(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横隔神経活性化特性決定のための心臓律動管理システムであって、
患者の体内への植込み用に構成された複数の電極を有する植込み可能な心臓ペーシング・デバイスと、
該電極を通じて複数の心臓ペーシング・パルスを出力し、かつ該複数の心臓ペーシング・パルスの１つまたは複数のペーシング・パラメータを修正するように構成された回路構成と、
該患者の横隔神経の活性化を示す横隔神経活性化信号を出力するように構成された横隔神経活性化センサと、
該患者の吸気および呼気呼吸活動を示す呼吸信号を出力するように構成された呼吸センサと、
該システムに、該患者の複数の呼吸サイクルに対する該呼吸信号に基づいて、複数の異なる呼吸相を識別する工程であって、該複数の異なる呼吸相は、吸気、ピーク吸気、呼気およびピーク呼気相からなる、前記工程と、該識別された複数の異なる呼吸相のそれぞれに一致する心臓ペーシング・パルスを送出する工程と、該横隔神経活性化信号に基づいて、該送出された複数のペーシング・パルスのうちの１つまたは複数が、該患者の該横隔神経を活性化させたかどうかを判定するために横隔神経刺激信号を解析する工程であって、前記横隔神経活性化信号が、該吸気、ピーク吸気、呼気相のいずれかに対して横隔神経刺激が生じたかどうかを判定するために解析される工程とを実行させるために、メモリ内に格納されたプログラム命令を実行するように構成されたコントローラと、からなる心臓律動管理システム。
【請求項２】
前記コントローラが、前記システムに、
１組のペーシング・パルスに対して前記複数の呼吸相のいずれの間も前記患者の横隔神経を活性化させないペーシング・パラメータ設定が識別されるまで、エネルギーの減少する連続する組のペーシング・パルスを送出し、ペーシング・パルスの各組が、１つまたは複数のパルスが該複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出され、ペーシング・パルスの各組の該パルスが共通のパルス振幅および持続時間パラメータを有するようにして送出されることからなるスキャン・ダウン・テストを行う工程と、
該識別されたペーシング・パラメータ設定に基づくペーシング・パラメータ設定を使用
して心臓ペーシング・パルス治療を送出する工程と、
を実行させるために格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求項１に記載の心臓律動管理システム。
【請求項３】
前記コントローラが、前記システムに、
心臓捕捉閾値が識別されるまで、エネルギーの変化する連続するペーシング・パルスを送出することからなる自動的な心室閾値テストを行う工程と、
前記心臓ペーシング・パルス治療のためのペーシング・パルス治療パラメータを、該捕捉閾値以上に、かつ前記１組のペーシング・パルスが前記異なる呼吸相のいずれに対しても前記患者の横隔神経を活性化させないと識別されたペーシング・パラメータ設定以下に設定する工程と、
を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求項２に記載の心臓律動管理システム。
【請求項４】
前記コントローラが、前記システムに、
前記複数の呼吸相のうちの少なくとも１つの間に前記患者の横隔神経を活性化させるペーシング・パラメータ設定が識別されるまで、エネルギーの増加する連続する組のペーシング・パルスを送出し、ペーシング・パルスの各組が、１つまたは複数のパルスが該複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出され、ペーシング・パルスの各組の該パルスが共通のパルス振幅および持続時間パラメータを有するようにして送出されることからなるスキャン・アップ・テストを行う工程と、
該識別されたペーシング・パラメータ設定のものよりも小さいエネルギー・パラメータを有するペーシング・パラメータ設定を使用して心臓ペーシング・パルス治療を送出する工程と、
を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の心臓律動管理システム。
【請求項５】
前記コントローラが、前記システムに、
心臓捕捉閾値が識別されるまで、エネルギーの変化する連続するペーシング・パルスを送出することからなる自動的な心室閾値テストを行う工程と、
前記心臓ペーシング・パルス治療のためのペーシング・パルス治療パラメータを、該捕捉閾値以上、かつ前記１組のペーシング・パルスが前記異なる呼吸相の少なくとも１つに対して前記患者の横隔神経を活性化させると識別されたペーシング・パラメータ設定以下に設定する工程と、
を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求項４に記載の心臓律動管理システム。
【請求項６】
前記コントローラが、前記システムに、移行領域が識別されるまで、前記複数のパルスのうちの少なくともいくつかの送出同士の間に、前記複数の心臓ペーシング・パルスのうちの１つまたは複数に対してペーシング・パルス・エネルギー・パラメータを増加または減少させ、該移行領域はペーシング・パルス・エネルギー・パラメータの範囲を含み、該範囲内では横隔神経活性化の出現が呼吸相に依存し、該範囲外では横隔神経活性化の出現が呼吸相に依存しない工程を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載の心臓律動管理システム。
【請求項７】
前記コントローラが、前記システムに、前記識別された移行領域の前記パラメータの範囲を下回る心臓治療送出のための心臓ペーシング・パルス・パラメータを選択し、該選択された心臓ペーシング・パルス・パラメータを使用して前記心臓治療を送出する工程を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求
項６に記載の心臓律動管理システム。
【請求項８】
前記横隔神経活性化センサが、加速度計を含み、かつ前記呼吸センサが、インピーダンス・センサを含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載の心臓律動管理システム。
【請求項９】
前記コントローラが、前記システムに、前記異なる呼吸相の１つの中で前記複数の心臓ペーシング・パルスの少なくとも１つを送出するために、前記患者の呼吸サイクルに基づいてＡＶ遅延およびＶＶ遅延刺激パラメータの一方または両方を修正する工程を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載の心臓律動管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、心臓デバイスおよび方法に関し、より具体的には、横隔神経活性化の検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
正常に機能しているとき、心臓は律動的な収縮を生じ、体全体にわたって血液を拍出することが可能である。心臓は、洞房（ＳＡ）結節から発した興奮性インパルス（すなわち脱分極化）が心筋全体にわたって迅速に伝導されることを可能にする特殊な伝導路を、心房と心室の両方の中に有する。これらの特殊な伝導路は、脱分極化を、ＳＡ結節から心房心筋、房室結節、および心室心筋へ伝導させて、両心房および両心室の調整された収縮を生じさせる。
【０００３】
伝導路は、各腔の筋線維の収縮ならびに各心房または心室の収縮を、反対側の心房または心室と同期させる。正常に機能している特殊な伝導路によってもたらされる同期化がないと、心臓の拍出効率は、大きく低下する。これらの伝導路の病変を呈する患者は、心臓出力の悪化に悩む可能性がある。
【０００４】
心房および／または心室の収縮の律動および協調を改善することを期して、ペーシング刺激を１つまたは複数の心臓腔へ供給する、心臓律動管理（ＣＲＭ）デバイスが、開発されている。ＣＲＭデバイスは通常、心臓からの信号を感知するための回路、および電気的刺激を心臓へ供給するためのパルス発生器を備える。患者の心臓腔内へ、および／または心臓の静脈内へ延びる導線が、心臓の電気信号を感知し、心臓の不整脈および同期不全を治療するためさまざまな治療に応じて心臓へ刺激を送出する電極と結合されている。
【０００５】
ペースメーカーは、心臓か、心臓の拍出効率を維持する収縮性の律動を生じさせることを補助するように時間調整された一連の低エネルギーのペーシング・パルスを送出する、ＣＲＭデバイスである。ペーシング・パルスは、患者の必要に応じて、断続的または連続的であってよい。１つまたは複数の心臓腔を感知およびペーシングをするためのさまざまなモードを有する、いくつかのカテゴリのペースメーカー・デバイスが存在する。
【０００６】
ペーシング・パルスは、心臓組織を「捕捉して」、心臓腔の収縮を結果として生じさせる脱分極波形の伝播を発生させる誘発応答を発生させるために、最小のエネルギー値、すなわち捕捉閾値を越えなければならない。ペーシング・パルス・エネルギーが低すぎる場合、ペーシング・パルスは、心臓腔内に収縮性の応答を信頼性高く生じさせることができず、心臓機能または心臓出力を改善しない非効果的なペーシングを、結果として生じさせることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ペーシング・パルスは、パルス・エネルギーが心臓組織を補足するのに十分でない場合でさえも神経または筋肉を意図せずに刺激する可能性がある。たとえば、送出されたペーシング・パルスが、心臓の近傍を走り、横隔膜を神経支配している患者の横隔神経を刺激することがある。本発明は、心臓ペーシング治療中に、横隔神経活性化を検知するためおよび横隔神経活性化を回避するために横隔神経を使用する方法およびシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願明細書に開示されている実施形態は、
横隔神経活性化特性決定のための心臓律動管理システムであって、
患者の体内への植込み用に構成された複数の電極を有する植込み可能な心臓ペーシング・デバイスと、
電極を通じて複数の心臓ペーシング・パルスを出力し、かつ複数の心臓ペーシング・パルスの１つまたは複数のペーシング・パラメータを修正するように構成された回路構成と、
患者の横隔神経の活性化を示す横隔神経活性化信号を出力するように構成された横隔神経活性化センサと、
患者の吸気および呼気呼吸活動を示す呼吸信号を出力するように構成された呼吸センサと、
システムに、患者の複数の呼吸サイクルに対する呼吸信号に基づいて、複数の異なる呼吸相を識別する工程と、識別された複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で複数の心臓ペーシング・パルスを送出する工程と、横隔神経活性化信号に基づいて、送出された複数のペーシング・パルスのうちの１つまたは複数が、患者の横隔神経を活性化させたかどうかを判定するために横隔神経刺激信号を解析する工程とを実行させるために、メモリ内に格納されたプログラム命令を実行するように構成されたコントローラと、からなる心臓律動管理システムを含む。
【０００９】
複数の異なる呼吸相が、吸気、ピーク吸気、呼気およびピーク呼気相からなり得る。横隔神経活性化信号が、吸気、ピーク吸気、呼気相のいずれかに対して横隔神経刺激が生じたかどうかを判定するために解析され得る。
【００１０】
コントローラが、システムに、
１組のペーシング・パルスに対して複数の呼吸相のいずれの間も患者の横隔神経を活性化させないペーシング・パラメータ設定が識別されるまで、エネルギーの減少する連続する組のペーシング・パルスを送出し、ペーシング・パルスの各組が、１つまたは複数のパルスが複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出され、ペーシング・パルスの各組のパルスが共通のパルス振幅および持続時間パラメータを有するようにして送出されることからなるスキャン・ダウン・テストを行う工程と、
識別されたペーシング・パラメータ設定に基づくペーシング・パラメータ設定を使用して心臓ペーシング・パルス治療を送出する工程と、を実行させるために格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成され得る。
【００１１】
コントローラが、システムに、
心臓捕捉閾値が識別されるまで、エネルギーの変化する連続するペーシング・パルスを送出することからなる自動的な心室閾値テストを行う工程と、
心臓ペーシング・パルス治療のためのペーシング・パルス治療パラメータを、捕捉閾値以上に、かつ１組のペーシング・パルスが異なる呼吸相のいずれに対しても患者の横隔神経を活性化させないと識別されたペーシング・パラメータ設定以下に設定する工程と、を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成され得る。
【００１２】
コントローラが、システムに、
複数の呼吸相のうちの少なくとも１つの間に患者の横隔神経を活性化させるペーシング・パラメータ設定が識別されるまで、エネルギーの増加する連続する組のペーシング・パルスを送出し、ペーシング・パルスの各組が、１つまたは複数のパルスが複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出され、ペーシング・パルスの各組のパルスが共通のパルス振幅および持続時間パラメータを有するようにして送出されることからなるスキャン・アップ・テストを行う工程と、
識別されたペーシング・パラメータ設定のものよりも小さいエネルギー・パラメータを
有するペーシング・パラメータ設定を使用して心臓ペーシング・パルス治療を送出する工程と、を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成され得る。
【００１３】
コントローラが、システムに、
心臓捕捉閾値が識別されるまで、エネルギーの変化する連続するペーシング・パルスを送出することからなる自動的な心室閾値テストを行う工程と、
心臓ペーシング・パルス治療のためのペーシング・パルス治療パラメータを、捕捉閾値以上に、かつ１組のペーシング・パルスが異なる呼吸相の少なくとも１つに対して患者の横隔神経を活性化させると識別されたペーシング・パラメータ設定以下に設定する工程と、を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成され得る。
【００１４】
コントローラが、システムに、移行領域が識別されるまで、複数のパルスのうちの少なくともいくつかの送出同士の間に、複数の心臓ペーシング・パルスのうちの１つまたは複数に対してペーシング・パルス・エネルギー・パラメータを増加または減少させ、移行領域が該ペーシング・パルス・エネルギー・パラメータ範囲を含み、該範囲内では横隔神経活性化の出現が呼吸相に依存し、該範囲外では横隔神経活性化の出現が呼吸相に依存しない工程を実行させるために、格納されたプログラム命令を実行するように構成され得る。
【００１５】
コントローラが、システムに、識別された移行領域のパラメータ範囲を下回る心臓治療送出のための心臓ペーシング・パルス・パラメータを選択し、選択された心臓ペーシング・パルス・パラメータを使用して心臓治療を送出する工程を実行させるために格納されたプログラム命令を実行するように構成され得る。
【００１６】
横隔神経活性化センサが、加速度計を含み、かつ呼吸センサが、インピーダンス・センサを含み得る。
コントローラが、システムに、患者の呼吸相にかかわらず心臓治療スケジュール計画に従って複数の心臓ペーシング・パルスを送出する工程を実行させるために格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成され得る。
【００１７】
コントローラが、システムに、異なる呼吸相の１つの中で複数の心臓ペーシング・パルスの少なくとも１つを送出するために、患者の呼吸サイクルに基づいてＡＶ遅延およびＶＶ遅延刺激パラメータの一方または両方を修正する工程を実行させるために格納されたプログラム命令を実行するようにさらに構成され得る。
【００１８】
横隔神経刺激特性決定のための方法が、
患者の呼気および吸気呼吸活動を示す呼吸信号を受信する工程と、
患者の複数の呼吸サイクルに対して呼吸信号に基づいて複数の異なる呼吸相を識別する工程と、
患者の横隔神経の活性化を示す横隔神経活性化信号を受信する工程と、
識別された複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出され、送出された複数のペーシング・パルスのうちの１つまたは複数が、患者の横隔神経を活性化したかどうかを判定するために、横隔神経刺激信号を解析する工程と、
少なくとも１つの心臓ペーシング・パルスの送出にともなう患者の横隔神経の活性化を示す横隔神経活性化信号に基づいて、送出された複数のペーシング・パルスうちの少なくとも１つが患者の横隔神経を活性化したかどうかを判定する工程と、からなり得る。
【００１９】
複数の異なる呼吸相を識別する工程が、患者の複数の呼吸サイクルに対して吸気、ピーク吸気、および呼気相を識別する工程からなり得る。送出された複数のペーシング・パル
スの少なくとも１つが横隔神経を活性化させたかどうかを判定する工程が、吸気、ピーク吸気、および呼気相中に送出された共通のエネルギー・パラメータを有するいずれかのペーシング・パルスが、患者の横隔神経を活性化させたかどうかを判定する工程からなり得る。
【００２０】
識別された複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出される複数の心臓ペーシング・パルスが、エネルギーの減少するペーシング・パルスの連続する組からなり、ペーシング・パルスの各組が、複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で１つまたは複数のパルスが送出され、かつペーシング・パルスの各組のパルスが、共通のパルス振幅および持続時間パラメータを有するようにして送出される。方法は、患者の横隔神経を活性化させないペーシング・パルスの連続する組に基づいて、複数の異なる呼吸相のいずれに対しても患者の横隔神経を活性化させないペーシング・パラメータ設定を識別する工程をさらに含み得る。
