(57)【要約】【課題】不整脈の場合にはこれを防止し、正常脈の場合には、自然なタイミングでの心筋の収縮を阻害することなく、心臓にかかる負荷を軽減する。【解決手段】心臓の表面に間隔をあけて配置され、各位置での心臓の脱分極を検出する３以上の検出用電極２と、該検出用電極２と同じ位置に配置され、各位置において心臓を刺激する３以上の刺激用電極２と、各検出用電極２により検出された脱分極の順序が正常であるか否かを判定し、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極２の位置を含む刺激用電極２によって心臓を刺激するよう刺激出力を制御する制御部５とを備える心臓刺激装置１を提供する。【選択図】図１
2014073305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の表面に間隔をあけて配置され、各位置での心臓の脱分極を検出する３以上の検出用電極と、
該検出用電極と同じ位置に配置され、各位置において心臓を刺激する３以上の刺激用電極と、
各前記検出用電極により検出された脱分極の順序が正常であるか否かを判定し、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極によって心臓を刺激するよう刺激出力を制御する制御部とを備える心臓刺激装置。
【請求項２】
前記検出用電極および前記刺激用電極を４以上有する請求項１に記載の心臓刺激装置。
【請求項３】
前記検出用電極および前記刺激用電極を５以上有する請求項２に記載の心臓刺激装置。
【請求項４】
前記制御部が、各前記検出用電極を複数の群のいずれかに分類して記憶し、同一の群に属する全ての前記検出用電極により心臓の脱分極が検出される前に、他の群に属する前記検出用電極により心臓の脱分極が検出された場合に、脱分極の順序が異常であると判定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の心臓刺激装置。
【請求項５】
心臓の表面に間隔をあけて配置された３以上の検出用電極が、心臓の各位置での脱分極を検出し、
制御部が、各前記検出用電極により検出された脱分極の順序が正常であるか否かを判定して、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極によって心臓を刺激する心臓刺激装置の作動方法。
【請求項６】
心臓の表面に間隔をあけて配置され、各位置での心臓の脱分極を検出する３以上の検出用電極と、該検出用電極と同じ位置に配置され、各位置において心臓を刺激する３以上の刺激用電極と、前記検出用電極により検出された脱分極に基づいて前記刺激用電極から出力する制御部とを備える心臓刺激装置の前記制御部に、
前記検出用電極により検出された脱分極の順序と予め記憶されている正常時の脱分極順序とを比較して、脱分極の順序が正常であるか否かを判定する判定ステップと、
該判定ステップにおいて、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極に心臓を刺激するよう刺激信号を出力する刺激出力ステップとを実行させる心臓刺激プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心臓刺激装置とその作動方法および心臓刺激プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに離れて心臓に配置した複数個の心臓感知電極のいずれか１以上の心臓感知電極によって心臓の脱分極が検出された場合に、互いに離れて心臓に配置された複数の心臓刺激電極の全てに心臓刺激信号を与える不整脈防止装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５９−８５２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の不整脈装置は、心臓の拍動が不整脈であるか正常脈であるかに関わらず、全ての心臓刺激電極によって刺激を行うため、不整脈である場合にはこれを防止できるものの、正常脈である場合には、自然なタイミングでの心筋の収縮を強制してしまうので、心臓に負荷がかかるという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、不整脈の場合にはこれを防止し、正常脈の場合には、自然なタイミングでの心筋の収縮を阻害することなく、心臓にかかる負荷を軽減することができる心臓刺激装置とその作動方法および心臓刺激プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、心臓の表面に間隔をあけて配置され、各位置での心臓の脱分極を検出する３以上の検出用電極と、該検出用電極と同じ位置に配置され、各位置において心臓を刺激する３以上の刺激用電極と、各前記検出用電極により検出された脱分極の順序が正常であるか否かを判定し、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極によって心臓を刺激するよう刺激出力を制御する制御部とを備える心臓刺激装置を提供する。
【０００７】
