(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部および先端部を有するとともに、該先端部に沿って複数の電極を備えた神経刺激リードであって、該複数の電極は自律神経系の一部に近接して位置決めするように構成されている、神経刺激リードと、
前記複数の電極に結合され、神経刺激パルスを前記複数の電極に送達するための神経刺激回路と、
プロセッサおよびコントローラとを備え、該プロセッサおよびコントローラは、
複数の電極構成のそれぞれに第１の神経刺激パルスを送達するべく前記神経刺激回路を制御することであって、各電極構成は前記複数の電極のうちの１つ以上を含み、第１の神経刺激パルスは２つ以上のエネルギー・レベルで前記複数の電極構成のそれぞれに送達される、制御することと、
前記複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報を受信することと、
前記運動神経線維活性を誘導する電極構成を識別することと、
前記運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値に基づいて、前記複数の電極構成の優先順位を決めることと、
追加の生理学的活性を誘導するべく、運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値が最も低い１つ以上の電極構成に第２の神経刺激パルスを送達するべく前記神経刺激回路を制御することであって、第２の神経刺激パルスは第１の神経刺激パルスより大きい振幅を有する、制御することと、
該複数の電極構成のそれぞれへの第２の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された１つ以上の生理学的反応に関する情報を受信することであって、
前記１つ以上の生理学的反応は、意図した生理学的活性と許容できない生理学的活性とを含む、受信することと、
許容できない生理学的活性を誘導する電極構成を除くことと、
意図した生理学的活性についての第２の捕捉閾値に基づいて、意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の優先順位を決めることと、
を行うように構成されている、神経刺激システム。
【請求項２】
前記１つ以上の生理学的反応を示す信号を感知するとともに、該１つ以上の生理学的反
応に関する情報を生成するように構成された１つ以上の生理学的活性センサをさらに備えている、請求項１に記載の神経刺激システム。
【請求項３】
前記プロセッサおよびコントローラは、意図した生理学的活性を誘導する前記１つ以上の電極構成において第２の捕捉閾値が最も低い電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達するようにプログラム可能である、請求項１に記載の神経刺激システム。
【請求項４】
運動神経線維活性を示す信号を感知するとともに、該運動神経線維活性に関する情報を生成するように構成された活性センサをさらに備えている、請求項１に記載の神経刺激システム。
【請求項５】
神経刺激システムの作動方法であって、
自律神経系の一部に近接して位置決めされている複数の電極に神経刺激パルスを送達する神経刺激回路に対し、前記複数の電極を結合する手段が作動し、
前記複数の電極のうちの１つ以上を各々含む電極構成に対し、それぞれ２つ以上のエネルギー・レベルで第１の神経刺激パルスを送達するべく前記神経刺激回路を制御する手段が作動し、
前記複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報を受信する手段が作動し、
前記運動神経線維活性を誘導する電極構成を識別する手段が作動し、
前記運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値に基づいて、前記複数の電極構成の優先順位を決める手段が作動し、
追加の生理学的活性を誘導するべく、運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値が最も低い１つ以上の電極構成に第１の神経刺激パルスより大きい振幅を有する第２の神経刺激パルスを送達するべく前記神経刺激回路を制御する手段が作動し、
該複数の電極構成のそれぞれへの第２の神経刺激パルスの送達に応じて、意図した生理学的活性と許容できない生理学的活性とを含む、誘導された１つ以上の生理学的反応に関する情報を受信する手段が作動し、
許容できない生理学的活性を誘導する電極構成を除く手段が作動し、
意図した生理学的活性についての第２の捕捉閾値に基づいて、意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の優先順位を決める手段が作動する、神経刺激システムの作動方法。
【請求項６】
意図した生理学的活性を誘導する前記１つ以上の電極構成において第２の捕捉閾値が最も低い電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達する手段が作動する、請求項５に記載の神経刺激システムの作動方法。
【請求項７】
神経刺激システムの作動方法であって、
神経刺激リードの先端部に沿って配置された複数の電極を自律神経系の一部に近接して位置決めする手段が作動し、
前記複数の電極に第１の神経刺激パルスを送達するように構成された外部デバイスに対し、前記神経刺激リードを結合する手段が作動し、
前記複数の電極のうちの１つ以上を各々含む電極構成に対し、２つ以上のエネルギー・レベルで第１の神経刺激パルスを送達するべく、前記外部デバイスを制御する手段が作動し、
複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報を前記外部デバイスに提供する手段が作動し、
前記運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値に基づいて、前記複数の電極構成の優先順位を決める出力を前記外部デバイス上に生成する手段が作動し、
前記神経刺激リードを埋込型医療用デバイス（ＩＭＤ）に結合する手段が作動し、
前記ＩＭＤが埋め込まれて一定の期間の後、前記複数の電極構成のそれぞれに対し２つ以上のエネルギー・レベルで第１の神経刺激パルスを送達するべく、前記外部デバイスがＩＭＤを制御手段が作動し、