【００２１】
方法は、
心臓捕捉が取得または喪失されるまでエネルギーの変化する連続するペーシング・パルスを送出することからなる、自動的な心室閾値テストを行うことによって心臓捕捉閾値を識別する工程と、
捕捉閾値以上であり、かつ患者の横隔神経を活性化させない識別されたペーシング・パラメータ設定以下のペーシング・パルス治療パラメータを使用して心臓ペーシング・パルスを発生させる工程と、をさらに含み得る。
【００２２】
識別された複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で送出される複数の心臓ペーシング・パルスが、エネルギーの増加するペーシング・パルスの連続する組をさらに含み、ペーシング・パルスの各組が、複数の異なる呼吸相のそれぞれの中で１つまたは複数のパルスが送出され、かつペーシング・パルスの各組のパルスが共通のパルス振幅および持続時間パラメータを有するようにして送出される。
【００２３】
方法は、
患者の横隔神経を少なくとも１回活性化させるペーシング・パルスの連続する組の中の１つの組に基づいて、複数の異なる呼吸相の少なくとも１つに対して患者の横隔神経を活性化させるペーシング・パラメータ設定を識別する工程と、
識別されたペーシング・パラメータ設定に基づくペーシング・パラメータ設定を使用してペーシング・パルスを発生させる工程と、をさらに含み得る。
【００２４】
方法は、
心臓捕捉が取得または喪失されるまで、エネルギーの変化する連続するペーシング・パルスを送出することからなる自動的な心室閾値テストを行うことによって心臓捕捉閾値を識別する工程と、
捕捉閾値以上であり、かつ患者の横隔神経を活性化させる識別されたペーシング・パラメータ設定以下のペーシング・パルス治療パラメータを使用してペーシング・パルスを発生させる工程と、
をさらに含み得る。
【００２５】
送出されたペーシング・パルスのうちの少なくとも１つが患者の横隔神経を活性化させたかどうかを判定する工程が、複数のパルスのうちの少なくともいくつかの送出の間に、複数の心臓ペーシング・パルスのうちの１つまたは複数に対して移行領域が識別されるまで、ペーシング・パルス・エネルギー・パラメータを増加または減少させる工程を含み得る。移行領域が、その中で横隔神経活性化の出現が呼吸相に依存し、その外では、横隔神経活性化の出現が呼吸相に依存しないペーシング・パルス・エネルギー・パラメータ内の範囲からなり得る。
【００２６】
方法はまた、
識別された移行領域の範囲を下回る心臓ペーシング・パルス・エネルギー・パラメータを選択する工程と、
選択された心臓ペーシング・パルス・エネルギー・パラメータを使用してペーシング・パルスを発生させる工程と、を含み得る。
【００２７】
方法は、
異なる呼吸相のそれぞれの中で少なくとも１つの心臓ペーシング・パルスを送出するために、患者の呼吸サイクルに基づいてＡＶ遅延およびＶＶ遅延刺激パラメータの一方または両方を修正する工程をさらに含み得る。
【００２８】
植込み可能な医療デバイスは、
心臓ペーシングを心臓へ送出するように構成されたパルス発生器と、
加速度計出力端子で入手される加速度によって変調された信号を発生させるように構成された加速度計と、
加速度計出力端子と接続され、加速度計信号の第１の周波数を減衰させて第１のフィルタリングされた出力を生成するように構成された第１のフィルタ・チャネルと、
加速度計出力と接続され、加速度計信号の第２の周波数を減衰させて第２のフィルタリングされた出力を生成するように構成された、第１のフィルタ・チャネルとは別個である第２のフィルタ・チャネルと、
第１のフィルタ・チャネルおよび第２のフィルタ・チャネルと接続されており、第１のフィルタリングされた出力を使用して患者活動のレベルを評価するように、および第２のフィルタリングされた出力を使用して心臓ペーシングによって生じる横隔神経活性化を検知するように構成された回路構成と、からなり得る。
【００２９】
第１のフィルタ・チャネルが、約０．５Ｈｚから約４Ｈｚの高周波数カット・オフを有することができる。
第２のフィルタ・チャネルが、約５Ｈｚの低周波数カット・オフを有することができる。
【００３０】
第２のフィルタ・チャネルが、適合可能なノッチ・フィルタを有することができる。
第２のフィルタ・チャネルが、適合可能な低周波数カット・オフを有することができる。
【００３１】
第１のフィルタ・チャネルおよび第２のフィルタ・チャネルの一方または両方が、アナログおよびデジタル・フィルタの両方からなり得る。
デバイスは、加速度計出力端子と第１および第２のフィルタ・チャネルの間に接続されたアナログ回路構成もまた含み得、第１のフィルタ・チャネルおよび第２のフィルタ・チャネルのうちの１つまたは複数が、アナログ回路構成のインパルス応答にほぼマッチングされたフィルタ回路を備える。フィルタ回路が、アナログ回路構成のインパルス応答周波数以外の周波数をほぼ減衰させ得る。フィルタ回路構成が、デバイス・テスト中、インパルス応答と別個にマッピングされ得る。
【００３２】
デバイスの回路構成が、ペーシング・パルスの心臓腔への送出の際にまたは送出後に開始され、かつ次のペーシング・パルスの心臓腔への送出の前に終了される、横隔神経活性化検知インターバルを時間調整するように構成されたタイマを備えてもよい。
【００３３】
本願明細書で開示された実施形態が、
心臓ペーシングを送出するように構成されたパルス発生器と、
センサ出力端子でセンサ信号を発生させるように構成されたセンサと、
センサ出力端子と接続されたプログラム可能な信号処理回路構成であって、第１の出力を発生させる第１の組の信号処理特性を有するようにプログラム可能であり、第２の出力を発生させる第２の組の信号処理特性を有するようにプログラム可能であり、第１の信号処理特性のうちの少なくともいくつかが、第２の信号処理特性のうちの少なくともいくつかと異なる、プログラム可能な信号処理回路構成と、
第１の出力を使用してレート適合パラメータを決定するように、および第２の出力を使用して心臓ペーシングによって生じる横隔神経活性化を検知するように構成された回路構成と、からなる医療デバイスを含む。
【００３４】
信号処理回路構成が、出力端子を含み、かつ第１の時間期間中に出力端子で第１のフィルタリングされた出力を発生させるように、および第２の時間期間中にフィルタ回路構成出力端子で第２のフィルタリングされた出力を発生させるように構成されている。
【００３５】
信号処理回路構成が、第１の出力端子および第２の出力端子を含み、かつ第１の出力端子で第１のフィルタリングされた出力を、および、第２の出力端子で第２のフィルタリングされた出力を発生させるように構成されている。
【００３６】
本願明細書で開示されている実施形態は、植込み可能な医療デバイスを操作する方法を含み、方法は、
患者運動を感知し、センサ出力端子で患者運動によって変調された信号を発生させる工程と、
第１のフィルタリングされた出力および第２のフィルタリングされた出力を発生させるために、別個のフィルタ・チャネルを通じて信号をフィルタリングし、別個のフィルタ・チャネルが、信号から第１の組の周波数を減衰させるように構成された第１のフィルタ特性を有する第１のフィルタ・チャネルと、信号から第２の組の周波数を減衰させるように構成された第２のフィルタ特性を有する第２のフィルタ・チャネルからなる工程と、
第１のフィルタリングされた出力を使用して患者活動を検知する工程と、
第２のフィルタリングされた出力を使用して心臓ペーシングによって生じる横隔神経活性化を検知する工程と、
横隔神経活性化の検知に応答して出力を生成する工程と、からなる。
【００３７】
方法はまた、
横隔神経活性化に対する移行領域を決定する工程と、
心臓捕捉閾値を決定する工程と、
横隔神経活性化移行領域および心臓捕捉閾値に基づいて心臓ペーシングのためのペーシング・エネルギーを設定する工程と、を含み得る。
【００３８】
横隔神経活性化を検知する工程が、心臓ペーシング・パルスの心臓腔への送出の後に開始され、かつ次のペーシング・パルスの心臓腔への送出の前に終了される横隔神経活性化検知インターバルの間、横隔神経活性化を感知する工程からなり得る。
【００３９】
第２のフィルタ特性が、心拍数をベースにして適合可能なフィルタを備え、かつ信号から心音を減衰させるように構成されている。
本願明細書で開示されている実施形態は、植込み可能な医療デバイスを含み、
心臓ペーシングを心臓へ送出するように構成されたパルス発生器と、
患者の呼吸によって変調された信号を発生させるように構成されたインピーダンス・センサであって、センサ信号がセンサ出力端子で入手されるインピーダンス・センサと、
センサ出力と接続され、センサ信号の第１の周波数を減衰させて第１のフィルタリングされた出力を生成するように構成された第１のフィルタ・チャネルと、
センサ出力と接続され、センサ信号の第２の周波数を減衰させて第２のフィルタリングされた出力を生成するように構成された、第１のフィルタ・チャネルとは別個である第２のフィルタ・チャネルと、
第１のフィルタリングされた出力を使用して患者呼吸を評価するように、および第２のフィルタリングされた出力を使用して心臓ペーシングによって生じた横隔神経活性化を検知するように構成された回路構成と、からなる。
【００４０】
第２のフィルタリングされた出力が、横隔神経活性化信号成分からほぼなり、呼吸信号成分をほぼ含まない。
第２のフィルタリング・チャネルが、動的に変更可能な１つまたは複数のカット・オフ周波数を有することができる。
【００４１】
第２のフィルタ・チャネルが、約５Ｈｚの低周波数カット・オフを有するハイ・パス・フィルタを含み得る。
デバイスが、センサ出力と第１および第２のフィルタ・チャネルの間に接続されたアナログ回路構成をさらに含み得る。第２のフィルタ・チャネルが、アナログ回路構成のインパルス応答にほぼマッチングされたフィルタ回路を含み得る。フィルタ回路が、アナログ回路構成のインパルス応答周波数以外の周波数をほぼ減衰させ得る。フィルタ回路構成が、デバイス・テスト中インパルス応答に対して別個にマッピングされ得る。
【００４２】
回路構成が、心臓腔へのペーシング・パルスの送出後に開始され、心臓腔への次のペーシング・パルスの送出の前に終了する横隔神経活性化検知インターバルを時間調整するように構成されたタイマを備え、横隔神経検知インターバル中に横隔神経活性化を感知するように構成され得る。
【００４３】
デバイスが、患者の呼吸の評価に基づいて、心臓ペーシング心拍数に適合するように構成されたペーシング制御回路構成をさらに含み得る。
デバイスが、センサ信号を発生させるように構成された第２のセンサをさらに含み、回路構成が、横隔神経活性化を検知するために、センサ信号と第２のフィルタリングされた出力の両方を使用するように構成され得る。
【００４４】
デバイスが、
加速度計出力端子で入手される加速度によって変調された信号を発生させるように構成された加速度計と、
加速度計出力端子と接続され、第３のフィルタリングされた出力を発生させるために加速度信号の第３の周波数を減衰させるように構成されている第３のフィルタ・チャネルと、
加速度計出力と接続された、第３のフィルタ・チャネルとは別個であり、第４のフィルタリングされた出力を発生させるために加速度信号の第４の周波数を減衰させるように構成され、回路構成が、第２のフィルタリングされた出力および第４のフィルタリングされた出力を使用して、横隔神経活性化を検知するように構成されている第４のフィルタ・チャネルと、をさらに含み得る。
【００４５】
回路構成が、第１のフィルタリングされた出力と第３のフィルタリングされた出力の一方または両方に基づいてセンサ表示ペーシング心拍数を発生させるように構成され得る。
回路構成が、呼吸相を判定するために第１のフィルタリングされた出力を使用するように構成され、呼吸相とともに横隔神経活性化を検知するために第２のフィルタリングされた出力を使用するように構成され得る。
【００４６】
本願明細書で開示されている実施形態は、
患者呼吸を感知し、患者呼吸によって変調されたセンサ信号をセンサ出力端子で発生させる工程と、
別個の信号処理チャネルを通じてセンサ信号を処理し、別個の信号処理チャネルが、第１の信号処理特性を有する第１の信号処理チャネル、および第２の信号処理特性を有する第２の信号処理チャネルからなる工程と、
第１の信号処理チャネルの出力を使用して患者呼吸を評価する工程と、
第２の信号処理チャネルの出力を使用して心臓ペーシングによる横隔神経活性化を検知する工程と、からなる植込み可能な医療デバイスを操作する方法を目的としている。
【００４７】
第１の信号処理チャネルが、第１のフィルタ回路構成からなり、第１の信号処理特性が、センサ信号からの周波数の第１の組を減衰させるように構成され得る。第２の信号処理チャネルが、第２のフィルタ回路構成からなり、第２の信号処理特性が、センサ信号からの周波数の第２の組を減衰させるように構成され得る。
【００４８】
第２の信号処理チャネルが、心拍数に基づいて適合可能な特性を有するノッチ・フィルタを含み得る。
第２の信号処理特性が、第２の信号処理チャネルの出力から呼吸成分および心臓成分をほぼ減衰させる低周波数カット・オフを含み得る。
【００４９】
横隔神経活性化を検知する工程が、
心臓サイクル中の心臓ペーシングの送出の際にまたは後に横隔神経活性化検知インターバルを開始する工程と、
心臓サイクル中に横隔神経活性化検知インターバルを終了する工程と、
横隔神経活性化検知インターバル中に横隔神経活性化を感知する工程と、からなり得る。
【００５０】
方法は、
横隔神経活性化に対する移行領域を決定する工程と、
心臓捕捉閾値を決定する工程と、
心臓捕捉閾値を上回り、かつ横隔神経活性化に対する移行領域閾値を下回って、心臓ペーシング・エネルギーを設定する工程と、をさらに含み得る。
【００５１】
方法は、横隔神経刺激の検知に基づいて、ある心臓ペーシング電極構成から別の心臓ペーシング電極構成へ切り替える工程をさらに含み得る。
本願明細書で開示されている実施形態は、
心臓ペーシングを送出するように構成されたパルス発生器と、
センサ出力端子でセンサ信号を発生させるように構成されたセンサと、
第１の出力を発生させる第１の組の信号処理特性を有するようにプログラム可能であり、第２の出力を発生させる第２の組の信号処理特性を有するようにプログラム可能であり、第１の信号処理特性の少なくともいくつかが、第２の信号処理特性の少なくともいくつかと異なる、センサ出力端子と接続されたプログラム可能な信号処理回路構成と、
第１の出力を使用してレート適合パラメータを決定するように、および第２の出力を使用して心臓ペーシングによって生じる横隔神経活性化を検知するように構成された処理回路構成と、からなる医療デバイスを目的としている。
【００５２】
信号処理回路構成が、出力端子を含み、かつ第１の時間期間中に出力端子で第１の出力を発生させるように、および第２の時間期間中に出力端子で第２の出力を発生させるように構成されている。
【００５３】
信号処理回路構成が、第１の出力端子および第２の出力端子を含み、かつ、第１の出力
端子で第１の出力を、および第２の出力端子で第２の出力を発生させるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本開示のさまざまな実施形態による呼吸に対する横隔神経活性化を特性決定する方法を示すフローチャート。
【図２】本開示の実施形態による呼吸相を示すグラフ。
【図３】本開示の実施形態による加速度データ・プロット図。
【図４】本開示の実施形態による加速度データ・プロット図。
【図５】本開示の実施形態によるパルス送出中に収集された電気的心臓、加速度計およびインピーダンスのデータを示すマルチ・トレース・グラフ。
【図６】本開示の実施形態による横隔神経活性化を特性決定する方法を示すフローチャート。
【図７】本開示の実施形態による横隔神経活性化を特性決定する方法を示すフローチャート。
【図８】本開示の実施形態による強度−持続時間ペーシング・パルス・パラメータおよび移行領域のさまざまな態様を示すグラフ。
【図９】本開示の実施形態による横隔神経活性化特性決定および回避回路を組み込んでいるシステムのブロック図。
【図１０】本開示の実施形態による患者内部デバイスを示す図。
【図１１Ａ】本開示の実施形態による活動／代謝要求感知および横隔神経活性化感知のための別個の信号処理チャネルを使用して、センサ信号出力を処理するように構成された医療デバイス回路構成のブロック図。
【図１１Ｂ】本開示の実施形態によるタイム・マルチプレックス信号処理機能を実施するように構成された単一の信号処理チャネルを有する医療デバイス回路構成のブロック図。
【図１２】２つの異なる信号処理回路による処理の前後の加速度計の出力を示す図。
【図１３】異なる３組の信号処理特性を使用して生成された胸部インピーダンス信号を示す３つのグラフ。
【図１４Ａ】本開示の実施形態による、横隔神経活性化を検知するように、およびレート適合のために混合されたセンサ出力を使用するように構成された医療デバイスのブロック図。
【図１４Ｂ】本開示の実施形態による、横隔神経活性化を検知するように、およびレート適合のために混合されたセンサ出力を使用するように構成された医療デバイスのブロック図。
【図１４Ｃ】本開示の実施形態による、横隔神経活性化を検知するように、およびレート適合のために混合されたセンサ出力を使用するように構成された医療デバイスのブロック図。
【図１５】本開示の実施形態による、横隔神経活性化検知インターバルを使用して横隔神経活性化を検知するために心臓デバイス内で実施可能な処理を示すフロー図。
【図１６】本開示の実施形態による、呼吸速度感知をともなう横隔神経活性化検知のためのさまざまなオプションの処理を示すフロー図。
