(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
喉頭振動を検出するためのシステムであって、
喉頭振動によって引き起される患者の頸部領域内の圧力変化を検知するように構成された埋込型圧力センサを用いて圧力を検知する手段であって、圧力を複数回検知して複数の検知圧力値を提供する手段を含む、圧力を検知する手段と、
前記喉頭振動を確認するために、前記複数の検知圧力値を分析する手段と、
患者の迷走神経に迷走神経刺激治療（ＶＳＴ）を送達するための閾値決定ルーチンを実行する手段であって、
前記迷走神経にＶＳＴを所定のＶＳＴ強度レベルで送達する手段、
前記ＶＳＴの強度を複数の強度段階で増大させる手段、及び
各強度段階において喉頭振動をモニタする手段、
を含む、閾値決定ルーチンを実行する手段と、
閾値検証ルーチンを間欠的に実行する手段であって、
前記閾値検証ルーチンが実行されるたびに、圧力を複数回検知して複数の検知圧力値を提供する手段、
前記閾値検証ルーチンが実行されるたびに、前記複数の検知圧力値の変動を分析して前記ＶＳＴ強度レベルにおける前記喉頭振動を確認する手段、及び
前記複数の検知圧力値の前記変動を分析して得られた結果を記録する手段、又は前記ＶＳＴ強度レベルにおいて喉頭振動が確認されない場合に患者又は医師に通知する手段、又は前記ＶＳＴ強度レベルにおいて前記喉頭振動が確認されない場合に、喉頭振動が確認される強度段階を識別する手段、
を含む、閾値検証ルーチンを間欠的に実行する手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記圧力を検知する前記手段は、頸動脈鞘の内側又は前記頸動脈鞘に近接した外側の圧力変化を検知する手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記圧力を検知する前記手段は、内頸静脈内の圧力を検知する手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＶＳＴを送達する前記手段は、心臓血管系疾患を処置するための心臓神経治療（ＮＣＴ）を送達する手段を含むことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記ＮＣＴを送達する前記手段は、心不全治療としてＮＣＴを送達する手段を含むことを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＮＣＴを送達する前記手段は、高血圧症治療としてＮＣＴを送達する手段を含むことを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の検知圧力値を分析する前記手段は、絶対圧力値の変化を検出する手段、前記検知圧力値の平均を検出する手段、又は前記検知圧力値の変動を検出する手段を含むことを特徴とする、請求項４〜請求項６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の検知圧力値の変動を分析する手段は、前記検知圧力値の標準偏差又は百分位数間範囲を決定する手段を含むことを特徴とする、請求項４〜請求項７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の検知圧力値を分析する前記手段は、喉頭振動を示す絶対圧力値の変化を検出する手段、喉頭振動を示す前記検知圧力値の平均を検出する手段、又は喉頭振動を示す前記検知圧力値の変動を検出する手段を含むことを特徴とする、請求項４〜請求項８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
喉頭振動が見出された後にＶＳＴを送達するための咳検出ルーチンを実行する手段を含み、前記咳検出ルーチンを実行する前記手段は、
喉頭振動が見出された強度段階より高い複数の強度段階の各々について、前記埋込型圧力センサを用いて圧力を検知して複数の検知圧力値を提供する手段と、
喉頭振動が見出された強度段階より高い複数の強度段階の各々について前記複数の検知圧力値を分析する手段であって、前記検知圧力値の絶対値、平均又は変動における喉頭振動レベルからの増大が咳を示す、分析する手段と
を含むことを特徴とする請求項４〜請求項９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の検知圧力値を分析する前記手段は、前記検知圧力値の変動の標準偏差又は四分位数間範囲（ＩＱＲ）を決定する手段を含むことを特徴とする、請求項４〜請求項１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記埋込型圧力センサは、咳によって引き起される患者の頸部領域内の圧力を検知するように構成され、前記システムは、前記複数の検知圧力値を分析して前記咳を確認する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に医療装置に関し、より具体的には、神経刺激を送達するためのシステム、装置及び方法に関する。
本出願は、引用により本明細書に組み入れられるＡｒｃｏｔ−Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ他による２０１０年１２月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＵＳＩＮＧ  ＳＥＮＳＥＤ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＦＯＲ  ＮＥＵＲＯ  ＣＡＲＤＩＡＣ  ＴＨＥＲＡＰＹ」と題する米国特許仮出願第６１／４２７，９８５号の、米国特許法第１１９条（ｅ）のもとでの優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
迷走神経刺激のような神経刺激が多くの症状の治療として提案されている。神経刺激治療の例には、睡眠時呼吸障害などの呼吸障害、高血圧症などの治療のための血圧制御、心臓律動管理、心筋梗塞症及び虚血症、心不全（ＨＦ）、てんかん、抑うつ症、疼痛、片頭痛、摂食障害及び肥満、並びに運動障害のための神経刺激治療が含まれる。
【発明の概要】
【０００３】
喉頭振動を検出する方法の実施形態により、喉頭振動により引き起こされる患者の頸部領域内の圧力変化を検知するように構成された埋込型圧力センサを用いて圧力が検知される。圧力を検知することは、圧力を複数回検知して複数の検知圧力値を提供することを含む。複数の検知圧力値を分析して、喉頭振動を確認する。
【０００４】
咳を検出する方法の実施形態により、咳により引き起こされる患者の頸部領域内の圧力を検知するように構成された埋込型圧力センサを用いて圧力が検知される。圧力を検知することは、圧力を複数回検知して複数の検知圧力値を提供することを含む。複数の検知圧力値を分析して、咳を確認する。
【０００５】
方法の実施形態は、患者の迷走神経に迷走神経刺激治療（ＶＳＴ）を送達することと、喉頭振動を検出してＶＳＴが迷走神経を捕捉しているかどうか判断することとを含む。喉頭振動を検出することは、喉頭振動により引き起こされる患者の頸部領域内の圧力を検知するように構成された埋込型圧力センサを用いて圧力を検知することであって、圧力を複数回検知して複数の検知圧力値を提供することを含む、圧力を検知することと、複数の検知圧力値を分析して喉頭振動を確認することとを含む。
【０００６】
方法の実施形態は、患者の迷走神経に迷走神経刺激治療を送達するための閾値決定ルーチンを実行することを含む。閾値決定ルーチンを実行することは、迷走神経にＶＳＴを送達することと、ＶＳＴの強度を複数の強度段階で増大させることと、各強度段階において喉頭振動をモニタすることとを含む。喉頭振動をモニタすることは、喉頭振動により引き起こされる患者の頸部領域内の圧力を検知するように構成された埋込型圧力センサを用いて圧力を検知することであって、各強度段階について圧力を複数回検知して複数の検知圧力値を提供することを含む、圧力を検知することと、各強度段階について複数の検知圧力値を分析して喉頭振動を確認することとを含む。
【０００７】
装置の実施形態は、患者の迷走神経に迷走神経刺激治療（ＶＳＴ）を送達するように構成される。装置の実施形態は、神経刺激器、埋込型圧力センサ、及び圧力分析器を含む。神経刺激器は、患者の頸部領域内の迷走神経にＶＳＴを送達するように構成される。埋込型圧力センサは、頸部領域内に埋込まれるように、及び、喉頭振動によって引き起こされる頸部領域内の圧力変化を検出するように構成される。圧力センサは、検知圧力値を生成するように構成される。圧力分析器は、圧力センサによって生成された検知圧力値を分析するように構成される。分析器は、検知圧力値から喉頭振動又は咳を検出するように構成される。
