(57)【要約】  本明細書には、ＥＦ減少を示さないＨＦ患者にペーシング治療を実施する方法及びシステムが記載される。かかる患者は、収縮期機能不全を有さず、かつ一般的に、収縮性機能を増加させるか、伝導異常を妨げる、確立されたＨＦ治療の恩恵を受けない。一実施形態において、正常なＥＦを有するＨＦ患者は、運動中の心拍数応答の妥当性が検査される。患者が、変時性不全であると認められるならば、心拍適応性ペーシングモードが、機能的能力を改良するために用いられる。
2009532129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの心臓信号を感知する感知回路と、
ペーシングパルスを送るペーシング回路と、
運動レベルセンサと、
拡張期機能を示す信号を感知する拡張期性能センサと、
前記拡張期機能を示す信号を受信し、処理するように構成され、前記拡張期機能を示す信号に基づき拡張期性能パラメータを生成する拡張期性能パラメータ発生器を含む信号プロセッサと、
前記感知回路と前記ペーシング回路に連結され、前記運動レベルセンサからの信号に基づき心拍適応性ペーシングモードによりペースを送るようにプログラムされたペーシングコントローラと
を含み
前記ペーシングコントローラは、前記拡張期性能パラメータに従って１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節するように更にプログラムされる心臓ペーシングシステム。
【請求項２】
前記ペーシングコントローラは、規定の閾値との拡張期性能パラメータの比較が、拡張期充満が不当に危険にさらされていることを示すと、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節するように更にプログラムされる請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項３】
前記ペーシングコントローラは、拡張期性能を最大化させるように、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節するように更にプログラムされる請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項４】
前記ペーシングコントローラによって調節された前記心拍適応性ペーシングパラメータは最大心拍数である請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項５】
前記ペーシングコントローラによって調節された前記心拍適応性ペーシングパラメータは速度応答曲線の傾きである請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項６】
前記ペーシングコントローラによって調節された前記心拍適応性ペーシングパラメータは心拍適応性ペーシングを停止させる請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項７】
前記拡張期性能センサは、左心室圧を示す信号を感知する圧力センサを含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項８】
前記圧力センサは、左心室圧センサを含む請求項７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項９】
前記圧力センサは、左心房圧センサを含む請求項７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１０】
前記圧力センサは、冠状静脈圧センサを含む請求項７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１１】
前記圧力センサは、肺動脈圧センサを含む請求項７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１２】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、左心室圧を示す信号から左心室拡張終期圧を検出する拡張期圧検出器を含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１３】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、肺動脈圧を示す信号から肺動脈拡張期圧を検出する拡張期圧検出器を含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１４】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、左心室圧減少に関する時定数を測定する拡張期圧タイマを含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１５】
前記拡張期性能センサは、血流を示す信号を感知する流量センサを含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１６】
前記流量センサは、インピーダンス感知回路を含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１７】
前記流量センサは、肺静脈血流を示す信号を感知するように構成された肺血流センサを含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１８】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、肺静脈血流を示す信号に基づき順行性肺静脈血液速度を計算する速度検出器を含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項１９】