前記ＩＭＤによる前記複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報を前記ＩＭＤから前記外部デバイスに提供する手段が作動し、
前記運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値に基づいて、前記複数の電極構成の優先順位を決める出力を前記外部デバイス上に生成する手段が作動し、
追加の生理学的活性を誘導するべく、運動神経線維活性についての第１の捕捉閾値が最も低い１つ以上の電極構成に第２の神経刺激パルスを送達するべく前記外部デバイスによって前記ＩＭＤをプログラミングする手段が作動し、
前記複数の電極構成のそれぞれへの第２の神経刺激パルスの送達に応じて、意図した生理学的活性と許容できない生理学的活性とを含む、誘導された１つ以上の生理学的反応に関する情報を前記外部デバイス上で受信する手段が作動し、
意図した生理学的活性についての第２の捕捉閾値に基づいて、意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の優先順位を決める出力を前記外部デバイス上に生成する手段が作動する、神経刺激システムの作動方法。
【請求項８】
意図した生理学的活性を誘導する前記１つ以上の電極構成において第２の捕捉閾値が最も低い電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達するように、前記外部デバイスが前記ＩＭＤをプログラミングする、請求項７に記載の神経刺激システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、埋込型医療用デバイスに関する。より詳細には、本発明は、医療用デバイス・リードのリード電極構成の自動選択に関する。
【背景技術】
【０００２】
かなりの数の研究が、幅広い範囲の医療、精神、および神経障害または疾患を治療するために、例えば、左右迷走神経、横隔神経、仙骨神経、海綿体神経、および圧受容体を備えた生体構造の部分（例えば、頸動脈）の直接および間接刺激および感知の両方を対象としていた。例えば、迷走神経の刺激は、心不全を含む様々な心臓疾患を治療するための方法として提案されてきた。刺激を受けたおよび／または感知された神経は、特性が交感神経または副交感神経である。
【０００３】
神経刺激および感知システムでは、１つ以上の電極が、パルス発生器などの、埋込型電機パッケージに電気接続されたリード上に形成される。電気エネルギーは、リードの基端のパルス発生器からリード先端の電極まで延びる導体によって、電極に送達される。神経の直接刺激では、電極は神経に直接固定される、この神経の周りに包まれている、またはその神経の隣に位置決めされるように構成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
神経刺激信号によって誘導された生理学的活性および治療効果の程度に基づいて、ほとんどの神経捕捉で電極構成の優先順位を決めることによって、神経刺激リードの電極構成を自動的に選択するためのシステムおよび方法が、本明細書では論じられている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例１では、神経刺激システムは、神経刺激リードと、神経刺激回路と、プロセッサおよびコントローラとを備える。神経刺激リードは、基端部および先端部を有し、先端部に沿って複数の電極を備えている。複数の電極は、自律神経系の一部に近接して位置決めするように構成されている。複数の電極に結合された神経刺激回路は、神経刺激パルスを複数の電極に送達する。プロセッサおよびコントローラは、第１の神経刺激パルスを複数の電極構成それぞれに送達するべく、神経刺激回路を制御するように構成されている。各電極構成は、複数の電極のうちの１つまたは複数を備えている。プロセッサおよびコントローラはさらに、複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報を受信し、運動神経線維活性を誘導する電極構成を識別するように構成されている。
【０００６】
例２では、例１に記載の神経刺激システムであって、プロセッサおよびコントローラは、神経刺激回路を制御して、第１の神経刺激パルスを２つ以上のエネルギー・レベルで複数の電極構成のそれぞれに送達するように構成されている。
【０００７】
例３では、例１または２の何れかに記載の神経刺激システムであって、プロセッサおよびコントローラはさらに、運動神経線維活性に対する第１の捕捉閾値に基づいて、複数の電極構成の優先順位を決めるように構成されている。
【０００８】
例４では、例３に記載の神経刺激システムであって、プロセッサおよびコントローラはさらに、第２の神経刺激パルスを運動神経線維活性に対する最も低い第１の捕捉閾値で１つ以上の電極構成に送達し、複数の電極構成のそれぞれへの第２の神経刺激パルスの送達
に応じて誘導された１つ以上の生理学的反応に関する情報を受信するように、神経刺激回路を制御する。
【０００９】
例５では、例１から４の何れかに記載の神経刺激システムであって、さらに、１つ以上の生理学的反応を示す信号を感知し、１つ以上の生理学的反応に関する情報を生成するように構成された１つ以上の生理学的活性センサを備えている。
【００１０】
例６では、例４に記載の神経刺激システムであって、１つ以上の生理学的反応は、意図した生理学的活性および許容できない生理学的活性を含み、プロセッサおよびコントローラはさらに、許容できない生理学的活性を誘導する電極構成を除くとともに、意図した生理学的活性に対する第２の捕捉閾値に基づいて、意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の優先順位を決めるように構成されている。
【００１１】
例７では、例１から６の何れかに記載の神経刺激システムであって、プロセッサおよびコントローラは、最も低い第２の捕捉閾値で意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達するようにプログラム可能である。
【００１２】
例８では、例１から７の何れかに記載の神経刺激システムであって、さらに、運動神経線維活性を示す信号を感知し、運動神経線維活性に関する情報を生成するように構成された活性センサを備えている。
【００１３】
