(57)【要約】【課題】心臓機械的機能不全の処置において増大した一回拍出量及び心拍出量を効果的に生成するためのＥＳＳ治療の送出を安全に制御するシステムを提供する。【解決手段】期外収縮刺激（ＥＳＳ）治療は、心不全を含む心機能不全に対処する。ＥＳＳ治療は、心臓に対してペーシングレベルの刺激を介した心房及び／又は心室期外収縮を使用する。極端に低いレベルの不整脈誘導リスク並びにＩＣＤのように優れた不整脈検知及び検出（安全性）を維持しながら、心筋力学状態に対して有益な作用（有効性）を達成するために、これらの期外収縮は、正確にタイミング調整されなければならない。治療送出指針及び改善されたＥＳＳ治療送出のためのオプションは、外部ＥＳＳ治療送出デバイス又は埋め込み可能ＥＳＳ治療送出デバイスにおいて単独で又は組み合わせて使用することができる。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拍動ごとに期外収縮刺激心臓ペーシング治療を管理する方法であって、
検知された心房脱分極、第１心房ペーシング事象、第２心房ペーシング事象、検知された右心室脱分極、第１右心室ペーシング事象、第２右心室ペーシング事象、検知された左心室脱分極、第１左心室ペーシング事象、第２左心室ペーシング事象のうちの少なくとも１つに関連する出力信号を提供するために、拍動ごとに心臓の電気活動を検知すること、
単一心腔内で少なくとも１つの予定外の脱分極の発生について前記出力信号を検査すること、及び
少なくとも１つの予定外の脱分極が発生した場合、前記心臓の少なくとも１つの腔に期外収縮刺激治療を送出することを止めるモード及び送出するモードのうちの一方のモードで動作すること、
を含む、拍動ごとに期外収縮刺激心臓ペーシング治療を管理する方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの予定外の脱分極は、心房性早期収縮又は心室性早期収縮を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記止めるステップは、少なくとも１つの後続の心周期の間、前記期外収縮刺激治療の送出を保留すること、及び、送出を始動しないことの一方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記止めるステップは、予定外の心臓活動が頻脈エピソードを含む場合に、前記期外収縮刺激治療の送出を保留すること、及び、送出を始動しないことの一方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記止めるステップは、予定外の心臓活動が、継続中の頻脈エピソードの累積式頻脈徴候カウンタを開始する場合、或いは、該徴候カウンタがプリセット閾値に達し、頻脈エピソードが宣言されるか、又は、前記徴候カウンタが基準値又はヌル値にリセットされるかのいずれかの時まで、前記期外収縮刺激治療の送出を保留すること、及び、送出を始動しないことの一方をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記累積式頻脈徴候カウンタは、心室事象のみに基づいて徴候を収集する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記心室事象は右心室腔事象を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記累積式頻脈徴候カウンタは、心房事象のみに基づいて徴候を収集する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記心房事象は右心房腔事象を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの予定外の脱分極は２つの予定外の脱分極を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
細動状況を検出するために調査すること、
前記細動状況が検出される場合、
前記期外収縮刺激治療の送出を保留すること、又は
前記期外収縮刺激治療の送出を始動しないこと、
前記細動状況を再検出するよう試みること、並びに
前記細動状況が再検出される場合、
前記心臓の少なくとも１つの腔にカーディオバージョン治療を適用すること、及び
前記心臓の少なくとも１つの腔にディフィブリレーション治療を適用することのうちの少なくとも一方を実施すること、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記心臓の前記少なくとも１つの腔は心室腔を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カーディオバージョン治療及び前記ディフィブリレーション治療のうちの１つの前記適用に続いて前記期外収縮治療の送出を中止することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記再検出するよう試みるステップは、
前記心臓の機械的機能に関するパラメータを導出すること、及び
該パラメータを、既知の、又は、導出された確認的細動状況パラメータと比較すること、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記機械的機能に関するパラメータは、