【図１７Ａ】本開示の実施形態による、心臓捕捉閾値に基づいて選択されたペーシング電圧が横隔神経活性化を生じさせないことを確実にするための処理をまた含む、心臓捕捉閾値テストのためのアルゴリズムを示すフロー図。
【図１７Ｂ】本開示の実施形態による、心臓捕捉閾値に基づいて選択されたペーシング電圧が横隔神経活性化を生じさせないことを確実にするための処理をまた含む、心臓捕捉閾値テストのためのアルゴリズムを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明の上記の概要は、本発明のそれぞれの実施形態または各実施態様を説明するように意図されていない。本発明のより完全な理解とともに、利点および達成点が、添付の図面とあいまって、以下の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって明らかとなり理解されよう。
【００５６】
本発明は、さまざまな変更形態および代替形態への変更が可能であり、その詳細は図面において例示として示されており、以下で詳細する。しかし、本発明を、説明される特定の実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。それよりも、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の範囲に含まれるすべての変更形態、均等形態、および代替形態を取り扱うことを意図する。
【００５７】
例示された実施形態についての以下の説明では、本願明細書の一部を形成している添付の図面が参照され、その中で本発明が実施されるさまざまな実施形態が１例として示されている。他の実施形態が使用されてもよいこと、および構造的および機能的な変更が、本発明の範囲から逸脱することなく行われてもよいことを理解されたい。
【００５８】
本発明によるシステム、デバイスまたは方法は、本願明細書で説明される特徴、構造、方法のうちの１つまたは複数、またはそれらの組合せを備えてもよい。たとえば、デバイスまたはシステムは、さまざまな実施形態において以下で説明される、有利な特徴および／または工程のうちの１つまたは複数を含むように実施されてもよい。このようなデバイスまたはシステムは、本願明細書で説明されている特徴のすべてを含む必要はないが、有用な構造および／または機能性を提供する選択された特徴を含むように実施されてもよいことが意図されている。このようなデバイスまたはシステムが、さまざまな治療的および診断的機能を提供するように実施されてもよい。
【００５９】
多種多様な植込み可能な心臓監視および／または刺激デバイスが、本発明の横隔神経活性化検知アルゴリズムを実施するように構成されてもよい。このようなデバイスの代表的なリストは、心臓モニタ、ペースメーカー、電気式除細動器、除細動器、再同期装置、およびその他の心臓監視および治療送出デバイスを含むが、これに限定されない。これらのデバイスは、経静脈、心内膜および心外膜電極（すなわち、胸腔内電極）、および／または、カン、ヘッダ、および不関電極を含む皮下、非胸腔内電極、および（１つまたは複数の）皮下アレイまたは導線電極（すなわち非胸腔内電極）を含むさまざまな電極構成を備えて構成されてもよい。
【００６０】
多電極ペーシング・システムでは、複数のペーシング電極が、単一の心臓腔内に、複数の心臓腔内に、および／または患者の体内の他の場所に配置されてもよい。ペーシング・パルスの送出用に使用される電極が、１つまたは複数の陰極電極、および１つまたは複数の陽極電極を備えてもよい。ペーシング・パルスは、陰極／陽極電極組合せを介して送出される。ここで、「電極組合せ」という用語は、少なくとも１つの陰極電極、および少なくとも１つの陽極電極が使用されることを表す。電極組合せは、電気的に結合された複数の電極が陽極として使用されるとき、および／または複数の電気的に結合された複数の電極が陰極として使用されるときなど、３つ以上の電極を含んでもよい。
【００６１】
通常、ペーシング・エネルギーは、１つまたは複数のペーシング部位で、（１つまたは複数の）陰極電極を介して心臓組織へ送出され、戻りの経路が（１つまたは複数の）陽極電極を介して提供される。心臓捕捉が生じた場合、陰極電極部位で注入されたエネルギーが、伝播する脱分極化波頭を生じさせ、これが、他の脱分極化波頭と結合して、心筋の収縮をトリガ起動させることがある。ペーシング・エネルギーを送出する陰極および陽極電極組合せが、ペーシングのために使用されるペーシング・ベクトルを規定する。
【００６２】
ペーシング・パルスは、心臓腔の収縮性を改善しかつ拍出動作を強化するように、心臓サイクル中の時間調整されたシークエンスで、複数の電極（すなわち、さまざまな電極組合せによって規定されたペーシング・ベクトル）を通じて、単一の心臓腔内へ印加されてもよい。複数の電極組合せを介して送出される各ペーシング・パルスが、陰極電極の直近の心臓組織を捕捉することが、一般に望ましい。心臓組織の捕捉は、特に、パルスを送出するために使用されるベクトル、およびパルスの振幅や持続時間などのさまざまなパルス・パラメータに依存する。
【００６３】
心臓捕捉閾値は、連続するペーシング・サイクルの後で心臓捕捉の喪失が検知されたときに、捕捉閾値が特定される、ステップ・ダウン技術などの方法を使用して、定義されることが可能である。ステップ・アップ技術もまた、使用されることが可能である。これによると、心臓捕捉のない連続するペーシング・サイクルの後で心臓捕捉が最初に検知されたときに、心臓捕捉閾値が特定される。心臓捕捉は、意図された心臓の応答を示す電気的な心臓信号の特性（たとえば、ＱＲＳ群）を使用して、検知されることが可能である。
【００６４】
心臓捕捉検知は、心臓律動管理システムが、信頼性高く収縮を生じさせる最適なエネルギー支出に対応するように、ペーシング・パルスのエネルギー・レベルを調節することを可能にする。さらに、心臓捕捉検知は、ペーシング・パルスが収縮を生じさせないいかなるときにも、心臓律動管理システムがより高いエネルギー・レベルでバックアップ・パルスを開始させることを可能にする。
【００６５】
心臓ペーシング治療の刺激特性は、電極間の距離、目標とする心臓組織との近接度、意図せず活性化する恐れのある目標でない組織との近接度、電極と接触している、または電極の間にある組織のタイプ、電極間のインピーダンス、電極間の抵抗、および電極のタイプなどの要素を含む、多くの要素に依存する。このような要素は、患者の心臓捕捉閾値、ならびに横隔神経活性化閾値に影響を与える可能性がある。刺激特性は、生理学的変化、電極の移動、患者の体位、身体活動レベル、体液の化学組成、水分補給（ｈｙｄｒａｔｉｏｎ）、および疾病状態などの要素によりさまざまであり得る。したがって、各電極組合せの刺激特性は、独自であり、時間とともに変化し得る。このように、望ましくない組織活性化を回避する最適なペーシングのために、各電極組合せに対する刺激特性を周期的に決定することが、有用であろう。
【００６６】
両心室ペーシングは、心不全を患う患者のための治療オプションを提供する。しかし、両心室ペーシング・システムでの冠状静脈洞を介した左心室の導線の配置によって、新しい挑戦が行われている。冠状静脈が横隔神経と近接することにより、左心室ペーシングは、望ましくない横隔神経刺激を結果として生じさせることがある。横隔神経は、横隔膜を神経支配しており、それによって、横隔神経の意図されない活性化が、患者に、しゃっくりに似た横隔膜の速い収縮を起こさせる可能性がある。心臓ペーシング・パルスを介した横隔神経の意図されない活性化は、患者を不快し、呼吸を抑制する可能性がある。したがって、心臓ペーシングによる横隔神経活性化が、患者に左心室ペーシングと同調された不快な呼吸パターンを生じさせることがある。
【００６７】
それを超えると横隔神経がペーシング・パルスによって活性化される、特定の電極組合せに対するペーシング・パラメータ（たとえば、電圧、持続時間）のための横隔神経活性化閾値が、決定されることが可能である。横隔神経活性化閾値を決定するための１方法は、ペーシング・パルスの送出と同調された、横隔神経活性化のいくつかの兆候に対する感知を含む。送出される電気エネルギーのレベルを使用して横隔神経活性化の何の変化も感知されない（たとえば、消滅しないまた獲得されない）場合、電気エネルギーを送出する次の試行に対して、エネルギー・レベルが反復的に変更され（たとえば、ステップ・ダウン・テストで減少される、またはステップ・アップ・テストで増加される）、横隔神経活
性化が、最初に消滅する（ステップ・ダウン・スキャニングの場合）または最初に検知される（ステップ・アップ・スキャニングの場合）まで、横隔神経活性化をモニタリングすることが可能である。横隔神経活性化が最初に検知されるまたは最初に消滅する電気エネルギー・レベルが、テストされる電極組合せに対する横隔神経活性化閾値であることになる。このようなスキャン中に送出されるエネルギーはまた、心臓捕捉閾値の調査などの他のテストを同時に行うために使用されてもよい。
【００６８】
本開示の実施形態に援用される、横隔神経活性化の評価のための方法が、米国特許第６，７７２，００８号、および２００５年４月２６日に提出された特許出願公開第２００６０２４１７１１号に開示されており、それぞれを、その全体にわたって、本願明細書に援用する。
【００６９】
横隔神経活性化などの望ましくない刺激を回避するようにペーシング・デバイスをプログラミングすることは、適切なペーシング・パラメータを設定する際に他の多くの要素が重要となり得るため、１次元ではない。たとえば、ペーシング・パルスは、心臓組織の意図された収縮を生じさせるために、最小のエネルギー値、すなわち捕捉閾値を超えなければならない。ペーシング・パルスが、捕捉閾値を顕著に超えるエネルギーを消費することなく、心臓の捕捉を刺激するために十分なエネルギーを有することが望ましい。このように、さまざまな組織活性化閾値の適切な特性決定が、効果的なペーシング・エネルギー管理を可能にする。ペーシング・パルス・エネルギーが低すぎる場合、ペーシング・パルスは、心臓内で収縮性の応答を信頼性高く生じさせることができず、非効果的なペーシングを結果として生じさせることになる。
【００７０】
適切なペーシング・パルス・パラメータを決定することにおける別の複雑さは、ペーシング・パラメータが一定に保持されるときでさえも、外見上異常な横隔膜の活性化挙動に関する。たとえば、ステップ・ダウン・テストでは、横隔神経活性化が検知されなくなるまで、心臓ペーシング・パルス電圧を低下させることが可能であり、ペーシング・パラメータが一定に保持された場合、次のペーシング・パラメータは、横隔神経活性化を生じさせない。しかし、ある場合には、同じペーシング・パラメータが、１つまたは複数の前のパルスで横隔神経活性化を生じさせなかったにもかかわらず、次のペーシング・パルスが横隔神経活性化を生じさせることになる。
【００７１】
発明者らは、この現象を精査し、その間にペーシング・パルスが送出される呼吸の相を、横隔神経活性化の感受性の増加および減少と関連付けた。たとえば、ある対象者は、呼気などの呼吸サイクルの他の部分と比較して、対象者が吸気しているとき、横隔神経活性化に対してより感受性がある。ある対象者は、呼吸サイクルの他の部分に比較して、呼吸の最も深い部分（最大吸気点）にあるとき、横隔神経活性化に対してより感受性がある。ある対象者は、呼吸サイクルの他の部分に対して、呼気をしているとき、または呼吸の間（たとえば、吸気も呼気もしていない）にあるとき、横隔神経活性化に対してより感受性がない。特定の患者に対する特定の感受性相は、ペーシング・パルス送出のために選択されるペーシング・ベクトル、または他のペーシング・パラメータの影響を受けることになり、慢性的に変化させることができる。本開示は、呼吸サイクルに対する患者の横隔神経活性化応答を特性決定するため、および特に、特性決定に基づいてペーシング・パラメータを決定するための方法およびシステムに関する。
【００７２】
その中で横隔神経活性化が呼吸相に依存する心臓ペーシング・パルス・パラメータ範囲を、本願明細書では移行領域と呼ぶ。移行領域は、その中で、心臓ペーシング・パルスが、上側の境界を超えると信頼性高く（たとえば、常に）横隔神経活性化を生じさせ、下側の境界を超えると横隔神経活性化を生じさせず、上側と下側の境界の間では、呼吸サイクル相に応じて横隔神経活性化をときどき生じさせる、パルス・パラメータ範囲に対応して
いる。
【００７３】
たとえば、心臓ペーシング・パルス・パラメータが、電圧である場合、移行領域は、呼吸相が、範囲内の電圧を有するパルスが横隔神経活性化を生じさせるかどうかに影響を与える電圧範囲であることになる。移行領域の上方では（たとえば、上側の移行領域境界よりも大きい電圧）、本質的にすべてのパルスが横隔神経を活性化させ、移行領域の下方では（たとえば、下側の移行領域境界よりも小さい電圧）、本質的にパルスは横隔神経を活性化させない。移行領域内では（たとえば、上側の移行領域境界よりも小さく、下側の移行領域境界よりも大きい電圧）、一定の出力パラメータを有するいかなるパルスも、パルスが送出されたときの呼吸サイクルの相に応じて、横隔神経活性化を生じさせる、または生じさせないことになる。電極組合せによって、さまざまな閾値および移行領域範囲を有してもよい。
【００７４】
図１は、呼吸に対する患者の横隔神経活性化応答を特性決定するための方法１００を示している。方法１００は、インピーダンス信号を使用して患者の呼吸をモニタリングすること１１０を含む。
【００７５】
図２は、本願明細書で議論される他の実施形態と同様に、図１の方法１００で使用されることが可能であるインピーダンス信号２００を示している。インピーダンス信号２００は、グラフの左側の横座標軸（ａｂｓｃｉｓｓａ）上にインピーダンス２０１として示されている経胸腔インピーダンスに比例する。インピーダンス２０１は、呼吸吸気中は増加し、呼吸呼気中は減少する。インピーダンス信号２００はまた、グラフの右側の横座標軸上に示されている１回換気量２０２で表示される、吸気される空気の量に比例する。
【００７６】
図１の方法１００は、モニタリング１１０されたインピーダンス信号に基づいて、患者呼吸の吸気、ピーク吸気、および呼気相のうちの少なくとも１つを識別すること１２０をさらに含む。いくつかの実施形態では、これらの相のすべてが、識別１２０されることになる。他のいくつかの実施形態では、吸気や呼気などの、ある相のみが、識別１２０されることになる。
【００７７】
呼吸サイクルは、吸気中の患者に対応する吸気期間、呼気中の患者に対応する呼気期間、吸気後かつ呼気前に対応するピーク吸気期間、および呼気後で次の吸気の前に起こる非呼吸期間に分割することが可能である。呼吸相は、吸気閾値２１０および呼気閾値２２０を使用して、確立されることが可能である。吸気閾値２１０は、吸気期間２３０の始まりを標示し、吸気閾値２１０を超えて上昇する経胸腔インピーダンス信号２００によって決定される。経胸腔インピーダンス信号２００が最大値２４０になったとき、吸気期間２３０は終了する。最大経胸腔インピーダンス信号２４０は、吸気インターバル２３０の終わりと、呼気インターバル２５０の始まりの両方に対応する。呼気インターバル２５０は、経胸腔インピーダンス２００が呼気閾値２２０を下回るまで継続する。非呼吸インターバル２６０は、呼気期間２５０の終わりから開始し、次の吸気期間２７０の始まりまで継続する。
【００７８】
インピーダンス信号２００の微分をとることでも、呼吸相を識別することが可能である。たとえば、その間にインピーダンス信号２００の微分値が正である時間２０３は、吸気相２３０に対応し得る。その間にインピーダンス信号２００の微分値が負である時間２０３は、呼気相２３０に対応し得る。インピーダンス信号２００の微分値が正であった（吸気）後ゼロに変わる時間２０３は、ピーク吸気相２４１に対応し得る。非呼吸相２６０は、その間にインピーダンス信号２００が呼気閾値２２０を下回る時間２０３として、微分を使用することなく識別されることが可能である。
【００７９】
方法１００は、呼吸相のうちの１つまたは複数と一致する１つまたは複数の心臓ペーシング・パルスを送出すること１３０をさらに含む。たとえば、左心室の導線電極からの心臓ペーシング・パルスが、吸気、ピーク吸気、呼気、および非呼吸（ピーク呼気）相を含む、本願明細書で議論される呼吸相のそれぞれの中で送出されるように時間調整されることができる。
【００８０】
方法１００は、次に、加速度計信号を使用して、患者の横隔神経が、ペーシング・パルスのいずれかによって刺激されたかどうかを判定すること１４０ができる。このような方法は、心臓ペーシング・パルス・パラメータが、１つまたは複数の呼吸相中の横隔膜の刺激に関連するかどうかを判定するために使用されることが可能である。このような技術はまた、呼吸パルス送出のどの（１つまたは複数の）相の中で横隔神経活性化と相関したかを追尾することによって、患者が特定の呼吸相中で横隔神経活性化に対してより感受性があるかどうかを示すことが可能である。
【００８１】
方法１００では、本願明細書で議論される他の方法と同様に、さまざまな呼吸相中のパルスのタイミングが変数として隔離され得るように心臓ペーシング・パルス・パラメータを一定に（たとえば、一定の電圧、持続時間、ベクトルなど）に保持することが有用であり得る。たとえば、特定の電圧および持続時間パラメータを有するパルスが、吸気、ピーク吸気および呼気相中、呼吸相は、パラメータ設定を使用して横隔神経が刺激されることに関与するかどうかを決定するために、送出されることが可能である。パラメータのうちの１つまたは複数は次に、そのパラメータ設定で、呼吸サイクルが、横隔神経活性化に影響を与えるか、およびその心臓ペーシング・パルス・エネルギー・パラメータ設定が、いかなる呼吸相中にも横隔神経活性化に関連しないかを判定するために、反復的に変更され、テストされることが可能である。
【００８２】