【０００８】
この要約は、本出願の教示のうちの幾つかの概要であり、本発明の主題の排他的又は網羅的な取扱いを意図したものではない。本発明の主題に関するさらなる詳細は以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲に見出される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定められる。
【０００９】
種々の実施形態が添付の図面の図中に例として示される。それら実施形態は、例証的なものであり、本発明の主題の網羅的又は排他的な実施形態であることを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＶＳＴに対する種々の生理反応を誘発する強度閾値示す。
【図２】種々の実施形態により、ＶＳＴ強度の上限を定めるために用いられるＶＳＴに対する望ましくない生理反応を誘発する強度閾値と、ＶＳＴに対する別の生理反応を誘発する別の強度閾値とを示す。
【図３】種々の実施形態により、ＶＳＴに対する生理反応を誘発する強度閾値を用いてＶＳＴ強度レベルを設定することができることを示す。
【図４】種々の実施形態により、生理反応を誘発する強度閾値を用いてＶＳＴ強度の範囲の上限及び下限を設定すること示す。
【図５】種々の実施形態により、ＶＳＴ強度を設定するのに用いられるＶＳＴに対する生理反応を誘発する強度閾値を示す。
【図６】種々の実施形態により、ＶＳＴに対する検出された咳反応を用いてＶＳＴ強度範囲に対する調節を制限することを示す。
【図７Ａ】リード及び圧力検知素子の実施形態を示す。
【図７Ｂ】リード及び圧力検知素子の実施形態を示す。
【図８】リード及び圧力検知素子の実施形態を示す。
【図９】種々の実施形態による、間欠的神経刺激（ＩＮＳ）の表現を示す。
【図１０】各パラメータセットが刺激治療の刺激用量又は強度を段階的に増大させる定められたパラメータセット（例えば、パラメータセット１からパラメータセットＮまで）を通じて漸次逓増することによる漸増的用量設定（ｕｐ−ｔｉｔｒａｔｉｏｎ）ルーチンを制御するための、種々の実施形態による、刺激制御回路によって動作可能な命令を含むメモリを示す。
【図１１】治療用量設定（ｔｈｅｒａｐｙ  ｔｉｔｒａｔｉｏｎ）モジュールの実施形態を示す。
【図１２】ＮＣＴ治療の強度をある期間にわたって増大させるルーチンの実施形態を示す。
【図１３】中程度の打診を捉える検知圧力信号の例示的に示す。
【図１４】軽度の打診を捉える検知圧力信号の例示的に示す。
【図１５】本発明の主題の種々の実施形態によって検出された、喉頭振動が起きたときの検知圧力の変動の逓増を示す。
【図１６】本発明の主題の種々の実施形態によって検出された、咳が起きたときの検知圧力の変動の逓増を示す。
【図１７】種々の実施形態によるＶＳＴシステムを示す。
【図１８】本発明の主題の種々の実施形態による、神経刺激（ＮＳ）構成要素及び心臓律動管理（ＣＲＭ）構成要素を有する埋込型医療装置（ＩＭＤ）を示す。
【図１９】種々の実施形態による、マイクロプロセッサをベースとする埋込型装置の実施形態のシステム図を示す。
【図２０】ＩＭＤが患者の胸部の皮下又は筋肉下に置かれ、リードが迷走神経を刺激するように配置されたシステムの実施形態を示す。
【図２１】種々の実施形態による、患者胸部の皮下又は筋肉下に置かれ、心臓にＣＲＭ治療を施すように配置されたリードを有と、迷走神経のような神経標的における神経トラフィックを刺激及び／又は抑制するように配置されたリードとを有する、ＩＭＤを示す。
【図２２】外部システムの実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の主題の以下の詳細な説明は、本発明の主題を実施することができる特定の態様及び実施形態を例証として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明の主題を実施することを可能にするほど十分詳細に説明される。他の実施形態を利用することができ、本発明の主題の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的、及び電気的な変更を行うことができる。本開示における「実施形態」「一実施形態」又は「種々の実施形態」への言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、このような言及は１つよりも多くの実施形態を考えている。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味でとらえるべきではなく、その範囲は、添付の特許請求の範囲とそのような特許請求の範囲が権利を付与する法的な均等物の全範囲とによってのみ定められる。
【００１２】
自律神経系（ＡＮＳ）は、「不随意」器官を調節し、他方、随意（骨格）筋の収縮は、体性運動神経によって制御される。不随意器官の例は、呼吸及び消化器官を含み、血管及び心臓も含む。多くの場合、ＡＮＳは、不随意に、反射的に機能して、例えば、腺を調節し、皮膚、目、胃、腸及び膀胱の筋肉を調節し、並びに、心筋及び血管の周囲の筋肉を調節する。
【００１３】
ＡＮＳは、交感神経系及び副交感神経系を含む。交感神経系は、ストレス及び非常時の「闘争又は逃走反応」に関連する。他の効果の中でもとりわけ「闘争及び逃走反応」は血圧及び心拍数を上昇させて骨格筋の血流を増やし、消化を低下させて「闘争又は逃亡」のためのエネルギーを提供する。副交感神経系は、弛緩及び「休息及び消化反応」に関連し、他の効果の中でもとりわけ血圧及び心拍数を低減し、消化を高めてエネルギーを保存する。ＡＮＳは、正常な内部機能を維持し、体性神経系と共に働く。求心性神経は、神経中枢に向けてインパルスを伝達し、遠心性神経は、神経中枢から離れるようにインパルスを伝達する。
【００１４】
交感及び副交感神経系を刺激することで、心拍数、血圧及び他の生理反応を引き起すことができる。例えば、交感神経系を刺激することは、瞳孔を散大させ、唾液及び粘液生成を低下させ、気管支筋を弛緩させ、胃の不随意収縮（蠕動）の連続波及び胃の運動性を低下させ、肝臓によるグリコーゲンからグルコースへの転化を増やし、腎臓による尿分泌を減らし、膀胱の壁を弛緩させて括約筋を閉じる。副交感神経系を刺激すること（交感神経系を抑制すること）は、瞳孔を収縮させ、唾液及び粘液生成を増やし、気管支筋を収縮させ、胃及び大腸における分泌及び運動性を高め、小腸における消化を高め、尿分泌を増やし、膀胱の壁を収縮させて括約筋を弛緩させる。交感神経及び副交感神経系に関連付けられた機能は多数あり、互いに複雑に統合され得る。
【００１５】
副交感神経の活動の低下は、様々な心臓血管系疾患の発症及び進行に寄与する。本発明の主題の幾つかの実施形態は、自律神経の緊張を調節することによって様々な心臓血管系疾患を予防的に又は治療的に処置するために用いることができる。心臓血管系疾患を処置するための神経刺激を、本明細書では心臓神経療法（ＮＣＴ）と呼ぶ。心臓血管系疾患を処置するために用いる迷走神経刺激は、ＶＳＴ又はＮＣＴのどちらかで呼ぶことができる。しかし、ＶＳＴは、非心臓血管系疾患に対して行うことができ、ＮＣＴは、迷走神経以外の他の神経を刺激することによって行うことができる。心臓血管系の疾患又は症状の例には、ＨＦ、高血圧症、及び心臓リモデリングが含まれる。これらの症状を以下で簡単に説明する。
【００１６】
ＨＦは、末梢組織の代謝要求を満たすのに適切なレベルを下回り得る正常以下の心拍出量を心臓機能が生じさせる、臨床的症候群を指す。ＨＦは、付随する静脈及び肺のうっ血によるうっ血性心不全（ＣＨＦ）として現れる場合がある。ＨＦは、虚血性心疾患などの様々な病因に起因する場合がある。ＨＦ患者は、自律神経のバランスが損なわれており、これは、ＬＶ機能不全及び死亡率の上昇に関連付けられる。
【００１７】
高血圧症は、心臓病及び他の関連する心臓の併存症の原因である。高血圧症は、血管が収縮するときに生じる。その結果、心臓はより高い血圧で血流を維持するためにより激しく働き、それがＨＦに寄与する場合がある。高血圧症は一般に、心臓血管損傷又は他の悪影響を引き起し易いレベルまでの全身動脈血圧の一時的又は持続的な上昇などの、高い血圧に関係する。高血圧症は、収縮期血圧１４０ｍｍＨｇ以上又は拡張期血圧９０ｍｍＨｇ以上と定義されている。管理されていない高血圧症の帰結には、網膜血管疾患及び脳卒中、左心室肥大及び不全、心筋梗塞、解離性動脈瘤、及び腎血管疾患が含まれるが、これらに限定されない。一般の多くの人々、並びにペースメーカ又は除細動器を埋込まれた患者の多くが、高血圧症を患っている。血圧及び高血圧症を低減することができれば、これらの人々の長期死亡率並びに生活の質を改善することができる。高血圧症を患っている多くの患者には、例えば生活様式の変更及び高血圧症薬に関連した治療のような処置が効かない。