前記流量センサは、僧帽弁を通る血流を示す信号を感知するように構成された僧帽弁血流センサを含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２０】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、僧帽弁を通る血流を示す信号からピーク血流を検出するピーク検出器を含む請求項１９に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２１】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、僧帽弁を通る血流を示す信号から迅速な初期血流の持続時間を測定するタイマを含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２２】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、僧帽弁を通る血流を示す信号から前記僧帽弁を通る血流減少に関する時定数を測定するタイマを含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２３】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、僧帽弁を通る血流を示す信号から初期血流のピークと後期血流のピークの比を測定するタイマを含む請求項１５に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２４】
前記拡張期性能センサは、左心室容積を示す容積センサを含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２５】
前記容積センサは、インピーダンス感知回路を含む請求項１６に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２６】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、拡張期中のＬＶ容積の総変化を検出するピーク検出器を含む請求項２４に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２７】
前記拡張期性能センサは、心音を示す信号を感知する音響センサを含む請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２８】
前記音響センサは、加速度計を含む請求項２７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項２９】
前記音響センサは、マイクロフォンを含む請求項２７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項３０】
前記拡張期性能パラメータ発生器は、心音を示す信号から拡張期音響雑音を検出する心音分析器を含む請求項２７に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項３１】
前記ペーシングコントローラは、前記拡張期性能パラメータに従って、二元心腔又は両心室ペーシング中の房室遅延を調節するように更にプログラムされる請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項３２】
前記ペーシングコントローラは、前記拡張期性能パラメータに従って、両心室ペーシング中の心室間遅延を調節するように更にプログラムされる請求項１に記載の心臓ペーシングシステム。
【請求項３３】
拡張期心不全を有する患者を治療する方法であって、
ペーシングシステムを患者に移植することと、
心拍適応性モードでペーシング治療を実施するペーシングシステムをプログラムすることと、
前記心拍適応性ペーシング治療によって引き起こされる心拍数変化中に、拡張期性能パラメータを測定することと、
測定された前記拡張期性能パラメータに従って、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調整することとを含む方法。
【請求項３４】
規定の閾値との拡張期性能パラメータの比較が、拡張期充満が不当に危険にさらされていることを示すと、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節することを更に含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
拡張期性能を最大化させるように、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節することを更に含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記心拍適応性ペーシングパラメータは、最大心拍数である請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
調節される前記心拍適応性ペーシングパラメータは、速度応答曲線の傾きである請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
優先権の利益が、本明細書により２００６年３月３１日に出願された米国特許出願第１１／２７８３３０号に対して請求され、その出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、全てＣａｒｄｉａｃ Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡され、参照によって本明細書に組み込まれる、同一出願人による２００２年１月４日に出願された米国特許出願第１０／０３８９３６号「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＬＥＦＴ  ＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ」、２００２年１２月９日に出願され、現在米国特許第７１１０８１７号が交付された米国特許出願第１０／３１４９１０号「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＯＰＴＩＭＩＺＩＮＧ  ＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＳＹＮＣＨＲＯＮＹ  ＤＵＲＩＮＧ  ＤＤＤ  ＲＥＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＡＰＹ  ＵＳＩＮＧ  ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ  ＡＴＲＩＯ−ＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＤＥＬＡＹＳ」、２００２年１２月９日に出願され、現在米国特許第７１５８８３０号が交付された米国特許出願第１０／３１４８９９号「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＯＰＴＩＭＩＺＩＮＧ  