心臓流体圧パラメータ、心臓流体パラメータの変化レート、心臓流体圧パラメータの数学的積分、心臓壁加速度パラメータ、先端加速度パラメータ、中隔壁加速度信号、中間基底左心室加速度信号、音響心臓パラメータ、インピーダンスベース心臓パラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
任意の予定外の心臓活動について前記出力信号を検査する代わりに、
心拍数を測定するために、前記出力信号を検査するステップと、
該心拍数が、プログラムされた閾値を超える場合、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するステップと、
を実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
非期外収縮刺激ペーシングモダリティを始動することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記非期外収縮刺激ペーシングモダリティは、以下のペーシングモダリティ、すなわち、心臓再同期化ペーシング治療、単腔ペーシング治療、２腔ペーシング治療、及び４腔ペーシング治療のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記心拍数は、
Ｒ−Ｒ間隔、Ｐ−Ｐ間隔、第１心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の心室ペーシング事象との間の間隔、第１右心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の右心室ペーシング事象との間の間隔、第１左心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の左心室ペーシング事象との間の間隔、第２左心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の左心室ペーシング事象との間の間隔のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
心房頻脈が検出される場合、その時適用されているペーシング治療モードを、心室結合式ペーシング治療モードに切り換えることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
拍動ごとに、期外収縮刺激心臓ペーシング治療の送出を開始すること、継続すること、又は、止めることのうちの１つのための装置であって、
検知された心房脱分極、第１心房ペーシング事象、第２心房ペーシング事象、検知された右心室脱分極、第１右心室ペーシング事象、第２右心室ペーシング事象、検知された左心室脱分極、第１左心室ペーシング事象、第２左心室ペーシング事象のうちの少なくとも１つに関連する出力信号を提供するために、拍動ごとに心臓の電気活動を検知する手段と、
任意の予定外の心臓活動について前記出力信号を検査する手段と、
少なくとも１つの予定外の脱分極が単腔内で発生する場合、
前記心臓の少なくとも１つの腔への期外収縮刺激治療の送出をほぼ即座に止める、また、送出を始動しない手段と、
を備える、拍動ごとに、期外収縮刺激心臓ペーシング治療の送出を開始すること、継続すること、又は、止めることのうちの１つのための装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの予定外の脱分極は、心房性早期収縮又は心室性早期収縮を含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ほぼ即座に止める手段は、
少なくとも１つの後続の心周期の間、前記期外収縮刺激治療の送出を保留する、また、送出を始動しない手段を備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記ほぼ即座に止める手段は、前記予定外の心臓活動が頻脈エピソードを含む場合に、前記期外収縮刺激治療の送出を保留する、また、送出を始動しない手段をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記ほぼ即座に止める手段は、前記予定外の心臓活動が、継続中の頻脈エピソードの累積式頻脈徴候カウンタを開始する場合、或いは、該徴候カウンタがプリセット閾値に達し、頻脈エピソードが宣言されるか、又は、前記徴候カウンタが基準値にリセットされるかのいずれかの時まで、前記期外収縮刺激治療の１回の送出を保留する、また、送出を始動しない手段をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２６】
前記累積式頻脈徴候カウンタは、心室事象のみに基づいて徴候を収集する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記心室事象は右心室腔事象を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記累積式頻脈徴候カウンタは、心房事象のみに基づいて徴候を収集する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記心房事象は右心房腔事象を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの予定外の脱分極は２つの予定外の脱分極を含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項３１】