例９では、方法は、神経刺激パルスを複数の電極に送達する神経刺激回路に複数の電極を結合するステップを含んでおり、複数の電極は自律神経系の一部に近接して位置決めされている。方法はまた、第１の神経刺激パルスを複数の電極構成のそれぞれに送達するように、神経刺激回路を制御するステップを含んでいる。各電極構成は、複数の電極のうちの１つまたは複数を備えている。方法はさらに、複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報を受信するステップと、運動神経線維活性を誘導する電極構成を識別するステップとを含んでいる。
【００１４】
例１０では、例９に記載の方法であって、制御するステップは、第１の神経刺激パルスを２つ以上のエネルギー・レベルで複数の電極構成のそれぞれに送達するべく、神経刺激回路を制御するステップを含んでいる。
【００１５】
例１１では、例９または１０の何れかに記載の方法であって、さらに、運動神経線維活性に対する第１の捕捉閾値に基づいて、複数の電極構成の優先順位を決めるステップを含んでいる。
【００１６】
例１２では、例１１に記載の方法であって、さらに、第２の神経刺激パルスを運動神経線維活性に対する最も低い第１の捕捉閾値で１つ以上の電極構成に送達するべく、神経刺激回路を制御するステップと、複数の電極構成のそれぞれへの第２の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された１つ以上の生理学的反応に関する情報を受信するステップとを含んでいる。
【００１７】
例１３では、例１２に記載の方法であって、１つ以上の生理学的反応は、意図した生理学的活性および許容できない生理学的活性を含み、この方法はさらに、許容できない生理学的活性を誘導する電極構成を除くステップと、意図した生理学的活性に対する第２の捕捉閾値に基づいて、意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の優先順位を決めるステップとを含んでいる。
【００１８】
例１４では、例９から１３の何れかに記載の方法であって、さらに、最も低い第２の捕
捉閾値で意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達するステップを含んでいる。
【００１９】
例１５では、方法は自律神経系の一部に近接して複数の電極を位置決めするステップを含んでおり、複数の電極は神経刺激リードの先端部に沿って配置されている。神経刺激リードは、第１の神経刺激パルスを複数の電極に送達するように構成された外部デバイスに結合されている。外部デバイスはその後、第１の神経刺激パルスを２つ以上のエネルギー・レベルで複数の電極構成のそれぞれに送達するように制御される。各電極構成は、複数の電極のうちの１つまたは複数を備えている。複数の電極構成のそれぞれへの第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報が、外部デバイスに提供される。運動神経線維活性に対する第１の捕捉閾値に基づいて、複数の電極構成の優先順位を決める出力が、外部デバイス上に生成される。
【００２０】
例１６では、例１５に記載の方法であって、さらに、神経刺激リードを埋込型医療用デバイス（ＩＭＤ）に結合するステップを含んでいる方法。
例１７では、例１６に記載の方法であって、ＩＭＤが一定の期間埋め込まれた後に、方法はさらに、第１の神経刺激パルスを２つ以上のエネルギー・レベルで複数の電極構成のそれぞれに送達するようにＩＭＤを制御するステップを含んでいる。ＩＭＤから、複数の電極構成のそれぞれへのＩＭＤによる第１の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された運動神経線維活性に関する情報が、外部デバイスに提供される。運動神経線維活性に対する第１の捕捉閾値に基づいて、複数の電極構成の優先順位を決める出力が、外部デバイス上に生成される方法。
【００２１】
例１８では、例１７に記載の方法であって、さらに、第２の神経刺激パルスを運動神経線維活性に対する最も低い第１の捕捉閾値で電極構成のうちの１つ以上に送達するべく、ＩＭＤを外部デバイスでプログラミングするステップを含んでいる。複数の電極構成のそれぞれへの第２の神経刺激パルスの送達に応じて誘導された１つ以上の生理学的反応に関する情報が、外部デバイスによって受信される。
【００２２】
例１９では、例１８に記載の方法であって、１つ以上の生理学的反応は、意図した生理学的活性および許容できない生理学的活性を含み、この方法はさらに、意図した生理学的活性に対する第２の捕捉閾値に基づいて、意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の優先順位を決める出力を外部デバイス上に生成するステップを含んでいる。
【００２３】
例２０では、例１９に記載の方法であって、さらに、最も低い第２の捕捉閾値で意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達するべく、ＩＭＤを外部デバイスでプログラミングするステップを含んでいる。
【００２４】
多数の実施形態が開示されたが、本発明のさらに他の実施形態が、本発明の例示的な実施形態を示し、記載する、以下の詳細な説明から当業者には明らかになるだろう。したがって、図面および詳細な説明は、実際は例示的なものとして解釈されるべきものであり、限定的なものとして解釈されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】神経刺激システム、およびこの神経刺激システムが使用される環境の一部の一実施形態を示す図。
【図２】神経刺激システム、およびこの神経刺激システムが使用される環境の一部の別の実施形態を示す図。
【図３】図１に示す神経刺激システムの一部の一実施形態を示すブロック図。
【図４】図２に示す神経刺激システムの一部の一実施形態を示すブロック図。
【図５】図１および図３に示す神経刺激システム内への神経刺激リードの埋込および位置決め中に、電極構成を選択するステップの一実施形態を示すフロー図。
【図６】図２および図４に示す神経刺激システム内への埋込型医療用デバイスの埋込後に、電極構成を選択するステップの一実施形態を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は様々な変更形態および代替形態に修正可能であり、特定の実施形態が、例として図面に示されており、以下に詳細に説明する。しかし、本発明を記載した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。そうではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような、本発明の範囲に含まれる全ての変更形態、等価物、および代替形態を含むことを意図している。