ＳＴＲＯＫＥ  ＶＯＬＵＭＥ  ＤＵＲＩＮＧ  ＤＤＤ  ＲＥＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＡＰＹ  ＵＳＩＮＧ  ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ  ＡＴＲＩＯ−ＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＤＥＬＡＹＳ」、２００３年３月２８日に出願され、現在米国特許第７０４１０６１号が交付された米国特許出願第１０／４０２３２４号「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＱＵＡＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＡＲＤＩＡＣ  ＷＡＬＬ  ＭＯＴＩＯＮ  ＡＳＹＮＣＨＲＯＮＹ」、及び２００３年１１月７日に出願された米国特許出願第１０／７０３３９８号「ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＴＨＥＲＡＰＹ  ＦＯＲ  ＤＩＡＳＴＯＬＩＣ  ＤＹＳＦＵＮＣＴＩＯＮ」に関係する。
【０００３】
本文献は、一般的に心律動管理装置に関し、かつ特には、心不全患者におけるかかる装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
心不全（ＨＦ）は、発生率が劇的に増加している衰弱性の全体的疾患である。心不全は、心機能の異常が、末梢組織の代謝要求に応じるための適切なレベル未満に下落し、正常未満の心拍出量を引き起こす臨床症候群を指す。心不全は、種々の病因によることがあり、虚血性心疾患が最も一般的である。心不全は、心機能を増加させるように作られた投薬計画、又はペーシング治療によって治療できる。若干の心不全患者は、その心拍出量が電気刺激により心室収縮の同期を改良することによって増加できるような、心室内及び／又は心室間伝導障害（例えば脚ブロック）を患うことが明らかにされた。これらの問題を扱うために、心臓再同期治療（ＣＲＴ）と名付けられた、心房及び／又は心室収縮の協調を改良することを目指して、適切な時限式の電気刺激を１つ以上の心腔に与える埋め込み型心臓装置が、開発された。心室再同期は、直接的に筋収縮性でないが、再同期が、ポンピング効率の改良と心拍出量の増加によって、心室の更に協調して収縮させることができるので、心不全の治療に有用である。現在、ＣＲＴの非常に一般的な形状は刺激パルスを両心室に加えることであるが、その刺激パルスは、同時に、又は特定の両室オフセット間隔によって分離されて加え、かつ内因性心房収縮又は心房ペースの送付の検出に対する特定の房室遅延間隔の後に加える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に論じたＨＦの治療は、収縮期機能不全を有する患者を治療するために最も適切に使用される。かかる患者において、収縮期中に送り出される、一方又は両方の心室の拡張期充満中に蓄積される血液の率（駆出率と呼ばれる）は、正常未満である。しかしながら、最近の疫学的報告により、大部分のＨＦ患者が５０％以上の正常な左室駆出率（ＥＦ）を維持することが立証された。現在の治療様式は、ＥＦが低下した個人の中で予後を改良したが、正常なＥＦを有するＨＦの状態に、これらの治療戦略を適用することは、かかる有利な結果を有さなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書には、ＥＦ減少を示さないＨＦ患者にペーシング治療を実施する方法及びシステムが記載される。かかる患者は、収縮期機能不全を有さず、かつ一般的に、収縮性機能を増加させるか、伝導異常を妨げる、確立されたＨＦ治療の恩恵を受けない。一実施態様において、正常なＥＦを有するＨＦ患者は、運動中の心拍数応答の妥当性が検査される。患者が、変時性不全であると認められるならば、心拍適応性ペーシングモードが、機能的能力を改良するために用いられる。心拍適応性ペーシングモードは、心房及び／又は心室への従来の徐脈ペーシング、ＣＲＴ、又は拡張期機能を改良するように設計されたペーシング（例えば心室中隔ペーシング）を含むいかなる適切なペーシング形状によっても用いることができる。心拍適応性ペーシングモードが、拡張期機能不全を有する患者において拡張期充満を不当に危険にさらすことを防ぐために、心拍数が増加するにつれ、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータが、患者の拡張期機能の評価に応じて調整される。患者の拡張期機能のかかる評価は、その場合ペーシングシステムにプログラムされた、適切に調整された心拍適応性ペーシングパラメータによって臨床的に実行できる。あるいは、拡張期機能の評価及び心拍適応性ペーシングパラメータの調整は、自動的にペーシングシステムによって実行できる。
【０００７】
一実施態様において、心臓ペーシングシステムは、感知回路と、ペーシング回路と、拡張期性能センサと、信号プロセッサと、ペーシングコントローラとを含む。拡張期性能センサは、拡張期機能を示す信号を感知する。信号プロセッサは、拡張期機能を示す信号を受信して処理し、かつ拡張期機能を示す信号に基づき拡張期性能パラメータを生成する拡張期性能パラメータ発生器を含む。ペーシングコントローラは、拡張期性能パラメータを受信し、かつ拡張期性能パラメータに従って１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
正常なＥＦを有するＨＦのメカニズムは、完全には理解されていないが、拡張期機能不全が、中心要素であると考えられている。著しい収縮期機能不全がない場合に、ＨＦが起こり得るという認識が増加したことで、ＨＦでかつ正常なＥＦを示す患者を記載する時に用語、拡張期心不全（ＤＨＦ）が使用されるようになった。用語ＤＨＦは、本明細書において同様に使用される。
【０００９】