【００１８】
心臓リモデリングは、心筋梗塞（ＭＩ）又はその他の心拍出量低下の原因の後で結果として生じ得る、構造的、生化学的、神経ホルモン的及び電気生理学的要因を伴う心室の複雑なリモデリング・プロセスを指す。心室リモデリングは、心室の拡張期充満圧を上昇させ、それによりいわゆる前負荷（即ち、心拡張期の最後に心室内の血液の体積によって心室が伸張する度合い）を増加させるいわゆる後方不全に起因して心拍出量を増大させるように作用する、生理学的補償機構によって誘発される。前負荷の増大は、心収縮期中の１回拍出量を増加させ、これはフランク・スターリングの法則として知られている現象である。しかし、ある期間にわたって増大した前負荷によって心室が伸張した場合、心室は大きくなる。心室体積が大きくなると、所与の収縮期圧力における心室壁のストレスの増大を引き起こす。心室が行う圧力・体積仕事の増大に加えて、これは心室心筋の肥大への刺激として作用する。拡張の不利益は、正常な残存心筋に課せられる余分な作業負荷、及び肥大への刺激になる壁張力の増大（ラプラスの法則）である。肥大が張力の増大に適切に適合しない場合、さらなる進行性の拡張を生じさせる悪循環が起こる。心臓が拡張し始めると、求心性圧受容器信号及び心肺受容器信号が血管運動中枢神経系制御中枢に送られ、この制御中枢は、ホルモン分泌及び交感神経放電で反応する。血行力学、交感神経系及びホルモンの変化（例えば、アンジオテンシン変換酵素（ＡＣＥ）活動の存在又は非存在など）の組合せが、心室リモデリングに関与する細胞構造の有害な変化の原因となる。肥大を引き起こす持続的ストレスは、心筋細胞のアポトーシス（即ち、プログラム細胞死）と、心臓機能のさらなる悪化の原因となる最終的な壁薄化とを誘発する。従って、心室拡張と肥大とは、初めは補償的であり心拍出量を増大させ得るが、このプロセスは、最終的には収縮期機能不全及び拡張期機能不全の両方をもたらす。心室リモデリングの程度は、ＭＩ及び心不全後の患者の死亡率上昇と正の相関を有することが示されている。
【００１９】
迷走神経は、種々異なる刺激閾値で漸増する（ｒｅｃｒｕｉｔｅｄ）多くの神経路を有する複雑な生理学的構造である。迷走神経刺激に対する種々の生理反応には、ＶＳＴ強度の種々の閾値が付随する。例えば、図１は、図の左側から右側へと増大するＶＳＴ強度を示し、さらにＶＳＴに対する種々の生理反応を誘発する強度閾値を示す。ＶＳＴは、生理反応「Ａ」を、ＶＳＴが生理反応「Ｂ」を引き起こす強度よりも低い強度で引き起こし、この生理反応「Ｂ」は、ＶＳＴが生理反応「Ｃ」を引き起す強度より低いＶＳＴ強度で生じる。換言すれば、ＶＳＴは、反応「Ａ」を引き起す前にある一定のレベルに達する必要があり、反応「Ａ」に加えて反応「Ｂ」を引き起すにはより高い強度、そして、反応「Ａ」及び「Ｂ」に加えて反応「Ｃ」を引き起すにはさらに高い強度に達する必要がある。
【００２０】
心臓機能及びリモデリングに対するＶＳＴの有益な効果は、必ずしも心拍数低下により仲介される必要はない。即ち、ＶＳＴは、ＶＳＴに付随する望ましくない変時性効果、並びに高強度刺激に起因する咳、筋刺激などの他の副作用を伴わずに、患者に利益を与えることができる。むしろ、抗炎症性、抗交感神経性、及び抗アポトーシス性のメディエータが、心拍数低下が実現する強度よりも低いＶＳＴ強度においてトリガされる。これらのメディエータは、ＶＳＴが心臓血管系疾患に対する治療効果を提供する経路として機能する。
【００２１】
低いＶＳＴ強度における生理反応は、ＨＦのような心臓血管系疾患に対して治療的に有効な結果を有する。これらの反応は、これらの治療のための経路を仲介し又は提供する。低いＶＳＴ強度におけるＨＦに対して有益な反応の例には、抗炎症性、抗交感神経性、及び抗アポトーシス性反応、並びに酸化窒素（ＮＯ）の増加が含まれる。高いＶＳＴ強度における生理反応は、望ましくない場合がある。患者がＶＳＴに耐える能力を低下させる場合がある、高いＶＳＴ強度に対する反応の例には、心拍数低下、持続性ＡＶ（房室）伝導、血管拡張、及び咳が含まれるがこれらに限定されない。これらの反応のうちの少なくとも幾つかは、ある種の治療に対しては望ましいが、その他の治療には望ましくない場合がある。限定ではなく例示として、心拍数を低下させるか又はＡＶ伝導を長引かせるＶＳＴは、幾つかの心臓血管系疾患を処置するためには望ましい場合があるが、他の心臓血管系疾患には望ましくない場合がある。ＶＳＴの強度は、刺激信号のパラメータを調整することによって調整することができる。例えば、信号の振幅（例えば、電流又は電圧）を大きくして信号の強度を増大させることができる。振幅の代りに又はそれに加えて、他の刺激パラメータを調整することができる。例えば、刺激強度は、刺激信号の周波数、刺激バースト周波数、パルス幅及び／又はデューティサイクルによって変えることができる。
【００２２】
図２は、図の左側から右側へと増大するＶＳＴ強度を示し、さらに、ＶＳＴ強度の上限を定めるために用いられるＶＳＴに対する望ましくない生理反応を誘発する強度閾値と、ＶＳＴに対する別の生理反応を誘発する別の強度閾値とを示す。例えば、咳のＶＳＴ強度閾値を上限として用いることができ、喉頭振動反応のＶＳＴ強度閾値を下限として用いることができる。幾つかの実施形態において、上限を定める生理反応は、検出される筋刺激である。大きい筋刺激又は外来性の刺激は、患者にとって厄介な場合がある。
【００２３】
迷走神経捕捉閾値は、最初に喉頭振動を引き起すＡ繊維を漸増し、次いで咳の副作用が検出されるまで強度を高めることによって設定することができる。強度は、喉頭振動を引き起す強度と咳を引き起す強度との間に設定される。例えば、刺激信号の振幅を大きくしてＶＳＴ強度を高めた場合に、１ｍＡで喉頭振動が引き起され、２．５ｍＡで咳が引き起されたとすると、ペーシング振幅は、２．１乃至２．４ｍＡに設定することができる。しかし、可能な刺激ベクトルが複数存在するので、医師による閾値の決定には時間がかかる。本発明の主題の幾つかの実施形態は、装置／リードに基づく歪みゲージを用いて、喉頭振動及び咳によって引き起される圧力変化を計測し、治療閾値プログラミングをガイドする。種々異なるアルゴリズムのバージョンを用いて、手術中の短期フィードバックを提供することも可能であり、又は比較的長期の経過観察モニタリングを行うことも可能である。
【００２４】
図３は、図の左側から右側へと増大するＶＳＴ強度を示し、さらに、ＶＳＴに対する生理反応を誘発する強度閾値を用いてＶＳＴ強度レベルを設定することができることを示す。例えば、喉頭振動がＶＳＴ強度レベル「Ｘ」で観測される場合、治療に有効なＶＳＴ強度レベルは、「Ｘ」の百分率（例えば、「Ｘ」の約７５％又は「Ｘ」の約１２５％）として、又は「Ｘ」からの偏り「Ｚ」（例えば、「Ｘ」から「Ｚ」を引く、又は「Ｘ」に「Ｚ」を足す）として設定することができる。図４に一般的に示すように、生理反応を誘発する強度閾値を用いて、ＶＳＴ強度の範囲の上限及び下限を設定することができる。ＶＳＴ強度範囲を調整する装置の機能は、ＶＳＴに対する検出される生理反応（例えば喉頭振動）に基づいて限定することができる。例えば、装置は、ＶＳＴ強度の調整を、「Ｘ」のＹ１％からＹ２％まで（例えば、喉頭振動強度の５０％から１５０％まで）に限定することができる。例として、下範囲を「Ｘ」の１００％下とし、上範囲を「Ｘ」の１００％上とすることができ、又は下範囲及び上範囲の両方とも「Ｘ」の１００％下とすることができ、又は両方とも「Ｘ」の１００％上とすることができる。代替的に、偏り（「Ｘ」から「Ｚ１」及び／又は「Ｚ２」）（図示せず）を、許容できる強度範囲の始端又は許容できる強度範囲の終端のうちの少なくとも１つに用いることができる。
【００２５】
図５は、図の左側から右側へと増大するＶＳＴ強度を示し、さらに、ＶＳＴ強度を設定するのに用いられるＶＳＴに対する生理反応を誘発する強度閾値を示す。例えば、咳が観測される場合、治療に有効なＶＳＴの強度レベルは、咳を誘発したＶＳＴ強度の百分率、偏り、又は他の関数として設定することができる。図６に一般的に示すように、ＶＳＴ強度範囲を調節する装置の機能は、ＶＳＴに対する検出された咳反応に基づいて限定することができる。例えば、装置は、ＶＳＴ強度の調整を、咳を引き起したＶＳＴ強度（「Ｘ」）の百分率又は他の関数の範囲に限定することができる。例として、下範囲を「Ｘ」の１００％下とし、上範囲を「Ｘ」の１００％上とすることができ、又は範囲の下限及び上限の両方とも「Ｘ」の１００％下とすることができ、又は両方とも「Ｘ」の１００％上とすることができる。現在のところ、殆どの治療に対して、下限及び上限の両方を「Ｘ」の１００％下とする。