本態様によれば、心臓の表面に間隔をあけて配置された３以上の検出用電極によりそれぞれ脱分極が検出されると、制御部によってその順序の正否が判定される。正常脈の場合には、心臓の興奮波は心臓を一方向に伝播するが、心筋梗塞部位のような瘢痕部位が存在する場合に、その瘢痕部位の周囲を回るように興奮波が電波され、その繰り返しによって不整脈（リエントリ性頻脈）が発生することがある。
【０００８】
したがって、例えば、その瘢痕部位の周囲に３以上の検出用電極を配置して、各検出用電極における脱分極の検出順序が正常な場合の順序とは異なる順序となった場合に、不整脈の兆候を精度よく判定することができる。そして、不整脈の兆候が現れた場合に、本来、脱分極が検出される順序であった検出用電極の位置に刺激を与えることで脱分極を生じさせ、興奮波を衝突させて消滅させ、リエントリ性頻脈の継続を停止させることができる。すなわち、不整脈の兆候を判定して異常な場合に刺激を与えて不整脈の発生を防止するとともに、正常な場合には刺激を与えることなく自然なタイミングでの心臓の伸縮を阻害しないことで、心臓にかかる負担を軽減することができる。
【０００９】
上記態様においては、前記検出用電極および前記刺激用電極を４以上有していてもよい。
このようにすることで、リエントリ性頻脈が発生する際の興奮波の巡回方向を両方向ともに検出して、リエントリ性頻脈の継続を停止させるように心臓に刺激を与えることができる。
【００１０】
また、上記態様においては、前記検出用電極および前記刺激用電極を５以上有していてもよい。
このようにすることで、リエントリ性頻脈が発生する際に興奮波が８の字状に巡回する場合においてもこれを検出して、リエントリ性頻脈の継続を停止させるように心臓に刺激を与えることができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記制御部が、各前記検出用電極を複数の群のいずれかに分類して記憶し、同一の群に属する全ての前記検出用電極により心臓の脱分極が検出される前に、他の群に属する前記検出用電極により心臓の脱分極が検出された場合に、脱分極の順序が異常であると判定してもよい。
このようにすることで、不整脈の兆候をより簡易に判定することができる。この場合に、群は、電極間の物理的距離あるいは電気的距離に応じて決めることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、心臓の表面に間隔をあけて配置された３以上の検出用電極が、心臓の各位置での脱分極を検出し、制御部が、各前記検出用電極により検出された脱分極の順序が正常であるか否かを判定して、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極によって心臓を刺激する心臓刺激装置の作動方法を提供する。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、心臓の表面に間隔をあけて配置され、各位置での心臓の脱分極を検出する３以上の検出用電極と、該検出用電極と同じ位置に配置され、各位置において心臓を刺激する３以上の刺激用電極と、前記検出用電極により検出された脱分極に基づいて前記刺激用電極から出力する制御部とを備える心臓刺激装置の前記制御部に、前記検出用電極により検出された脱分極の順序と予め記憶されている正常時の脱分極順序とを比較して、脱分極の順序が正常であるか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップにおいて、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極に心臓を刺激するよう刺激信号を出力する刺激出力ステップとを実行させる心臓刺激プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、不整脈の場合にはこれを防止し、正常脈の場合には、自然なタイミングでの心筋の収縮を阻害することなく、心臓にかかる負荷を軽減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る心臓刺激装置を示すブロック図である。
【図２】図１の心臓刺激装置の心臓における電極配置例を示す図である。
【図３】図１の制御部による心拍の状態の判定手順を説明するフローチャートである。
【図４】（ａ）正常脈、（ｂ）不整脈、（ｃ）図３のフローチャートによる刺激後の心電信号をそれぞれ示すタイムチャートである。
【図５】図２の電極配置の変形例を示す図である。
【図６】図５の電極配置の場合の心拍の状態の判定手順を説明するフローチャートである。
【図７】図２の電極配置の他の変形例を示す図である。
【図８】図７の電極配置の場合の心拍の状態の判定手順を説明するフローチャートである。
【図９】図２の電極配置の他の変形例を示す図である。
【図１０】図９の電極配置の場合の心拍の状態の判定手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る心臓刺激装置１について、図面を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る心臓刺激装置１は、図１に示されるように、心臓Ａの表面に配置される４つの電極（検出用電極、刺激用電極）２と、該電極２を介して心臓Ａの心電信号を検出する検出部３と、電極２を介して心臓Ａに与える刺激信号を出力する刺激部４と、該刺激部４を制御する制御部５とを備えている。また、制御部５には、記憶部６が接続されている。