【００２７】
図１は、神経刺激システム１０、およびこのシステム１０が使用される環境の一部の一実施形態を例示している。システム１０は、生理学的活性を感知する活性センサ１２と、迷走神経刺激を送達する経静脈リード１４と、活性センサ１２にケーブル１８を介して結合され、リード１４にケーブル２０を介して結合される外部システム１６とを備えている。外部システム１６は、いくつかの実施形態ではプログラマであり、感知された生理学的活性を使用した迷走神経刺激の最適化を可能にする。活性センサ１２が感知するように構成することができる生理学的活性の例としては、咽頭活性および筋肉活性などの運動神経線維活性、咳、血圧変化、心拍数変化、および／または誘発神経応答が挙げられる。
【００２８】
リード１４は、基端２２、先端２４、および基端２２と先端２４の間に結合された細長い本体２６を有する経静脈リードである。基端２２はコネクタ２８を備えている。例示した実施形態では、先端２４は、刺激電極３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、および３０ｄを備えている。図１に示すように、身体３２は、首３４と、右内頸静脈３６と、左内頸静脈３８と、右鎖骨下静脈４０と、左鎖骨下静脈４１とを有する。リード１４は、心臓ペーシング・リードを埋込する際に利用されるものと同様の技法を使用して、挿入される。挿入中、先端２４は切開部を通して左鎖骨下静脈４１に入り、左鎖骨下静脈４１内を前進し、その後、右鎖骨下静脈４０内を右内頸静脈３６に向かって前進し、右内頸静脈３６に入り、電極３０ａ〜３０ｄが１つ以上の迷走神経刺激部位に到達するまで、右内頸静脈３６内を前進する。先端２４が右内頸静脈３６内に入った後に、刺激電極３０ａ〜３０ｄが位置決めされ、必要に応じて、リード１４、および／またはスタイレット、ガイド・ワイヤ、またはガイド・カテーテルなどのリード挿入ツールを使用して、再位置決めされる。
【００２９】
電極３０ａ〜３０ｄは、神経刺激を、頸部内の右内頸静脈３６に隣接している迷走神経４２に送達することを可能にする。いくつかの実施形態では、活性センサ１２は、喉頭活性を示す信号を感知するように、首の咽頭上に定置される。いくつかの実施形態では、活性センサ１２は、米国特許出願公開第２００８／００５８８７４号公報に記載された喉頭活性センサとほぼ同様であり、その全体を本明細書に援用する。喉頭活性は、迷走神経４２に送達される神経刺激に対する迷走神経４２の反応の尺度として使用される。様々な実施形態では、喉頭活性は、電極３０ａ〜３０ｄなどの刺激電極の定置、刺激強度（例えば、刺激振幅、周波数、持続時間、およびデューティ・サイクル）を制御するものなどの刺激パラメータの最適化、および神経刺激への迷走神経４２の反応に影響を与える様々なイベントの検出または監視のためにモニタされる。
【００３０】
電極３０ａ〜３０ｄは、迷走神経４２に刺激を与えるように配置されているが、リード１４および電極３０ａ〜３０ｄは、自律神経系の他の部分に刺激を与えるように位置決めすることができる。例えば、リード１４は別の実施形態では、圧受容体または脊髄に刺激を与えるように位置決めすることができる。
【００３１】
図１に示すように、基端２２は、リード１４、および図２を参照して以下に論じるような埋込型医療用デバイスの埋込手術中などに、身体３２の外側に留まる。これにより、基端２２を埋込型医療用デバイスに接続する前に、所望の通りに電極３０ａ〜３０ｄを定置することが可能になる。基端２２は、外部システム１６からの神経刺激の送達を可能にするように、ケーブル２０のコネクタ４４に結合されたコネクタ２８を備えている。外部システム１６は、外科医または他の介護士などのユーザが、リード１４を介した神経刺激の送達を制御し、活性センサ１２によって感知された喉頭を示す信号を監視することを可能にする。
【００３２】
図１に示すシステム１０の構成は、例示的な目的で提示された例である。本主題は一般に、迷走神経刺激から生じる生理学的活性を示すあらゆる信号を使用したあらゆる電極構成を使用して送達された神経刺激の監視および最適化を含んでいる。例えば、リード１４は、１つ以上の刺激電極を備えることができ、神経刺激を送達するための電極対は、リード１４上の２つの電極またはリード１４上の１つの電極、および迷走神経に必ずしも隣接していない基準電極を備えることができる。加えて、４つの電極３０ａ〜３０ｄが示されているが、リードはリード１４上に４つより多いまたはより少ない電極３０を備えていてもよい。いくつかの実施形態では、基準電極は緊急使用のための皮膚パッチ電極である。いくつかの実施形態では、リード１４上の刺激電極３０ａ〜３０ｄに加えて、またはその代わりに、それぞれ迷走神経４２を囲む１つ以上の神経カフ電極が使用される。他の可能性のある電極構成としては、ラップ電極、および／または螺旋、直線またはバイアス多極電極構成が挙げられる。いくつかの実施形態では、電極３０ａ〜３０ｄは、左内頸静脈３８内に定置される。これらの実施形態では、挿入中、先端２４は、切開部を通して左鎖骨下静脈４１または右鎖骨下静脈４０に入り、右鎖骨下静脈４０から左内頸静脈３８に入り、電極３０ａ〜３０ｄが１つ以上の迷走神経刺激部位に到達するまで左内頸静脈３８内を前進する。頸部領域、または神経標的近くの他の血管外位置での頸動脈シース内にリードを埋込することなど、他の埋込方法も可能である。
【００３３】
さらに、単一のリード１４が図１に示されているが、システム１０は、患者の異なる位置に配置された複数のリードを含むように構成できる。例えば、各リードが異なるタイプの生理学的反応を提供するように、複数のリードを位置決めすることができる。このような構成では、本明細書に記載する自動的な電極構成を、各リード上で個別に行なって、神経応答を最適化することができる。いくつかの例示的な実施では、システム１０は、両側迷走神経刺激、左および／または右迷走神経の多リード刺激、多リード脊髄刺激、圧受容体の刺激、またはその組合せを与えるように構成されている。
【００３４】