さまざまな実施形態の目標は、いかなる呼吸相中も横隔神経刺激に関連しない、心臓ペーシング・パルス・パラメータ設定または設定範囲を見出すことに関する。このような設定は、パルス電圧、持続時間、およびベクトルを含み得る。したがって、さまざまな実施形態では、さまざまな呼吸相中に送出された１３０パルスのうちのいずれかが患者の横隔神経を活性化させるかどうかが判定される１４０場合、さまざまな（かつ通常低い出力）ペーシング・パルス・パラメータ設定が求められる。方法１００はその後、心臓ペーシング・パルス・パラメータ設定がいかなる呼吸相中も、患者の横隔神経を刺激しないことを見出すまで、繰り返される。
【００８３】
横隔神経刺激による横隔膜の応答が、加速度計信号などの振動検知方法を使用して検知されることが可能である。加速度計は、１、２、または３次元でセンサの加速度を測定することが可能である。加速度計は、横隔神経活性化中に起こる、速い、しゃっくり様の胸の運動を示す信号を出力するのに十分感度が高い。
【００８４】
図３〜４は、重力加速度単位で測定されたオーバーレイ加速度計信号３１０（ＸＬ）を示している。図３の加速度計信号３００は、比較的平坦であり、心臓ペーシング・パルスを介した横隔神経活性化がない期間を示している。このように、図３は、重力加速度信号３１０の大きさの偏差がほとんどないことを示している。
【００８５】
図４は、加速度計信号４００を示している。信号４００は、重力加速度単位４１０で測定された横隔神経活性化の兆候加速度パターン４１０を示すためにオーバーレイされている。この例では、横隔神経活性化に関連する加速度が、ピーク４０１および４０３によって特徴付けられる。
【００８６】
加速度計信号は、横隔神経活性化を識別するために、さまざまな方式で評価されること
が可能である。たとえば、検知ウィンドウが、当該呼吸相中の左心室のペーシング・パルス送出１３０に基づいて開始され、検知ウィンドウが、加速度計データに集中する。このようなウィンドウは、パルス送出と同時に、またはパルス送出の時間の後に開くことが可能である。このような時間は、パルス送出後に横隔膜の運動をセンサによって感知させるために、パルスに対して算定またはテストされた時間量よりもわずかに短い。検知ウィンドウを開くための他の時間もまた、企図されている。このような検知ウィンドウは、ある長さ（ミリ秒など、時間単位で測定された）と、ウィンドウ内で達成された場合心臓ペーシング・パルスによる横隔神経活性化を示す達成基準（たとえば横隔神経活性化を示すデータの特性）とを有し得る。たとえば、１つまたは複数のピーク（たとえば、ピーク４０１および４０３）が、ウィンドウ内で感知された場合、左心室のパルスに関連する横隔神経活性化が、識別されることが可能である。横隔神経活性化に関連する加速度計信号のピークおよびその他の特徴が、たとえば時間、エネルギー、および周波数ベースの方法または形態解析によって識別されることが可能である。ウィンドウの持続時間、（たとえば、パルス送出の後のウィンドウの開閉の間の時間）の制限は、横隔神経活性化検知のために必要な量のデータを収集するために必要とされる時間量に対して、心臓ペーシング・パルスの送出に関連するデータの収集に集中することを可能にする。いくつかの実施形態では、横隔神経活性化の検知は、ウィンドウに限定されないが、横隔神経活性化の検知のための特定の技術および／または高い感受性が、ウィンドウ内で使用される。左心室のペーシング・パルスに関連する横隔神経活性化の検知を支援するための、左心室のペーシング・パルスの送出に基づく検知ウィンドウの開放が、図１〜１０を含む、本願明細書で議論される実施形態のいずれかで行われてもよい。
【００８７】
図５は、右心室の電気的心臓信号５０１、左心室の電気的心臓信号５０２、加速度計信号５０３、およびインペンデンス（ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ）信号５０４の時系列５０５を表している。心臓ペーシング・パルス５５１〜５６４が、周期的に送出され、関連する心臓活動（たとえば、事象５１０、５２０、５３０）が、心臓の軌跡を表している。パルス電圧パラメータ５０９が、ペーシング・パルス５５１〜５６４のいくつかの間で、初期値１．９ボルトから２．１ボルトまで増加している。この継続的なペーシング（電圧の増加）にもかかわらず、継続的な横隔神経活性化は、検知されていない。むしろ、加速度計信号５０３は、横隔神経活性化の発生は断続的であり、特定のパルス５５１〜５６４が送出された呼吸相に依存していることを示している。
【００８８】
たとえば、加速度計信号５０３の痕跡５２１および５３１は、横隔神経が、本願明細書で議論される特徴的な横隔神経活性化パターンの形跡によって刺激されたことを示している。これらの横隔神経活性化加速度計信号５０３の痕跡５２１および５３１は、インピーダンス信号５０４によって示されるように、吸気相５２２および５３２中のパルス５５４および５６３の送出を直ちに追従する。この特定の対象者について、非呼吸期間中に送出されるパルス５５２、呼気中に送出されるパルス５５５、およびピーク吸気中に送出されるパルス５６４が、横隔神経活性化をトリガ起動させなかったことに留意されたい。このように、本開示の方法は、この特定の対象者が、他の呼吸相と比較して吸気期間中に、横隔神経活性化に対して特に感受性があることを示している。本開示の方法はまた、この特定の対象者が、これらの電圧の間での横隔神経活性化が呼吸相に依存するため、少なくとも１．９から２．１ボルトの間に移行領域を有することを示している。
【００８９】
特定の理論に限定されることを望まないが、横隔神経活性化が、対象者に対して呼吸相に依存することの１つの考えられる理由は、ペーシング電極と横隔神経の間の距離が呼吸サイクル中に変化し、それによってそれを通って電流が流れる組織が変化することかもしれない。たとえば、特定の患者が吸気すると、ペーシング電極間の電流経路が横隔神経の直近の領域を横切りやすくなり、それによって患者は、吸気中横隔神経活性化に対してより感受性があるようになる。
【００９０】
図６は、横隔神経活性化を回避する心臓治療パルス・パラメータ設定を見出すための方法６００を示している。方法６００は、予めプログラムされたスケジュールで（たとえば、１日、１週間、１月に１度など）周期的に、事象の検知（たとえば、横隔神経活性化、捕捉の喪失、および／または電極組合せの再構成の感知など）に応答して、自動的な心室閾値テストの一部として、および／または命令（たとえば、自動的なテストを要求する医師または患者による入力）の受信によって、開始されることが可能である。
【００９１】
いくつかの実施形態では、方法６００が開始されるときに、１つまたは複数のペーシング・パラメータ（たとえば、パルス電圧、持続時間）が設定されることが必要となる。ペーシング・パラメータは、前に使用されたペーシング値で（たとえば、横隔神経活性化が予期せず感知されたとき）、前に使用された値を超えて、デフォルト値で設定されることも、または医師によってプログラムされることも可能である。ステップ・アップ・テストの場合、ペーシング・パラメータが、それを下回ると横隔神経活性化が起こりにくいと考えられている、比較的低い設定値で最初に設定されることが好ましい。ステップ・ダウン・テストの場合、ペーシング・パラメータが、横隔神経活性化が起こりやすいと考えられている比較的高い設定値で最初に設定されることが好ましい。方法６００は、ステップ・ダウン・テストを目的としている。しかし、方法６００の工程が、ステップ・アップ・テストで構成されて使用されることも可能である。
【００９２】
方法６００は、患者の呼吸の相をモニタリング６１０することを含む。モニタリング６１０は、図２の方式でインピーダンス信号を収集することによってなど、呼吸相を識別することが可能であるさまざまな技術を使用して行われ得る。心臓ペーシング・パルスは、モニタリング６１０と同時の、または間隔を空けられた心臓ペーシング・スケジュールに従って、送出６２０されることが可能である。各心臓ペーシング・パルスの送出６２０中および／または送出の後、横隔神経活性化がモニタリング６３０され、それによって送出６２０された心臓ペーシング・パルスのうちのいずれかによる横隔神経の活性化が、識別される。横隔神経活性化に対するモニタリング６３０は、図３〜５の方式の加速度計を使用することによってなどの、横隔神経刺激を識別するいずれかの技術によって行われることが可能である。横隔神経活性化は、横隔神経が活性化された場合にインピーダンス信号呼吸パターンの急激な混乱を示す、（たとえば、図２のインピーダンス信号２００の律動的な呼吸パターンの急激な混乱など）インピーダンス・センサを使用して、感知されることも可能である。
【００９３】
各パルスの送出６２０の後、または他の時に（たとえば１分ごとに、１０個のパルスを送出６２０するごとに、または各呼吸相またはサイクルの後に）、当該各呼吸相６４０中に、少なくとも１つのパルスが送出されたかどうかが判定される。工程６４０は、本願明細書に記載の他の技術と同様に、それぞれの当該相でそれぞれ１回の出現（ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）ではなく、１つの当該相で１回の出現で、パルス送出と称されることに留意されたい。たとえば、当該呼吸相が吸気である場合、５サイクルの呼吸は５回分（ｉｎｓｔａｎｃｅ）の吸気を有する。本願明細書に記載の方法は、５回分の吸気それぞれで、心臓ペーシング・パルスを送出する（たとえば６２０）ことを必要としない。むしろ、方法は、多くのサイクル（たとえば１００サイクル）にわたって、当該呼吸相（吸気）で所定の数のペーシング・パルスを送出することによって完了されることが可能である。このように、いくつかの呼吸サイクル中は、心臓支援ペーシングのみが送出され、横隔神経活性化のためのテストするように意図されたペーシング・パルスはない。上記の例で続けると、１つだけの心臓ペーシング・パルスが、５呼吸サイクルにわたる吸気中に送出されることになる。いくつかの場合では、心臓ペーシング・パルスが、５吸気相のうちのいくつかの間に吸気中に送出されるが、それらのうちの１つのみが横隔神経活性化のためのテストの役割である。ここでは、加速度計信号が、この１つのテスト・パルスに関連してのみ横隔
神経刺激のために解析される。いくつかの実施形態では、検知ウィンドウが、テストの役割であるとみなされるペーシング・パルスにのみ応答して、開かれる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、すべての呼吸サイクル相が対象となり、したがって、これらの相のいくつかの回に対する工程６４０を満たすために、吸気、ピーク吸気、呼気、および非呼吸相のそれぞれで少なくとも１つのパルスが送出６２０される必要がある。しかし、他のいくつかの実施形態では、すべての呼吸サイクル相を対象としているわけではない。たとえば、いくつかの実施形態では、吸気および呼気、またはピーク吸気のみが、１つまたは複数の当該相であるように定義されるであろう。このような実施形態では、工程６４０は、１つまたは複数の当該相に一致して十分な数（たとえば１、５、または１０）のパルスが、送出６３０されたかどうかをチェックするのみである。
【００９５】
いくつかの実施形態では、所定の数のパルスが各当該呼吸相で送出されたときにのみ、工程６４０が満たされる。たとえば、デバイスは、各当該呼吸相で１０個のパルスが送出された後にのみ、横隔神経活性化６５０のためのチェックをする（たとえば前に送出された１０個のパルスのうちのいずれかが、横隔神経を活性化させたかどうかチェックする）ようにプログラミングされてもよい。このような実施形態は、１つまたは複数の当該呼吸相中に、特定のペーシング・パラメータを繰り返しテストすることを可能にする。このことは、ある状況では、より信頼性高い結果そしてペーシング・パラメータをより少ない回数テストすることに至るかもしれない。
【００９６】
上で議論したように、工程６４０は、十分な数のパルスが、所定の基準を満たして送出されているかどうか判定するためのチェックを表す。ここで、十分でないパルスが、送出６２０されていた場合、方法６００が継続する。そうでない場合、基準が満たされるまで、ペーシング・エネルギー・パラメータを一定に保持しながら、心臓ペーシング・スケジュールに従って心臓ペーシング・パルスを送出６２０することを再開する。このようにして、方法６００は、１つまたは複数の呼吸サイクルにわたって現在のペーシング・パラメータに留まり、ペーシング・パルス・パラメータ設定が、確実に横隔神経活性化させないことが見出されるまで、横隔神経活性化への呼吸相の影響を判定するためにさまざまなサイクル相中にペーシング・パルスを送出６２０する。
【００９７】
送出６２０されたパルスのいずれかに対して横隔神経活性化が検知６５０された場合、方法６００は、現在のペーシング・パルス・パラメータ設定を減少６６０させる。たとえば、現在のペーシング・パルス・パラメータ設定が送出６２０で１．６ボルトであり、かつ横隔神経活性化（たとえば、ピーク吸気中に送出６２０された１つまたは複数のパルスに関連する横隔神経活性化）が検知６５０された場合、パルス電圧設定が、１．５ボルトに減少され得る。他のパラメータ（たとえばパルス持続時間）が、スキャンされ、それぞれの量だけ減少（またはスキャン・アップ実施形態では増加）され得る。
【００９８】
工程６２０−６３０−６４０−６５０−６６０は、すべての呼吸サイクル当該相に対して横隔神経活性化が消失するまで、ループの各回でペーシング・パラメータを減少６６０させながら、ループ状に行われることが可能である。横隔神経活性化が、すべての呼吸サイクル当該相に対して消失したと検知６５０された場合、心臓ペーシング・パラメータがそこまで減少６６０されたパラメータ・レベルが、続いての治療のための心臓ペーシング・パラメータとして設定６７０され得る（またはさらに減少させた値が、安全余裕を提供するために使用されてもよい）。設定６７０された心臓ペーシング・パラメータが、治療送出のためにその後使用されることが可能であり、このことは横隔神経刺激が起こりにくいという保証を提供する。方法６００はその後、心臓ペーシング・パラメータが設定６７０され、治療のために使用された数ヶ月または数年後の横隔神経刺激の検知などによって、上で議論したように再び開始されることが可能である。
【００９９】
図６の方法６００では、ペーシング・パルスが、心臓ペーシング・スケジュールに従って送出６２０され、それによって所定の心臓の治療に一致する心臓ペーシングの治療計画が、横隔神経活性化に対するテスト全体にわたって維持される。このようにして、心臓ペーシング・スケジュール（固有の心房活動および／または患者活動レベルなどの１つまたは複数の生理学的パラメータに、それ自体基づいている）と自然な患者呼吸に依存する整列として、パルスと当該呼吸相の一致が、不規則に生じる。このように、心臓ペーシング・パルス送出のタイミングは、患者の呼吸サイクルには基づかない。他のいくつかの実施形態では、パルスが、房室遅延（ａｒｔｉｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ  ｄｅｌａｙ）を変更することなどによって、モニタリング６１０された当該相に対して特別に時間調整されるように送出６２０されることが可能である。しかし、方法６００は、図示されているように、パルスがすべての当該相中に送出されるまで、十分な呼吸サイクルを通る工程６２０〜６４０に留まる。ここではパルス・タイミングの調整は、呼吸に基づいて行われない（すなわち、パルス・タイミングが、呼吸パラメータではなく通常の方式の心臓の再同期化治療などの心臓パラメータに依存する）。
【０１００】
図７は、患者の横隔神経活性化移行領域を特性決定するための方法７００を示している。方法７００は、横隔神経活性化テストを開始７１０することを含む。開始７１０は、図６の方法６００と同様にして（たとえば横隔神経刺激を感知する）行われる。
【０１０１】
開始７１０することの一部は、現在のパラメータ・レベルを設定することを含み得る。図７の方法７００は、ステップ・ダウン・テストを一般に目的としているが、方法７００は、ステップ・アップ・テストのために構成されることが可能である。方法７００は、開始７１０でのレベル設定であり得る現在のペーシング・パラメータ設定を使用して、少なくとも１つのペーシング・パルスを心臓へ送出７２０することをさらに含む。送出７２０中および／または送出後、加速度計信号が、得られて評価７３０され得る。工程７２０は、加速度計信号の使用に関連しているが、横隔神経活性化を示すいかなるタイプの信号が、追加で、または代替として使用されてもよい。加速度計信号は、横隔神経活性化を検知７３５するために、本願明細書で議論されるいずれの方式で評価されてもよい（たとえば図３〜４の方式で）。
【０１０２】
横隔神経活性化が検知７３５されなかった場合、方法７００は、工程７５０へ進行する。横隔神経刺激が検知された場合、方法７００は、現在のペーシング・パラメータ・レベルが減少される（たとえば電圧および／またはパルス持続時間が減少される）工程７４０へ進行する。このようにして、方法７００は、横隔神経活性化が検知７３５されなくなり、上側の移行領域境界が識別７５０される（たとえば、上側の移行領域境界は、ステップ・ダウン・スキャンで、横隔神経活性化が最初に消失するパラメータ・レベルとして識別される）まで、工程７２０−７３０−７３５−７４０を通ってループすることが可能である。
【０１０３】
図７の実施形態では、いったん減少スキャンが上側の移行境界に到達した後、移行領域内では横隔神経活性化が呼吸サイクル相に依存するため、呼吸相が特に重要となる。このように、本願明細書で議論される技術などを使用して、呼吸相を識別するために、呼吸信号が得られる７６０。このような信号は、信号の中でもインピーダンスを含んでもよい。呼吸信号は、工程７７０の間を含む、方法７００中のいかなるときにも得られる７６０ことが可能である。
【０１０４】
工程７７０では、少なくとも１つの心臓ペーシング・パルスが、現在のペーシング・パラメータ設定を使用して、各タイプの当該呼吸相で送出される。たとえば、当該相は、吸気、ピーク吸気、および呼気であってよい。これらの相の出現は、得られた７６０呼吸信