【００１７】
電極２は、正極と負極とを有するバイポーラ電極であり、近傍の電位変化を心電信号として検出できるとともに、刺激部４からの刺激信号を心臓Ａに与えることができる構造を有している。
検出部３は、電極２によって検出された心臓Ａ各部の心電信号から、その部位が脱分極したかどうかを判定し、脱分極の発生を発生部位の情報とともに制御部５に通知するようになっている。
【００１８】
制御部５は、検出部３から送られてきた脱分極の順序から正常脈か不整脈かを判定し、不整脈の兆候が判定された場合には、不整脈を防止するための刺激を心臓に与えるように刺激部４を制御するようになっている。
【００１９】
図２に、心臓Ａにおける電極の配置例を示す。符号Ｂは心筋梗塞部位等の瘢痕部位である。
図４は、各電極２が配置されている心臓Ａの各部における電位の変化を示す模式図であり、横軸は時間、縦軸は電位を示している。電位が基線から上下に変化している部分が心臓Ａの脱分極を示している。図４においては、電極ａの脱分極から開始する心臓Ａの不応期を併せて示している。
【００２０】
図４（ａ）は、正常脈の場合の電位変化を示している。図２に示される心臓Ａの紙面に向かって右下側から左上側に向かって心臓Ａの興奮波が伝達されており、電極２は、ａ、（ｂ、ｃ）、ｄの順に脱分極する。この脱分極の順序は記憶部６に記憶されている。
【００２１】
図４（ｂ）は、不整脈の場合の電位変化の一例を示している。何らかの原因で、ａの位置からｃの位置への心臓Ａの興奮波の伝達が途絶え、ｂの位置の次にｄの位置に興奮波が到達している。その後、ｄの位置からｃの位置に興奮波が伝わり、さらに、ｃの位置からａの位置に興奮波が伝達されている。
【００２２】
すなわち、瘢痕部位Ｂの周りに、反時計回りに１回転するように興奮波が伝達されている。ｃの位置からａの位置に興奮波が伝達される際に、ａの位置においては心臓Ａの不応期を脱しているので、この興奮波によってａの位置の部位が再度脱分極する。この繰り返しで、不整脈（リエントリ性頻脈）が発生している。
【００２３】
次に、本実施形態に係る心臓刺激装置１の制御部５における処理方法について、図３を参照して説明する。
制御部５は、処理が開始されると、検出部３からの脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ１）。脱分極の発生が検出部３から通知された場合には、ａの位置における電極２により検出されたか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２４】
ａ以外の位置における電極２による脱分極の検出である場合には、ステップＳ１に戻る。ａの位置における電極２により脱分極が検出された場合には、次の脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ３）。
【００２５】
そして、次の脱分極が、ｂの位置における電極２により検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。ｂの位置における電極２により検出された場合には、次の脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ５）。
【００２６】
そして、次の脱分極が、ｃの位置における電極２により検出されたか否かが判定される（ステップＳ６）。ｃの位置における電極２により脱分極が検出された場合には、所定時間、例えば、次にｄの脱分極が終了するであろう５０ミリ秒程度、待機し（ステップＳ７）、正常脈であると判定して（ステップＳ８）、処理を終了する。
【００２７】
ステップＳ６において、ｃの位置における電極２により脱分極が検出されなかった場合には、不整脈の兆候があると判断できる。そこで、本来、脱分極が検出されるべきであったｃの位置における電極２に刺激信号を出力するように刺激部４に指令し（ステップＳ９）、不整脈の兆候があると判定して（ステップＳ１０）、処理を終了する。
【００２８】
この場合には、図４（ｃ）に示されるように、ｄの位置における脱分極の直後にｃの位置における刺激による脱分極が発生し、ｃの位置から始まる２方向の興奮波（時計回りおよび反時計回り）が発生する。そして、ｃの位置から始まる時計回りの興奮波は、ｄの位置からｃの位置に向かう反時計回りの興奮波と衝突して消滅する。一方、ｃの位置から始まる反時計回りの興奮波は、ａの位置における不応期中の心筋に衝突し消滅する。
これにより、ｄの位置からの興奮波を消滅させて、リエントリ性頻脈が継続することを防止することができる。
【００２９】
ステップＳ４において、ｂの位置における電極２により脱分極が検出されなかった場合には、ｃの位置における電極２において脱分極が検出されたか否かが判定される（ステップＳ１１）。検出された脱分極が、ｃの位置における電極２において検出されていたものである場合には、次の脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ１２）。
