(57)【要約】【課題】心筋の健全性を損なうことなく心臓再同期治療を行う。【解決手段】心臓の異なる位置に設置される２つの電極２と、該電極２を介して心電信号を検出する心電信号検出部３と、電極２を介して刺激パルス信号を出力する刺激信号出力部４と、心電信号検出部３により２つの電極２において検出された２種類の心電信号間の同期性を判定する同期性判定部と、該同期性判定部により同期性を有すると判定されたときに、刺激信号出力部４による刺激パルス信号の出力を制限するよう制御する制御部とを備える心臓刺激装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の異なる位置に設置される２つの電極と、
該電極を介して心電信号を検出する心電信号検出部と、
前記電極を介して刺激パルス信号を出力する刺激信号出力部と、
前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号間の同期性を判定する同期性判定部と、
該同期性判定部により同期性を有すると判定されたときに、前記刺激信号出力部による刺激パルス信号の出力を制限するよう制御する制御部とを備える心臓刺激装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記心電信号検出部により検出された心電信号に基づく心拍数が所定の閾値より低い場合のみに、刺激パルス信号の出力制限を行うよう前記刺激信号出力部を制御する請求項１に記載の心臓刺激装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記心電信号検出部により検出された心電信号に基づく心拍数が所定の閾値以上の場合に、前記同期性判定部により同期性を有しないと判定されたときに、除細動刺激パルス信号の出力を行い、同期性があると判定されたときに、高頻拍ペーシングの刺激パルス信号の出力を行うよう前記刺激信号出力部を制御する請求項２に記載の心臓刺激装置。
【請求項４】
前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から所定の期間内における心拍数を計数し、両心電信号に基づく心拍数の差が所定の閾値以下である場合に同期性を有す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】
前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から、一方の心電信号の各ピーク位置において他方の心電信号とのズレ量を算出し、所定の期間内におけるズレ量の平均値が所定の閾値以下である場合に同期性を有す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６】
前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から、一方の心電信号の各ピーク位置において他方の心電信号とのズレ量を算出し、所定の期間内におけるズレ量の分散が所定の閾値以下である場合に同期性を有す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７】
前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から、２つの心電信号の各ピーク位置において、ピークの発生順序を判定し、発生順序が逆転したときに同期性を有しないと判定する請求項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８】
心臓の異なる位置に設置された２つの電極においてそれぞれ心電信号を検出し、
２つの前記電極において検出された２種類の心電信号間の同期性を同期性判定部が判定し、
２種類の心電信号が同期性を有しないと判定されたときに、刺激信号出力部が前記電極を介して心臓に刺激パルス信号を出力し、
２種類の心電信号が同期性を有すると判定されたときに、刺激信号出力部による前記電極を介した刺激パルス信号の出力を制限する心臓刺激装置の作動方法。
【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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、心不全に対する心臓再同期治療において、左心室および右心室の拍動を再同期させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この技術は、左心室および右心室に刺激パルスを出力することにより拍動を再同期させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３２３０８５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の技術は、左心室および右心室の拍動が同期していない状態でパルス出力を行う場合には効果があるが、左心室および右心室の拍動が同期している状態においてもパルス出力を行うため、心筋の健全な活