細動状況を検出するために調査する手段と、
前記細動状況が検出される場合、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するか、又は、送出を始動しない手段と、
前記細動状況を再検出するよう再び試みる手段と、
前記細動状況が再検出される場合、前記心臓の少なくとも１つの腔にカーディオバージョン治療又はディフィブリレーション治療を適用する手段と、
を備える、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記心臓の前記少なくとも１つの腔は心室腔を含む、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記心臓の前記少なくとも１つの腔は右心室腔を含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記検出するために調査する手段は、
前記心臓の機械的機能に関するパラメータを導出する手段と、
該パラメータを、既知の、又は、導出された細動状況パラメータと比較する手段と、
をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記機械的機能に関するパラメータは、
心臓流体圧パラメータ、心臓流体パラメータの変化レート、心臓流体圧パラメータの数学的積分、心臓壁加速度パラメータ、先端加速度パラメータ、中隔壁加速度信号、中間基底左心室加速度信号、音響心臓パラメータ、インピーダンスベース心臓パラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
心拍数を測定するために、前記出力信号を検査する手段と、
該心拍数が、プログラムされた閾値を超える場合、前記期外収縮刺激治療の送出を保留する手段と、
をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３７】
非期外収縮刺激ペーシングモダリティを始動する手段をさらに備える、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記非期外収縮刺激ペーシングモダリティは、以下のペーシングモダリティ、すなわち、心臓再同期化ペーシング治療、単腔ペーシング治療、２腔ペーシング治療、及び４腔ペーシング治療のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記心拍数は、
Ｒ−Ｒ間隔、Ａ−Ａ事象、第１心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の心室ペーシング事象との間の間隔、第１右心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の右心室ペーシング事象との間の間隔、第１左心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の左心室ペーシング事象との間の間隔、第２左心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の左心室ペーシング事象との間の間隔のうちの少なくとも１つを含む、請求項３６に記載の装置。
【請求項４０】
心房頻脈が検出される場合、適用されるペーシングモードを心室結合式ペーシングモードに変更する手段をさらに備える、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
拍動ごとに、期外収縮刺激心臓ペーシング治療の送出を管理するための実行可能な命令を記憶するコンピュータ読み取り可能媒体であって、
検知された心房脱分極、第１心房ペーシング事象、第２心房ペーシング事象、検知された右心室脱分極、第１右心室ペーシング事象、第２右心室ペーシング事象、検知された左心室脱分極、第１左心室ペーシング事象、第２左心室ペーシング事象のうちの少なくとも１つに関連する出力信号を提供するために、拍動ごとに心臓の電気活動を検知するための命令と、
任意の予定外の心臓活動について前記出力信号を検査するための命令と、
少なくとも１つの予定外の脱分極が単腔内で発生する場合、
前記心臓の少なくとも１つの腔への期外収縮刺激治療の送出をほぼ即座に止める、また、送出を始動しない命令と、
を含む、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの予定外の脱分極は、心房性早期収縮及び心室性早期収縮を含む、請求項４１に記載の媒体。
【請求項４３】
前記ほぼ即座に止めるための命令は、
少なくとも１つの後続の心周期の間、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するための、また、送出を始動しないための命令をさらに含む、請求項４１に記載の媒体。
【請求項４４】