心拍適応性ペーシング（ＲＡＰ）は、不適切な変時性応答を有する患者において身体活動への応答を改良することが証明され、かつその改良は、変時性不全である患者において非常に顕著である。変時性不全（ＣＩ）は、一般には、所定の割合の予測最大心拍数を達成できないことと受け取られている、運動心拍数応答減衰と臨床的に定義され、かつ種々のタイプの運動負荷テストを介して診断される。運動性能に関する、心臓再同期治療と合わせた、ＲＡＰの利益は、ＥＦ減少とＣＩを有するＨＦ患者において同様に証明された（Ｔｓｅ，Ｈ．Ｆ．ら、Ｔｈｅ  ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ  ｂｅｎｅｆｉｔ  ｏｆ  ｒａｔｅ−ａｄａｐｔｉｖｅ  ｐａｃｉｎｇ  ｏｎ  ｅｘｅｒｃｉｓｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ｃａｒｄｉａｃ  ｒｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒａｐｙ．Ｊ  Ａｍ  Ｃｏｌｌ  Ｃａｒｄｉｏｌ，２００５．４６（１２）：ｐ．２２９２−７参照）。漸増自転車漕ぎ運動への（ピーク心拍数減衰と心拍数加速低下として）重度に鈍化した心拍数応答が、ＨＦで正常なＥＦを有する患者においても観察された（Ｂｏｒｌａｕｇ，Ｂ．、Ｍｅｌｅｎｏｖｓｋｙ，Ｖ．、Ｓｈｉｖｅｌｙ，Ｌ．、Ｓｗｉｇｅｒ，Ｋ．、及びＫａｓｓ，ＤＡ．、Ｉｍｐａｉｒｅｄ  Ｓｙｓｔｏｌｉｃ  ａｎｄ  Ｖａｓｏｄｉｌａｔｏｒ  Ｒｅｓｅｒｖｅ  ｉｎ  Ｐａｔｉｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｅａｒｔ  Ｆａｉｌｕｒｅ  ａｎｄ  ａ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｅｊｅｃｔｉｏｎ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ，ｉｎ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｈｅａｒｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｓｅｓｓｉｏｎｓ．２００５：Ｄａｌｌａｓ，ＴＸ参照）。
【００１０】
本明細書には、患者が、ＥＦ測定及び／又は拡張期機能の評価によって識別される、ペーシング治療を有するＤＨＦ患者を治療する方法及びシステムが記載される。ＤＨＦ患者が、ＣＩを有することも認められるならば、心拍適応性ペーシングモードが、ペーシング治療を実施するために用いられる。ＲＡＰモードで実施されたペーシング治療は、心房及び／又は心室への従来の徐脈ペーシング、ＣＲＴ、又は拡張期機能を改良するように設計されたペーシング（例えば心室中隔ペーシング）であっても良い。拡張期機能の評価は、かかる心拍適応性ペーシングが、心室の拡張期充満に悪影響を及ぼすか決定するために患者に関して実行される。患者が、拡張期機能不全を有すると認められるならば、心拍数が増加するにつれ、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータは、患者の拡張期機能の評価に従って調整される。患者の拡張期機能の評価は、その場合ペーシングシステムにプログラムされた、適切に調整された心拍適応性ペーシングパラメータによって臨床的に実行できる。あるいは、拡張期機能の評価と、心拍適応性ペーシングパラメータの調整は、自動的にペーシングシステムによって実行できる。ＲＡＰを有するＤＨＦ患者を治療する方法及びシステムの種々の実施形態が、以下に記載され、その特徴は、いかなる方法によっても任意に組み合わせることができる。本明細書に記載された方法及びシステムは、前述の米国特許出願第１０／７０３３９８号に記載された、拡張期同期不全を治療するためのペーシング治療を実施する方法及びシステムと、いかなる方法によっても同様に組み合わせることができる。
【００１１】
１．心臓ペーシングシステム
図１Ａは、心臓ペーシングシステムの一実施形態を示す略／ブロック図である。示した実施形態において、心臓ペーシングシステム１００は、リード１１０Ａ−Ｂと、感知回路１１２と、ペーシング回路１１４と、拡張期性能センサ１１６と、信号プロセッサ１３０と、ページングコントローラ１２０とを含む。リード１１０Ａ−Ｂは、各々が、心臓１０１内の所定の領域からエレクトログラムを感知し、かつ心臓１０１内の所定の領域にペーシングパルスを送る１つ以上の電極を含む心臓内ペーシングリードである。リード１１０Ａ−Ｂは、感知回路１１２と心臓１０１との間、及びページング回路１１４と心臓１０１との間に電気接続を形成する。一実施形態において、拡張期性能センサ１１６はまた、心臓内に設置するため、リード１１０Ａ−Ｂの一方に組み込まれる。図１に示した実施形態において、リード１１０Ａは、心臓１０１の右心房（ＲＡ）に設置する１つ以上の電極を有する心房ペーシングリードであり、かつリード１１０Ｂは、心臓１０１の右心室（ＲＶ）及び／又は左心室（ＬＶ）に設置する１つ以上の電極を有する心室ペーシングリードである。心室電極は、ＬＶ又はＲＶの中隔又は自由壁をペーシングするために設置されても良い。他の実施形態において、心臓ペーシングシステム１００は、右ＲＶ及び／又はＬＶ内の領域のような、追加の心臓内領域へアクセスするために、リード１１０Ａ−Ｂに加えて、１つ以上のペーシングリードを含む。図１Ａに示した実施形態において、感知回路１１２は、リード１１０Ａ−Ｂを介してＲＡとＲＶエレクトログラムを感知し、かつペーシング回路１１４は、リード１１０Ｂを介してペーシングパルスをＲＶ及び／又はＬＶに送る。追加のリードが含まれる他の実施形態において、感知回路１１２は、追加のエレクトログラムを感知し、かつ必要な場合、ペーシング回路１１４は、追加のリードを介してペーシングパルスを追加の部位に送る。
【００１２】
コントローラ１２０は、メモリ内に記憶された、プログラムされた指示に従って、装置の全体的操作を制御するマイクロプロセッサとして実装できる。コントローラ１２０は、感知回路からのエレクトログラム信号を解釈し、かつペーシングモードに従ってペースの送付を制御する。装置の感知回路は、特定の感知回路の電極によって感知された電圧から心房と心室のエレクトログラム信号を発生させる。心房又は心室感知回路からのエレクトログラム信号が、規定の閾値を超える時、コントローラは、ペーシングアルゴリズムが、ペーシングを始動又は抑制するために用いられ、それぞれ心房感知又は心室感知を検出する。徐脈ペーシングモードは、徐脈を治療するためであろうと、ＣＲＴを実施するためであろうと、最も一般に用いられる。徐脈ペーシングモードは、ある種の最小心拍数を強化するように、心房及び／又は心室をペーシングするために使用されるペーシングアルゴリズムを指す。非同期ペーシングにより不整脈を誘発する危険性のために、徐脈を治療するための大部分のペースメーカは、定められた間隔内で起こる感知された心臓事象が、ペーシングパルスを始動又は抑制する、いわゆるデマンドモードで同時に作動するようにプログラムされている。抑制されたデマンドペーシングモードは、感知された内因性活動に従ってペーシングを制御するための補充収縮間隔を利用する。抑制されたデマンドモードにおいて、ペーシングパルスは、心腔による内因性拍動が検出されない、定められた補充収縮間隔の終了後のみに心周期中に心腔に送らる。
