺激しなければならない。しかし分泌されたノルエピネフリンは、心臓が次の収縮をおこなう準備が整ったときに心筋を刺激することができる。従って交感神経の刺激は、心筋の収縮を間接的にのみ生じさせるのである。さらに、交感神経の刺激に必要な電圧レベルは、心筋を直接に刺激するのに必要なしきい値よりも低い。
【０００９】
本発明において想像できるように、また上記に示したように、本発明のシステムはいくつかのモードで動作することができる。一つは、コンピュータを弱い刺激パターンで前もってプログラムすることができる。もう一つは、心筋が電気的に駆動されたことをセンサで検知し、そしてセンサが電源を駆動することによって心臓の無反応期において交感神経を刺激することができる。さらに別のモードでは、このシステムをもっと大きい器具に接続することによって他の刺激プランを実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
構成及び動作に関する本発明の特徴及び発明自体は、以下の説明とともに添付図面を参照することによってよく理解されるであろう。その図面においては、類似の参照記号は類似の部分を表す。
【図１】本発明のシステムのコンポーネントを示す概略図である。
【図２】心臓表面の図で、静脈とおおよその神経束とを示す。
【図３】心臓の電気刺激と運動サイクルの時系列図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず図１には、心臓機能を改善するのに有効な、本発明による血管を介した心臓交感神経の活性化システムが全体として１０で示されている。システム１０には展開カテーテル１２が含まれ、その先端部１８には電気プローブ１４と電極１６が取り付けられている。展開カテーテル１２の根本側端部２０は電気コネクター２２に接続されている。図１に示すように、システム１０には電気コネクター２２に電気的に接続される電源２４が含まれる。電源２４は関連分野において既知のタイプのペースメーカー又はペーシングカテーテルでもよい。
【００１２】
図１において、システム１０はさらにセンサ２６およびコンピュータ２８を含む。これらはそれぞれ電源２４に電気的に接続されている。また電源２４は、展開カテーテル１２の先端１８に取り付けられた電極１６に電気コネクター２２を介して接続されている。さらに、センサ２６はコネクター２２を介してプローブ１４に接続されている。このような接続構成において、電源２４はセンサ２６及びコンピュータ２８の両方の指示に従うことが分かる。
【００１３】
図２において心筋が全体として３０で示されている。構造上、心筋３０の表面（図２）には冠状静脈３２及びそれに接続するいくつかの静脈が示されている。特に、左心室の後部静脈３４と中央心臓静脈３６とが示されている。さらに、神経系における交感神経３８が示されており、そのいくつかの神経束38a, 38b, 38cが例示されている。重要なことは、交感神経３８が左心室４０の心外膜表面上に位置しており、冠状静脈３２に、または冠状静脈３２につながる静脈の一つ（例えば静脈３４または３６）に隣接しているということである。
【００１４】
本発明のシステム１０を作動させるには、初めに心筋３０をマッピングして適切な神経３８を確認する。適切な神経３８とは、具体的には前記したように、冠状静脈３２に隣接している神経か、あるいは冠状静脈３２につながる静脈（例えば静脈３４または３６）に隣接している神経である。さらに神経３８は、心筋３０の左心室４０の心外膜表面上において、心筋３０を刺激するのに効果的な場所に位置していることが重要である。一旦適切な神経３８が特定されたなら、展開カテーテル１２を患者（図示せず）の血管系に通し、電極１６を静脈（例えば３２、３４、３６）に配置して隣接する神経（例えばそれぞれ38a, 38b, 38c)を刺激する。
【００１５】
図３は心筋３０の周期的動作を示す時系列図である。具体的には、図３は心筋３０の鼓動における、システム１０と心筋３０との相互作用を示す時系列図である。この動作には、システム１０の電気的起動と、これに伴う心筋３０の動作（即ち収縮）、およびそれぞれの収縮に続く弛緩または拡張が含まれる。サイクルはもちろん繰り返しおこなわれる。
【００１６】
心筋３０の単一の鼓動について示してあるように、心筋３０の駆動は時間「t0」で始まる。この駆動は時間「t0」から時間「t1」までの無反応期４２として知られる間だけ続く。具体的には、無反応期４２はおよそ120から300msの間持続し、その間、心筋３０は電気刺激に反応することができない。しかし、神経３８は無反応期４２においてノルエピネフリンを分泌することにより反応することができる。本発明のシステム１０について想像できるように、無反応期４２における神経３８の刺激に使用する、電源２４から供給する電気パルスの大きさは制御することができる。具体的には、電気パルスのレベルは、心筋３０の収縮を直接的に刺激するのに有効なレベルよりも低くなるようにプログラムすることができる。
【００１７】
図３に示す時間「t1」において、無反応期４２は終わり、弱無反応期４４が始まる。この弱無反応期４４では、心筋３０は無反応期４２から電気的に回復する。弱無反応期４４は 時間「t2」において終わり、このとき心筋は収縮する。重要なことは、この収縮は、無反応期４２において電源２４の動作に応じて神経３８が分泌したノルエピネフリンによって促進されているということである。図示のように、この収縮の後には弛緩あるいは拡張期が続くが、この期間は時間「t3」から次のサイクルが始まる時間「t0'」まで続く。本発明において、コンピュータ２８は上記のサイクルを実行するように前もってプログラムすることができる。あるいは、センサ２６がプローブ１４からの信号を任意の電気的駆動信号として受けられるようにして、それぞれの無反応期４２においてセンサ２６の信号に応じて電源２４を働かせて電極１６を駆動させるようにすることもできる。
【００１８】
電源２４の電気パルスのいくつかの特性は本発明にとって重要である。一つには、各パルスの強度と長さは前もってプログラムすることができ、従って特定の患者の必要に応じて変えることができる。もう一つには、各パルスの強度は心筋３０を直接刺激するのに使われるような電圧しきい値よりも低くするべきであり、確かにそのほうが好ましい。これらを考慮して、特定の患者の必要に合わせて弱い刺激パターンを作ることができる。
【００１９】
ここで詳しく開示した心臓機能改善のための、血管を介した心臓神経の活性化システム及び方法は発明の目的を十分達成でき、しかも上記利点を提供できるのであるが、ここで述べた好ましい実施例は本発明の単なる一例に過ぎないこと、特許請求の範囲で述べたこと以外で、ここに示した構造やデザインの詳細に制限を加えることを意図したものではないことを留意されたい。
【符号の説明】
【００２０】
１０  システム
１２  展開カテーテル
１４  プローブ
１６  電極
１８  先端部
２０  根本側端部
２２  コネクター
２４  電源
２６  センサ
２８  コンピュータ
【図１】
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【図２】
2010042256.tif 000004
【図３】
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