前記ほぼ即座に止めるための命令は、予定外の心臓活動が頻脈エピソードを含む場合に、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するための、又は、送出を始動しないための命令をさらに含む、請求項４１に記載の媒体。
【請求項４５】
前記ほぼ即座に止めるための命令は、前記予定外の心臓活動が、継続中の頻脈エピソードの累積式頻脈徴候カウンタを開始する場合、或いは、該徴候カウンタがプリセット閾値に達し、頻脈エピソードが宣言されるか、又は、前記徴候カウンタが基準値又はヌル値にリセットされるかのいずれかの時まで、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するための、また、送出を始動しないための命令をさらに含む、請求項４１に記載の媒体。
【請求項４６】
前記累積式頻脈徴候カウンタは、心室事象のみに基づいて徴候を収集する、請求項４５に記載の媒体。
【請求項４７】
前記心室事象は右心室腔事象を含む、請求項４６に記載の媒体。
【請求項４８】
前記累積式頻脈徴候カウンタは、心房事象のみに基づいて徴候を収集する、請求項４５に記載の媒体。
【請求項４９】
前記心房事象は右心房腔事象を含む、請求項４８に記載の媒体。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの予定外の脱分極は２つの予定外の脱分極を含む、請求項４１に記載の媒体。
【請求項５１】
細動状況を検出するよう試みるための命令と、
前記細動状況が検出される場合、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するための、また、送出を始動しないための命令と、
前記細動状況を再検出するよう試みるための命令と、
前記細動状況が再検出される場合、前記心臓の少なくとも１つの腔にカーディオバージョン治療又はディフィブリレーション治療を適用するための命令と、
をさらに含む、請求項５０に記載の媒体。
【請求項５２】
前記心臓の前記少なくとも１つの腔は心室腔を含む、請求項５１に記載の媒体。
【請求項５３】
前記カーディオバージョン治療又は前記ディフィブリレーション治療のいずれかの適用に続いて、前記期外収縮刺激治療の送出を止めること、及び、前記期外収縮刺激治療を保留することのうちの１つのための命令をさらに含む、請求項５２に記載の媒体。
【請求項５４】
前記検出するよう試みるための命令は、
前記心臓の機械的機能に関するパラメータを導出するための命令と、
該パラメータを、既知の、又は、導出された確認的細動状況パラメータと比較するための命令と、
をさらに含む、請求項５１に記載の媒体。
【請求項５５】
前記機械的機能に関するパラメータは、
心臓流体圧パラメータ、心臓流体パラメータの変化レート、心臓流体圧パラメータの数学的積分、心臓壁加速度パラメータ、先端加速度パラメータ、中隔壁加速度信号、中間基底左心室加速度信号、音響心臓パラメータ、インピーダンスベース心臓パラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項５４に記載の媒体。
【請求項５６】
心拍数を測定するために、前記出力信号を検査するための命令と、
該心拍数が、プログラムされた閾値を超える場合、前記期外収縮刺激治療の送出を保留するための命令と、
をさらに含む、請求項５１に記載の媒体。
【請求項５７】
非期外収縮刺激ペーシングモダリティを始動するための命令をさらに含む、請求項５６に記載の媒体。
【請求項５８】
前記非期外収縮刺激ペーシングモダリティは、以下のペーシングモダリティ、すなわち、心臓再同期化ペーシング治療、単腔ペーシング治療、２腔ペーシング治療、及び４腔ペーシング治療のうちの少なくとも１つを含む、請求項５７に記載の媒体。
【請求項５９】
前記心拍数は、
Ｒ−Ｒ間隔、Ａ−Ａ事象、第１心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の心室ペーシング事象との間の間隔、第１右心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の右心室ペーシング事象との間の間隔、第１左心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の左心室ペーシング事象との間の間隔、第２左心室ペーシング事象と、心房脱分極に続いて送出された直後の左心室ペーシング事象との間の間隔のうちの少なくとも１つを含む、請求項５６に記載の媒体。
【請求項６０】
心房頻脈が検出される場合、適用されるペーシングモードを心室結合式ペーシングモードに変更するための命令をさらに含む、請求項５８に記載の媒体。
【請求項６１】
少なくとも２つの最大心拍数閾値、すなわち、第１最大心拍数閾値と第２最大心拍数閾値をさらに含む、請求項５９に記載の媒体。
【請求項６２】
前記第１最大心拍数閾値は、前記期外収縮刺激治療の送出中に適用され、前記第２最大心拍数閾値は、非期外収縮刺激治療の送出中に適用される、請求項６１に記載の媒体。
【請求項６３】
前記拍動ごとは、期外収縮間隔及び期外収縮後間隔を含み、該期外収縮後間隔は、該期外収縮間隔を超える、請求項４１に記載の媒体。
【請求項６４】
前記期外収縮間隔中に起こる任意の心臓活動は、前記少なくとも１つの予定外の脱分極とみなされる、請求項６３に記載の媒体。
【請求項６５】