【００１３】
洞結節機能不全（例えば、洞徐脈、洞停止、徐脈の期間又は不全収縮のときでも交互に起こる発作性上室性頻拍症）を有する患者は、その不整脈の症状を示すことがあり、かつＡＣＣ／ＡＨＡ／ＮＡＳＰＥ  Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ  ａｎｄ  Ａｎｔｉａｒｒｈｙｔｈｍｉａ  Ｄｅｖｉｃｅｓによれば、かかる症状は、永続的なペースメーカが指示されるかどうかを決定する際に必要不可欠である。洞結節機能不全は、変時性不全として発現することがあり、患者に対する運動不耐性をもたらし、かつ正常な身体活動を行うその能力を制限する。
【００１４】
変時性不全であるペースメーカ患者において、心房始動ペーシングモードは、使用できず（又は頼れない）ので、心拍数は、内因性心臓活動のない場合、ペースメーカのみによって決定される。その心拍数は、内因性拍動が、補充収縮間隔終了前に起こらないならば、ペーシングモードに応じて心房及び／又は心室にペースを送らせる、ペースメーカのプログラムされた補充収縮間隔によって決定される。しかしながら、プログラムされた補充収縮間隔の長さによって決定された固定速度で心臓をペーシングすることは、心拍数が、代謝要求増加に応じて増加することができない。加速度計又は毎分換気量センサなどから得られた代謝要求に関する１つ以上の生理的パラメータに従って、プログラムされた補充収縮間隔を変化させる心拍適応性ペースメーカが開発されたのは、この理由による。
【００１５】
心拍適応性ペーシング能力を与えるために、加速度計、毎分換気量センサ、又は心拍数増加のための身体の要求を示す代謝要求に関するパラメータを測定する他のセンサであっても良い、運動レベルセンサ１９９が、コントローラにインタフェースで同様に接続される。運動レベルセンサ１９９は、複数の運動レベル感知様式を表す。運動レベルセンサにより、コントローラが、心拍適応性ペーシングモードでの患者の身体活動の変化に従って、心房及び／又は心室ペーシング速度に適応できるようになる。心拍適応性ペーシングモードにおいて、１つ以上の補充収縮間隔は、ペーシング速度が、代謝要求によって変化するように、測定された運動レベルに従って調節される。心拍適応性アルゴリズムによって命令された修正ペーシング速度は、センサ指示速度と呼ばれる。心拍適応性アルゴリズムは、速度応答関数に従って、測定された運動レベルを特定の心拍数にマッピングすることによってセンサ指示速度を計算する。一次関数の場合、応答係数は、速度応答曲線の傾きである。速度応答関数のタイプと、速度応答曲線の傾きと、速度応答曲線の傾きを変化させる区切り点の位置と、最大心拍数とを含む種々のペーシングパラメータは、特定の心拍適応性ペーシングモードに対して指定できる。
【００１６】
図１Ａに示した実施形態は、拡張期機能を示す信号を感知する拡張期性能センサ１１６と、感知された信号を処理する信号プロセッサ１３０とを同様に含む。信号プロセッサ１３０は、コントローラ１２０から分離したハードウェア部品であるか、又はその一部として実装されても良い。一実施形態において、信号プロセッサ１３０は、拡張期機能を示す信号に基づき拡張期性能パラメータを生成する拡張期性能パラメータ発生器１３２を含む。
【００１７】
一実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、ＬＶ圧を示す信号を感知する圧力センサを含む。１つの具体的な実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、ＬＶ圧を直接感知するために、ＬＶ内に設置される。他の実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、ＬＶ圧との既知の又は予測可能な関係を有する他の圧力を感知することによって、ＬＶ圧を間接的に感知する。心周期の全部又は一部の間、ＬＶ圧と既知の又は予測可能な関係を有する圧力の例には、ＬＡ圧と、冠状静脈圧とを含む。冠状静脈圧センサを使用してＬＶ圧を測定する１つの具体的な例が、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡され、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２００２年１月４日に出願された米国特許出願第１０／０３８９３６号「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ  ＬＥＦＴ  ＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ」において論じられている。一実施形態において、拡張期性能パラメータ発生器１３２は、ＬＶ圧を示す信号から左心室拡張終期圧（ＬＶＥＤＰ）を検出する拡張期圧検出器を含む。拡張期性能パラメータはＬＶＥＤＰである。もう１つの実施形態において、拡張期性能パラメータ発生器１３２は、左心室圧の減少に関する時定数（タウ）を測定する拡張期圧タイマを含む。拡張期性能パラメータは、その時定数である。
【００１８】
もう１つの実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、肺静脈血流を示す信号を感知するために、肺流量センサを含む。１つの具体的な実施形態において、肺流量センサは、肺血液容積を示す肺インピーダンスを感知するために、肺インピーダンス感知回路を含む。拡張期性能パラメータ発生器１３２は、肺静脈血流を示す信号に基づき順行性肺静脈血液速度を計算する速度検出器を含む。拡張期性能パラメータは肺静脈血液速度である。
【００１９】