【００３０】
そして、次の脱分極が、ｂの位置における電極２により検出されたか否かを判定する（ステップＳ１３）。ｂの位置における電極２により脱分極が検出された場合には、所定時間、例えば、次にｄの脱分極が終了するであろう５０ミリ秒程度、待機し（ステップＳ７）、正常脈であると判定して（ステップＳ８）、処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ１３において、ｂの位置における電極２により脱分極が検出されなかった場合には、不整脈の兆候があると判断できる。そこで、本来、脱分極が検出されるべきであったｂの位置における電極２に刺激信号を出力するように刺激部４に指令し（ステップＳ１４）、不整脈の兆候があると判定して（ステップＳ１５）、処理を終了する。
【００３２】
この場合にも、ｄの位置における脱分極の直後に、ｂの位置における刺激による脱分極が発生し、ｂの位置から始まる２方向の興奮波（時計回りおよび反時計回り）が発生する。そして、ｂの位置から始まる反時計回りの興奮波は、ｄの位置からｂの位置に向かう時計回りの興奮波と衝突して消滅する。一方、ｂの位置から始まる時計回りの興奮波は、ａの位置における不応期中の心筋に衝突し消滅する。
これにより、ｄの位置からの興奮波を消滅させて、リエントリ性頻脈が継続することを防止することができる。
【００３３】
ステップＳ１１において、検出された脱分極が、ｃの位置における電極２において検出されていたものではなかった場合、すなわち、ｄの位置における脱分極であった場合には、ｄを除くａ，ｂ，ｃの全ての位置における電極２に刺激信号を出力するように刺激部４に指令し（ステップＳ１６）、不整脈の兆候があると判定して（ステップＳ１７）、処理を終了する。
【００３４】
この場合にも、ｄの位置における脱分極の直後に、ａ，ｂ，ｃの各位置における刺激による脱分極が発生し、ｂ，ｃの位置から始まる興奮波によって、ｄの位置からｂ，ｃの位置に向かう興奮波を消滅させ、リエントリ性頻脈が継続することを防止することができる。
なお、上記フローチャートは心拍の１周期内における処理を示しており、処理が終了した後には次の周期の処理が開始される。
【００３５】
このように、本実施形態に係る心臓刺激装置とその作動方法によれば、不整脈の場合には、その兆候を検出して刺激することにより、不整脈の継続を防止することができる。また、正常脈の場合には、刺激を行うことなく自然なタイミングでの心筋の収縮を促すので、強制的に心筋を収縮させる従来の方法と比較して、心臓にかかる負荷を軽減することができるという利点がある。
【００３６】
また、本実施形態においては、電極２を瘢痕部位Ｂの周囲の４箇所に間隔をあけて配置した。その結果、瘢痕部位Ｂの周囲を時計回りおよび反時計回りのいずれの方向に伝播しようとする興奮波をも検出して、不整脈の兆候を判定することができるという利点がある。
【００３７】
これに代えて、図５に示されるように、電極２を瘢痕部位Ｂの周囲の３箇所に間隔をあけて配置することにしてもよい。この場合には、図６に示されるように、ａ，ｂ，ｃの順に脱分極が生ずる場合を正常脈、ａ，ｃ，ｂの順に脱分極が生ずる場合を不整脈と判定することになる。すなわち、正常脈の場合の興奮波の伝播方向が予め決まっているような場合には、図３のフローチャートと比較して処理を簡易にすることができるという利点がある。
【００３８】
また、瘢痕部位Ｂの形状によっては、図７に示されるように、電極２として、瘢痕部位Ｂの周囲の４箇所に加えて、５箇所に設けることにしてもよい。この場合に、電極２を３つの群に分類し、第１群：ａ、第２群：ｂ，ｃ，ｄ、第３群：ｅとして、図８に示されるように、正常脈か不整脈かの判定を行ってもよい。記憶部６には各群に属する電極２の位置が記憶されている。
【００３９】
図８に示す例では、ステップＳ３において脱分極が発生したことが検出された電極２が、第２群に属する電極２であるか否かが判定され（ステップＳ２０）、第２群ではない場合には、第２群の全電極２に刺激信号を出力し（ステップＳ２１）、不整脈の兆候があると判定する（ステップＳ２２）。
【００４０】
ステップＳ２０において、第２群に属する電極２のいずれか（例えば、ｂの位置）が脱分極したと判定された場合には、第２群に属する全ての電極２において脱分極が検出されたか否かが判定され（ステップＳ２３）、第２群に属する全電極２において脱分極が検出された場合には、所定時間待機して（ステップＳ２４）、正常脈であると判定して（ステップＳ２５）、処理を終了する。
【００４１】
ステップＳ２３において、第２群に属する全電極２において脱分極が検出されていないと判定された場合には、次の脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ２６）。そして、ステップＳ２６において次に脱分極が発生したことが検出された電極２が、第２群に属する電極２であるか否かが判定され（ステップＳ２７）、第２群に属する電極２以外（ｅの位置）において発生した場合には、第２群において脱分極が発生していない全ての電極２（ｃ，ｄの位置の電極２）に刺激信号を出力し（ステップＳ２８）、不整脈の兆候があると判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２８において、第２群に属する電極２において発生した場合には、ステップＳ２３からの工程を繰り返す。