【００２６】
図７Ａ及び図７Ｂは、リード１００及び圧力検知素子１０１の実施形態を示す。リード１００は、近位領域１０３及び遠位領域１０４を定める細長いボディ１０２を含む。遠位領域１０４は、遠位チップ１０６で終端する遠位端部分１０５を有する。リード１００は、リードボディ１０２を通って延びる少なくとも１つの導電体に動作可能に結合した少なくとも１つの電極１０７をさらに含む。さらに、リード１００は、近位領域１０３内でリードボディ１０２を貫通する近位開口部１０８と、遠位領域１０４内でリードボディ１０２を貫通する遠位開口１０９とを含む。内腔（図示せず）が、リードボディ１０２内で近位領域１０３と遠位領域１０４との間に長手方向に延びる。遠位開口部１０９は、内腔と連通する。リード１００は、遠位領域１０４の予備成形部分１１０を含み、これは内部空間１１１を定めるラセン形状を呈する。
【００２７】
圧力検知素子１０１は、細長い可撓性導電部材１１２及び圧力トランスデューサ１１３を含む。図示するように、例証的な実施形態において、圧力検知素子１０１は、近位開口１０８を通ってリードボディ１０２内を長手方向に延び、遠位開口１０９を通って、圧力トランスデューサ１１３がリード１００の外部に配置されるようにリードボディ１０２から出る。さらに図示するように、幾つかの実施形態は、圧力トランスデューサ１１３を、リード１００のラセン型予備成形部分１１０によって定められる内部空間１１１内に配置する。
【００２８】
幾つかの実施形態において、圧力検知素子は、単一の圧力トランスデューサのみを含み、幾つかの実施形態においては、圧力検知素子は、その長さに沿って複数の圧力トランスデューサを含むことができる。幾つかの実施形態は、異なる位置で同時に圧力を検知することが可能である。
【００２９】
圧力トランスデューサ１１３は、埋込まれた範囲内の圧力パラメータを表す電気信号を検知し生成するように動作する。例えば、種々の実施形態は、圧力センサを頸動脈鞘内、又は頸動脈鞘の外側に近接して埋め込み、喉頭振動又は咳によって影響を受ける圧力パラメータを検知する。例示であり限定ではなく、実施形態は、リードを内頸静脈などの血管１１４内に配置する。導電部材は、埋込まれた医療装置内で圧力トランスデューサ及び関連構成要素を動作可能に結合し、それゆえにその長さに沿って電気的に絶縁されている。
【００３０】
図８は、リード及び圧力検知素子の実施形態を示す。図示されたリード１００は、リード上に、電極１０７を含み、さらに１つ又はそれ以上の圧力トランスデューサ１１３を含む。図示されたリードは、圧力トランスデューサを、リードを取り巻く輪として示す。
【００３１】
用量設定（ｔｉｔｒａｔｉｏｎ）は、本明細書で用いる場合、刺激の用量を調整して、最終的に治療又は予防に有効なレベルにするプロセスのことを指す。用量は、所与の時間枠における神経刺激の量又は強度を含み、そしてまた、ある期間にわたって送達される神経刺激の回数も含む。神経刺激の強度は、神経刺激の振幅、デューティサイクル、継続時間及び／又は周波数、又はある期間にわたって行われる神経刺激事象の数などのパラメータを調整することによって、調整することができる。図９は、間欠的神経刺激（ＩＮＳ）の表現を示す。この図は、１つの刺激パルス又は一組の刺激パルス群（即ち、バースト１１５）が送達される刺激オンの間隔と刺激パルスが何も送達されない刺激オフの間隔とが交互に現れる神経刺激の時間的経過を示す。従って、例えば、幾つかの実施形態は、図９に示す神経刺激バースト内で複数の単相パルス又は２相パルスを送達する。バースト１１５内で送達されるパルスは、あるパルス周波数で送達することができる。これらのパルスはまた、ある振幅を有する。パルス周波数及びパルス振幅の両方が、神経刺激療法の用量に影響を及ぼす。刺激オン間隔の継続時間は、時として刺激継続時間又はバースト継続時間と呼ばれることがある。バースト継続時間もまた、神経刺激療法の用量に影響を及ぼす。刺激オン間隔の開始は、時間的基準点であるＮＳ事象である。逐次的なＮＳ事象間の時間間隔は、ＩＮＳ間隔であり、これは、時として刺激周期又はバースト周期１１６と呼ばれる。バースト周期１１６、又はある期間にわたって起きる神経刺激事象の数もまた、神経刺激の用量に影響を及ぼす。神経刺激の印加が間欠的であるために、神経刺激の印加中、刺激継続時間（即ち、オン間隔）は刺激周期（即ち、ＩＮＳ間隔）よりも短い。ＩＮＳのオフ間隔の継続時間は、オン間隔の継続時間とＩＮＳ間隔とによって決定される。ＩＮＳ間隔に対するオン間隔の継続時間（例えば、比として表される）は、時としてＩＮＳのデューティサイクルと呼ばれることがある。
【００３２】
図１０は、各パラメータセットが刺激治療の刺激用量又は強度を段階的に変化（増大又は減少）させる定められたパラメータセット（例えば、パラメータセット１からパラメータセットＮまで）を通じて漸次逓増することによる漸増用量設定（ｕｐ−ｔｉｔｒａｔｉｏｎ）ルーチンを制御するための、種々の実施形態による、刺激制御回路によって動作可能な命令１１８を含むメモリ１１７を示す。このメモリは、図１１の治療用量設定／調整モジュール１１９の一部分として説明することができる。このメモリは、複数の神経刺激パラメータセットを含むことができ、ここで各セットは神経刺激のためのパラメータ値の一意の組合せを含み、パラメータ値の一意の組合せの各々は、神経刺激療法をある強度レベルで施すように定められる。これらの命令は、治療の強度を治療が所望の長期強度となるまで変化（増大又は減少）させるように、スケジュールに従って複数の神経刺激パラメータセットを経て段階的に進行するための命令を含む。種々の実施形態は、所望の治療強度レベルを提供する治療パラメータ（例えば、振幅、パルス幅、デューティサイクル）の望ましい組合せを自動的に見つけ出す神経刺激ルーチンを提供する。
【００３３】
図１１は、治療調整モジュールとも呼ぶことができる治療用量設定モジュール１１９の実施形態を示す。種々の実施形態により、刺激制御回路は、刺激特徴１２０のいずれか１つ又はいずれかの組合せを設定又は調整するように適合される。刺激特徴の例には、刺激信号の振幅、周波数、極性及び波の形態が含まれる。波の形態の例には、矩形波、三角波、正弦波、及び、天然の圧反射刺激を模倣する所望の高調波を有する波が含まれる。刺激出力回路の幾つかの実施形態は、予め定められた振幅、形態、パルス幅及び極性を有する刺激信号を生成するように適合され、且つ、コントローラからの制御信号に応じて、振幅、波の形態、パルス幅及び極性のうちの少なくとも１つを修正するようにさらに適合される。神経刺激回路の幾つかの実施形態は、予め定められた周波数の刺激信号を生成するように適合され、且つ、コントローラからの制御信号に応じて刺激信号の周波数を修正するようにさらに適合される。
【００３４】
治療用量設定モジュール１１９は、治療調整モジュールとも呼ばれ、神経標的に用いられる刺激電極を変更するか又は神経刺激の神経標的を変更するなど、刺激部位１２１を変更するようにプログラムすることができる。例えば、多重電極カフの異なる電極を用いて、神経標的を刺激することができる。神経標的の例には、左右の迷走神経及びそれらの分枝、圧受容器、頸動脈洞、及び頸動脈洞枝が含まれる。自律神経標的は、求心路及び遠心路を含むことができ、交感神経及び副交感神経を含むことができる。刺激は、神経トラフィックを刺激する刺激又は神経トラフィックを抑制する刺激を含むことができる。従って、交感神経反応を引き起す刺激は、交感神経刺激及び／又は副交感神経抑制を伴うことができ、副交感神経反応を引き起す刺激は、副交感神経刺激及び／又は交感神経抑制を伴うことができる。
【００３５】
治療用量設定モジュール１１９は、刺激ベクトル１２２を変更するようにプログラムすることができる。ベクトルは、電極間の刺激ベクトル、又はトランスデューサに対する刺激ベクトルを含むことができる。例えば、２つの電極間の刺激ベクトルを反転させることができる。刺激ベクトルの反転の１つの潜在的な用途は、神経標的における神経活動を刺激することから神経標的における神経活動を抑制することへと変更することを含む。電極のより複雑な組合せを用いて、２つの電極間又は３つ以上の電極間により多くの潜在的な刺激ベクトルを提供することができる。１つの潜在的な刺激ベクトルの用途は、選択的神経刺激（例えば、迷走神経の幾つかの軸索の選択的刺激）又は選択的刺激とより全般的な神経幹の刺激との間での変更を含む。
【００３６】