動を損なう虞があ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、心筋の健全性を損なうことなく心臓再同期治療を行うことができる心臓刺激装置とその作動方法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、心臓の異なる位置に設置される２つの電極と、該電極を介して心電信号を検出する心電信号検出部と、前記電極を介して刺激パルス信号を出力する刺激信号出力部と、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号間の同期性を判定する同期性判定部と、該同期性判定部により同期性を有すると判定されたときに、前記刺激信号出力部による刺激パルス信号の出力を制限するよう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、心電信号検出部により検出された２種類の心電信号が同期性を有しない場合に、心臓の異なる位置に配置された電極を介して刺激信号出力部から刺激パルス信号を出力することにより、心筋の伸縮運動を所定のタイミングで強制的にペーシングして、再同期させることができる。この場合において、同期性判定部により、２種類の心電信号が同期性を有すると判定された場合に、制御部が刺激パルス信号の出力を制限するように刺激信号出力部を制御するので、心筋が同期性を有して健全に活動している場合に、その活動を損なわないように保護することができる。
【０００８】
上記態様においては、前記制御部が、前記心電信号検出部により検出された心電信号に基づく心拍数が所定の閾値より低い場合のみに、刺激パルス信号の出力制限を行うよう前記刺激信号出力部を制御してもよい。
このようにすることで、心拍数が所定の閾値以上の場合には、同期性を有すると判定されたとしても心室頻拍の可能性があるので、刺激パルス信号の出力を制限したのでは治療を行うことが困難となる。したがって、心拍数が所定の閾値より低い場合にのみ、刺激パルス信号の出力制限を行うこととして、心筋の健全性を確保しながら、同期性治療および不整脈治療を効率的に行うことができる。
【０００９】
また、上記態様においては、前記制御部は、前記心電信号検出部により検出された心電信号に基づく心拍数が所定の閾値以上の場合に、前記同期性判定部により同期性を有しないと判定されたときに、除細動刺激パルス信号の出力を行い、同期性があると判定されたときに、高頻拍ペーシングの刺激パルス信号の出力を行うよう前記刺激信号出力部を制御してもよい。
【００１０】
このようにすることで、心拍数が所定の閾値以上である場合には、同期性を有しない場合に除細動刺激パルス、同期性を有する場合に高頻拍ペーシングの刺激パルス信号の出力をそれぞれ行うことで、不整脈を効果的に治療することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から所定の期間内における心拍数を計数し、両心電信号に基づく心拍数の差が所定の閾値以下である場合に同期性を有すると判定してもよい。
【００１２】
また、上記態様においては、記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から、一方の心電信号の各ピーク位置において他方の心電信号とのズレ量を算出し、所定の期間内におけるズレ量の平均値が所定の閾値以下である場合に同期性を有すると判定してもよい。
【００１３】
また、上記態様においては、前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から、一方の心電信号の各ピーク位置において他方の心電信号とのズレ量を算出し、所定の期間内におけるズレ量の分散が所定の閾値以下である場合に同期性を有すると判定してもよい。
このようにすることで、より正確に同期性を判定することができる。
【００１４】
また、上記態様においては、前記同期性判定部が、前記心電信号検出部により２つの前記電極において検出された２種類の心電信号から、２つの心電信号の各ピーク位置において、ピークの発生順序を判定し、発生順序が逆転したときに同期性を有しないと判定してもよい。
【００１５】
また、本発明の他の態様は、心臓の異なる位置に設置された２つの電極においてそれぞれ心電信号を検出し、２つの前記電極において検出された２種類の心電信号間の同期性を同期性判定部が判定し、２種類の心電信号が同期性を有しないと判定されたときに、刺激信号出力部が前記電極を介して心臓に刺激パルス信号を出力し、２種類の心電信号が同期性を有すると判定されたときに、刺激信号出力部による前記電極を介した刺激パルス信号の出力を制限する心臓刺激装置の作動方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、心筋の健全性を損なうことなく心臓再同期治療を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る心臓刺激装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の心臓刺激装置のＣＰＵ内部の構造および入出力信号を説明する図である。