号に基づいて識別される。目標は、各呼吸サイクルに対してこれらの相のそれぞれの出現中にペーシング・パルスを送出することではなく、むしろ、多数の呼吸サイクルにわたっている場合でさえも、各当該相の１回の出現中に１つのペーシング・パルスをある時点で送出することによって、工程７７０を完了させることである。たとえば、当該相が吸気、ピーク吸気、および呼気である場合、１回分の吸気中に第１のパルスが送出され、１回分のピーク吸気中に第２のパルスが送出され、１回分の呼気中に第３パルスが送出されるとき、工程７７０が完了することが可能である。多くの呼吸サイクルが、必要かもしれないが、工程７７０を完了させるために必要なパルスを送出する機会が生じるまで、デバイスは、現在のパルス・パラメータ設定に留まる。
【０１０５】
現在のペーシング・パラメータ設定を使用して各タイプの当該呼吸相内に少なくとも１つのペーシング・パルスを送出するためのさまざまな方法がある。たとえば、工程７７０のペーシング・パルスのタイミングは、心臓の治療スケジュールに基づくことが可能である。ここでは、正常なペーシング動作中、心臓のパルスが、各タイプの当該呼吸相でまさに送出されるときまで、ペーシング・パラメータのエネルギー・レベルが一定に保持される。再び、当該呼吸相と心臓の治療スケジュールが自然に整列するまで、多くの呼吸サイクルが必要である。このようにして整列することを待つことは、この方法がスキャンの完了を促すために心臓の治療スケジュールから逸脱することよりは、正確で一貫性のある心臓治療を優先させるため、患者にとってより安全であり得よう。
【０１０６】
他のいくつかの実施形態では、房室（ＡＶ）および左右心室（ＶＶ）タイミング・パラメータなどのペーシング・パルス・タイミング・パラメータが、工程７７０を完了させるために、ペーシング・パルスと当該呼吸相の整列を生じさせるように調整される（たとえば、パルスと当該呼吸サイクル相の整列を強制するように心臓の治療スケジュールを調整する）ことが可能である。いくつかの場合では、デバイスが、（たとえば心臓のパラメータに基づき、かつ呼吸に基づかない心臓の治療スケジュールに従って）自然の整列を待ってもよいが、工程７７０が完了することなくタイマが満了した場合、ＡＶ遅延またはその他のタイミング・パラメータが、整列を強制するようにわずかに調整されてもよい。
【０１０７】
工程７７０中、横隔神経活性化を示す加速度計またはその他のデータが、工程７３０の方式のように得られ、評価されることが可能である。このデータを使用して、送出７７０されたペーシング・パルスに対応する当該呼吸相のいずれかの間に、横隔神経活性化が検知７７５されたかどうかが判定されることが可能である。ペーシング・パルスがその中で送出７７０される当該呼吸相のいずれかに対して、横隔神経活性化が検知７７５された場合、現在のペーシング・パラメータが、減少７８０され、工程７７０が繰り返される。このようにして、下側の移行領域境界が識別７９０されるまで、工程７７０−７７５−７８０がループ状に繰り返される。下側の移行領域境界の識別７９０は、７７０によるペーシング・パルスから横隔神経活性化が検知７７５されないとき、現在のペーシング・パラメータ設定を基にする。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、１組の心臓ペーシング・パルス（すなわち共通のエネルギー・パラメータを有する所定の数のパルス）が、その組のいかなるパルスも横隔神経を活性化させることなく、各タイプの当該呼吸相中に送出７７０されなければならない。エネルギーが減少する連続する組のパルスが、これらの組のうちの１組のパルスのすべてが横隔神経活性化を生じさせなくなるまで、送出されることが可能である。（たとえば、工程７７０を満たすために、各タイプの当該相の１０回の出現中、１０個のパルスが送出７７０されなければならない）。横隔神経を活性化させない組のエネルギー・パラメータに対して、パラメータが下側の移行領域境界７９０を下回るかが判定されることが可能である。複数組の心臓ペーシング・パルスが、本願明細書で議論される他の方式（たとえば図２および６の方法）で、同様に使用されることが可能である。
【０１０９】
図７の方法７００では、移行領域の上方では横隔神経活性化が呼吸相に依存するとは考えられていないため呼吸相に関係なく、工程７２０−７３０−７３５−７４０で、１つまたは複数の心臓ペーシング・パルス・パラメータのスキャンが行われる。いったん上側の移行領域境界が識別７５０されると、移行領域内では横隔神経活性化が呼吸相に依存するため、下側の領域境界が識別７９０されるまで、それに続くスキャニングは、呼吸相を考慮する。示されていないが、下側の移行領域境界の下方での次のスキャニング（たとえば心臓捕捉閾値を識別するためのステップ・ダウン・スキャン）は、下側の移行領域境界の下方では横隔神経活性化が呼吸相に依存しないため、呼吸相を考慮しなくてよい。
【０１１０】
ある患者は、移行領域を有さないかもしれない。このような場合、デバイスは、上側の境界と下側の境界を等しくすることによって本願明細書で議論される方法を行うことが可能であり、この値が、横隔神経活性化閾値と考えられることになる。いくつかの実施形態は、移行領域の上限と下限の両方を定義することを求めないかもしれない。たとえば、スキャン・ダウン実施形態では、下側の領域境界のみが対象とされ、したがって、いったん下側の領域境界が見出された後、心臓の治療ペーシング・パラメータが下側の領域境界の下方に設定されることが可能である。いくつかの実施形態は、移行領域境界を識別することを求めず、その代わりに、当該ペーシング・パラメータ・レベルですべての当該呼吸相をテストすることによって、当該ペーシング・パラメータ・レベルに対して、横隔神経活性化が、呼吸相に依存するかどうかをチェックするだけである（たとえばあたかも工程７７０−７７５−７８０のみが行われたかのように）。
【０１１１】
本願明細書で開示される方法およびデバイスは、強度−持続時間関係の中で移行領域を特性決定することが可能である。心臓捕捉は、心臓組織の収縮を結果として生じさせる電気的脱分極化の伝播する波頭を生じさせるのに十分なエネルギーを有するペーシング・パルスによって生み出される。一般に、ペーシング・パルスのエネルギーは、２つのエネルギー・パラメータ、すなわちペーシング・パルスの振幅とパルスの持続時間との積である。このようにして、図８に示されるように、パルス幅範囲にわたる捕捉閾値電圧が、捕捉強度−持続時間プロット８１０で表されてもよい。
【０１１２】
ペーシング・パルスによる横隔神経活性化はまた、パルス・エネルギーに依存する。確実な望ましくない活性化に対する横隔神経活性化強度−持続時間プロット８２０は、捕捉強度−持続時間プロット８１０とは異なる特性を有し、ペーシング・パルス電圧とペーシング・パルス幅の間の関係を有するかもしれない。
【０１１３】
図８は、心臓捕捉に関連する捕捉強度−持続時間プロット８１０、および確実な望ましくない横隔膜活性化（たとえば呼吸相に無関係な横隔神経活性化）に関連する、横隔神経活性化強度−持続時間プロット８２０示すグラフを提供している。Ｗ１のパルス幅を有するペーシング・パルスは、捕捉を生じさせるために、Ｖｃ１のパルス振幅を必要とする。パルス幅Ｗ１およびパルス振幅Ｖｃ１を有するペーシング・パルスは、横隔神経刺激を通じた望ましくない横隔膜活性化に対して、電圧閾値Ｖｕ１を超える。パルス幅がＷ２に増加した場合、捕捉のために必要とされる電圧Ｖｃ２は、望ましくない横隔膜活性化のために必要とされる電圧Ｖｕ２よりも小さい。したがって、横隔神経活性化を生じさせることなく心臓捕捉を可能にするために、ペーシング・パルスが、Ｗ２、Ｖｃ２に関連するペーシング・エネルギーで、送出されることが可能である。
【０１１４】
捕捉および横隔神経活性化強度−持続時間プロット８１０、８２０の交点８５１の右側の、横隔神経活性化強度−持続時間８２０と捕捉強度−持続時間８１０プロットの間の領域が、横隔神経活性化を避けながら捕捉を生じさせる、１組のエネルギー・パラメータ値を画定する。この領域内のペーシング・パルスが、理想的な治療応答（望ましくない刺激
のない捕捉）を生み出す。
【０１１５】
図８の捕捉および横隔神経活性化強度−持続時間プロット８１０、８２０は、さまざまな振幅およびパルス幅でいくつかのテスト・パルスを送出し、心臓捕捉および望ましくない刺激が生じるかどうか評価する（たとえば、図１、６、および／または７の方法を使用して）ことによって生成されてもよい。捕捉および横隔神経活性化強度−持続時間プロット８１０、８２０は、たとえば、指数近似に基づいて、内挿および外挿によって完成され得る。このような方法は、パルス・パラメータと刺激の間の関係を完全に特性決定するために必要とされるテスト・パルスの数を最小化し、それによってバッテリ消費および厄介なテストを最小化することが可能である。外挿および内挿はまた、デバイス自体が行うようにプログラムされた、または行うことが可能である範囲を超えて、特定のデバイス構成に対する、パルス・パラメータと刺激の間の関係が特性決定されることを可能にする。強度−持続時間関係を決定および使用するための方法およびシステムが、その全体にわたって本願明細書に援用される、米国特許出願公開第２００８００７１３１８号に記載されている。
【０１１６】
図８はまた、破線と横隔神経活性化強度−持続時間プロット８２０によって囲まれた移行領域８９０を示している。移行領域８９０は、その中で横隔神経活性化が患者の呼吸サイクルの相に依存するパラメータ範囲である。移行領域８９０は、パルス電圧と持続時間パラメータ両方に対して行われる、図７の方法などのスキャニング技術によって決定されることが可能である。
【０１１７】
治療デバイスのプログラミングでは、横隔神経活性化などの望ましくない刺激を生じさせる危険性がないように、ペーシング・デバイスをプログラミングすることが一般に望ましい。したがって、移行領域内にないペーシング・パラメータを選択することが望ましい。さらに、パルス電圧が低くパルス持続時間が短いほど、治療のために使用されるバッテリ・エネルギーも小さいため、移行領域の下方のペーシング・パラメータ設定を選択することが望ましい。これらの治療プログラミングの態様は、図８のような、強度−持続時間曲線および移行領域を使用することが可能である。
【０１１８】
たとえば、図８を解析する医師またはシステムが、捕捉強度−持続時間プロット８１０の上方にあるが移行領域８９０の下方にあるペーシング・パルス・パラメータ（たとえば電圧）を、横隔神経を時折活性化させることなく、適切な腔（たとえば左心室）を確実に捕捉する設定として選択してもよい。
【０１１９】
医師またはシステムは、捕捉強度−持続時間プロット８１０の上方にありかつ移行領域８９０の下方にある電圧範囲に基づいて、電圧パラメータを、選択してもよい。たとえば、あるペーシング・プロトコルは、通常の治療中、さまざまな理由からパルス間でパルス電圧を変動させることがある。捕捉強度−持続時間プロット８１０と移行領域８９０の間のより大きいパラメータ範囲は、その中でプロトコル（たとえば自動的な心室捕捉テスト）がパラメータ（たとえばパルス電圧）を変化させるように指令しなければならない、より大きいパラメータ範囲を示す。図８の場合、より短いパルス幅は、より長いパルス幅と比較して、捕捉強度−持続時間プロット８１０と移行領域８９０の間のより大きい範囲に関連するため、医師またはシステムは、より短いパルス幅を選択する傾向がある。このようにして、医師またはシステムは、他のパラメータ・レベルと比較して移行領域と閾値（たとえば心臓捕捉または横隔神経活性化閾値）の間でより大きい範囲を有するパラメータ・レベルに基づいて、ペーシング・パルス・パラメータ・レベル（たとえば電圧または持続時間）を選択することが可能である。
【０１２０】
医師またはシステムが、移行領域内のパラメータ設定を使用することを望むまたは必要
とする場合（たとえば、好ましい治療パラメータが、移行領域内でのみ可能である場合）、本願明細書に記載の方法は、呼吸サイクルが、本願明細書で議論される方法およびシステムを使用して特定の患者およびペーシング・パルス設定（たとえばベクトルおよびエネルギー・パラメータ）に対して識別される、横隔神経活性化に対して最も感受性がある相にあるときにパルスを送出することを回避することによって横隔神経活性化を最小化するように、ペーシング・パルス（たとえば左心室のパルス）を呼吸サイクルと時間調整するようにデバイスをプログラミングする必要があることを医師に知らせることが可能である。いくつかの実施形態では、システムは、本願明細書で議論された方法およびシステムによって、特定の患者において横隔神経活性化に対して最も感受性があるとして識別された１つまたは複数の呼吸相の間、パルスを送出することを自動的に回避することが可能である。
【０１２１】
図８に示されているものと類似の移行領域を有する複数の強度−持続時間プロットが、複数の異なる電極組合せに対して生成されることが可能である。強度−持続時間プロットを基にして、好ましい電極組合せが、治療を送出するために選択されることが可能である。たとえば、ある電極組合せがより小さい移行領域に関連している場合、より大きな移行領域を有する電極組合せに対して、治療送出のために選択することが好ましい。多くの場合、電極組合せが、より小さい移行領域を有するほぼ、望まれた治療結果（たとえば横隔神経活性化のない捕捉）を達成する動作に最大量の柔軟性を有する構成に対応できる傾向がある。本願明細書に記載の方式でのパラメータおよび電極の選択は、人間によって、またはプロセッサによって格納されたプログラム命令を実行することによって自動的に実行されてよい。電極組合せの選択の方法およびシステムが、その全体にわたって本願明細書に援用される、米国特許出願公開第２００９／００４３３５１号に記載されている。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、ペーシング治療を送出するための好ましい電極組合せが、（たとえば図１、６、および／または７の方法によって判定されるように）いかなる呼吸相に対しても横隔神経活性化が検知されない、捕捉強度−持続時間プロット８１０と検知されたペーシング設定との間の最大の範囲を有する組合せに基づいて選択される（たとえば、人間またはコントローラによって）ことが可能である。このような範囲に基づいた選択は、その大部分の範囲が、時間がたっても必要に応じて、パラメータ（たとえば電圧）を修正する、自動化された治療プログラムを与える。
【０１２３】
さまざまな実施形態は患者の横隔神経活性化応答を特性決定するためにさまざまなエネルギー・パラメータをテストするだけでなく、ペーシング・パルス送出のために使用される、さまざまな電極組合せをテストする。たとえば、図６による実施形態は、工程６６０に対して電極組合せを追加でまたは代替として切り替えて、呼吸のいずれの相に対してもベクトルが横隔神経活性化に関連しないことが見出されるまで、工程６２０−６２０−６４０−６５０−６６０を繰り返すことによってさまざまな電極組合せを通じてサイクルさせることができる。電極組合せが次に、その電極組合せがこれらの好ましいエネルギー・パラメータで呼吸のいずれの相に対しても横隔神経活性化に関連しない好ましいエネルギー・パラメータ（たとえば最も低い捕捉閾値）を有することに基づいて、その後の心臓の治療送出のために選択および使用されることができる。本願明細書で議論される他の実施形態（たとえば図１〜１０）は、さまざまな電極組合せを同様にテストし、それらの好ましいエネルギー・パラメータで呼吸のいずれの相に対しても横隔神経活性化に関連しない好ましいエネルギー・パラメータを使用して有益な治療応答を１つまたは複数のベクトルが提供することに基づいて、ベクトル選択を容易にすることができる。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、横隔神経刺激が生じる患者の呼吸サイクルの特定の１つまたは複数の相が、識別されることが可能である。たとえば、ある患者は、呼吸サイクルのある相の間にのみ、あるペーシング・パラメータ設定で横隔神経刺激に対して特に感受性が
ある。このように、さまざまな実施形態が、図１〜１０に関連する本願明細書に記載の方法を使用することなどによって、どの（１つまたは複数の）呼吸相が横隔神経活性化に関連し、どれが関連しないのかを判定することが可能である。したがって、ペーシング・パルスは、横隔神経刺激に関連しないおよび／またはペーシング治療タイミング・パラメータが調節される（たとえば房室遅延および／または両心室遅延）ことが可能である相の間にのみ送出されることが可能であり、横隔神経刺激に関連すると判定された呼吸相の間、ペーシング・パルスを送出することを回避することが必要であるとき、自動的に調節されることが可能である。
【０１２５】
本願明細書に記載の方法および技術は、さまざまな呼吸相に対するさまざまな閾値の識別をするために使用されることが可能である。たとえば、図１、６、および／または７のスキャニング態様が、吸気、ピーク吸気、呼気、および非呼吸などの各当該相に対する横隔神経活性化閾値を、これらの相の間に心臓ペーシング・パルスを送出し、１つまたは複数のパルス・エネルギー・パラメータを横断してスキャンすることによって、識別するために使用されることが可能である。たとえば、図１は、どの電圧で、患者の横隔神経が、吸気中に送出される心臓ペーシング・パルスによって活性化されるかを判定するために使用され得る。他の呼吸相に対して同じことが行われることが可能であり、それによって、４つの異なる横隔神経活性化閾値が、呼吸の相それぞれに対して識別される。この情報が次に、治療送出のために使用されることが可能である。たとえば、４つの横隔神経活性化閾値が、ＣＲＭ治療送出中での使用のために自動的にプログラミングされることができる。デバイスは、治療送出中に呼吸相をモニタリングすることが可能であり、心臓ペーシング・パルスを送出することが望ましいとき、どの呼吸相に患者があるのかに応じて、パルス・エネルギー・レベルが、現在の呼吸相の横隔神経活性化閾値に従って変化され得る。心拍数が呼吸速度よりも通常速いことを考慮すると、各パルスのエネルギー・レベルが、現在の呼吸相の横隔神経活性化閾値を下回るように調節して、単一の呼吸サイクル中に数個の心臓ペーシング・パルスが送出されることが可能である。