図２は、神経刺激システム５０、およびこのシステム５０が使用される環境の一部の一実施形態を例示している。システム５０は、基本的に、神経刺激が身体１０１内に埋め込まれた埋込型医療用デバイス５２から送達されるという点において、システム１０と異なる。図１および２は、埋込型神経刺激システムの埋込みおよび使用の異なる段階を示している。特に、図１は、電極３０ａ〜３０ｄが迷走神経刺激の望ましい実行を達成するように定置された状態で、リード１４が挿入される間の埋込み施術のさなかにセットアップされたシステムを示している。図２は、埋込型神経刺激システムが慢性的な使用のためにプログラミングされた場合の埋込み施術の最終段階の間に、または埋込型神経刺激システムが必要に応じて調節される際のフォローアップ検査の間などの、埋込型神経刺激システムが完全に埋め込まれた後のシステム・セットアップを示している。
【００３５】
活性センサ５４は、無線リンクを介して外部システム１６と通信することが可能な活性センサ１２（図１）の一実施形態を表している。いくつかの実施形態では、活性センサ５４および外部システム１６は、無線周波数電磁遠隔測定リンクなどの、通信リンク５６として示された、遠隔測定により無線結合されている。
【００３６】
埋込型医療用デバイス５２は、電極３０ａ〜３０ｄのあらゆる組合せを通して、神経刺激を送達する。電極３０ａ〜３０ｄが定置された後に、リード１４の基端２２は、コネクタ２８を介して埋込型医療用デバイス５２に接続される。動作中、リード１４は電気信号をＩＭＤ５２と電極３０ａ〜３０ｄとの間に送達する。異なる大きさ、位相、および／またはタイミング特徴を有するエネルギーを電極３０ａ〜３０ｄそれぞれに、またはそれぞれから送達することができるように、電極３０ａ〜３０ｄをＩＭＤ５２によって別に制御することができる。いくつかの実施形態では、埋込型医療用デバイス５２のハウジングは、基準電極として働き、神経刺激は、電極３０ａ〜３０ｄから選択された何れかの電極、および埋込型医療用デバイス５２のハウジングを使用して送達することができる。いくつかの実施形態では、迷走神経４２内の神経活性は、電極３０ａ〜３０ｄから選択された何れかの単一のまたは組合せの電極、および埋込型医療用デバイス５２のハウジングを使用して感知される。いくつかの実施形態では、神経刺激回路に加えて、埋込型医療用デバイス５２は、１つ以上の心臓ペースメーカ、心臓除細動器／除細動器、薬物送達デバイス、および生物治療デバイスなどの、他の監視または治療回路またはデバイスを備えている。システム５０は別の方法では、上に論じたように、複数のリード１４を備えるように構成することができる。
【００３７】
交感神経系または副交感神経系を刺激することにより、心拍数および血圧などの、心臓に関連する生理学的パラメータへの効果を得ることができる。加えて、交感神経系を刺激することにより、瞳孔が拡張し、唾液および粘液生成が減少し、気管支筋が弛緩し、胃の不随意収縮（蠕動）の連続波および胃の運動性が減少し、肝臓によるグリコーゲンからグルコースへの転換が増加し、腎臓による尿分泌が減少し、膀胱の壁面が弛緩し、膀胱の括約筋が閉じる。副交感神経系を刺激することにより（交感神経系を抑制することにより）、瞳孔が収縮し、唾液および粘液生成が増加し、気管支筋が収縮し、胃および大腸での分泌および運動性が増加し、小腸での消化が増加し、尿分泌が増加し、膀胱の壁面が収縮し、膀胱の括約筋が弛緩する。交感神経系および副交感神経系に関連する機能は多く、互いに複雑に一体化することができる。
【００３８】
迷走神経４２は救心性を有し、それによって神経刺激が中枢神経系（ＣＮＳ）に伝達される。迷走神経刺激は同時に、副交感神経活性を増加させ、交感神経活性を減少させ、心筋梗塞後患者内の致命的不整脈に対するさらなるリモデリングまたは素因を防ぎ、自律平衡を回復し、心拍変動（ＨＲＶ）を増加させるのを助け、異常肥大心筋症（ＨＣＭ）、神経性高血圧、および不整脈保護の際に副交感神経緊張を増加させ、交感神経緊張を減少させ、狭心症症状を減少させ、冠血流（ＣＢＦ）を増加させ、心筋梗塞後の鬱血性心不全（ＣＨＦ）の進行または悪化を防ぐと考えられる。電極３０ａ〜３０ｄは、迷走神経４２を刺激して、記載した生理学的反応の何れかを提供するように構成および配置することができる。電極３０ａ〜３０ｄは、図１および２では右迷走神経４２に近接して配置されているが、電極３０ａ〜３０ｄは、左迷走神経を刺激して、てんかんおよび鬱病などの他の生理学的および心理学的疾患を治療するように構成および配置することができる。
【００３９】
外部システム１６は、ユーザによって埋込型医療用デバイス５２の制御、およびこれとの通信を行なう。外部システム１６および埋込型医療用デバイス５２は、遠隔測定リンク５８を介して通信可能に結合される。いくつかの実施形態では、外部システム１６はプログラマを備えている。外部システム１６は、ＩＭＤ５２によって提供されるプログラミングされた治療を調節するために使用することができ、このＩＭＤ５２は、デバイス・データ（例えば、電池情報およびリード抵抗）および治療データ（例えば、感知および刺激データ）を、例えば無線遠隔測定を使用してプログラマに報告することができる。
【００４０】
他の実施形態では、外部システム１６は、遠隔測定リンク５８を介して埋込型医療用デ
バイス５２と通信する外部デバイスと、遠隔位置の遠隔デバイスと、外部デバイスおよび遠隔デバイスをリンクさせる遠隔通信ネットワークとを備えた患者管理システムである。患者管理システムは、患者状態の監視、および治療の調節などの目的で、遠隔位置から埋込型医療用デバイス５２へのアクセスを可能にする。いくつかの実施形態では、遠隔測定リンク５８は誘導遠隔測定リンクである。代替実施形態では、遠隔測定リンク５８は、遠距離場の無線周波数遠隔測定リンクである。
【００４１】
図３は、活性センサ１２および外部システム１６を備えた、システム１０（図１）の一部の一実施形態を示すブロック図である。いくつかの実施形態では、活性センサ１２は、生理学的活性を示す信号である加速度信号を感知する加速度計７０を備えている。加速度計７０は、迷走神経刺激が送達される場合に、迷走神経内の活性を示す喉頭の振動の大きさおよび周波数を感知するのに適した特徴を有する。いくつかの実施形態では、加速度計７０は、信号品質に基づいて生理学的活性を示す信号として加速度信号の選択を可能にする複数の加速度計を表している。
【００４２】