【図３】図１の心臓刺激装置のＣＰＵ内の同期性判定部による同期性判定動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３の同期性判定動作の第１の変形例を説明するフローチャートである。
【図５】図３の同期性判定動作の第２の変形例を説明するフローチャートである。
【図６】図３の同期性判定動作の第３の変形例を説明するフローチャートである。
【図７】心拍数による同期治療と不整脈治療との切替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】
【００１８】
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、心臓の異なる箇所に設置される２つの電極２と、該電極２を介して心電信号を検出する２つの心電信号検出部３と、電極２を介して刺激信号を出力する刺激信号出力部４と、電極２を介して検出された心電信号に基づいて刺激信号出力部４を制御するＣＰＵ５とを備えている。図中、符号６はＣＰＵ５との間でデータの無線送受信を行う外部装置である。
【００１９】
電極２はバイポーラ型の電極であって、例えば、左心室の心筋と右心室の心筋とにそれぞれ設置されるようになっている。電極２は、血管内を経由して設置される心内腔リードや心外膜に設置する電極であってもよい。
【００２０】
心電信号検出部３は、各電極２に接続され、電極２を介して検出した心電信号を増幅してＣＰＵ５に出力するようになっている。刺激信号出力部４は、ＣＰＵ５からの指令に基づいて、電極２に対して刺激パルス信号を出力するようになっている。
ＣＰＵ５は、図２に示されるように、心電信号検出部３により検出された２種類の心電信号に基づいて、両心電信号間の同期性を判定する同期性判定部７と、該同期性判定部７により判定された同期性に基づいて刺激信号出力部４を制御する制御部８とを備えている。
【００２１】
同期性判定部７は、図３に示されるように、タイマーによる計時を開始し（ステップＳ１）、２つの電極２を介して２種類の心電信号を検出し（ステップＳ２）、検出された２種類の心電信号の各々から心拍数をカウントし（ステップＳ３）、タイマーによる計時が所定時間となったか否かを判定し（ステップＳ４）、所定時間となったときに、カウントされた２種類の心電信号に対応する心拍数を比較し（ステップＳ５）、等しい場合には同期性があると判定し（ステップＳ６）、異なる場合には同期性がないと判定する（ステップＳ７）ようになっている。
【００２２】
同期性判定部７において同期性がないと判定された場合には、制御部８は、所定の刺激パルス信号を生成して出力するように刺激信号出力部４に指令し、刺激信号出力部４から、２つの電極２に対して刺激パルス信号が出力されることにより、心筋のペーシングが行われ、心筋の拍動が再同期させられるようになっている。
一方、同期性判定部７において同期性があると判定された場合には、制御部８は、刺激信号出力部４に指令して、刺激パルス信号を出力しないように制限する指令を行うようになっている。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る心臓刺激装置１の作動方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る心臓刺激装置１によれば、２つの電極２を介して２つの心電信号検出部３により心臓の異なる位置における２種類の心電信号が検出されると、各心電信号は心電信号検出部３において増幅された後、ＣＰＵ５に送られる。
【００２４】
ＣＰＵ５に送られてきた２種類の心電信号は、同期性判定部７に入力される。そして、同期性判定部７において、所定時間にわたって２種類の心電信号に基づき心拍数のカウントが行われた後、２つの心拍数が一致するか否かによって同期性が判定される。
【００２５】
２種類の心電信号に同期性がないと判定された場合には、制御部８が刺激信号出力部４から２つの電極２に対して刺激パルス信号を出力するように指令するので、心筋が所定のタイミングで強制的に収縮させられて、ペーシングが行われ、その結果、心筋の再同期が行われる。これにより、心臓の再同期治療を行うことができる。
【００２６】
一方、２種類の心電信号に同期性があると判定された場合には、刺激信号出力部４からの刺激パルス信号の出力は行われない。その結果、異なる２箇所の心筋が同期して拍動している正常な状態には、強制的なペーシングが行われずに済み、心筋の健全性を保護することができるという利点がある。
【００２７】
なお、本実施形態においては、左心室および右心室の２箇所に配置された電極２において、同期性を判定することとしたが、これに代えて、心筋梗塞部位が存在している場合には、心筋梗塞部位と健全部位との間に存在する境界部位と、健全部位とにそれぞれ電極２を配置して心電信号を検出することにしてもよい。