少なくとも２つの最大心拍数閾値、すなわち、第１最大心拍数閾値と第２最大心拍数閾値をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項６６】
前記第１最大心拍数閾値は、前記期外収縮刺激治療の送出中に適用され、前記第２最大心拍数閾値は、非期外収縮刺激治療の送出中に適用される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記拍動ごとは、期外収縮間隔及び期外収縮後間隔を含み、該期外収縮後間隔は、該期外収縮間隔を超える、請求項１に記載の方法。
【請求項６８】
前記期外収縮間隔中に起こる任意の心臓活動は、前記少なくとも１つの予定外の脱分極とみなされる、請求項６７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的に、心臓刺激デバイスの分野に関し、より具体的には、心臓機械的機能不全の処置時に血行力学的機能を改善するための、期外収縮刺激（ＥＳＳ）治療の安全且つ有効な送出のためのデバイス及び方法に関する。特に、本発明による埋め込み可能デバイス及び外部デバイス並びに治療送出方法は、期外収縮刺激のタイミング及び送出を調整するために提供される。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる対の、結合した、２段の(bi-geminal)、又は介在する(intercalated)ペーシング刺激によって刺激された心臓筋細胞は、その後の心臓の脱分極に関する機械的機能を増強した。本明細書では、このタイプの心臓ペーシング治療を、期外収縮刺激（ＥＳＳ）と呼び、期外収縮刺激（ＥＳＳ）は、内因性収縮か、ペーシングに誘発された収縮のいずれかの直後に、心臓ペーシング治療を送出することを言う。増強した機械的機能の大きさは、先行する内因性収縮又はペーシングされた収縮に対する期外収縮のタイミングに強く依存する。正確にタイミング調整されると、ＥＳＳパルスは、心臓の脱分極を生ずるが、付随する機械的収縮は無くなるか、又は、大幅に弱まる。参照によりその全体が本明細書に援用される、ベネット（Bennett）他に発行され同一譲受人に譲渡された米国特許第５，２１３，０９８号に詳細に述べられるように、期外収縮後拍動と呼ばれる、後続の心周期の収縮性は増加する。
【０００３】
ＥＳＳのメカニズムは、筋細胞内でのカルシウム循環に関連すると考えられる。期外収縮は、筋小胞体（ＳＲ）からの制限されたカルシウム放出を始動する。期外収縮に応答して放出される制限された量のカルシウムは、心臓の正常な機械的収縮を引き起こすのに十分ではない。期外収縮後、ＳＲは、カルシウムを取り込み続け、その結果、後続の脱分極（複数可）が、ＳＲから大量のカルシウム放出を引き起こし、活発な筋細胞収縮をもたらす。
【０００４】
前述したように、期外収縮後拍動に関する機械的増大の程度は、「期外収縮間隔」（ＥＳＩ）と呼ばれる第１脱分極に続く期外収縮のタイミングに強く依存する。ＥＳＩが長過ぎる場合、期外収縮刺激に応答して正常な機械的収縮が起こるため、ＥＳＳ作用は達成されない。ＥＳＩが短縮すると、ＥＳＩが生理的不応期より少し長くなる時に、最大の作用に達する。電気的脱分極は、機械的収縮が無い状態か、又は、収縮が大幅に弱まった状態で起こる。ＥＳＩが短くなり過ぎると、刺激は、絶対不応期内に入り、脱分極は起こらない。
【０００５】
先に引用したベネットに対する特許は、一般に、うっ血性心不全又は他の心機能不全の処置のための期外収縮後増強刺激器を開示する。心臓性能指数は、心臓の性能を監視するのに使用されるセンサから生成され、心臓負荷指数は、心筋負荷を監視するのに使用されるセンサから生成される。心臓性能指数と心臓負荷指数のいずれか、又は両方は、ＥＳＳ刺激の送出を制御する時に使用することができる。参照によりその全体が本明細書に援用される、ディーノ（Deno）他により２００２年８月２８日付けで出願された、先の仮でない米国特許出願第１０／３２２，７９２号（代理人書類番号Ｐ−９８５４．００）及びディーノ他による、対応するＰＣＴ出願（公開ＷＯ０２／０５３０２６）は、期外収縮後の増強刺激を送出する埋め込み可能医療デバイスを開示する。収縮性の増加、弛緩時間の減少、及び心拍出量の増加から利益を得るまでに心臓の状況が進行したことを、心不全の状態を示す１つ又は複数のパラメータが示す時に、ＥＳＳ刺激が、心臓収縮を強めるために使用される。参照によりその全体が本明細書に援用される、ダーウィッシュ（Darwish）他に発行されたＰＣＴ公開ＷＯ０１／５８５１８は、一般に、複数の心室部位に対して対のパルスを印加することによって、心臓の性能を改善するための電気心臓刺激器を開示する。複数部位の対のペーシングは、酸素消費を増加させることなく一回拍出仕事量(stroke work)を増加させるために提案され、心臓の複数の部位において電気的活動のタイミングを同期化させることによって、不整脈の発生の可能性を減らす。
【０００６】