もう１つの実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、僧帽弁を通る血流を示す信号を感知する僧帽弁流量センサを含む。１つの具体的な実施形態において、僧帽弁流量センサは、ＬＶ容積を測定するインピーダンスセンサを含む。ＬＶ容積は、右心室内と左心室冠状静脈内の電極間で測定されたインピーダンスから導かれる。かかるインピーダンスセンサ及び測定の一例は、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡され、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第６２７８８９４号「ＭＵＬＴＩ−ＳＩＴＥ  ＩＭＰＥＤＡＮＣＥ  ＳＥＮＳＯＲ  ＵＳＩＮＧ  ＣＯＲＯＮＡＲＹ  ＳＩＮＵＳ／ＶＥＩＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ」において論じられる。拡張期中の（駆出の終了時での僧帽弁の開放後）このＬＶ容積信号の時間導関数は、僧帽弁を通る血流の尺度である。拡張期中のピーク血流、拡張期中の迅速な初期血流の持続時間、拡張期中の血流減少の時定数は、全部が拡張期性能の有用な尺度である。拡張期性能パラメータ発生器１３２は、ピーク血流を検出する１つ以上のピーク検出器と、迅速な初期血流の持続時間を測定するタイマと、血流減少の時定数を測定するもう１つのタイマとを含む。拡張期性能パラメータは、ピーク血流、迅速な初期血流の持続時間、拡張期中の血流減少の時定数の１つを含む。
【００２０】
もう１つ実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、心音を示す信号を感知する音響センサを含む。１つの具体的な実施形態において、音響センサは加速度計を含む。もう１つの具体的な実施形態において、音響センサはマイクロフォンを含む。拡張期性能パラメータ発生器１３２は、心音を示す信号から拡張期音響雑音を検出する心音分析器を含む。拡張期性能パラメータは拡張期音響雑音である。拡張期音響雑音は、１つの心周期の拡張期位相にわたって測定される全音響雑音である。所定の期間にわたって測定される全音響雑音を計算する方法の例が、両方ともＣａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡され、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第６０４４２９８号「ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＡＣＩＮＧ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＮＯＩＳＥ」、及び米国特許第６０５８３２９号「ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＡＣＩＮＧ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＡＣＯＵＳＴＩＣ  ＮＯＩＳＥ」において論じられる。
【００２１】
図１Ｂは、ペーシングコントローラ１２０の一実施形態を示す略図／ブロック図である。ペーシングコントローラ１２０は、拡張期性能パラメータを受信し、かつそれを使用して、１つ以上のペーシングパラメータを決定及び／又は調節する。ペーシングコントローラ１２０は、ペーシングパラメータ最適化モジュール１２４と、ペーシングアルゴリズム実行モジュール１２２とを含む。ペーシングパラメータ最適化モジュール１２４は、拡張期性能パラメータを受信し、かつ少なくとも拡張期性能パラメータに基づき１つ以上のほぼ最適なペーシングパラメータを計算する。一実施形態において、ほぼ最適なペーシングパラメータは、拡張期性能パラメータの（最大又は最小値を含む）標的値を提供するために予測されたペーシングパラメータである。もう１つの実施形態において、ほぼ最適なペーシングパラメータは、拡張期性能パラメータの閾値を維持するために予測されたペーシングパラメータである。１つの具体的な実施形態において、拡張期性能パラメータの標的又は閾値は、心臓１０１の収縮期と拡張期性能の両方を含む全身的な考慮に基づき決定される。以下に記載するように、ペーシングパラメータ最適化モジュール１２４は、拡張期機能を不当に危険にさらさないように、心拍適応性ペーシングアルゴリズムを調節する。一実施形態において、ペーシングコントローラは、拡張期性能パラメータに従って１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節するようにプログラムされる。ペーシングコントローラは、拡張期充満が不当に危険にさらされることを、規定の閾値との拡張期性能パラメータの比較が示すならば、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節するように更にプログラムできる。もう１つの実施形態において、ペーシングコントローラは、規定されたスケジュールに基づき、連続的又は断続的に、拡張期性能を最大化するように、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを調節するように更にプログラムされる。
【００２２】
もう１つの実施形態においてペーシングパラメータ最適化モジュール１２４は、１つ以上のペーシング部位を選択するペーシング部位セレクタと、房室及び心室間のペーシング遅延のような１つ以上のペーシングタイミングパラメータを計算するペーシングタイミング計算器とを含む。ペーシングアルゴリズム実行モジュール１２２は、１つ以上のほぼ最適なペーシングパラメータを使用して所定のペーシングアルゴリズムを実行することによって、ペーシングパルスの送付を制御する。一実施形態において、所定のペーシングアルゴリズムは、ＤＤＤ又はＶＤＤモードのような心房追跡ペーシングモードを定義する。１つ以上のほぼ最適なペーシングパラメータは房室ペーシング遅延を含む。複数の心室リードが、複数の心室部位の感知とペーシングを提供するために適用される、一実施形態において、１つ以上のほぼ最適なペーシングパラメータは、１つ以上の房室ペーシング遅延、１つ以上の心室間ペーシング遅延、及び／又はペーシングパルスが実際に送付される１つ以上のペーシング部位を含む。
【００２３】