心筋梗塞部位においては心筋組織が壊死しているが、境界部位においては興奮可能な心筋組織が残存している。このため、境界部位は、心臓電気興奮の伝播が乱れて、致死性不整脈の原因となるリエントリが発生しやすい場所である。
【００２８】
したがって、境界部位および健全部位で検出された２種類の心電信号の同期性を判定することにより、同期性がある場合には不整脈が発生していないので、刺激パルス信号の出力は行わず、同期性がない場合には致死性不整脈の発生を防止するために、２種類の心電信号を同期させる刺激パルス信号の出力を行う。
【００２９】
また、心筋梗塞部位には、心筋細胞シートを移植したり、幹細胞を注入したりする治療が行われる。移植された心筋細胞シートや幹細胞は、移植直後は、心筋細胞や幹細胞が周囲の心筋とは独立して興奮するので、移植直後に不整脈が発生する可能性が指摘されている。
【００３０】
そこで、心筋細胞シートあるいは幹細胞注入部位に１つの電極２を設置し、周囲の健全部位に他の電極２を設置して、両電極２を介して検出される２種類の心電信号の同期性を判定することにより、移植直後の不整脈発生時には２つの電極２に刺激パルス信号を出力して不整脈治療を行う。そして、移植後、時間が経過して移植した心筋細胞が生着した後には、健全部位の心筋と連動し始めるので、刺激パルス信号の出力を停止することにすればよい。
【００３１】
心筋細胞シートや幹細胞等の移植細胞の生着が不完全である場合には、移植心筋より期外収縮が発生したり、移植心筋部位がリエントリの発生起点となったりして、致死性不整脈の原因となる。このようにすることで、移植心筋が生着するまで刺激パルス信号を出力することにより、不整脈を予防し、心筋生着後は、過度な心筋刺激を防止して、心筋の健全性を維持することができる。
【００３２】
また、本実施形態においては、同期性判定部７が、２種類の心電信号から求めた心拍数が一致するか否かによって同期性を判定することとしたが、これに代えて、以下の方法によって同期性を判定することにしてもよい。
【００３３】
すなわち、図４に示されるように、２つの電極２を介して検出された２種類の心電信号から、それぞれ、ピークとなる時刻を検出し（ステップＳ１１）、２種類の心電信号間におけるピークの遅れ量を算出する（ステップＳ１２）。そして、所定時間内におけるピークの遅れ量の平均値を算出し（ステップＳ１３）、平均遅れが所定の閾値Ａより小さいか否かを判定し（ステップＳ１４）、小さい場合には同期性があり、大きい場合には同期性がないと判定することにしてもよい。
【００３４】
また、図５に示されるように、２つの電極２を介して検出された２種類の心電信号から、２種類の心電信号におけるピークの遅れ量の所定時間内における遅れ量の分散量を算出する（ステップＳ１５）。そして、分散量が所定の閾値Ｂより小さいか否かを判定し（ステップＳ１６）、小さい場合には同期性があり、大きい場合には同期性がないと判定することにしてもよい。
【００３５】
また、図６に示されるように、２つの電極２を介して検出された２種類の心電信号から、それぞれ、ピークとなる時刻を検出し（ステップＳ１１）、２種類の心電信号におけるピークの発生順序を記憶する（ステップＳ１７）。そして、所定時間内においてピークの発生順序が逆転したか否かを判定し（ステップＳ１８）、逆転した場合には同期性がなく、所定時間内に逆転しない場合には同期性があると判定することにしてもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、図７に示されるように、心拍数に応じて刺激信号出力部から出力する刺激パルス信号の種類を異ならせることにしてもよい。
すなわち、まず、電極２を介して検出した心電信号に基づいて、心拍数を計数し（ステップＳ２０）、心拍数が所定の閾値Ｃより小さいか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【００３７】
次いで、心拍数が所定の閾値Ｃより小さい場合には、上記いずれかの同期性判定を行い（ステップＳ２２，Ｓ２３）、同期性がある場合には、電極２を介して刺激パルス信号を出力して同期刺激を行い（ステップＳ２４）、同期性がない場合には、同期刺激を行わない（ステップＳ２５）。
【００３８】
また、心拍数が所定の閾値Ｃ以上の場合には、上記いずれかの同期性判定を行い（ステップＳ２６，２７）、同期性がない場合には、電極２を介して刺激パルス信号を出力して除細動刺激を行い（ステップＳ２８）、同期性がある場合には、高頻拍ペーシングを行う（ステップＳ２９）。
【００３９】
このようにすることで、心拍数が所定の閾値Ｃ以上の場合には、同期性を有しない場合に除細動刺激パルス、同期性を有する場合に高頻拍ペーシングの刺激パルス信号の出力をそれぞれ行うことで、不整脈を効果的に治療することができるという利点がある。
【符号の説明】
【００４０】
１  心臓刺激装置
２  電極
３  心電信号検出部
４  刺激信号出力部
７  同期性判定部
８  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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