外部システム１６は、神経刺激分析器７４と、神経刺激回路７６と、外部制御装置７８と、ユーザ・インターフェイス８０とを備えている。神経刺激回路７６は、神経刺激を電極３０ａ〜３０ｄなどの刺激電極に送達する。外部制御装置７８は、神経刺激回路７６からの神経刺激の送達を含む、外部システム１６の動作全体を制御する。いくつかの実施形態では、外部制御装置７８は、神経刺激回路７６を制御して、神経刺激を複数の電極構成に送達し、各電極構成は１つ以上の電極３０ａ〜３０ｄを備えている。ユーザ・インターフェイス８０により、ユーザが神経刺激を制御し、神経刺激に対する迷走神経の反応を監視することを可能にする。いくつかの実施形態では、ユーザ・インターフェイス８０は、神経刺激に対する迷走神経の反応に関する視覚的出力を提供するディスプレイを備えている。
【００４３】
神経刺激分析器７４は、生理学的活性入力８２と、神経刺激入力８４と、処理回路８６とを備えている。生理学的活性入力８２は、ケーブル１８を介して活性センサ１２から生理学的活性を示す信号を受信する。代替実施形態では、システム１０は活性センサ１２を備えておらず、生理学的活性に関する臨床医の見解が、臨床医によって手動で生理学的活性入力８２に提供される。神経刺激入力８４は、迷走神経への神経刺激の送達を示す信号を受信する。処理回路８６は、その信号を使用して、システム１０の動作および性能を分析するために、生理学的活性を示す信号を処理する。加えて、処理回路８６は、生理学的活性を誘導する電極構成を、生理学的活性が誘導される閾値エネルギー・レベルに関連付ける。
【００４４】
図４は、通信リンク５６を介して外部システム１６に結合された活性センサ５４、および通信リンク５８を介して外部システム１６に結合された埋込型医療用デバイス５２を備えた、システム５０の一部の一実施形態を示すブロック図である。いくつかの実施形態では、システム５０は、通信リンク９１を介して外部システム１６に結合された１つ以上の追加の生理学的活性センサ９０を備えている。活性センサ５４は、加速度計９２およびセンサ遠隔測定回路９３を備えている。例示した実施形態では、通信リンク５６は遠隔測定リンクである。センサ遠隔測定回路９３は、生理学的活性（例えば、運動神経線維活性）を示す感知された信号を、遠隔測定リンク５６を介して外部システム１６に伝達する。
【００４５】
１つ以上の生理学的活性センサ９０は、遠隔測定リンク５６を介して外部システム１６に生理学的活性を示す信号を伝達するセンサ遠隔測定回路９４を備えている。いくつかの実施形態によると、生理学的活性センサ９０は、自動神経システム（ＡＮＳ）活性を感知するセンサ・アセンブリを備えている。センサは、閉ループ内にフィードバックを提供するために使用することができる。１つ以上の生理学的活性センサ９０によって検出するこ
とが可能である生理学的活性の例としては、咳、声の変化および喉頭けいれんなどの発声関連の生理学的活性、呼吸困難および無呼吸などの呼吸関連の生理学的活性、心拍数調節、除脈、頻脈性不整脈および心拍出量低下などの心臓関連の生理学的活性、および嘔吐、咽頭炎症、異常感覚、および胃のむかつきなどの患者の不快感が挙げられる。１つ以上の生理学的活性センサ９０は、生理学的活性を検出するための様々なタイプのセンサおよび回路を備えることができる。例えば、インピーダンス・センサ、加速度計および／または音響センサは、咳を検出するために使用することができる。音響センサはまた、発声関連の生理学的活性を検出するために使用することができる。分時換気量および経胸腔インピーダンスなどの呼吸センサは、呼吸関連の生理学的活性を検出するために使用することができる。心臓関連の生理学的活性を、心拍数センサ、不整脈検出器、血圧センサ、および血流センサを使用して検出することができる。また、患者の不快感に関連する患者および／または外科医の入力を、外部デバイス１６に提供することができる。生理学的活性センサ９０に適切なセンサの例示的な実施形態は、例えば、米国特許第７，５６１，９２３号公報、米国特許出願公開第２００８／００８６１８１号公報、および米国特許出願公開第２００８／００５１８３９号公報に記載されており、それぞれ全体を参照によって援用する。
【００４６】
外部システム１６は、神経刺激分析器９５と、外部遠隔測定回路９６と、外部制御装置９８と、ユーザ・インターフェイス１００とを備えている。外部遠隔測定回路９６は、通信リンク５６を介して活性センサ５４から生理学的活性を示す信号を受信し、いくつかの実施形態では、通信リンク９１を介して１つ以上の生理学的活性センサ９０から生理学的活性を示す信号を受信する。外部遠隔測定回路９６はまた、遠隔測定リンク５８を介して埋込型医療用デバイス５２と通信して、埋込型医療用デバイス５２によって送達される神経刺激を制御する。外部制御装置９８は、埋込型医療用デバイス５２から送達される神経刺激を制御するコマンドの伝達を含む、外部システム１６の動作全体を制御する。
【００４７】
本実施形態では、神経刺激分析器９５は、生理学的活性入力１０２と、神経刺激入力１０４と、処理回路１０６とを備えている。生理学的活性入力１０２は、通信リンク５６を介して活性センサ１２から生理学的活性を示す入力を受信する。いくつかの実施形態では、生理学的活性入力１０２はまた、神経刺激中に生成された生理学的活性を示す１つ以上の生理学的活性センサ９０から入力を受信する。代替実施形態では、システム５０は活性センサ５２および／または９０を備えておらず、生理学的活性に関する臨床医の見解が、臨床医によって手動で生理学的活性入力１０２に提供される。神経刺激入力１０４は、迷走神経への神経刺激の送達を示す信号を受信する。処理回路１０６は、システム５０の動作および性能を分析するために、生理学的活性を示す信号を処理する。加えて、処理回路１０６は、生理学的活性を誘導する電極構成を、生理学的活性が誘導される閾値エネルギー・レベルに関連付ける。
【００４８】
埋込型医療用デバイス５２は、神経刺激回路１１０と、埋込制御装置１１２と、埋込遠隔測定回路１１４とを備えている。神経刺激回路１１０は、電極３０ａ〜３０ｄなどの刺激電極を通して神経刺激を送達する。埋込制御装置１１２は、神経刺激の送達を制御し、外部システム１６から伝達されたコマンドに応答する。埋込遠隔測定回路１１４は、遠隔測定リンク５８を介して外部システム１６からコマンドを受信し、必要に応じて、遠隔測定リンク５８を介して外部システム１６に信号を伝達する。
【００４９】