図２は、心律動管理（ＣＲＭ）システム２００の一部の一実施形態、及びシステム２００が使用される環境の一部を示す略図／ブロック図である。ＣＲＭシステム２００は、ペーシング治療を心臓１０１で行う心臓ペーシングシステム１００を組み込む。一実施形態において、ＣＲＭシステム２００は、埋め込み型システム２３５と、外部システム２５５と、埋め込み型システム２３５及び外部システム２５５の間に双方向通信を提供する遠隔測定リンク２４５とを含む。埋め込み型システム２３５は、埋め込み型装置２４０と、リードシステム２１０とを含む。埋め込み型装置２４０は、身体２０２内に埋め込まれ、かつリードシステム２１０を介して心臓１０１に連結される。埋め込み型装置２４０の例には、ペースメーカ、ペースメーカ／除細動器、心臓再同期装置、心臓リモデリング制御装置、ページング機能を有するあらゆる他の埋め込み型医療装置を含む。一実施形態において、リードシステム２１０は、リード１１０Ａ−Ｂと、もしあれば追加のペーシングリードを含む。もう１つの実施形態において、拡張期性能センサ１１６は、リードシステム２１０のリードに組み込まれる。一実施形態において、外部システム２５５は、埋め込み型装置２４０の近傍にある外部装置２５０と、比較的遠位位置にある遠隔装置２７０と、外部装置２５０及び遠隔装置２７０を連結する遠隔通信ネットワーク２６０とを含む患者管理システムである。かかる患者管理システムの例は、Ｃａｒｄｉａｃ  Ｐａｃｅｍａｋｅｒｓ，Ｉｎｃ．に譲渡され、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２００２年１２月１８日に出願された、米国特許出願第１０／３２３６０４号「ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＰＡＴＩＥＮＴ  ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ  ＦＯＲ  ＤＥＦＩＮＩＮＧ，ＩＤＥＮＴＩＦＹＩＮＧ  ＡＮＤ  ＵＳＩＮＧ  ＰＲＥＤＥＴＥＲＭＩＮＥＤ  ＨＥＡＬＴＨ−ＲＥＬＡＴＥＤ  ＥＶＥＮＴＳ」において論じられる。患者管理システムにより、患者の状況を監視して、治療を調節するような目的で、遠隔位置から埋め込み型システム２３５にアクセスすることが可能になる。もう１つの実施形態において、外部システム２５５はプログラマを含む。一実施形態において、遠隔測定リンク２４５は、誘導遠隔測定リンクである。代替的実施形態において、遠隔測定リンク２４５は、遠距離電磁界無線周波数遠隔測定リンクである。一実施形態において、遠隔測定リンク２４５は、埋め込み型装置２４０から外部システム２５５へのデータ送信を提供する。このことは、例えば、埋め込み型装置２４０によって獲得されたリアルタイム生理的データを送信すること、埋め込み型装置２４０によって獲得し、かつ記憶された生理的データを抽出すること、埋め込み型装置２４０に記憶されている治療履歴データを抽出すること、及び埋め込み型装置２４０の作動状態を示すデータを抽出すること（例えば、電池の状況やリードインピーダンス）を含むことができる。更なる実施形態において、遠隔測定リンク２４５は、外部システム２５５から埋め込み型装置２４０へのデータを送信する。このことは、例えば、生理的データを獲得するために埋め込み型装置２４０をプログラムすること、（装置作動状態に関するような）少なくとも１つの自己���断テストを実行するために埋め込み型装置２４０をプログラムすること、治療パラメータを変更するために埋め込み型装置２４０をプログラムすること、少なくとも１つの治療を実施するために埋め込み型装置２４０をプログラムすることなどを含む。
【００２４】
ＣＲＭシステム２００内の心臓ペーシングシステム１００の物理的分布は、埋め込み型装置の寸法や電力の制約、埋め込み型装置の計算電力、実装と使用の利便性のような実用的要因に依存する。一実施形態において、心臓ペーシングシステム１００は埋め込み型システム２３５に含まれる。この実施形態によって、外部システム２５５と通信することを必要とせずに、（拡張期性能センサ１１６と、信号プロセッサ１３０と、ペーシングコントローラ１２０と、ページング回路１１４とを含む）拡張期性能に基づくフィードバックループが連続的に作動することが可能になる。もう１つの実施形態において、心臓ペーシングシステム１００の一部は、埋め込み型システム２３５に含まれ、かつ残りの部分は、外部システム２５５に含まれる。１つの具体的な実施形態において、外部システム２５５は、拡張期性能パラメータ発生器１３２と、ペーシングパラメータ最適化モジュール１２４とを含む。拡張期性能センサ１１６によって感知された信号は、遠隔測定リング２４５を介して外部システム２５５に送信される。１つ以上のほぼ最適なペーシングパラメータが、遠隔測定２４５を介して埋め込み型装置２４０に送信される。心臓ペーシングシステム１００の一部を外部システムに含むことにより、埋め込み型装置２４０に関する寸法、電力、及び／又は計算要求が減少する。
【００２５】
２．ＨＦ患者における心拍適応性ペーシング
症候性心不全を有する患者は、その駆出率を測定することによって、最初に拡張期心不全を有するとして識別される。患者が、変時性不全であるとも認められるならば、患者は、心拍適応性ペーシングモードを使用するペーシング治療によって治療される。患者の拡張期機能の評価が、次に実行できる。拡張期機能不全は、心室の同期不全弛緩及び／又は多くの原因による心室の不従順さを含んでいる。心拍適応性ペーシングによって引き起こされる高い心拍数で、心室は、拡張期機能不全が存在するならば、適切に充満する時間を有さないことがある。かかる減少した拡張期充満は、次に心拍出量を減少させる。それ故に、患者が、拡張期機能不全も示すことが認められるならば、心拍適応性ペーシングが、拡張期充満を危険にさらすことによって高い心拍数で心機能に悪影響を及ぼすか否か決定される。及ぼすならば、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータは、拡張期充満が、不当に危険にさらされないように、感知された拡張期性能パラメータに従って調節される。
【００２６】
図３は、心臓ペーシングによって拡張期性能を改良する方法の一実施形態を示すフローチャートである。方法は、拡張期機能を示す感知信号に基づき１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータを決定し、調節する。かかる心拍適応性ペーシングパラメータは、最大心拍数、速度応答曲線の傾き、速度応答関数のタイプ、心拍適応性ペーシングの停止又は開始などである。一実施形態において、拡張期機能を示す感知信号は、適切な器具の使用による臨床的状況で得られ、かつ以上に論じた拡張期機能パラメータのいずれか、及び心エコー検査のような拡張期機能を評価するための適切な他の様式を含むことができる。もう１つの実施形態において、方法は、閉ループで以上に記載されたような心臓ペーシングシステムによって実行される。