【００４２】
このように、電極２を５箇所に設けることにより、リエントリ性頻脈が発生する際に、興奮波が時計回りあるいは反時計回りに巡回する場合の他、瘢痕部位Ｂの中央を通って８の字状に巡回する場合においてもこれを検出して、リエントリ性頻脈の継続を停止させるように心臓に刺激を与えることができるという利点がある。
また、不整脈の兆候の判定を、群に分類して行うことにより、不整脈の兆候の判定をより簡易に行うことができる。この場合に、群は、電極間の物理的距離あるいは電気的距離に応じて決めることが好ましい。
【００４３】
同様に、図９に示されるように、電極２を６箇所に設けた場合にも、例えば、電極２を４つの群に分類し、第１群：ａ、第２群：ｂ，ｃ、第３群：ｄ，ｅ、第４群：ｆとして、図１０に示されるように、正常脈か不整脈かの判定を行ってもよい。
すなわち、図１０に示す例では、ステップＳ２３において、第２群に属する全電極２において脱分極が検出された場合には、次の脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ３０）。
【００４４】
そして、ステップＳ３０において、次に脱分極が発生したことが検出された電極２が、第３群に属する電極であるか否かが判定され（ステップＳ３１）、第３群に属する電極２以外（ｆの位置）において発生した場合には、第３群の全ての電極２（ｄ，ｅの位置の電極２）に刺激信号を出力し（ステップＳ３２）、不整脈の兆候があると判定する（ステップＳ３３）。
【００４５】
ステップＳ３１において、第３群に属する電極２（例えば、ｄの位置）において脱分極が検出された場合には、第３群に属する全電極２において脱分極が検出されたか否かが検出され（ステップＳ３４）、第３群に属する全電極２において脱分極が検出された場合には、所定時間待機して（ステップＳ３５）、正常脈であると判定して（ステップＳ３６）、処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ３４において、第３群に属する全電極２において脱分極が検出されていないと判定された場合には、次の脱分極の有無の入力を待つ（ステップＳ３７）。そして、ステップＳ３７において次に脱分極が発生したことが検出された電極２が、第３群に属する電極２であるか否かが判定され（ステップＳ３８）、第３群に属する電極２以外（ｆの位置）において発生した場合には、第３群において脱分極が発生していない全ての電極２（ｅの位置の電極２）に刺激信号を出力し（ステップＳ３９）、不整脈の兆候があると判定する（ステップＳ４０）。ステップＳ３８において、第３群に属する電極２において発生した場合には、ステップＳ３４からの工程を繰り返す。
【００４７】
このように、電極２を６箇所に設けることにより、リエントリ性頻脈が発生する際に、興奮波が時計回りあるいは反時計回りに巡回する場合の他、より複雑な形態で巡回する場合においてもこれを検出して、リエントリ性頻脈の継続を停止させるように心臓に刺激を与えることができるという利点がある。
また、不整脈の兆候の判定を、群に分類して行うことにより、不整脈の兆候の判定をより簡易に行うことができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、不整脈の兆候が検出された場合に、本来、脱分極すべきであった位置における電極２に刺激信号を出力することとしたが、これに代えて、全ての電極２に刺激信号を出力することにしてもよい。
また、本実施形態においては、脱分極を検出する検出用電極および刺激信号を出力する刺激用電極として共通の電極２を用いることとしたが、これに代えて、別個に設けることにしてもよい。
【００４９】
また、本発明においては、制御部５によって実行される心臓刺激プログラムを採用してもよい。心臓刺激プログラムは、電極２により検出された脱分極の順序と予め記憶されている正常時の脱分極順序とを比較して、脱分極の順序が正常であるか否かを判定する判定ステップと、該判定ステップにおいて、脱分極の順序が異常であると判定された場合に、本来、脱分極が検出されるべき順序であった検出用電極の位置を含む刺激用電極に心臓を刺激するよう刺激信号を出力する刺激出力ステップとを含んでいる。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ  心臓
１  心臓刺激装置
２  電極（検出用電極、刺激用電極）
５  制御部
【図１】
2014073305.tif 000003
【図２】
2014073305.tif 000004
【図３】
2014073305.tif 000005
【図４】
2014073305.tif 000006
【図５】
2014073305.tif 000007
【図６】
2014073305.tif 000008
【図７】
2014073305.tif 000009
【図８】
2014073305.tif 000010
【図９】
2014073305.tif 000011
【図１０】
2014073305.tif 000012