治療用量設定モジュール１１９は、メモリに格納された刺激ルーチン又はスケジュール１２２３のような刺激命令に従って神経刺激を制御するようにプログラムすることができる。神経刺激は、所定の周波数の刺激パルス列である刺激バーストの形で送達することができる。刺激バーストは、バースト継続時間及びバースト間隔によって特徴付けることができる。バースト継続時間は、バーストが続く時間の長さである。バースト間隔は、逐次的なバーストの開始点間の時間によって特定することができる。バーストのプラグラムパターンは、バースト継続時間とバースト間隔との任意の組合せを含むことができる。１つのバースト継続時間及びバースト間隔を有する単純なバーストパターンは、プログムされた期間にわたって周期的に続けることもでき、又はより複雑なスケジュールに従うこともできる。バーストのプラグラムパターンは、複数のバースト継続時間及びバースト間隔列から構成されたより複雑なパターンにすることができる。バーストのプラグラムパターンは、デューティサイクルによって特徴付けられ、これは一定時間の神経刺激オンと一定時間の神経刺激オフとの繰返しサイクルを指す。デューティサイクルは、オン時間及びサイクル時間によって指定され、従って、オン時間／サイクル時間の単位を有することができる。幾つかの実施形態により、制御回路は、刺激信号の各パルスを始動することによって刺激回路により生成される神経刺激を制御する。幾つかの実施形態において、刺激制御回路は、刺激信号パルス列を始動し、ここで刺激信号は、コントローラ回路からの命令に、所定の周波数及びバースト継続時間のパルス列を生成することで応答する。パルス列の所定の周波数及びバースト継続時間は、プログラム可能とすることができる。パルス列内のパルスのパターンは、１つのバースト継続時間及びバースト間隔を有する単純なバーストパターンにすることもでき、又は複数のバースト継続時間及びバースト間隔を有するより複雑なバーストパターンに従うこともできる。幾つかの実施形態において、刺激制御回路は、神経刺激セッションを始動するように及び神経刺激セッションを終了するように、刺激出力回路を制御する。制御回路の制御下の神経刺激セッションのバースト継続時間は、プログラム可能とすることができる。コントローラは、割込信号に応答して神経刺激セッションを終了することもでき、この割込信号は、例えば、１つ又はそれ以上の検知されたパラメータ、又は神経刺激を停止することが望ましいと判断される何らかの他の条件によって生成されたものであり得る。
【００３７】
装置は、メモリ内に格納されたプログラムされた治療スケジュール又はルーチンを含むことができ、プログラム可能な刺激スケジュールを実行するために用いることができるクロック又はタイマをさらに含むことができる。例えば、医師は、一日のうちの時刻に基づいて毎日／毎週の治療のスケジュールをプログラムすることができる。刺激セッションは、第１のプログラムされた時間に開始することができ、第２のプログラムされた時間に終了することができる。種々の実施形態は、ユーザによってトリガされた信号に基づいて、刺激セッションを始動及び／又は終了する。種々の実施形態は、検知されたデータを用いて、刺激セッションを有効化及び／又は無効化する。
【００３８】
種々の実施形態によれば、刺激スケジュールは、神経刺激治療が送達される時間間隔又は期間のことを指す。スケジュールは、開始時間及び終了時間、又は開始時間及び継続時間によって定めることができる。種々のスケジュールは、治療を定期的に送達する。限定ではなく例示として、装置は、毎日深夜から２ＡＭまで治療を送達する、又は６時間毎に１時間治療を送達する、又は毎日２時間治療を送達する、又はより複雑な時間割に従う治療スケジュールでプログラムすることができる。種々の装置の実施形態は、例えば、検知された運動時間、患者の休息又は睡眠、特定の位置／姿勢、低い心拍数レベルなどの有効化状態を条件としてプログラムされたスケジュールに従って治療を施す。例えば、刺激は、刺激を有効化する検出事象に基づいて、心臓周期に同期させることができる。治療スケジュールは、刺激をどのように送達するかを指定することもできる。
【００３９】
幾つかの実施形態は、１つ又はそれ以上の刺激パラメータをオフ状態からオン部分の開始時のプログラムされた強度まで増大させるための立ち上がり（ｒａｍｐ−ｕｐ）時間を変更するように構成される。患者は、デューティサイクルの開始時に急激な変化が存在しなければ、より高い刺激に耐えることができるであろう。この立ち上がり時間の間に増大させるパラメータは、例えば振幅、又は刺激の強度に影響を及ぼす他のパラメータ若しくは他のパラメータの組合せとすることができる。
【００４０】
図１２は、ＮＣＴ治療の強度をある期間にわたって増大させるルーチンの実施形態を示す。強度を増分１２４で増大させる。図示した実施形態において、神経刺激に対する喉頭振動反応のような下限の生理反応を検出するために閾値決定ルーチン１２５が実行される。種々の実施形態において、神経刺激に対する上限の生理反応を検出するために、咳検出ルーチン１２６又は他の副作用検出ルーチンが実行される。幾つかの実施形態は、筋刺激を検出するための識別アルゴリズムを提供する。大きな筋刺激は、咳と似たように見えると予期される。幾つかの実施形態は、ＮＣＴ治療の強度をある期間にわたって減少させて、神経刺激に対する生理反応（例えば、下限及び／又は上限）を検出する。
【００４１】
本発明の主題は、神経刺激に対する生理反応によって引き起される圧力変化を検知するように構成された圧力センサを用いて生理反応を検知する。具体的な例として、幾つかの実施形態は、喉頭振動によって引き起される圧力特性の変化を検知し、幾つかの実施形態は、咳によって引き起される圧力特性の変化を検知する。限定ではなく例示として、喉頭振動及び咳を用いて、ＮＣＴの下限及び上限を決定することができる。圧力を複数回検知して、複数の検知圧力値がもたらされる。複数の検知圧力値を分析して、喉頭振動を確認する。幾つかの実施形態は、圧力センサを、頸動脈鞘の中に又はこれに近接して、喉頭振動によって引き起された圧力特性の変化をセンサが検知できる位置に、血管外に配置する。幾つかの実施形態は、圧力センサを、頸動脈鞘内の中又はこれに近接して、喉頭振動によって引き起された圧力特性の変化をセンサが検知できるように、血管内に配置する。
【００４２】
図１３及び図１４は、例として、中程度及び軽度の打診（ｔａｐｐｉｎｇ）を捉えることができる検知圧力信号を示す。これらの図は、頸部近くの軽度の打診によって引き起される圧力／歪み信号の変化を示す。圧力変化は、打診がセンサの位置から４インチ離れていたときでも、軽度及び中程度の強度の両方の打診に対して敏感である。圧力の絶対測定又は変動測定は、振動を捉えるのに有効である。種々の実施形態は、複数の検知圧力値を分析して、ＮＣＴに対する喉頭振動及び／又は咳といった生理反応を検出する。幾つかの実施形態は、神経刺激バーストのタイミングを生理反応のタイミングと対比して、生理反応がＮＣＴに起因するかどうか決定する。種々の実施形態によれば、生理反応は、絶対圧力値の変化を検出すること、検知圧力値の平均を検出すること、及び／又は検知圧力値の変動を検出することによって検出される。図１５は、喉頭振動が起きたときの検知圧力の変動の逓増を示す。図１６は、咳が起きたときの検知圧力の変動の逓増を示す。限定ではなく例示として、幾つかのシステムの実施形態は、強度増大に伴う検知圧力の変動の傾向を監視し、検知圧力の傾向が閾値より大きく変化した場合に生理反応を検出する。
【００４３】
種々の実施形態は、リード先端部内又は缶内に歪みゲージ（圧力センサ）を組み込む。幾つかの実施形態は、歪みゲージをリード内又は埋込み中に用いられる他の一時的なガイドカテーテル内に組み込む。幾つかの実施形態は、複数の歪みゲージを用いる。例えば、リード上の圧力センサ及びパルス発生器上の圧力センサは、リード先端部の、缶に対する動きを区別するために用いることができ、身体の動きによって誘発される信号変化に関する補正を行うために用いることができる。幾つかの実施形態は、位相コヒーレント検出を用いる。幾つかの実施形態は、圧力センサを、インピーダンスセンサ及び／又は加速度計のような他のセンサと共に用い、及び／又は患者又は医師のフィードバックを用いる。
【００４４】
本発明の主題の種々の実施形態は、埋込み中に使用されるプログラムされたプロセスを提供する。圧力センサを用いて基線尺度を取得し、刺激強度を段階的に増大させながら刺激が送達される。幾つかの実施形態は、刺激強度を段階的に減少させる。刺激は、各設定において既知の時間にわたって送達される。歪み測定が各々のプリセット時間窓に対して行われる。幾つかの実施形態は、位相コヒーレント検出を用いて周波数フィルタリングを提供する。歪み測定値が分析される。幾つかの実施形態は、歪み測定値変動の尺度を計算する。使用できる方法の例は、標準偏差、範囲、又は、四分位数間範囲（ＩＱＲ）のような百分位数間範囲（Ｉｎｔｅｒ−Ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅ  Ｒａｎｇｅ）を計算することを含む。幾つかの実施形態は、圧力測定値平均の尺度を計算する。使用できる例は、平均値又は中央値を計算することを含む。第１段階の変化が、喉頭振動の開始であると判断される。喉頭振動が開始する強度が、閾値を提供する機能において用いられる。閾値が高い場合にはリードの再配置が推奨される。決定された刺激閾値が記録される。