参照した米国特許第５，２１３，０９８号に示されるように、ＥＳＳ刺激に伴う１つのリスクは、不整脈誘導(induction)である。期外収縮パルスが、受攻期中に心臓細胞に送出される場合、不整脈を起こし易い患者において頻脈又は細動を誘導するリスクが高い。受攻期は、本明細書で「回復相」とも呼ばれる、活動電位の再分極相及び再分極相の直後の期間を包含する。受攻期中に、心臓細胞膜は、一時的に過剰に興奮性となる。したがって、ＥＳＳの特性は、何十年にわたって知られてきたが、リスクが認識されているため、心臓の機械的機能を改善するための心臓刺激治療におけるＥＳＳの適用は、臨床的には実現されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
期外収縮後拍動に関して心機能の機械的増強を達成するために期外収縮刺激を送出する時には、したがって、或る状況下で、不整脈又は他の有害な作用を引き起こす可能性がある一定の期外収縮間隔を回避することが重要である。安全に送出されると、ＥＳＳ治療の機械的作用は、有利には、とりわけ、心不全の患者等の、心臓機械的機能不全を患う多数の患者に利益を与えることができる。そのため、欠点の可能性がほとんど、又は、全く無い状態で、全ての利点を提供する、ＥＳＳ治療の安全且つ効果的な制御方法が必要とされる。
【０００８】
期外収縮刺激（ＥＳＳ）治療は、心臓のペーシングに似た刺激を介した心房及び／又は心室期外収縮を使用する、心不全を含む心機能不全を処置する手段である。これらの期外収縮は、極端に低いレベルの不整脈誘導リスク並びにＩＣＤのような優れた不整脈検知及び検出（安全性）を維持しながら、心筋力学状態(mechanics)に関する有益な作用（利益）を達成するために、正確にタイミング調整されなければならない。このタイミングは、内因性又は生理的レート変化から生じるもの等の不応期の変動に適応しなければならず、安全性又は利益を損なってはならない。ＥＳＳについてのさらなる経験によって、よりよいブランキング、よりよいＥＳＳ刺激タイミング、及びよりよいＥＳＳ送出指針に依存する改良された実施方法がもたらされた。これらの方法は、外部ＥＳＳデバイス又は埋め込み可能ＥＳＳデバイスにおいて単独で又は組み合わせて使用されてもよい。これらの改良の例示的な一覧が以下で記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＥＳＳ治療の安全な送出のための一連の治療送出安全性オプションに関する。本発明の一形態では、本発明の治療送出オプションは、心臓活動を、ＥＳＳ治療の送出中に周期ごとに監視すること、及び、監視された活動に基づいて、ＥＳＳ治療送出を開始すべきか否か、且つ／又は、継続すべきか否かについて判定を行うことを含む。
【００１０】
たとえば、治療送出は、心房性早期収縮（ＰＡＣ）又は心室性早期収縮（ＰＶＣ）等の、早期拍動（又は脱分極）が起こる場合に禁止されることができるであろう。
さらに、本発明は、適した不整脈検出を維持し、検出が起こる場合に、ＥＳＳ治療の送出が禁止される。心室頻脈（ＶＴ）及び心室細動（ＶＦ）のロバストな検出を維持することは、ＥＳＳ治療の安全且つ有効な送出にとって必須条件であると考えられる。
【００１１】
本発明による代表的な規則は、
治療の有効性を向上させるために、所定のペーシングレート（ペーシング／分又はＰＰＭ）及び対応する心拍数（ＨＲ）範囲でのみＥＳＳ治療を送出すること、
先行する心周期でＰＶＣが起こる場合に、ＥＳＳ治療の送出を禁止すること、
ＥＳＳ治療に特有な比較的短い期外収縮間隔（ＥＳＩ）が、不整脈検出アルゴリズムを誤まったＶＴ／ＶＦ検出の方に不適切に偏倚させないことを確保すること、
ＥＳＳ治療の送出中に通常課される付加的なブランキング期間の存在下で適切なＶＴ／ＶＦ検出を維持すること、
ＶＴ／ＶＦエピソード中にＥＳＳ治療の送出を保留すること、
（ＶＴの肯定的な検出を宣言する前に）徴候カウントタイプのＶＴ検出アルゴリズムが閾値に達した場合、ＥＳＳ治療の送出を保留することによって、ＶＴのアンダーセンシングの可能性を回避すること、
検出された心房頻脈（ＡＴ）の存在下でモード切り換えを行う(mode switch)能力を維持し、ＡＴエピソードが検出される場合、ＥＳＳ治療の送出を停止するか、又は、心室結合式ペーシング（ＶＣＰ）モダリティにモード切り換えを行うこと、
ＥＳＳ治療送出中に、頻脈エピソードが出現する場合、ＥＳＳ治療送出を中止し、臨床医の介入（たとえば、遠隔の、又は、直接の(in-person)デバイス呼び掛け）に続いてのみＥＳＳ治療送出を開始すること、
を含む。
【００１２】
したがって、本発明は、心臓機械的機能不全の処置において増大した一回拍出量及び心拍出量を効果的に生成するためのＥＳＳ治療の送出を安全に制御するシステム及び方法を提供する。
【００１３】
本発明の一形態によれば、ＥＳＳ治療送出は、周期ごとに適用されるのが好ましい安全性規則に基づいて制御される。したがって、システムは、電気刺激パルスを心臓に送出し、心臓からの電気心臓信号を受け取り、処理する、埋め込み可能医療デバイス及び関連リード線システムを含む。システムは、不整脈検出能力及びペーシング治療送出能力、並びに、任意選択で、カーディオバージョン能力及びディフィブリレーション能力を含む。或る実施の形態では、システムはさらに、ＥＳＳ治療の送出に続く期外収縮中に、且つ／又は、脱分極中に心筋収縮の強さを評価するために、心臓の血行力学機能又は収縮機能を測定するための１つ又は複数の生理的センサを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、一般に、内因性脱分極又は誘発性脱分極に続いて注意深くタイミングを調整したペーシング刺激を心臓の腔に供給することによって、増大した一回拍出量（及び、一定の状況下で、心拍出量）を達成するための、電気刺激治療を送出する埋め込み可能システムを提供することを対象とする。本明細書では、治療は、期外収縮刺激（ＥＳＳ）治療と呼ばれる。