図１〜４に示すシステムは、神経刺激信号が印加された場合に、低いエネルギーで意図する生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成の選択を容易にするように構成されている。１つ以上の電極構成は、神経刺激信号が印加される１つ以上の電極３０ａ〜３０ｂの組合せを含む。外部システム１６は、各電極構成に印加される神経刺激信号に応じて生じる生理学的活性に関連する情報を受信し、（１つ以上の）最適なまたは好ましい電極構成
を決定する際に臨床医を支援する出力を提供するために利用される。選択された１つ以上の電極構成は、生理学的活性の捕捉閾値の関数である。上に論じたように、図１および３は、最適な位置決めを得るためにリード１４の埋め込み中に適切な電極構成を選択するシステム構成を示しており、図２および４は、ＩＭＤ５２がある期間の埋込型後に（例えば、埋込後の外来通院で）適切な電極構成を選択するシステム構成を示している。
【００５０】
図５は、図１および３に示す神経刺激システム内へのリード１４の埋込および位置決め中に、電極構成を選択する過程の一実施形態を示すフロー図である。最初、臨床医は、リード１４および電極３０ａ〜３０ｄを神経４２に近接して位置決めする。いくつかの実施形態では、リード１４は、図１に示すように、ケーブル２０を介して外部デバイス１６に接続されている。代替実施形態では、リード１４は、ＩＭＤ５２に接続され、ＩＭＤ５２の埋込前にケーブルを介してまたは遠隔測定で制御される。
【００５１】
ステップ１２０では、外部デバイス１６は、電極３０ａ〜３０ｄの複数の構成に第１の神経刺激パルスを送達するように、神経刺激回路７６を制御する。第１の神経パルスの振幅は、患者の生理学的活性を誘導するために選択される。いくつかの実施形態では、外部デバイス１６は、多数の電極構成への刺激パルスの送達により体系的に繰り返す。いくつかの実施形態では、電極構成は双極性構成である。他の実施形態では、電極構成は単極性構成である、または３つ以上の電極を備えている。電極構成は、選択した極の数に対する電極３０ａ〜３０ｄの可能な組合せのいくつかまたは全てを含むことができる。すなわち、臨床医は、反応を生成しないと知られているような特定の電極構成（例えば、電極が非常に離間していて反応を提供できない）を省くことが可能であることがある。例えば、リード１４が図１に示すように４つの電極３０ａ〜３０ｄを備えており、双極刺激が検査されている場合、外部デバイス１６は、刺激パルスを最大６つの電極構成：３０ａおよび３０ｂ、３０ａおよび３０ｃ、３０ａおよび３０ｄ、３０ｂおよび３０ｃ、３０ｂおよび３０ｄ、および３０ｃおよび３０ｄに送達する。別の例として、リード１４が８つの電極を備えており、双極刺激が検査されている場合、外部デバイスは、刺激パルスを最大２８の電極構成に送達する。
【００５２】
いくつかの実施形態では、外部デバイス１６は、各電極構成に対する２つ以上のエネルギー・レベルで第１の神経刺激パルスを送達するように、神経刺激回路７６を制御する。１つの例示的実施では、外部デバイス１６は、１ｍＡおよび２ｍＡで第１の刺激パルスを送達するように、神経刺激回路７６を制御する。複数のエネルギー・レベルでの第１の刺激パルスの送達は、様々な電極構成に対する捕捉閾値を識別するのを助ける。
【００５３】
ステップ１２２では、外部デバイス１６は、各電極構成に対して誘導される生理学的活性に関連する情報を受信する。生理学的活性としては、例えば、咽頭振動などの運動神経線維活性を挙げることができる。いくつかの実施形態では、生理学的活性に関連する情報は、生理学的活性入力８２に提供される活性センサ１２から信号の形で受信される。他の実施形態では、生理学的活性に関連する情報は、例えば、臨床医による見解に基づいて、ユーザ・インターフェイス８０上に外部システム１６への入力として提供される。
【００５４】
決定ステップ１２４では、外部デバイス１６は、生理学的活性が最小数の極（すなわち、電極構成）に対して提供されるかどうかを決める。例えば、外部デバイス１６はステップ１２２の結果を表示することができ、臨床医は、生理学的活性を誘導した電極構成の数が十分であるかどうかを決定することができる。別の方法では、咽頭反応を提供する最小数の極を外部デバイス１６内にプログラミングすることができ、外部デバイス１６は、最小数の極が生理学的活性を提供しなかったというメッセージまたは警告を表示することができる。
【００５５】
決定ステップ１２４で、最小数の極が生理学的活性を生成しない場合、その後、ステップ１２６では、臨床医は、電極３０ａ〜３０ｄが神経４２に対して異なるように位置決めされるように、リード１４を再位置決めする。いくつかの実施形態では、電極３０ａ〜３０ｄは頭側で移動される。他の実施形態では、電極３０ａ〜３０ｄは尾側で移動される。過程はその後、ステップ１２０に戻って、複数の電極構成を再び検査する。
【００５６】
決定ステップ１２４で、最小数の極が生体活性を生成する場合、その後、ステップ１２８では、外部デバイス１６は、生理学的活性を誘導する電極構成を識別する出力を生成する。例えば、いくつかの実施形態では、外部デバイス１６は、生理学的活性を誘導する電極構成を表示する。活性センサ１２が生理学的活性を検出する実施形態では、外部デバイス１６はまた、生理学的活性の大きさを表示することができる。外部デバイス１６が２以上の振幅で第１の神経刺激パルスを送達するように神経刺激回路７６を制御する実施形態では、外部デバイス１６は、各電極構成が生理学的活性を誘導する振幅（すなわち、捕捉閾値）を表示することができる。
【００５７】
ステップ１３０では、外部デバイス１６は、ステップ１２８で識別された電極構成の記憶を容易にすることができる。例えば、外部デバイス１６は、電極構成並びに、あらゆる関連する生理学的活性の大きさおよび捕捉閾値を、外部デバイス１６のメモリ内に局所的に記憶することができる、または情報を中央サーバに伝達することができる。外部デバイス１６は、加えてまたは別の方法では、将来の参照のために患者の記録として記憶された識別された電極構成に関連する情報を提供することができる。ステップ１２０〜１３０は、直立または背臥位姿勢に対して繰り返すことができる。
【００５８】
生理学的活性を誘導する電極構成の数が十分である場合、リード１４をＩＭＤ５２に接続することができ、埋込施術を完了することができる。埋込後、神経４２に対するリード１４の自然に生じる「ずれ」、およびリード１４および電極３０ａ〜３０ｄ周りの組織形成は、生理学的活性を誘導する電極構成に影響がある可能性がある。すなわち、識別された電極構成の捕捉閾値は変化する可能性がある、または生理学的活性を誘導する電極構成は変更する可能性がある。