【００４５】
本発明の主題の種々の実施形態は、経過観察（フォローアップ）中に使用されるプログラムされたプロセスを提供する。圧力センサを用いて基線尺度を取得し、刺激強度を段階的に増大させながら刺激が送達される。刺激は、各設定において既知の時間にわたって送達される。歪み測定が各々のプリセット時間窓に対して行われる。幾つかの実施形態は、位相コヒーレント検出を用いて周波数フィルタリングを提供する。幾つかの実施形態は、ＶＳＴパルスの送達後の歪み測定値の変化を用い、ＶＳＴパルスの送達後の特定の時間窓を見る。典型的には、喉頭振動は、頸部領域におけるＶＳＴの送達後の短時間（〜１０ｍｓ）の後に起る。従って、各ＶＳＴパルスの送達後に、特定の時間窓に従って、歪み測定値の変化を探すことになる。歪み測定値が分析される。幾つかの実施形態は、歪み測定値変動の尺度を計算する。使用できる方法の例は、標準偏差、範囲、又は、四分位数範囲（ＩＱＲ）のような百分位数範囲を計算することを含む。幾つかの実施形態は、圧力測定値平均の尺度を計算する。使用できる例は、平均値又は中央値を計算することを含む。第１段階の変化が、喉頭振動の開始であると判断される。喉頭振動が開始する強度が、閾値を与える関数において用いられる。例えば、喉頭振動が１ｍＡにおいて検知されたならば、強度閾値を２ｍＡに設定することができる。第２段階の変化を用いて咳を検出することができる。例えば、咳が３．２ｍＡにおいて起こる場合、閾値を３ｍＡに設定することができる。埋込み中又は経過観察中に閾値が高過ぎる場合、物理的再配置及び電子的再配置の両方でのリード再配置を推奨することができる。幾つかの実施形態は、自動刺激閾値決定及び自動刺激捕捉確認を実行する。幾つかの実施形態は、心拍間隔に基づいて自動ルーチンを実行し、例えばそれを各刺激後に実行する。幾つかの実施形態は、リード／電極の移動、リード／電極の状態をモニタするために閾値の周期的な経過観察を行い、治癒をモニタする。幾つかの実施形態は、続けざまの咳が検出された場合、一時的にＮＣＴをオフにするか又はＮＣＴの強度を低減する。
【００４６】
本発明の主題の種々の実施形態は、治療の検証に用いられるプログラムされたプロセスを提供する。喉頭振動捕捉が、間欠的に、例えば、限定ではなく例示として、６時間毎、１２時間毎、１日毎、１週毎に定期的に検査される。幾つかの実施形態は、喉頭振動捕捉を要求に応じてチェックする。例えば、ユーザは、喉頭振動捕捉のチェックを手動で要求することができる。喉頭振動捕捉がチェックされるたびに、複数の圧力値が検知され分析される。喉頭振動の有無がログ記録され追跡される。捕捉が連続的に不在の場合には、治療設定が修正される。最大設定用量が喉頭振動を引き起さない場合には、通知が送られるか又は警告が発せられる。捕捉が定期的に存在する場合には、ヒストグラムを作成して、捕捉があった測定の回数又は測定の百分率をタイムスタンプとともに伝えることができる。「治療は時間の５０％送達された」のようなメッセージを、表示するか又はそれ以外の方法で伝えることができる。
【００４７】
図１７は、種々の実施形態によるＶＳＴシステムを示す。１つの埋込型装置で、全ＶＳＴシステムを提供することができる。幾つかの実施形態は、埋込型迷走神経刺激器の埋込み中などに、モニタ機能を提供する外部装置を用いる。幾つかの実施形態は、埋込型リードと外部刺激器とを用いる。図示したＶＳＴシステム１２７は、ＶＳＴを与えるためのパルス発生器１２８、ＶＳＴの強度を変更又は変調するための変調器１２９、及びフィードバックを与えるためのＶＳＴ反応モニタ１３０を含む。自律神経系は、概略的に１３１で示される。所望の神経刺激を与えるために適当な電極１３２が用いられ、神経刺激によって影響を受けるパラメータを検知するためにセンサ１３３が用いられる。ＶＳＴに迅速に反応する生理学的パラメータを、閉ループシステムにおいて又は埋込みプロセス中に用いることができる。そのようなパラメータの例には、心拍数、喉頭振動、血圧、呼吸、及び電気記録図のパラメータが含まれる。本発明の主題は、ＮＣＴによって引き起される喉頭振動又は咳を検出するために歪みゲージ又は圧力センサを用いる。神経刺激に対する副交感神経系の全体的反応を示す迅速且つ予測可能な反応を有するその他の心臓血管パラメータ及びその他の代理パラメータを用いることができる。より遅い反応を有するその他のパラメータを用いて、治療に有効な用量が送達されていることを確認することができる。センサ及び電極は、単一リード上で一体化することもでき又は複数のリードを用いることもできる。さらに、種々のシステムの実施形態は、別個の又は一体型の埋込型心臓律動管理装置と通信することができる埋込型神経刺激器を用いて機能を実施する。
【００４８】
図示した反応モニタ１３０は、有刺激時間中のパラメータをモニタして有刺激時間に対応するパラメータ値を示す第１のフィードバック信号１３４を与え、無刺激時間中のパラメータをモニタして無刺激時間に対応するパラメータ値を示す第２のフィードバック信号１３５を与える。信号１３４及び１３５は、別々の線で描かれている。これらの信号１３４及び１３５は、異なる信号経路上又は同じ信号経路上で送ることができる。比較器１３６は、第１及び第２のフィードバック信号１３４及び１３５を受取り、これらの信号に基づいてパラメータ値の検出された変化を判断する。さらに、比較器は、検出された変化と、装置内にプログラムすることができる許容される変化とを比較する。例えば、装置は、ＶＳＴ中の心拍数減少が、無刺激のときの心拍数に対して所定の百分率（例えば、９５％程度）を下回らないことを許容するようにプログラムすることができる。装置は、ＶＳＴ中の心拍数減少が、無刺激のときの心拍数からある数量値（例えば、毎分５拍）だけ少ない心拍数を下回らないことを許容するように、数量値を用いてプログラムすることができる。検出された変化（信号１３４及び１３５に基づく）と許容される変化との比較が比較結果１４１を与え、これを用いて変調器を適切に制御して、施されるＶＳＴを調整する。
【００４９】
図示した装置は、圧力センサ１３７と、圧力変動分析器のような圧力分析器１３８とを含む。分析器は、複数の検知圧力値を分析して、喉頭振動及び／又は咳が神経刺激によって引き起されたかどうかを決定する。装置は、咳を表すことができるような上限値１４０及び喉頭振動を表すことができるような下限値１３９を用いてプログラムすることができる。圧力分析器１３８の出力は、下限及び上限と比較され、ＶＳＴ強度が限界から外れていないか判断される。
【００５０】
幾つかの実施形態は、ＶＳＴ強度の上限によって制限されるＶＳＴ強度を調整する治療プロトコルを使用し、幾つかの実施形態においてはＶＳＴ強度の下限によって制限される治療プロトコルを使用する。ＶＳＴ強度は、本発明の主題により設定される許容限界内で、血圧、呼吸、及び電気記録図測定値などの他のパラメータに基づいて調整することができる。幾つかの治療プロトコルは、ＶＳＴ強度の上限及び／又は下限を、スケジュール（例えば、１日のうちの時刻）又は検知データ（例えば、活動）に基づいて調整する。
【００５１】
種々の変調器の実施形態は、ＶＳＴ強度を、ＶＳＴを与えるのに用いられる刺激信号の振幅を変更すること、ＶＳＴを与えるのに用いられる刺激信号の周波数を変更すること、ＶＳＴを与えるのに用いられる刺激信号のバースト周波数を変更すること、ＶＳＴを与えるのに用いられる刺激信号のパルス幅を変更すること、ＶＳＴを与えるのに用いられる刺激信号のデューティサイクルを変更すること、又はこれらの刺激信号特性の２つ又はそれ以上の種々の組合せにより調整する。
【００５２】
ＶＳＴを送達するための図示したシステムは、広範な治療用途に有用である。広範な治療用途の例は、心臓組織のリモデリングを防ぐため及び心臓血管系疾患状態にある心臓組織を逆リモデリングするために刺激を与えることを伴う。ＶＳＴは、例えば、毎分のうちの一部分（約１０秒）の間、与えることができる。ＶＳＴ用量は、刺激の継続時間又はデューティサイクルを調整することによって調整することができる（例えば、１分毎に約５秒又は１５秒、又は３０秒毎に約５乃至１５秒、又は２分毎に約５乃至３０秒、又は５分毎に約５秒乃至３分、又は連続刺激）。実施形態によれば、ＶＳＴは、遠心性軸索及び求心性軸索の両方を非選択的に刺激する。例示した値は、例示として提示したものであり限定ではない。数日、数週間、数ヶ月及び数年の過程にわたって、ＶＳＴに対する生理反応は、神経の順応、組織のカプセル化、線維症、インピーダンス変化などといった多くの理由で変化し得る。種々の閉ループシステムの実施形態は、ＶＳＴに対する迅速且つ予測可能な反応を有する少なくとも１つのパラメータをモニタし、このモニタしたパラメータを用いて、副交感神経系の所望の刺激をもたらすように神経刺激信号を適切に変化させる。幾つかの実施形態は、心拍数をモニタする。幾つかの実施形態は、喉頭振動をモニタし、ＶＳＴが喉頭振動を誘発するように必要に応じてＶＳＴ強度を調整する。