【０１２６】
このような方法を実施するように構成された心臓律動管理システムは、患者体内への植込み用に構成された複数の電極を有する植込み可能な心臓ペーシング・デバイスと、電極を通って複数の心臓ペーシング・パルスを出力し、かつ複数の心臓ペーシング・パルスの１つまたは複数のペーシング・パラメータを修正するように構成された回路構成と、患者の横隔神経の活性化を示す横隔神経活性化信号を出力するように構成された横隔神経活性化センサと、患者の吸気および呼気呼吸活動を示す呼吸信号を出力するように構成された呼吸センサと、システムに、患者の複数の呼吸サイクルに対する呼吸信号に基づいて複数の異なる呼吸相を識別させ、識別された複数の異なる呼吸相のそれぞれの中に複数の心臓ペーシング・パルスを送出し、横隔神経活性化信号に基づいて複数の異なる呼吸相に対してそれぞれの横隔神経活性化閾値を識別するために横隔神経刺激信号を解析し、複数の呼吸相に対する各横隔神経活性化閾値に基づいて複数の呼吸相のそれぞれに対する心臓ペーシング・パルス・パラメータを識別し、かつ、識別された心臓ペーシング・パルス・パラメータを使用する際にどの呼吸相に基づいて治療の各ペーシング・パルスが送出される予定なのかに基づいて、パルス・エネルギー出力を変化させることによって、心臓ペーシング・パルス治療を送出するために、メモリ内に格納されたプログラム命令を実行するように構成されたコントローラからなる。
【０１２７】
図９は、本発明の実施形態による横隔神経活性化検知アルゴリズムを採用する回路構成を組み込んでいるＣＲＭデバイス９００のブロック図である。ＣＲＭデバイス９００は、ペーシング・パルスを心臓へ送出するペーシング治療回路構成９３０を含む。ＣＲＭデバイス９００は、危険な頻脈性不整脈を終了させるために高エネルギーの除細動または電気的除細動刺激を心臓へ送出するように構成された除細動／電気的除細動回路構成９３５を、オプションで備えてもよい。
【０１２８】
ペーシング・パルスが、複数の心臓電極９０５を介して（電極組合せを使用して）送出される。心臓電極は、他でもない、心臓内の複数の位置に配置され得る。２つ以上の電極が、左心室などの単一の心臓腔内に配置されてもよい。電極９０５は、ペーシング構成の電極９０５を信号プロセッサ９０１、ペーシング治療回路構成９３０、除細動／電気的除細動回路構成９３５、および／またはＣＲＭデバイス９００のその他の構成要素と選択的に接続するために使用される、スイッチ・マトリクス９２５回路構成と接続されている。
【０１２９】
ＣＲＭ９００デバイスはまた、横隔神経活性化センサ９１０を含む。横隔神経活性化センサ９１０は、信号および／またはその他の情報を信号プロセッサ９０１および制御プロセッサ９４０へ出力することが可能である。横隔神経活性化センサ９１０は、加速度計、電気信号センサ（たとえばＥＭＧ、インピーダンス）、圧力センサ、音響センサおよび／または横隔神経活性化を検知することが可能である他のいずれかのセンサを含んでもよい。横隔神経活性化センサ９１０は、離散センサを使用して、またはＣＲＭデバイスのプロセッサ（たとえば制御プロセッサ９４０）によって実行されるソフトウェアを介して実施されてもよい。
【０１３０】
制御プロセッサ９４０は、本願明細書に開示されているように、横隔神経活性化特性決定および回避アルゴリズムを実施するために、信号プロセッサ９０１、横隔神経活性化センサ９１０、メモリ９４５、およびその他の構成要素から受信された情報を使用することが可能である。
【０１３１】
たとえば、ペーシング治療回路構成９３０は、いつペーシング・パルスが送出されたか、およびペーシング・パルスのパラメータに関する情報を提供することが可能であり、横隔神経活性化センサ９１０は、感知された横隔神経活性化に関する情報を提供することが可能であり、信号プロセッサ９０１は、経胸腔インピーダンス（電極９０５の間で測定される）に関する情報を提供することが可能である。この情報は、呼吸サイクル相、横隔神経活性化、横隔神経活性化移行領域を識別し、特に、横隔神経活性化を回避するために治療送出を管理するために使用されることが可能である。
【０１３２】
振幅、ピーク・タイミング、および／または横隔神経活性化（心拍間（ｂｅａｔ―ｔｏ―ｂｅａｔ）および／または時間（ｏｖｅｒｔｉｍｅ））に対する送出されたパルスの相関関係が、時間または周波数ドメインのいずれかで、１つまたは複数のペーシング・パルスが横隔神経刺激を生じさせたかどうか判定するために、横隔神経活性化信号とともに使用されることが可能である。
【０１３３】
ＣＲＭデバイス９００は、バッテリ電源（図示せず）と、外部デバイス・プログラマ９６０またはその他の患者外部デバイスと通信するための通信回路構成９５０とを通常含む。このようなデータ、パラメータ情報、評価値、比較値、データ、および／またはプログラム命令、および類似のものなどの情報が、デバイス・プログラマ９６０と患者管理サーバー９７０の間、ＣＲＭデバイス９００とデバイス・プログラマ９６０の間、および／またはＣＲＭデバイス９００と患者管理サーバー９７０および／または他の外部システムの間で、伝送されることが可能である。いくつかの実施形態では、プロセッサ９４０、メモリ９４５、および／または信号プロセッサ９０１は、デバイス・プログラマ９６０、患者管理サーバー９７０、および／または他の患者外部システムの構成要素であってよい。
【０１３４】
ＣＲＭデバイス９００はまた、制御プロセッサ９４０によってまたは制御プロセッサ９４０を通じてアクセスされる、実行可能なプログラム命令および／またはデータを格納するためのメモリ９４５を含む。さまざまな構成では、メモリ９４５が、閾値、パラメータ、測定値、移行領域、横隔神経活性化パターン、プログラム命令などに関連する情報を格
納するために使用されてもよい。
【０１３５】
図９に示されている回路構成が、本願明細書で議論されるさまざまな方法論および技術を行うために使用されることが可能である。メモリ９４５は、制御プロセッサ９４０などの回路構成によって実行されるための、コンピュータ・プログラム、ソフトウェア、ファームウェア、コンピュータ実行可能な命令、コンピュータによって実行されることが可能な命令をエンコードされたコンピュータ読み取り可能な媒体であってよい。たとえば、メモリ９４５は、コンピュータ・プログラムを格納しているコンピュータ読み取り可能な媒体であり、制御プロセッサ９４０によるコンピュータ・プログラムの実行が、本開示によって知られるまたは参照されるさまざまな方法および技術に従って、ペーシング治療回路構成によって命令されたペーシング・パルスの送出、横隔神経活性化を回避するために横隔神経活性化移行領域を識別し、治療パラメータを管理するため、横隔神経活性化センサ９１０および／または信号プロセッサ９０１からの１つまたは複数の信号の受信をさせる。同様にして、本願明細書で議論される他の方法および技術が、図９に示されている回路構成を使用して行われ得る。
【０１３６】
本願明細書で議論される方法およびデバイスは、電極を使用して、呼吸を示すインピーダンス信号、心臓活動を示す電気的心臓信号などの電気信号を収集することが可能である。このような電極は、植込み型の電極９０５および／または皮膚電極などの外部電極（図示せず）を含むことが可能である。
【０１３７】
図１０に示されている治療デバイス１０００は、本願明細書に記載の横隔神経活性化検知アルゴリズム技術を実施することが可能である回路構成を採用している。治療デバイス１０００は、植込み可能なハウジング１００１内に収容されたＣＲＭ回路構成を含む。ＣＲＭ回路構成は、心臓内導線システム１０１０と電気的に接続されている。心臓内導線システム１０１０が図１０に示されているが、さまざまな他のタイプの導線／電極システムが、追加でまたは代替として配置されてもよい。たとえば、導線／電極システムは、心臓ソック（ｓｏｃｋ）、心外膜パッチなどの、心臓および／または心臓の脈管構造の外部の電極を含む心外膜導線／電極システム、および／または電極が皮膚表面の下だが胸郭外に植込まれている皮下システムからなってもよい。
【０１３８】
心臓内導線システム１０１０の部分が、患者の心臓内に挿入されて示されている。導線システム１０１０は、患者の心臓からの電気信号を感知するためおよび／またはペーシング・パルスを心臓へ送出するための、１つまたは複数の心臓腔の中、表面、または周囲に配置された心臓のペーシング／感知電極１０５１〜１０５６を含む。図１０に示されているものなどの、心臓内感知／ペーシング電極は、左心室、右心室、左心房および／または右心房を含む心臓の１つまたは複数の腔を感知および／またはペーシングするために使用されてもよい。ＣＲＭ回路構成が、電極１０５１〜１０５６を介して送出される電気的刺激パルスの送出を制御する。電気的刺激パルスは、心臓が、血行動態的に十分な心拍数で拍動することを確実にするために使用されてもよく、心拍の共時性を改善するために使用されてもよく、心拍強度を増加するために使用されてもよく、および／または横隔神経活性化を回避しながら所定の治療に一致する心臓機能を支援する他の治療的な目的のために使用されてもよい。
【０１３９】
導線システム１０１０は、除細動／電気的除細動パルスを心臓へ送出するための除細動電極１０４１、１０４２を含んでもよい。
左心室導線１００５は、左心室の近傍の冠状静脈系内のさまざまな位置に配置された、複数の電極１０５４ａ〜１０５４ｄおよび１０５５を組み込んでいる。左心室内の複数の位置で、または単一の選択された位置で心室を刺激することは、たとえば、心不全（ＨＦ）を患う患者での心臓出力の増加を可能にする、および／または他の利点を可能にする。
電気的刺激パルスは、心臓機能を強化するタイミング・シークエンスおよび出力構成に従って、選択された電極を介して送出されてもよい。図１０は、複数の左心室電極を示しているが、他の構成では、複数の電極が、右心房、左心房、および右心室のうちの１つまたは複数の中に代替としてまたは追加で提供されてもよい。
【０１４０】
植込み可能なデバイス１０００のハウジング１００１の部分はオプションで、１つまたは複数のカン１０８１または不関１０８２電極の働きをしてもよい。ハウジング１００１は、１つまたは複数の導線とハウジング１００１の間の取外し可能な接合を容易にするように構成されたヘッダ１０８９を組み込むようにして示されている。治療デバイス１０００のハウジング１００１は、１つまたは複数のカン電極１０８１を含んでもよい。治療デバイス１０００のヘッダ１０８９は、１つまたは複数の不関電極１０８２を含んでもよい。カン１０８１および／または不関１０８２電極は、ペーシングおよび／または除細動刺激を心臓へ送出するために、および／または心臓の電気的心臓信号を感知するために使用されてもよい。１つまたは複数の加速度計が、横隔神経活性化を感知するために、ハウジング１００１、ヘッダ１００１、または導線システム１０１０の上および／または内部に提供されることが可能である。
【０１４１】
通信回路構成が、ＣＲＭ回路構成と、外部プログラマまたは高度患者管理（ＡＰＭ）システムなどの患者外部デバイスとの間の通信を容易にするために、ハウジング１００１内部に配置される。治療デバイス１０００はまた、患者の代謝の必要性を感知し、心臓へ送出されたペーシング・パルスを患者の代謝の必要性に対応させるためのセンサおよび適切な回路構成を含んでもよい。
【０１４２】
呼吸相を追尾するためにインピーダンスが測定されることが可能である。いくつかの実施形態では、インピーダンスの測定は、励磁器などの電気的刺激源に関連する。励磁器は、電極の間の心臓へ、現在のパルスまたはその他の測定値刺激の確率計算された（ｓｔｏｂｅｄ）シークエンスなどの、電気的励磁信号を送出する。励磁器によって付与された励磁信号に応答して、たとえば電圧応答値などの応答信号が、信号プロセッサ内などのインピーダンス・センサ回路構成によって感知される。測定された電圧応答値および既知の電流値から、電極組合せのインピーダンスが計算される。
【０１４３】
たとえば、小さい電流が、ペーシング治療回路構成９３０またはその他の構成要素によって、電極９０５（図９）を通って注入される。２つ以上の電極９０５の間のインピーダンスが、次に測定される。この変化は、図２に示すように、呼吸層を反映することができる。電極は、皮膚表面電極または皮下電極であってよい。異なる電極の対が使用されることが可能である。たとえば、導線対導線（たとえば１０５５−１０４１）、導線対カン（たとえば１０５３−１０８１）、およびカン対カン（たとえば１０８１−１０８２）測定を含む、図１０の電極のいずれかの対または群が、インピーダンスを測定するために使用されることが可能である。
【０１４４】
電極組合せのインピーダンスを決定するための技術および回路構成が、その全体にわたって本願明細書に援用される、同一出願人による米国特許第６，０７６，０１５号に記載されている。
【０１４５】
いくつかの実施態様では、ＡＰＭシステムが、評価、推定、比較、検知、選択、更新などを含む本願明細書で議論される処理のいくつかを実施するために使用されてもよい。本願明細書に記載の他の方法、構造、および／または技術が、そのそれぞれの全体にわたって本願明細書に援用される、以下の参考文献のうちの１つまたは複数に記載されている特徴を含む、さまざまなＡＰＭ関連の方法論を含んでもよい。米国特許第６，２２１，０１１号、第６，２７０，４５７号、第６，２７７，０７２号、第６，２８０，３８０号、第
６，３１２，３７８号、第６，３３６，９０３号、第６，３５８，２０３号、第６，３６８，２８４号、第６，３９８，７２８号、および第６，４４０，０６６号。
【０１４６】
ある実施形態では、治療デバイス１０００は、除細動治療および／または抗頻脈性不整脈ペーシング（ＡＴＰ）を介して心臓の頻脈性不整脈を検知し、治療するための回路構成を備えてもよい。除細動能力を提供する構成は、頻脈性不整脈を終了または緩和させるために高いエネルギーのパルスを心臓へ送出するための除細動コイル１０４１、１０４２を使用してもよい。
【０１４７】
本願明細書に示すものなどの複数の電極を使用するＣＲＭデバイスは、心臓のサイクル中、心房および／または心室の複数の部位へペーシング・パルスを送出することが可能である。ある患者は、心室の異なる領域へ、拍出負荷および／または脱分極化シーケンスを分散させるために、さまざまなときに、心室などのある心臓腔部分の活性化から恩恵を受けるかもしれない。多電極ペースメーカーは、異なる心臓のサイクル中心臓腔内の選択された電極組合せの間で、ペーシング・パルスの出力を切り替える能力を有する。
【０１４８】
本願明細書に援用される同一出願人による米国特許第６，７７２，００８号が、望ましくない組織刺激を検知することに関連して使用される方法およびシステムを記載している。たとえば、刺激パルスと出力と一致する筋肉運動（たとえば横隔膜）を示す加速度を感知する、加速度計および／または他の回路構成の使用を通じて筋肉刺激が検知されてもよい。組織刺激（たとえば横隔神経活性化）を測定する他の方法は、たとえば、筋電図センサ（ＥＭＧ）、マイクロフォン、および／または他のセンサの使用を含んでもよい。たとえば、電気的横隔神経活性化による望ましくない横隔膜活性化に対する患者の呼気応答を検知するために、横隔神経活性化が、マイクロフォンを使用して自動的に検知されてもよい。
【０１４９】
望ましくない神経または筋肉刺激が、刺激に直接的にまたは間接的に応答するパラメータを感知することによって検知されてもよい。迷走神経または横隔神経などの望ましくない神経刺激が、神経スパイクおよび／または神経内の活動電位を測定および／または記録するために、たとえば、神経電図（ＥＮＧ）電極および回路構成を使用して直接的に感知されてよい。ＥＮＧセンサは、当該神経上にまたはその近くに配置された、神経カフおよび／または他のタイプの神経電極からなってもよい。たとえば、神経活性化信号の直接の測定のためのシステムおよび方法が、そのそれぞれの全体にわたって本願明細書に援用される、米国特許第４，５７３，４８１号および第５，６５８，３１８号に記載されている。ＥＮＧは、神経活動を測定するように構成された回路構成と電気的に接続された神経（たとえば横隔神経）の周囲を包むらせん状の神経電極からなってもよい。神経の電極および回路構成は、心臓ペーシング・パルスの印加に続く神経の電気的活性化（活動電位）を検知するために動作する。
【０１５０】
神経の活性化は、神経刺激に間接的に応答する代理のパラメータを感知することによって検知されることが可能である。肺圧力、胸膜圧力、胸部圧力、気道圧力、および胸部インピーダンスが、横隔神経の刺激に応答して変化するパラメータの例である。いくつかの実施形態では、患者の気道圧力が、電気的刺激の送出中および／またはすぐ後で測定されてもよい。検知された圧力の変化が、横隔神経の刺激に関連しているかもしれない。
【０１５１】
望ましくない刺激閾値の測定が、一連のテスト・パルスの間の電圧、電流、持続時間、エネルギー・レベル、および／または他の治療パラメータを反復的に増加、減少、またはなんらかの方式で変更することによって行われてもよい。各テスト・パルスが送出された直後に、１つまたは複数のセンサが望ましくない活性化をモニタリングすることが可能である。これらの方法を使用して、パラメータの変化が望ましくない刺激を生じさせる点が
、刺激閾値として識別されることが可能である。
【０１５２】
１例として、特定の電極組合せに対する望ましくない刺激閾値が、最初の電極組合せを使用して第１のテスト・パルスを送出することによって測定されてもよいが、それに限定されない。各テスト・パルスの送出中および／または送出後、センサは、望ましくない刺激をモニタリングすることが可能である。たとえば、加速度計が、テスト・パルス横隔神経および／または横隔膜筋肉を刺激したことを示す、横隔膜の運動に対してモニタリングしてもよい。横隔神経および／または横隔膜筋肉刺激が、テスト・パルスの送出後に検知されなかった場合、テスト・パルスが所定の量だけ増加され、他のテスト・パルスが送出される。送出すること、モニタリングすることおよび増加させるというこのスキャニング処理が、横隔神経および／または横隔膜筋肉刺激が検知されるまで、繰り返される。最初の望ましくない刺激がそこで検知される、テスト・パルス・パラメータのうちの１つまたは複数が、望ましくない刺激閾値であるとみなされることが可能である。