【００５９】
図６は、図２および４に示される神経刺激システムへの埋込型医療用デバイスの埋込後に、電極構成を選択する過程の一実施形態を示すフロー図である。ステップ１４０では、外部デバイス１６は、図５に関して上に記載した過程と同様に、電極３０ａ〜３０ｄの複数の構成に第１の刺激神経パルスを送達するように、ＩＭＤ５２内で神経刺激回路１１０を制御する。いくつかの実施形態では、外部デバイス１６は、各電極構成に対して２つ以上のエネルギー・レベルで第１の神経刺激パルスを送達するように、神経刺激回路１１０を制御する。
【００６０】
ステップ１４２では、外部デバイス１６は、各電極構成に対して誘導された生理学的活性に関連する情報を受信する。生理学的活性としては、例えば、咽頭振動などの運動神経線維活性を挙げることができる。いくつかの実施形態では、生理学的活性に関する情報は、生理学的活性入力１０２に提供される活性センサ５４から信号の形で受信される。本実施形態では、生理学的活性入力１０２は、神経刺激信号によって誘導される生理学的活性入力に関する信号を受信するように構成されている。他の実施形態では、生理学的活性に関する情報は、例えば、臨床医による見解に基づいて、ユーザ・インターフェイス１００上に外部システム１６への入力として提供される。
【００６１】
いくつかの実施形態では、外部デバイス１６はその後、埋込後の生理学的活性を誘導する電極構成と、埋込前の生理学的活性を誘導する電極構成と比較することができる。加えて、外部デバイス１６は、各電極構成に対する埋込前および埋込後の捕捉閾値を比較する
ことができる。この情報は、臨床医が、例えば、リード１４が埋め込まれてから「ずれ」たかどうか、および埋込中に識別されたリードと異なる電極構成が長期治療送達により適しているかどうかを決めるのを助けることができる。
【００６２】
ステップ１４４では、外部デバイス１６は、各電極構成に対する捕捉閾値に基づいて、複数の電極構成の優先順位を決める。例えば、外部デバイス１６は、生理学的活性が誘導される最も低い捕捉閾値に基づいて、電極構成をグループとして表示することができる。例えば、外部デバイス１６は、１つのグループでは１ｍＡで生理学的活性を誘導する電極構成を表示することができ、別のグループでは２ｍＡで生理学的活性を誘導する電極構成を表示することができる。
【００６３】
ステップ１４６では、外部デバイス１６は、生理学的活性に対する最も低い捕捉閾値で１つ以上の電極構成に第２の神経刺激パルスを送達するように、神経刺激回路１１０を制御する。代替実施形態では、外部デバイス１６は、生理学的活性を誘導した全ての電極構成に第２の神経刺激パルスを送達するように、神経刺激回路１１０を制御する。いくつかの実施形態では、神経刺激回路１１０は、２つ以上の振幅で第２の神経刺激を送達するように制御される。いくつかの実施形態では第１の神経刺激パルスより大きい振幅を有する第２の神経刺激パルスは、追加の生理学的活性を誘導するように構成されている。例えば、第２の神経刺激パルスは、心拍数調節、房室（ＡＶ）伝導、および／またはＱＲＳ群およびＴ波心電図特徴の変化などの意図した生理学的活性を誘導することができる。第２の神経刺激パルスはまた、上に論じたような、許容できないまたは望ましくない生理学的活性を誘導することができる。
【００６４】
ステップ１４８では、外部デバイス１６は、検査された各電極構成に対する第２の神経刺激信号によって誘導された生理学的活性に関する情報を受信する。いくつかの実施形態では、誘導された生理学的活性に関する情報は、生理学的活性の入力１０２に提供される１つ以上の生理学的活性センサ９０から信号の形で受信される。他の実施形態では、誘導された生理学的活性に関する情報は、例えば、臨床医による見解または患者による発言に基づいて、ユーザ・インターフェイス１００上に外部システム１６への入力として提供される。
【００６５】
ステップ１５０では、外部デバイス１６は、どの電極構成が意図したおよび許容できない生理学的活性を誘導するかに基づいて、また意図した生理学的活性が各電極構成に生じる捕捉構成に基づいて、複数の電極構成の優先順位を決める。例えば、外部デバイス１６は、１つ以上の意図した生理学的反応が誘導される最も低い捕捉閾値に基づいて、生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成をグループとして表示することができる。外部デバイス１６はまた、許容できない生理学的活性を誘導する電極構成の何れかを除くことができる。外部デバイス１６はその後、各電極構成に対する生理学的活性プロファイルと共に、１つ以上の推奨される電極構成を表示することができる。ステップ１４０〜１５０は、直立または背臥位姿勢に対して繰り返すことができる。
【００６６】
ステップ１５２では、臨床医は、最も低い捕捉閾値で意図した生理学的活性を誘導する１つ以上の電極構成のうちの少なくとも１つに治療を送達するように、ＩＭＤ５２をプログラミングするために外部デバイス１６を使用する。例えば、多数の電極構成が最も低い捕捉閾値で同様の意図した生理学的活性を提供する場合、外部デバイス１６は、電極構成周期的に繰り返すようにＩＭＤをプログラミングする。
【００６７】
いくつかの実施形態では、神経刺激信号の送達に利用されない電極３０ａ〜３０ｄは、治療のための神経線維への電極３０ａ〜３０ｄの近接によってほとんど影響を受けない他の関数として使用するために、プールにデフォルトとして設定することができる。例えば
、神経刺激パルスの送達に使用されない電極３０ａ〜３０ｄは、無線ＥＣＧベクトルをＩＭＤ５２に提供するために利用することができる。
【００６８】
様々な変更および追加を、本発明の範囲から逸脱することなく、論じた例示的な実施形態に加えることができる。例えば、上に記載した実施形態は特定の特徴に言及しているが、本発明の範囲はまた、特徴の異なる組合せを有する実施形態、および記載した特徴の全てを含んでいない実施形態を含んでいる。したがって、本発明の範囲は、その等価物と共に、特許請求の範囲に含まれるものとして、このような代替、修正、および変形の全てを包含することを意図している。
【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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