【００１５】
ＥＳＳ治療のタイミングによって、デバイスが、従来から「受攻ゾーン」と呼ばれてきたものの比較的近くでペーシング刺激を患者に与えることになる。一般的に合意されていることは、不応期後の最初の数ミリ秒の間に、また、送出されるＥＳＳパルスの大きさに関する程度に応じて、心臓は、頻脈性不整脈に対する受攻性が増加し、ペーシング刺激によってＶＴ又はＶＦを誘導するリスクが、この時間の間に増加する場合があることである。
【００１６】
ＥＳＳ治療パルスを一般的なペーシング振幅で送出することができることは、不整脈のリスクを大幅に減らす。ＥＳＳ治療パルスを、受攻ゾーンのピークから或る距離離れて配置するために、適応的タイミングもまた研究されている。本明細書で説明する安全性規則の目的は、ＥＳＳ治療を送出すべきか否かを周期ごとに決定することである。安全性規則は、１）有効性を確保することができるような十分に低いレートでのみＥＳＳ治療を送出すること、２）早期心室拍動に結合したＥＳＳ治療を送出しないこと、３）ＥＳＳ治療に伴う短い間隔が、検出アルゴリズムをＶＴ／ＶＦ検出の方へ不適切に偏倚させないことを確保すること、４）ＥＳＳ治療送出によって課される付加的なブランキングの存在下で適切なＶＴ／ＶＦ検出を維持すること、５）心室頻脈性不整脈のアンダーセンシングの可能性を考慮すること、６）心房頻脈性不整脈の存在下でモード切り換えを行う能力を維持すること（及び、モード切り換えが起こる場合、ＥＳＳ治療を停止するか、又は、Ｖｃｐのみの送出に切り換えること）、並びに、７）１つ又は複数の心室頻脈性不整脈が起こる場合、ＥＳＳ治療が停止することを可能にすること、を含む。
【００１７】
図１Ａは、本発明を実施することができる例示的な埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）の図である。ＩＭＤ１０は、３本の心臓リード線６、１５、１６によって患者の心臓に結合される。ＩＭＤ１０は、心臓電気信号を受け取り、処理し、ＥＳＳ用の電気刺激パルスを送出することが可能であり、さらに、心臓ペーシング、カーディオバージョン及びディフィブリレーションが可能であってもよい。ＩＭＤ１０は、３心腔又は４心腔において検知し、刺激するために電極を配置するのに使用される、右心室リード線１６、右心房リード線１５、及び冠状静脈洞リード線６の近位端を受け入れるコネクタブロック１２を含む。
【００１８】
図１Ａでは、右心室リード線１６は、右心室心臓信号を検知し、右心室において電気刺激治療を送出するために、その遠位端が右心室内にあるように配置され、電気刺激治療は、少なくともＥＳＳを含み、心臓徐脈ペーシング、心臓再同期化治療、カーディオバージョン及び／又はディフィブリレーションを含んでもよい。これらの目的のために、右心室リード線１６は、リング電極２４、電極ヘッド２８内に伸縮自在に任意選択で取り付けられた先端電極２６、及びコイル電極２０を装備しており、電極のそれぞれは、リード線１６の本体内の絶縁導体に接続される。絶縁導体の近位端は、ＩＭＤ１０に電気接続を提供するために、リード線１６の近位端で、分岐コネクタ１４によって保持される対応するコネクタに結合される。
【００１９】
右心房リード線１５は、その遠位端が、右心房及び上大静脈に近接するように配置される。リード線１５は、右心房において検知及び電気刺激治療を実施するために、リング電極２１、電極ヘッド１９内に伸縮自在に任意選択で取り付けられた先端電極１７、及びコイル電極２３を装備し、電気刺激治療は、心房ＥＳＳ及び／又は他の心臓ペーシング治療、カーディオバージョン治療及び／又はディフィブリレーション治療を含んでもよい。ＥＳＳの１つの用途において、心室充満に対する心房の寄与を改善するために、心房にＥＳＳ治療が送出される。心房腔と心室腔の両方において、ＥＳＳ作用を達成するために、心房ＥＳＳ刺激パルスから生じる期外収縮脱分極を、心室に伝導することができる。リング電極２１、先端電極１７、及びコイル電極２３はそれぞれ、右心房リード線１５の本体内の絶縁導体に接続される。各絶縁導体は、分岐コネクタ１３によって保持されるコネクタにその近位端を結合される。
【００２０】
冠状静脈洞リード線６は、冠状静脈洞及び大心臓静脈を介して心臓の左側の血管内に進む。冠状静脈洞リード線６は、カーディオバージョン治療及びディフィブリレーション治療のための電気ショックを送出するために、コイル電極２０又はコイル電極２３のいずれかと組み合わされて用いることができるディフィブリレーションコイル電極８を有するように、図１Ａの実施形態に示される。冠状静脈洞リード線６はまた、機能を検知し、心臓の左心室におけるＥＳＳ並びに他の心臓ペーシング治療を送出するための、遠位先端電極９及びリング電極７を装備する。コイル電極８、先端電極９、及びリング電極７はそれぞれ、近位分岐コネクタ４への接続を提供する、リード線６の本体内の絶縁導体に結合される。代替の実施形態では、リード線６はさらに、左心房の検知及び刺激機能のために配置されたリング電極を含み、刺激機能は、心房ＥＳＳ及び／又は他の心臓ペーシング治療を含んでもよい。