【０１５３】
図１、６、および７のさまざまな工程、ならびに本願明細書に開示されている他の工程および方法が、自動的に行われることが可能であり、したがってさまざまな離散工程を開始するまたは行うために直接の人間の助け（たとえば医師および／または患者）が必要とされない。代替として、本開示のさまざまな工程が、１つまたは複数の工程を開始するまたは行うためにある量の人間のインタラクションを必要として、半自動的に行われてもよい。
【０１５４】
図１、６、および７のさまざま工程が、ならびに本願明細書に開示されている他の工程および方法が、植込みの際に、医師によって、たとえば、横隔神経活性化、捕捉の喪失、体位の変化、病状の変化、非胸腔活性化、および／または患者活動状態の短期または長期的な変化などの状態の変化を検知した際、開始されることが可能である。
【０１５５】
捕捉閾値、横隔神経活性化閾値、およびデバイス関係情報を更新するための周期的なおよび／または状態開始テストが、そうでない場合容易に明らかではないが、注意および／または治療の変更に値するある状態をモニタリングするために有用であり得る。デバイスおよび／または生理学的な変化を、ペーシング・パルスの影響を変更するかもしれない。たとえば、デバイス構成要素の欠陥、導線の移動、電極のカプセル化、および／または生理学的な変化は、捕捉を確実に生じさせるために必要なペーシング・パルス振幅を増加させる、および／または横隔神経を刺激するために必要なペーシング・パルス振幅を減少させ、厄介なかつ非効果的なペーシング治療に至るかもしれない。更新された捕捉閾値、横隔神経活性化閾値、移行領域、およびデバイス関係情報が、治療デバイスを自動的に再プログラムミングする、および／または治療デバイスを再構成するように医師に警告するために、使用されることが可能である。
【０１５６】
本願明細書に示されているおよび／または記載されているさまざまな処理（図１、６、および７の処理）は、図２〜５および８に関連して示され、議論された概念に関連する処理のそれぞれを行うように構成された単一のデバイス実施形態（たとえば図１０の構成中の図９の回路構成）を使用して、行われることが可能である。
【０１５７】
横隔神経活性化の検知のために使用されることが可能なセンサはまた、レート適合ペーシングのために使用されることが可能である。レート適合ペースメーカーは、慢性的に障害のある患者を治療するために通常使用される。これらのデバイスでは、患者活動および／または代謝要求が判定され、患者活動／代謝要求情報がペーシング心拍数を制御するために使用されることが可能である。いくつかのセンサ・タイプが、心拍数制御のために使用されてきた。加速度計、圧電センサおよび／または磁気ボール・センサなどの運動センサが、患者活動によって生じる振動を検知するために広く使用されている。加速度計は、
患者の体の運動を感知し、患者活動に基づいた速い心拍応答を提供する可能性を有するシステム内で使用される。しかし、加速度計ベースの活動センサは、でこぼこ道で車に乗ることなど、患者活動に関連しない運動によって感度が悪くなり、不適切なペーシング心拍数の増加をもたらすことがある。
【０１５８】
加速度計ベースの活動センサよりもときどき複雑であるが、分時換気量（ＭＶ）もまたペーシング心拍数を制御するためにしばしば使用されている。ＭＶセンサは、患者の呼吸を検知し、呼吸信号から１分間に移動した空気の量を導出する。ＭＶセンサは、患者が強い感情を体験している間など、患者活動が同時に増加することなく心拍数が自然に増加している時間の間、ＭＶセンサ・ペーシング心拍数を適切に増加させることが可能であるため、加速度計よりもいくつかの利点を有する。たとえばＱＴ間隔、ピーク心内膜加速度、前駆出間隔などに基づくセンサなどの、他のタイプのセンサもまた、レート適合ペーシングのために使用または提案されている。センサ出力を混合することなどによって、複数のセンサを使用したペーシング心拍数制御もまた使用されてもよい。
【０１５９】
レート適合センサの出力が、ペースメーカーがレート応答ペーシングモードで動作しているときにペーシング心拍数を制御するセンサ表示心拍数（ＳＩＲ）を生成するために使用される。レート適合センサの出力は、活動および／または代謝要求の変化の検知を強化するために選択される、サンプリング・レート、ゲイン、オフセット、およびフィルタリング特性などの処理の特性によって処理される。
【０１６０】
レート適合ペーシングを制御するために使用されるいくつかのタイプのセンサ、たとえばＭＶセンサおよび加速度計もまた横隔神経活性化によって生じる骨格筋収縮に応答する。レート適合ペーシングを制御するために使用されるセンサは、周知であり、多数の心臓デバイスで容易に使用可能であるため、レート適合ペーシング制御と横隔神経刺激の検知の両方のために同じセンサを使用することが望ましい。しかし、活動や代謝要求などのレート適合パラメータを最適に感知するための信号処理要件は、横隔神経活性化を最適に検知するための信号処理要件とは異なる。
【０１６１】
本発明の実施形態は、患者活動や代謝要求などのレート適合パラメータを感知することと、横隔神経活性化を検知することの両方のために使用される単一のセンサを採用する手法を目的とする。センサ信号は、たとえば、ＭＶまたは活動などのレート適合パラメータを最適に感知するために選択される第１の信号処理特性を使用して処理される。センサ信号は、最適の横隔神経活性化検知のために選択される第２の信号処理特性を使用して処理される。
【０１６２】
いくつかの実施例では、センサ信号１１０７が、図１１Ａに示されているような２つの別個の信号処理チャネルを使用して処理される。レート適合ペーシングを制御するために使用されるセンサ１１０５（たとえばＭＶセンサ、活動センサ）の出力端子１１０６が、第１の信号処理チャネル１１１０と、第２の信号処理チャネル１１２０と接続されている。第１および第２の信号処理チャネル１１１０、１１２０は、第１および第２の信号処理回路構成１１１１、１１２１をそれぞれ含む。第１の信号処理回路構成１１１１は、患者活動または代謝要求を判定するために選択され、かつセンサ信号１１０７を処理するために使用される、第１の組の信号処理特性を有する。第２の信号処理回路構成１１２１は、横隔神経活性化を検知するために選択され、かつセンサ信号１１０７を処理するために使用される第２の組の信号処理特性を有する。信号処理チャネル１１１０、１１２０は、アナログ構成要素、デジタル構成要素、またはアナログとデジタル構成要素の混合体を含んでもよい。
【０１６３】
ある例では、第１の信号処理回路構成１１１１は、センサ信号の特定の周波数を減衰さ
せるように構成された１つまたは複数のフィルタを備える。第２の信号処理回路構成１１２１もまた、センサ信号の周波数を減衰させるように構成された１つまたは複数のフィルタを備えてもよい。第１のフィルタのフィルタ特性は、第２のフィルタのフィルタ特性とは異なる。いくつかの実施例では、第１の信号処理回路構成１１１１は、第２の信号処理回路構成１１２１の増幅器特性とは異なる増幅器特性を有する増幅器回路構成を備える。いくつかの実施例では、第１の信号処理回路構成１１１１および第２の信号処理回路構成の一方または両方が、アナログセンサ信号１１０７をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器を備えてもよい。第１の信号処理回路構成のＡ／Ｄ変換特性は（ｎビット分解能、サンプリング・レートなど）は、第２の信号処理回路のＡ／Ｄ変換特性と異なってもよい。いくつかの実施例では、信号処理チャネル１１１０、１１２０の一方のみがＡ／Ｄ変換器を備え、したがって、チャネル１１１０、１１２０の一方によって行われる信号処理は、アナログ信号処理によって支配的に行われ、チャネル１１２０、１１１０の他方によって行われる信号処理は、デジタル信号処理によって行われる。
【０１６４】
いくつかの構成では、たとえば増幅器、アナログおよび／またはデジタル・フィルタ構成要素、および／またはＡ／Ｄ変換器などの前処理回路構成１１０９が、センサ出力端子１１０６と信号処理チャネル１１１０、１１２０との間の信号パス１１０７内に挿入されてもよい。前処理回路構成は、信号１１０７を生成するためにセンサの出力に適用される、Ａ／Ｄ変換、プレ・フィルタリングまたはプレ・アンプリフィケーション機能を提供してもよい。
【０１６５】
ペーシング心拍数を適合させるためのセンサ表示心拍数（ＳＩＲ）を発生（ｄｅｖｅｌｏｐ）させるために次に使用される患者活動を判定するために、加速度計（たとえば１軸または多軸加速度計）を使用する実施態様を考慮する。患者が、走行や歩行などの活動に従事しているとき、加速度計の出力は、患者運動を追尾する。患者運動によって生じる加速度計信号の変調は、通常約１から１０Ｈｚの間の比較的に低い周波数構成成分を含む。したがって、約１Ｈｚより小さく約１０Ｈｚより大きい周波数は、患者活動に関連するノイズであり、バンド・パス・フィルタなどを使用して、これらの信号を活動信号から除去することが望ましい。
【０１６６】
他方で、横隔神経の活性化は、しゃっくり反射に似た横隔膜の骨格筋の急激な収縮を生じさせる。この急激な収縮は、約５Ｈｚより大きく、患者活動信号に関連する周波数構成成分よりも明確に大きい周波数構成成分の加速度計信号を生成する。したがって、横隔神経活性化に関連するより高い周波数構成成分の検知を強化するために、患者運動に支配的に関連するより低い周波数をフィルタリングすることが望ましい。活動感知のために処理された信号が、横隔神経活性化のために使用される場合、活動感知のためにフィルタリングされた信号内の低い周波数偏差、たとえば約４〜６Ｈｚの信号スパイクが、誤った横隔神経活性化検知を生じさせる可能性がある。横隔神経活性化の検知のために加速度計信号を最適に処理することは、約５Ｈｚ未満の周波数を減衰させるためのフィルタリングを少なくとも含む。
【０１６７】
いくつかの場合では、追加のフィルタリングが、横隔神経活性化検知の信号をさらに強化するかもしれない。たとえば、心音が、加速度計信号を変調させる可能性があり、横隔神経活性化検知の邪魔になるかもしれない。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のノッチ・フィルタが、センサ信号内のノイズ周波数を減衰させてもよい。たとえば、心拍数をベースにして適合するノッチ・フィルタが、加速度計信号内の心音に関連する周波数のバンドを減衰させるために使用されてもよい。
【０１６８】
図１２は、２つの異なる信号処理回路による処理の前後の活動センサ（加速度計）の出力を示している。グラフ１２１０は、フィルタリングされていない加速度計信号を示して
いる。グラフ１２２０は、活動感知のために適切なフィルタ特性を使用している加速度計信号を示している。グラフ１２３０は、横隔神経活性化の検知のために選択されたフィルタ特性を使用して処理された加速度計信号を示している。ｔ１とｔ３の時刻で、横隔神経活性化１２０１、１２０２が生じる。グラフ１２１０および１２２０は、バックグランド・ノイズに対してわずかに検知可能な偏差１２１１、１２２１、１２１２、１２２２を示している。患者が動いた時刻ｔ２で、グラフ１２１０における偏差１２１５およびグラフ１２２０における偏差１２２５が、患者運動に関連する。活動感知のためにフィルタリングされた信号１２２０が使用される場合、患者運動によって生じたグラフ１２１０、１２２０における偏差１２１５および１２２５が、誤った横隔神経活性化検知を結果として生じさせる可能性がある。
【０１６９】
グラフ１２３０は、最適な横隔神経活性化の検知のために選択されたフィルタ特性を使用して処理された加速度計信号を示している。図１２を見ればわかるように、時刻ｔ１とｔ３で生じた横隔神経活性化１２０１、１２０２が、フィルタリングされていない活動信号１２１０内の偏差１２１１、１２１２または活動信号内の偏差１２２１、１２２２よりもずっと大きい信号対ノイズ比を有する偏差１２３１、１２３２を生じさせる。それに加えて、時刻ｔ２での患者運動が、減衰されて、グラフ１２３０内で偏差を生じさせず、このようにして、誤った横隔神経活性化の検知の起きる可能性を回避する。
【０１７０】
ペーシング心拍数に適合するための患者の代謝要求を判定するためにＭＶセンサを使用する実施態様を考慮する。ＭＶセンサは、呼吸によって変調される胸部インピーダンスの測定によって実施されることが可能である。胸部インピーダンス測定回路構成は、ドライブ回路構成およびインピーダンス測定回路構成を備える。ドライブ回路構成は、１つまたは複数の一定の電流パルスなどの特殊な振幅の電流信号を患者の胸郭内に配置されたドライブ電極へ供給する。電圧感知電極が、電流パルス中の電圧感知電極の間の電位差が電圧感知電極間の胸部インピーダンスを表すように、胸郭内の位置に配置される。心臓内電極および／または植込み可能なペースメーカーまたは除細動器の導電性のハウジングまたはカンを含む、心臓電極が、ドライブ電極および／または電圧感知電極として使用されることが可能である。インピーダンス測定回路構成が、インピーダンス信号を導出するために、電圧感知電極からの電圧感知信号を処理する。インピーダンス信号は、呼吸によって変調され、したがって図２に示すような呼吸信号を提供する。分時換気量（ＭＶ）が、１分間に吸気または呼気された空気の量として呼吸信号から導出される。
【０１７１】
患者が身体活動に従事しているまたはそうでない場合、代謝要求の増加を経験しているとき、呼吸の深さおよび／または速度が増加し、このことが、ＭＶ測定値の増加を生じさせる。ＭＶの値はセンサ表示心拍数（ＳＩＲ）を計算するためにレート適合ペーシングで使用される。ＭＶおよびＳＩＲが計算される呼吸信号は、比較的に低い周波数構成成分を含む。たとえば、毎分約１２呼吸での通常の呼吸は、約０．２Ｈｚでの胸部インピーダンス信号の振動を生じさせる。それと対照的に、横隔神経活性化は通常の呼吸よりもかなり高い周波数での胸部インピーダンス信号の変調を有する、しゃっくり反射に似た周波数構成成分を有する反射を生じさせる。たとえば、横隔神経活性化の吸気持続時間は、約１５０ｍｓ未満であるが、一方、通常の呼吸の吸気持続時間は、約１から２秒に近い。
【０１７２】
図１３は、異なる３組の信号処理特性を使用して生成された胸部インピーダンス信号を表す３つのグラフ１３１０、１３２０、１３３０を示している。第１のグラフ１３１０は、呼吸サイクルを検知し、ＭＶを判定するために選択された回路構成によって処理された呼吸信号を示している。たとえば、信号１３１０を得るために、胸部インピーダンス・センサの出力が、約２０Ｈｚのサンプリング・レートを使用してデジタル化され、信号の心臓成分を含むノイズを除去するためにフィルタリングされてもよい。図１３１０では、胸部インピーダンス・センサが、バンド・パス・フィルタを使用してフィルタリングされる
。低周波数カット・オフは、約０．１Ｈｚであってよい。バンド・パス・フィルタのハイ・パス・カット・オフ周波数は、センサ信号からの心臓成分および／またはその他のノイズをほぼ減衰させるように適合可能である。高周波数カット・オフは、たとえば約０．５Ｈｚから約４Ｈｚの範囲で適合可能である。たとえば、約１．５Ｈｚの上側周波数カット・オフが、約９０ｂｐｍまでの心拍数に対する心臓成分をほぼ減衰させるために使用されてもよい。約４Ｈｚの上側周波数カット・オフが、約２２０ｂｐｍまでの心拍数に対する心臓成分をほぼ減衰させるために使用されてもよい。他の高周波数カット・オフが、他の心拍数のために使用されてもよい。呼吸感知のために適した信号処理特性を使用して胸部インピーダンス信号を処理することは、横隔神経活性化中の変化した呼吸状態を検知するためにアンダー・サンプリング（ｕｎｄｅｒ−ｓａｍｐｌｅｄ）された、またはオーバー・フィルタリング（ｏｖｅｒ−ｆｉｌｔｅｒｅｄ）された信号を生成する。
【０１７３】
グラフ１３２０は、横隔神経活性化によって生じたインピーダンス信号内で、より高い周波数偏差１３０１、１３０２、１３０３、１３０４を得るために処理された胸部インピーダンス信号を示している。グラフ１３２０に示されている信号は、より高い周波数再構成を可能にするために、グラフ１３１０のために使用されたものよりも高いレート、たとえば約１００Ｈｚでサンプリングすることによってデジタル化されている。グラフ１３２０を得るために使用されたフィルタリングの高周波数カット・オフは、グラフ１３１０を得るために使用されたものよりも上にあり、したがって、より高い周波数の横隔神経活性化成分は、ほぼ減衰されない。また、１つまたは複数のノッチ・フィルタが、センサ信号からの心臓成分および／または他のノイズ周波数を減衰させるために使用されてもよい。ノッチ・フィルタは、心拍数をベースにして適合可能である。さまざまな実施態様では、ノッチ・フィルタは、約０．５Ｈｚから約４Ｈｚの範囲の周波数を減衰させる。たとえば、約０．５Ｈｚから約１．５Ｈｚの範囲でのノッチ・フィルタリングが、約９０ｂｐｍの心拍数に対する心臓成分を減衰させるために使用されてもよい。約４Ｈｚの上側ノッチ周波数が、約２２０ｂｐｍの心拍数に対する心臓成分を減衰させるために使用されてもよい。
【０１７４】
グラフ１３２０に表される信号が、呼吸感知と横隔神経活性化感知の両方のために使用されることが可能である。しかし、呼吸信号と重なった横隔神経活性化によって生じる偏差１３０１、１３０２、１３０３、１３０４は見分けるのが困難であること、および追加のフィルタリングが横隔神経活性化検知のための信号を強化することが可能であることを理解されたい。
【０１７５】