【００２７】
ペーシング治療を実施する心拍適応性ペーシングアルゴリズムは３００で実行される。ペーシング治療は、従来の徐脈ペーシング、ＣＲＴ、又は心室中隔の早期興奮による拡張期機能不全を治療するように設計されたペーシングである。拡張期機能を示す信号は、３１０で感知され、かつ拡張期性能パラメータは３２０で信号から導かれる。一実施形態において、拡張期機能を示す信号は、ＬＶ圧を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、ＬＶ圧を示す信号から測定されるＬＶＥＤＰである。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は、ＬＶ圧を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、ＬＶ圧を示す信号から測定される最小左心室圧である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は、ＬＶ圧を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、ＬＶ圧を示す信号から測定されるＬＶＥＤＰである。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は、ＬＶ圧を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、左心房収縮期直前のＬＶ圧を示す信号から測定される心拍停止期圧である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は、ＬＶ圧を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、ＬＶ圧の減少に関する時定数（タウ）である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は、肺動脈圧を示す信号であり、かつ性能パラメータは、肺動脈拡張期圧である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は肺静脈血流を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、肺静脈血流を示す信号に基づき計算される順行性肺静脈血液速度である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は僧帽弁を通る血流を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、ピーク血流、初期血流ピークの持続時間、初期拡張期中の血流の減少に関する時定数、又は初期及び後期拡張期中のピーク血流間の比である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号は心音を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは心音を示す信号から検出される拡張期音響雑音である。拡張期機能を示す信号の他の例は、ＬＡ圧、ＰＡ圧、拍出量、心房圧、収縮力のひずみゲージ測定のような心室間中隔の機械的性質である。
【００２８】
もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号はＬＶ容積を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは、拡張期中に起こり、心臓へのピーク血流を示すＬＶ容積のピーク導関数である。もう１つの実施形態において、拡張期機能を示す信号はＬＶ容積を示す信号であり、かつ拡張期性能パラメータは拡張期中に変化する全ＬＶ容積である。
【００２９】
患者の心拍数は、（運動検査又は毎日の活動中に）心拍適応性ペーシングのために変化するので、拡張期性能パラメータは、規定の閾値と比較される。規定の閾値は、各特定の拡張期性能パラメータに関して異なり、かつ拍出量と拡張期性能パラメータの値を経験に基づき相関させることによって、個別の患者に関して決定できる。閾値は、性能パラメータの長期平均、又は患者が、心拍数又はかかるパラメータによって示されるように静止している時のような、規定の条件下で測定された平均であっても良い。拡張期性能パラメータが、３３０でＨＲ増加での閾値未満であると認められるならば、１つ以上の心拍適応性ペーシングパラメータが、３４０で調節される。（このことは、拡張期性能パラメータが、拡張期機能悪化によって減少することを前提とする。拡張期性能パラメータは、反対にも定義できる。）さもなければ、心拍適応性ペーシングモードは、調節せずに継続する。ステップは、心拍適応性ペーシングモードが、規定の閾値を超えたままになる拡張期性能パラメータをもたらすまで繰り返すことができる。
【００３０】
本発明は、前述の具体的な実施形態と併せて記載されたが、多くの代替案、変形及び修正が、当該技術分野において通常の技能を有する者にとって明らかであろう。かかる代替案、変形及び修正は、以下の添付の請求項の範囲に入ることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】拡張期機能不全を治療する心臓ペーシングシステムの一実施形態、及びシステムが使用される環境の一部を示す略／ブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ａの心臓ペーシングシステムのペーシングコントローラの一実施形態を示す略／ブロック図である。
【図２】図１Ａの心臓ペーシングシステムを含む心臓心律動管理（ＣＲＭ）システムの一部の一実施形態、及びＣＲＭシステムが使用される環境の一部を示す略／ブロック図である。
【図３】拡張期心不全患者において心拍適応性ペーシングを制御する方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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