【００５３】
開ループＶＳＴシステムは、ＶＳＴの心拍数効果を回避するか又は減らすようにＶＳＴ強度を設定する。開ループＶＳＴシステムの場合、ＶＳＴ試験中に心拍数がモニタされる。このＶＳＴ試験は、心拍数閾値を決定するための比較的大きな人口母集団に基づくことができる。ＶＳＴ試験はまた、埋込み手術中に、観測される心拍数減少を用いて迷走神経の捕捉を確認し、心拍数減少が観測される強度閾値を決定し、この強度閾値を用いて、上限を与えるか又はそれ以外の方法でＶＳＴ強度を心拍数閾値より低く設定するプロセスを用いて、実施することができる。幾つかの実施形態によれば、ＶＳＴ強度の下限は、埋込みプロセス中に設定することができる。例えば、喉頭振動は、心拍数効果が検出されるＶＳＴ強度レベルより低いＶＳＴ強度レベルにおいて、患者が感じるか又は加速度計のようなセンサによって検知される。パラメータ設定の組合せは、あらゆる著しい徐脈効果を回避するように選択される。幾つかの実施形態は、あらゆる徐脈効果を回避する。幾つかの実施形態は、比較的著しくない量の心拍数低下（例えば、ＶＳＴ中の心拍数がＶＳＴなしの場合の心拍数の９５％）を許容する。ＶＳＴ強度の上限は、ＶＳＴなしの場合の本来の心拍数からＶＳＴによって引き起される許容される心拍数の変化に基づく。
【００５４】
図１８は、本発明の主題の種々の実施形態による、神経刺激（ＮＳ）構成要素１４３及び心臓律動管理（ＣＲＭ）構成要素１４４を含む埋込型医療装置（ＩＭＤ）１４２を示す。図示した装置は、コントローラ及びメモリを含む。種々の実施形態によれば、コントローラは、神経刺激及びＣＲＭ機能を実施するハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せを含む。例えば、本開示で論じたプログラムされた治療アプリケーションは、メモリ内に具体化され、プロセッサによって実行される、コンピュータ可読命令として格納することが可能である。例えば、本明細書で開示されるような、治療スケジュール、プログラム可能パラメータ、及び閾値検出又は用量設定アルゴリズムをメモリに格納することができる。さらに、幾つかの実施形態は、神経刺激の閾値を検出するための閾値検出ルーチンを格納し、幾つかの実施形態は、用量を用量設定するための用量設定ルーチンを格納する。種々の実施形態によれば、コントローラは、メモリ内に埋め込まれた命令を実行して神経刺激及びＣＲＭ機能を実施するためのプロセッサを含む。図示した神経刺激治療１４５は、心不全又は他の心臓血管系疾患を治療するためのＶＳＴのようなＶＳＴを含むことができる。種々の実施形態は、ＣＲＭ治療１４６、例えば、徐脈ペーシング、ＡＴＰなどの抗頻脈性不整脈治療、除細動及び電気的除細動、並びに心臓再同期治療（ＣＲＴ）を含む。図示した装置はさらに、プログラマ又は別の外部若しくは内部装置との通信に用いるための送受信機１４７及び関連回路を含む。種々の実施形態は、遠隔計測コイルを含む。
【００５５】
ＣＲＭ治療構成要素１４４は、コントローラの制御下で１つ又はそれ以上の電極を用いて心臓を刺激する及び／又は心臓信号を検知する構成要素を含む。図示したＣＲＭ治療部分は、電極を通して心臓を刺激する電気信号を供給するために用いるパルス発生器１４８を含み、さらに、検知心臓信号を検出し処理するための検知回路１４９を含む。インタフェース１５０は、コントローラ１４３と、パルス発生器１４８及び検知回路１４９との間の通信に用いるように一般的に描かれている。３つの電極が、ＣＲＭ治療を施すために使用するように例として描かれている。しかし、本発明の主題は、特定の数の電極部位に限定されない。各々の電極は、それ自体のパルス発生器及び検知回路を含むことができる。しかし、本発明の主題はそのように限定されない。パルス発生及び検知機能は、複数の電極で機能するように多重化することができる。
【００５６】
ＮＳ治療構成要素１４３は、コントローラの制御下で、神経刺激標的を刺激する、及び／又は、神経活動に、若しくは心拍数、血圧、呼吸などの神経活動の代理に関連付けられたパラメータを検知する、構成要素を含む。３つのインタフェース１５１が、神経刺激を与えるために使用されるように描かれている。しかし、本発明の主題は、特定の数のインタフェースにも、又はいかなる特定の刺激機能若しくは検知機能にも限定されない。パルス発生器１５２は、神経刺激標的を刺激するために使用される１つ又は複数のトランスデューサ／電極に電気パルスを供給するために用いられる。種々の実施形態によれば、パルス発生器は、刺激パルスの振幅、刺激パルスのパルス幅、刺激パルスの周波数、パルスのバースト周波数、並びに、パルスの形態、例えば、矩形波、三角波、正弦波、及び白色ノイズ又は他の信号を模倣するための所望の高調波を有する波を設定するための、及び幾つかの実施形態においてはそれらを変更するための回路を含む。検知回路１５３は、センサ、例えば、神経活動、心拍数、血圧、呼吸などのセンサからの信号を検出して処理するために用いられる。センサは、喉頭振動を検知するのに用いることができる。センサは、状態を検出するのに用いることができる（例えば、活動を検出するのに用いられる加速度計）。インタフェース１５１は、コントローラ１４３と、パルス発生器１５２及び検知回路１５３との間の通信に用いられるように一般的に描かれている。各インタフェースは、例えば、別個のリードを制御するために用いることができる。ＮＳ治療部分の種々の実施形態は、神経標的を刺激するためのパルス発生器のみを含む。図示した装置は、さらにクロック／タイマ１５４を含み、これを用いて、プログラムされた刺激プロトコル及び／又はスケジュールに従って、プログラムされた治療を送達することができる。
【００５７】
図１９は、種々の実施形態による、マイクロプロセッサをベースとする埋込型装置の実施形態のシステム図を示す。この装置のコントローラは、マイクロプロセッサ１５５であり、これは双方向データバスを介してメモリ１５６と通信する。コントローラは、状態機械型設計を用いて他の型式の論理回路（例えば、個別の構成要素又はプラグラム可能論理アレイ）によって実装することができる。本明細書で用いる場合、「回路」という用語は、個別の論理回路又はマイクロセッサのプログラミングのいずれかを指すものと解釈されたい。図に示したのは、「Ａ」乃至「Ｃ」で示された検知及びペーシングチャネルの３つの例であり、リング電極１５７Ａ−Ｃ及びチップ電極１５８Ａ−Ｃを有する双極リード、検知増幅器１５９Ａ−Ｃ、ペーシング刺激１６０Ａ−Ｃ、並びにチャネルインタフェース１６１Ａ−Ｃを含む。従って、各チャネルは、電極に接続されたパルス発生器で構成されたペーシングチャネルと、電極に接続された検知増幅器で構成された検知チャネルとを含む。チャネルインタフェース１６１Ａ−Ｃは、マイクロプロセッサ１５５と双方向通信し、各インタフェースは、検知増幅器からの検知信号入力をデジタル化するためのアナログ・デジタル変換器と、ペーシングパルスを出力するため、ペーシングパルス振幅を変更するため、及び検知増幅器の利得及び閾値を調整するためにマクロプロセッサによって書き込むことができるレジスタとを含むことができる。ペースメーカの検知回路は、特定のチャネルによって生成された電気記録図信号（即ち、電極によって検知される、心臓の電気的活動を表す電圧）が指定された検出閾値を超えたときに、心房センス又は心室センスのいずれかであるチャンバセンスを検出する。特定のペーシングモードに用いられるペーシングアルゴリズムは、それらセンスを用いて、ペーシングをトリガ又は抑制する。固有の心房及び／又は心室レートは、それぞれ心房センス間及び心室センス間の時間間隔を測定することによって測定することができ、心房及び心室の頻脈性不整脈を検出するのに用いることができる。
【００５８】
各々の双極リードの電極は、リード内の導電体を介して、マイクロプロセッサにより制御されるスイッチングネットワーク１６２に接続される。スイッチングネットワークを用いて、電極を、本来の心臓活動を検出するために検知増幅器の入力部に切替え、ペーシングパルスを送出するためにパルス発生器の出力部に切替える。スイッチングネットワークはまた、装置が、リードのリング電極及びチップ電極の両方を用いる双極モード、又はリードの電極のうちの一方のみを接地電極として機能する装置筐体（缶）１６３又は別のリード上の電極と共に用いる単極モードのいずれかで検知又はペーシングを行うことを可能にする。さらに、ショックを要する（ｓｈｏｃｋａｂｌｅ）頻脈性不整脈が検出されたときに心房又は心室にショック電極（例えば、電極１６５及び１６６）を介して除細動ショックを送達するために、ショックパルス発生器１６４がコントローラにインタフェースされる。