ハイ・パス・フィルタを使用して、ＭＶ信号の呼吸および心臓成分が、グラフ１３３０に示すように、ほぼ除去される。ある例では、横隔神経活性化感知のためのフィルタリングが、約５Ｈｚの低周波数カット・オフおよび約２０Ｈｚの高周波数カット・オフを有するフィルタの使用を含んでもよい。このフィルタリング実施態様は、横隔神経活性化１３０１、１３０２、１３０３、１３０を示す周波数を保持しながら、胸部インピーダンス信号から低周波数ノイズ、呼吸構成要素および心臓成分をほぼ減衰させる。
【０１７６】
ここで図１１Ａに戻ると、第１の信号処理回路構成１１１１の出力１１１２は、センサ表示心拍数（ＳＩＲ）１１１７を判定するために、その目的のために最適にフィルタリングされて、レート適合ペーシング制御回路構成１１１５によって使用される活動または代謝要求信号からなる。たとえば呼吸信号または患者活動信号などの第１の信号処理回路構成１１１１の出力１１１２もまた、センサを使用して直接感知された、または診断などの目的のためにセンサ信号から導出されたパラメータを追尾するために使用されてもよい。
【０１７７】
第２の信号処理回路構成１１２１からの出力１１２２は、たとえば図１２および１３とともに説明したように、横隔神経活性化の検知のために最適にフィルタリングされる。出
力１１２２は、横隔神経活性化検知回路構成１１２５と接続されている。横隔神経活性化検知回路構成１１２５は、信号１１２２を解析し、横隔神経活性化の存在または不在を示す出力１１２７を提供する。横隔神経活性化検知回路構成からの出力１１２７が、心臓ペーシング閾値を判定するための心臓捕捉閾値テストおよび横隔神経活性化を回避するペーシング出力構成と併せて使用されることが可能である。
【０１７８】
第１の信号処理回路構成１１１１のために使用されるフィルタと、第２の信号処理回路構成１１２１のために使用されるフィルタは、ハイ・パス、ロー・パス、バンド・パス、および／またはノッチ・フィルタのいずれかの組合せを含む任意の適切なタイプのものであってよい。いくつかの実施態様では、たとえば、いくつかのフィルタが直列に配置されてもよい。フィルタは、さまざまなアナログおよび／または、たとえば１次、２次、またはＮ次フィルタ、非巡回型（有限インパルス応答（ＦＩＲ））、巡回型（無限入力応答（ＩＩＲ））、チェビシェフ、ベッセル、ブッターワースなどデジタル・フィルタのいずれかの組合せを含むさまざまな技術実施態様を使用してもよい。
【０１７９】
いくつかの実施形態は、アナログ・フロント・エンド・フィルタ回路構成にマッチングされた第２の信号処理回路構成１１２１内のフィルタ回路構成を使用する。これは、前処理回路構成１１０９内で実施されてもよい。横隔神経活性化によって生じる横隔膜の「しゃっくり」は、インパルス関数に似ているため、アナログ・フィルタリングが前処理回路構成に適用された後の結果としてのセンサ信号１１０７は、前処理アナログ・フィルタリングのインパルス応答に近いものとなる。第２の信号処理回路構成１１２１内のフィルタ回路構成は、前処理回路構成１１０９のアナログ・フィルタリングのインパルス応答とマッチングされた特性を有するフィルタを備えてもよい。マッチングされたフィルタは、横隔神経活性化信号を通過させ、かつ低い周波数ノイズをともなう非インパルス応答を含む横隔神経活性化でない信号をほぼ拒絶することになる。いくつかの実施態様では、マッチングされたフィルタの特性が、システムのデザインに基づいて予め指定される。いくつかの実施態様では、マッチングされたフィルタの特性が、デバイス・テスト中のインパルス応答例に基づいて、個別にマッピングされる。
【０１８０】
いくつかの実施形態では、医療デバイスは、レート適合パラメータを検知するためのセンサ信号の処理のためと、横隔神経活性化検知のためのセンサ信号の処理のために物理的に別個のチャネルを有さない。これらの実施形態では、図１１Ｂに示すように、信号処理回路構成１１３１を含む単一の信号処理チャネル１１３０が、タイム・マルチプレックス信号処理機能を実施するために使用される。信号処理回路構成１１３１は、Ａ／Ｄ変換器、フィルタ、増幅器などを備えてもよい。信号チャネル１１３０は、さまざまな時間期間中、さまざまな信号処理特性をセンサ信号１１０７に適用するようにプログラム可能である。信号処理回路構成１１３１の出力１１３９は、時間間隔Ｔ１中に横隔神経活性化検知のために最適である信号の第１の部分１１３２を備え、第２の時間期間Ｔ２中にレート適合ペーシングのための活動／代謝要求感知のために最適である信号の第２の部分１１３３を含む、データ・ストリームである。第１の組の信号処理特性（Ａ／Ｄ変換特性、増幅器特性、フィルタ特性など）が、Ｔ１中に出力される横隔神経活性化検知のためにあつらえられた信号の部分１１３２を生成するために、信号処理回路構成１１３１によってセンサ信号１１０７に適用される。第２の組の信号処理特性が、Ｔ２中のレート適合ペーシングのための活動／代謝要求感知および／または他の機能のためにあつらえられた信号の部分１１３３を生成するために、信号処理回路構成１１３１によってセンサ信号１１０７に適用される。
【０１８１】
１１Ｂの実施形態は、活動／代謝要求の判定および横隔神経活性化検知のために異なる信号処理特性を適用するために必要とされる回路構成を減らす。横隔神経活性化検知機能は、心臓捕捉閾値テスト中および／または横隔神経活性化の感知が望ましい期間中以外は
、使用されなくてもよい。
【０１８２】
レート適合ペーシングのために活動センサ（たとえば加速度計）および代謝要求センサ（たとえばＭＶセンサ）の両方を使用することは、両方のセンサ・タイプの強度を利用し、ペーシング心拍数のより生理学的な適合を達成するために使用されてきた。いくつかの構成では、加速度計とＭＶセンサの出力が、レート適合の最初の段階中は加速度計が使用され、レート適合の第２段階中はＭＶセンサが使用されるようにして混合される。たとえば、加速度計出力のみが、ペーシング心拍数に適合するために最初に使用され、ＭＶセンサの出力がレート適合のためにより支配的に使用されるようになるにつれて加速度計出力の影響が時間とともに小さくなる。
【０１８３】
レート適合のためにセンサ出力を混合するために使用する医療デバイスが、図１４Ａ〜Ｃに示されている。図示されているデバイスは、加速度計１４０１およびＭＶセンサ１４０２を備える。加速度計１４０１およびＭＶセンサ１４０２からの出力が、それぞれ、活動感知および呼吸感知のために設計された回路構成１４１１、１４４１を有する第１の信号調整チャネル１４１０、１４４０によって処理される。第１の加速度計信号処理回路構成１４１２の出力および第１のインピーダンス信号処理回路構成１４４２の出力が、センサ表示心拍数信号１４５１を発生させるためにレート適合ペーシング制御回路構成１４５０によって使用される。
【０１８４】
加速度計信号１４０３とインピーダンス・センサ信号１４０４の一方または両方が、横隔神経活性化の検知の強化のために設計された回路構成１４３１、１４２１を有する別個のチャネル１４３０、１４２０を使用して、追加で処理されてもよい。第２の信号処理回路構成１４３１、１４２１の信号出力１４３２、１４２２が、横隔神経活性化を検知するための横隔神経活性化検知回路構成１４６０によって使用される。信号１４３２、１４２２の一方または両方に基づいて、横隔神経活性化回路構成１４６０が、横隔神経活性化（ＰＮＡ）を示す信号１４６１を出力する。
【０１８５】
図１４Ｃは、第２の加速度計信号処理回路構成１４３１からの信号出力１４３２内の横隔神経活性化によって生じる信号偏差に基づいて横隔神経活性化を検知する医療デバイスを示している。図１４Ｂは、第２のインピーダンス信号処理回路構成１４２１からの信号出力１４２２内の横隔神経活性化によって生じる信号偏差に基づいて横隔神経活性化を検知する医療デバイスを示している。
【０１８６】
図１４Ａは、第２の加速度計信号処理回路構成１４３１の出力１４３２および第２のインピーダンス信号処理回路構成１４２１の出力１４２２の両方に基づいて、横隔神経活性化を検知する医療デバイスを示している。横隔神経活性化を検知するために両方の出力１４３２、１４２２を使用することは、たとえば、各出力１４３２、１４２２をそれぞれ閾値と比較し、両信号１４３２、１４２２のそれぞれの閾値との比較に基づいて横隔神経活性化を検知することを含む。いくつかの実施態様では、あるセンサ、たとえば加速度計１４０１、胸部インピーダンス１４０２から導出された信号１４３２、１４２２が、横隔神経活性化を最初に検知するために使用され、他のセンサ、たとえば胸部インピーダンス１４０２、１４０１、加速度計、から導出された信号１４２２、１４３２が、横隔神経活性化の最初の検知を確認するために使用されてもよい。
【０１８７】
前に議論したように、横隔神経活性化の閾値を呼吸サイクルのある相の間低くして、これらの呼吸サイクル相中の横隔神経活性化をより明確にしてもよい。これらの状況では、呼吸サイクルの相を考慮することによって横隔神経活性化検知が強化されることができる。図１４Ａ〜Ｃに示すように、呼吸サイクルを感知するように設計された第１のインピーダンス信号処理回路構成からの信号出力１４４２が、呼吸サイクル相に基づいて横隔神経
活性化を検知するために横隔神経活性化検知回路構成１４６０によって使用されてもよい。
【０１８８】
図１５のフロー図は、横隔神経活性化を検知するためにＣＲＭデバイス内で実施可能な処理を示している。図１５は、たとえば活動またはＭＶなどの患者の血行動態的な要件によって変調された生理学的パラメータによって変調されたセンサ信号を取得１５１０することに基づくＰＮＡ検知のための実施態様を示している。センサ信号は、レート適合信号を発生するために、第１の組の信号処理特性を有する第１のチャネルを使用して処理１５１５される。センサ信号は、横隔神経活性化信号を発生するために第２の組の信号処理特性を有する第２のチャネルを使用して処理１５２０される。ペーシング・パルスの心臓の腔への送出１５２５後、ＰＮＡ検知インターバルが、開始１５３０される。ＰＮＡ検知インターバルは，５００ｍｓの長さであり、次のペーシング・パルスが心臓の腔に送出する前に終わる。デバイスは、ＰＮＡ検知インターバルのＰＮＡ信号内のＰＮＡの表示を、感知１５３５する。ＰＮＡが検知１５４０されなかった場合、ペーシングが、継続する。しかし、ＰＮＡが検知１５４０された場合、ペーシング出力構成が、ＰＮＡを減少させるように変更１５４５されてもよい、または他の動作が行われてもよい。
【０１８９】
図１１および１５のいずれかに示されている医療デバイスおよび処理が、図１０のＣＲＭデバイスで実施されることが可能であり、たとえば図１〜９に示すような呼吸相に基づく横隔神経活性化の判定とともに使用されることが可能である。図１および６のフロー図によって概略を示された手法が、本願明細書で説明したような横隔神経活性化信号のための強化された信号処理を使用してもよい。これらの技術は、ＬＶ電極の位置が横隔神経活性化をより生じさせやすいため、左心室（ＬＶ）の捕捉閾値決定のために特に有用である。
【０１９０】
前に説明したいくつかの実施態様は、呼吸相に基づく横隔神経活性化検知のために加速度計信号を使用しているが、同様の技術が、胸部インピーダンス信号から導出された横隔神経活性化信号を使用して実施されてもよいことが、本開示を読めば理解されよう。呼吸信号を発生させ、レート適合ペーシングのためのＳＩＲを決定し、呼吸相に基づいて横隔神経活性化を検知するために１つのみのセンサが必要であるため、ＰＮＡ検知のための胸部インピーダンス・センサの使用が、ある状況では有利であるかもしれない。
【０１９１】
図１６のフロー図は、横隔神経活性化の検知とともに使用されることができる、さまざまなオプションの処理を示している。この例では、胸部インピーダンス信号および／または加速度計信号が、取得１６２０される。胸部インピーダンス信号が、呼吸信号を発生させるために第１の信号処理特性を使用して処理１６３０される。オプションで、胸部インピーダンス信号が、横隔神経活性化信号を発生させるために第２の信号処理特性を使用して処理されてもよい。加速度計信号が使用される場合、加速度計信号が、たとえば、患者活動信号を発生させるために第１の信号処理特性を使用して処理１６４０されてもよい。加速度計信号は、横隔神経活性化信号を発生させるために第２の信号処理特性を使用して代替としてまたは追加で処理されてもよい。
【０１９２】
呼吸相が、呼吸信号を使用して判定１６５０される。呼吸信号は、この実施例では胸部インピーダンス信号から発生されるが、他の実施態様では、胸部インピーダンス・センサとは別のセンサを使用して発生されてもよい。心臓ペーシング・パルスが、呼吸相中に送出１６６０される。アルゴリズムが、胸部インピーダンス信号から発生された横隔神経活性化信号と加速度計から発生された横隔神経活性化信号の一方または両方を使用して、呼吸相中にペーシング・パルスによって横隔神経が刺激されたかどうかを判定１６７０する。
【０１９３】
図１７Ａ〜Ｂは、ペーシング電圧が横隔神経活性化を生じさせないことを確実にするための処理をまた含む、捕捉閾値テストのためのアルゴリズムを示すフロー図を示している。患者の胸部インピーダンス信号が、ＣＲＭデバイスによって取得１７０２される。胸部インピーダンス信号が、呼吸信号を発生させるために第１の胸部インピーダンス信号処理特性を使用して、処理１７０３されてもよい。オプションで、胸部インピーダンス信号が、横隔神経活性化信号を発生させるために第２の胸部インピーダンス信号処理特性を使用して、処理１７０４されてもよい。
【０１９４】
信号が、加速度計から取得１７０６される。加速度計信号が、呼吸信号を発生させるために第１の加速度計信号処理特性を使用して、処理１７０７されてもよい。代替としてまたは追加で、加速度計信号が横隔神経活性化信号を発生させるために第２の加速度計信号処理特性を使用して、処理１７０８されてもよい。
【０１９５】
通常のペーシングが、患者活動および／または代謝の必要性に基づくレート適合を含んでもよい。センサ表示心拍数（ＳＩＲ）が、呼吸信号および患者活動信号の一方または両方に基づいて判定１７１０される。ＳＩＲが、患者活動および／または代謝の必要性に基づいてペーシング心拍数を調節１７１２するために使用される。
【０１９６】
周期的な間隔で、命令で、および／または感知された事象によってトリガ起動して、心臓捕捉閾値テストが、開始１７１４される。心臓捕捉閾値テストは、ステップ・ダウン閾値検索、ステップ・アップ閾値検索を実施してもよい、または二項などのその他の検索パターンを使用してもよい。図１７Ａの例では、ステップ・ダウン検索が示されている。テスト・ペーシング電圧が、捕捉の喪失（ＬＯＣ）が、検知１７２０されるまで、減少１７１８される。テスト中の特定のペーシング電極組合せに対する心臓捕捉閾値として、ＬＯＣが検知されるテスト電圧のすぐ上にあるペーシング電圧が識別１７２２される。
【０１９７】
図７に示されているような処理では、電極構成に対する移行領域が、判定１７２４される。移行領域を判定するために使用される（１つまたは複数の）横隔神経活性化信号は、ブロック１７０８でのように加速度計を使用して発生されたＰＮＡ信号と、ブロック１７０４でのように胸部インピーダンス信号を使用して発生されたＰＮＡ信号の、一方または両方であってよい。心臓捕捉閾値が識別された後、ペーシング電圧（心臓の捕捉閾値に安全余裕を加えたもの）と移行領域との関係を決定するために、アルゴリズムがチェック１７２６する。ある実施態様では、ペーシング電圧が移行領域の下側境界を下回る場合、ペーシング電圧がペーシングのために使用される。ペーシング電圧が移行領域の下側境界を上回る場合、アルゴリズムが、たとえば、パルス幅または電極組合せなどのペーシング出力構成パラメータを変更することによって、許容可能なペーシング出力構成を検索することを継続してもよい。ある実施態様は、ペーシング電圧が移行領域境界を下回ることを必要とせず、ペーシング電圧が移行領域の下側部分内にある場合にペーシング電圧を使用してもよい。
【０１９８】
本願明細書で述べられた構成要素、機能性、および構造的な構成は、植込み可能なペースメーカー／除細動器に組み込まれるさまざまな特徴および特徴の組合せに対する理解を可能にするように意図されている。多種多様な心臓監視および／または刺激デバイス構成が、比較的複雑なデザインから比較的単純なデザインにわたって、企図されていることを理解されたい。このように、特定の心臓デバイス構成が、本願明細書に記載された特定の特徴を含んでもよいが、他方で、他のこのようなデバイス構成が、本願明細書に記載された特定の特徴を除外してもよい。
【０１９９】
本願明細書で議論される好ましい実施形態に対して、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな修正および追加が行われてもよい。したがって、本発明の範囲は上記で説
明された特定の実施形態に限定されず、以下に記載の特許請求の範囲、およびその均等物によってのみ定義されるものである。
【図５】
0005410600.tif 000002
【図１０】
0005410600.tif 000003
【図１２】
0005410600.tif 000004
【図１３】
0005410600.tif 000005
【図１】
0005410600.tif 000006
【図２】
0005410600.tif 000007
【図３】
0005410600.tif 000008
【図４】
0005410600.tif 000009
【図６】
0005410600.tif 000010
【図７】
0005410600.tif 000011
【図８】
0005410600.tif 000012
【図９】
0005410600.tif 000013
【図１１Ａ】
0005410600.tif 000014
【図１１Ｂ】
0005410600.tif 000015
【図１４Ａ】
0005410600.tif 000016
【図１４Ｂ】
0005410600.tif 000017
【図１４Ｃ】
0005410600.tif 000018
【図１５】
0005410600.tif 000019
【図１６】
0005410600.tif 000020
【図１７Ａ】
0005410600.tif 000021
【図１７Ｂ】
0005410600.tif 000022