【００５９】
神経刺激チャネルは、チャネルＤ及びＥとして識別され、副交感神経刺激を送達し及び／又は交感神経を抑制するために装置内に組み込まれ、ここで、一方のチャネルは、第１の電極１６７Ｄ及び第２の電極１６８Ｄを有する双極リード、ペーシング刺激１６９Ｄ、及びチャネルインタフェース１７０Ｄを含み、他方のチャネルは、第１の電極１６７Ｅ及び第２の電極１６８Ｅを有する双極リード、ペーシング刺激１６９Ｅ、及びチャネルインタフェース１７０Ｅを含む。他の実施形態は、単極リードを用いることができ、その場合、神経刺激パルスは、缶又は別の電極を基準とする。他の実施形態は、３極又は多極リードを用いることができる。種々の実施形態において、各チャネルのためのパルス発生器は、神経刺激パルス列を出力し、その振幅、周波数、デューティサイクルなどはコントローラによって変えることができる。この実施形態において、神経刺激チャネルの各々は、適切な神経標的の近傍に血管内配置することができるリードを用いる。他の型式のリード及び／又は電極を使用することもできる。神経カフ電極を血管内配置される電極の代りに用いて神経刺激を与えることができる。幾つかの実施形態においては、神経刺激電極のリードは、無線リンクで置き換えられる。センサ１７１は、マイクロプロセッサによって、捕捉対象（例えば、喉頭振動）、治療の効力（例えば、心拍数、血圧）を判断するため、及び／又は事象（例えば咳）若しくは状態（例えば、活動センサ）を検出するために使用される。
【００６０】
この図は、マイクロプロセッサに接続された遠隔計測インタフェース１７２を示し、これは外部装置との通信に用いることができる。図示したマイクロプロセッサは、神経刺激治療ルーチン及び心筋（ＣＲＭ）刺激ルーチンを実施することが可能である。ＮＳ治療ルーチンの例は、心筋治療を提供するためのＶＳＴ治療を含む。ＮＳ治療ルーチンは、本明細書で説明するルーチン又はアルゴリズムも含む。心筋治療ルーチンの例には、徐脈ペーシング治療、電気的除細動又は除細動治療のような抗頻脈性不整脈ショック治療、抗頻脈性不整脈ペーシング治療（ＡＴＰ）、及び心臓再同期治療（ＣＲＴ）が含まれる。
【００６１】
図２０−図２１は、ＶＳＴを施すように適合されたシステムの実施形態を示し、これは左右両方の迷走神経を刺激することができる両側性システムとして描かれている。当業者であれば、本開示を読んで理解すれば、システムを右迷走神経のみを刺激するように設計することができること、システムを左迷走神経のみを刺激するように設計することができること、及びシステムを左右両方の迷走神経を両側的に刺激するように設計することができることを理解するであろう。システムは、神経トラフィックを刺激する（迷走神経が刺激されたときに副交感神経反応をもたらす）ように、又は神経トラフィックを抑制する（迷走神経が抑制されたときに交感神経反応をもたらす）ように設計することができる。種々の実施形態は、単方向刺激、又は神経内の幾つかの神経線維の選択的刺激を送達する。図２０−図２１は、迷走神経を刺激するためのリードの使用を示す。無線技術でリードを置き換えて、リードレス電極を、迷走神経を刺激するように適合させ、さらに、ＶＳＴの制御に使用するための埋込型システムと無線通信するように適合させることができる。
【００６２】
図２０は、ＩＭＤ１７３が患者の胸部の皮下又は筋肉下に置かれ、リード１７４が迷走神経を刺激するように配置されたシステムの実施形態を示す。種々の実施形態によれば、神経刺激リード１７４は、皮下を通って神経標的に達し、神経標的を刺激するための神経カフ電極を有することができる。幾つかの迷走神経刺激リードの実施形態は、神経標的近傍の血管に血管内を通して送り込まれ、血管内の電極を用いて経血管的に神経標的を刺激する。例えば、幾つかの実施形態では、内頸静脈内に配置された電極を用いて迷走神経を刺激する。他の実施形態では、気管、内頸静脈の喉頭枝、及び鎖骨下静脈の内部から、神経標的に刺激が送達される。神経標的は、超音波及び光エネルギー波形といった他のエネルギー波形を用いて刺激することができる。図示したシステムは、装置の筐体上のリードレスＥＣＧ電極１７５を含む。これらのＥＣＧ電極は、例えば、心拍数を検出するのに用いることができる。
【００６３】
図２１は、種々の実施形態による、患者胸部の皮下又は筋肉下に置かれ、リード１７７が心臓にＣＲＭ治療を施すように配置され、さらに、リード１７８が迷走神経などの神経標的における神経トラフィックを刺激及び／又は抑制するように配置された、ＩＭＤ１７６を示す。種々の実施形態によれば、神経刺激リードは、皮下を通って神経標的に達し、神経標的を刺激するための神経カフ電極を有することができる。幾つかのリードの実施形態は、神経標的近傍の血管に血管内を通して送り込まれ、血管内のトランスデューサを用いて経血管的に神経標的を刺激する。例えば、幾つかの実施形態は、内頸静脈内に配置された電極を用いて迷走神経を標的にする。
【００６４】
図２２は、外部システム１７９の実施形態を示すブロック図である。外部システムは、幾つかの実施形態において、プログラマを含む。図示した実施形態において、外部システムは、患者管理システムを含む。図示したように、外部システムは、外部装置１８０、電気通信ネットワーク１８１、及び遠隔装置１８２を含む患者管理システムである。外部装置１８０は、埋込型医療装置（ＩＭＤ）の近傍に配置され、ＩＭＤと通信するための外部遠隔計測システム１８３を含む。遠隔装置は、１つ又はそれ以上の遠隔地に配置され、ネットワークを通して外部装置と通信し、従って、医師又は他の介護者が遠隔地から患者をモニタして処置することを可能にし、及び／又は、１つ又はそれ以上の遠隔地から種々の処置リソースにアクセスすることを可能にする。図示した遠隔装置は、ユーザインタフェース１８４を含む。種々の実施形態によれば、外部装置は、神経刺激器、プログラマ、又は、コンピュータ、携帯データ端末若しくは携帯電話のような他の装置を含む。外部装置は、種々の実施形態において、適当な通信チャネル上で互いに通信するように適合された２つの装置、例えば、限定ではなく例示としてコンピュータなどを含む。外部装置は、例えば患者の不快感を示すフィードバックを与えるために、患者又は医師が使用することができる。
【００６５】
当業者が本発明の主題を読んで把握すれば理解するように、本発明の主題の種々の実施形態は、患者の治療受容性を改善し、治療の有効レベルを維持し、治療管理における患者の自由度を可能にし、ＮＣＴを受ける患者の生活の質を全般的に向上させる。本明細書で図示及び説明したモジュール及び他の回路は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア及びそれらの組合せを用いて実装することができる。
【００６６】
上記の詳細な説明は、例証的であることを意図したものであり、限定を意図したものではない。上記の説明を読んで理解すれば、当業者には他の実施形態は明らかとなろう。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲とそのような特許請求の範囲が権利を付与する均等物の全範囲とに関して定められるべきである。
【符号の説明】
【００６７】
１００、１７４、１７７、１７８：リード
１０１：圧力検知素子
１０２：リードボディ
１０３：近位領域
１０４：遠位領域
１０５：遠位端部分
１０６：遠位チップ
１０７：電極
１０８：近位開口部
１０９：遠位開口部
１１０：予備成形部分
１１１：内部空間
１１２：導電部材
１１３：圧力トランスデューサ
１１４：血管
１１５：バースト
１１６：バースト周期
１２７：ＶＳＴシステム
１４２、１７３、１７６：埋込型医療装置（ＩＭＤ）
１４３：神経刺激（ＮＳ）構成要素
１４４：心臓律動管理（ＣＲＭ）構成要素
１４８、１５２：パルス発生器
１４９、１５３：検知回路
１５７Ａ−Ｃ：リング電極
１５８Ａ−Ｃ：チップ電極
１５９Ａ−Ｃ：検知増幅器
１６０Ａ−Ｃ、１６９Ｄ、１６９Ｅ：ペーシング刺激
１６２：スイッチングネットワーク
１６３：装置筐体（缶）
１６５、１６６、１６７Ｄ、１６７Ｅ、１６８Ｄ、１６８Ｅ：電極
１７５：ＥＣＧ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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