【００２１】
電極１７と２１、２４と２６、及び７と９は、一般に「先端−リング」構成と呼ばれる２極対として、又は、一般に「筐体」又は「ケース」電極と呼ばれる不関電極として働く、デバイスハウジング１１を有する単極構成で個々に、検知及び刺激において使用されてよい。ＩＭＤ１０は、好ましくは、高電圧カーディオバージョン治療及び高電圧ディフィブリレーション治療を送出することが可能である。したがって、デバイスハウジング１１はまた、心房又は心室のディフィブリレーションのために、ディフィブリレーションコイル電極８、２０、２３の１つ又は複数のコイル電極と組み合わされる皮下ディフィブリレーション電極として働いてもよい。
【００２２】
本発明に従ってＥＳＳ治療を送出するために、こうした治療送出中の少なくとも１心周期の間、種々のタイミング間隔又はパラメータが監視される。たとえば、心室及び／又は心房電位図（ＥＧＭ）は、２極「先端−リング」検知ベクトル、単極先端−筐体検知ベクトル、単極先端−コイル又はリング−コイル検知ベクトル、或いは、比較的より大域的なコイル−筐体検知ベクトルを監視することによって導出することができる。
【００２３】
代替のリード線システムが図１Ａに示す３つのリード線システムと置き換えられてもよいことが認識される。たとえば、１つ又は複数の単極、２極、及び／又は多極リード線を含むリード線システムが、本発明に従って、心臓電気信号を検知し、且つ／又はＥＳＳを送出するように構成されてもよい。期外収縮刺激は、心臓内の１つ又は複数の部位において送出されてもよいことが考えられる。それに応じて、リード線システムは、複数の心臓部位で心臓電気信号を検知し、複数の部位で期外収縮刺激を送出するようになっていてもよく、複数の部位は、１つ又は複数の心腔内に位置することができる。皮下ＥＣＧ電極が埋め込み可能システム内に含まれる可能性があることが、さらに考えられる。
【００２４】
図１Ｂは、患者の心臓内に埋め込まれたリード線のセットに結合した代替のＩＭＤの図である。図１Ｂでは、ＩＭＤハウジング１１は、開口３０及び３２を有するハウジング１１の少なくとも或る部分を覆う絶縁性被覆３５を備える。非絶縁の開口３０及び３２は、大域的なＥＣＧ信号を検知するための皮下電極の役をする。ＥＣＧの皮下測定用の電極を有する埋め込み可能システムは、参照によりその全体が本明細書に援用される、クライン（Klein）に発行され同一譲受人に譲渡された米国特許第５，９８７，３５２号に全体が開示される。代替の実施形態では、デバイスハウジング１１上に組み込まれる、且つ／又は、ＩＭＤ１０から延びる皮下リード線上に配置される複数の皮下電極は、複数の皮下ＥＣＧ検知ベクトルを取得するのに使用されてもよい。埋め込み可能なモニタにおける複数電極ＥＣＧ検知は、参照によりその全体が本明細書に援用される、ヨムトフ（Yomtov）他に発行された米国特許第５，３１３，９５３号に記載される。
【００２５】
特定の多腔ＩＭＤ及びリード線システムが、図１Ａ及び図１Ｂに示されるが、本発明に含まれる手法は、心臓電気信号を検知し処理し、内因性心拍数又はペーシングされた心拍数に対して制御された時間間隔で電気刺激パルスを送出することが可能な、他の単腔、２腔、又は多腔ＩＭＤと共に使用するようになっていてもよい。こうしたＩＭＤは、任意選択で、徐脈ペーシング、心臓再同期化治療、抗頻脈ペーシング等の他の電気刺激治療送出能力を含み、好ましくは、不整脈検出能力及びカーディオバージョン能力及び／又はディフィブリレーション能力を含む。
【００２６】
ＩＭＤ１０の機能略図が図２Ａに示される。この図は、本発明を具体化することができるデバイスのタイプの例示として考えられるべきであり、制限的なものとして考えられるべきでない。図２Ａに示す開示される実施形態は、マイクロプロセッサ制御式デバイスであるが、本発明の方法はまた、専用デジタル回路を使用するデバイス等の他のタイプのデバイスで実施されてもよい。
【００２７】
図１Ａに示す電極システムに関して、ＩＭＤ１０は、リード線６、１５、１６への電気接続を達成する複数の接続端子及びそれぞれの電極を備える。接続端子３１１は、単極刺激又は検知の間に不関電極として使用するために、ハウジング１１への電気接続を提供する。接続端子３２０、３１０、３１８は、それぞれ、コイル電極２０、８、２３への電気接続を提供する。これらの接続端子３１１、３２０、３１０、３１８のそれぞれは、高電圧の出力回路２３４に結合されて、コイル電極８、２０、２３の１つ又は複数、及び、任意選択で、ハウジング１１を使用して、心臓に高エネルギーショックパルスを送出するのを容易にする。ハウジング１１及びそれぞれのコイル電極２０、８、２３が、ＩＭＤ１０の種々の検知及び刺激機能のために所望の構成で選択されるように、接続端子３１１、３２０、３１０、３１８はさらに、スイッチマトリクス２０８に接続される。
【００２８】
接続端子３１７及び３２１は、右心房内に配置される先端電極１７及びリング電極２１への電気接続を提供する。接続端子３１７及び３２１はさらに、Ｐ波等の心房信号を検知する心房センス増幅器２０４に結合される。接続端子３２６及び３２４は、右心室内に配置される先端電極２６及びリング電極２４への電気接続を提供する。接続端子３０７及び３０９は、冠状静脈洞内に配置される先端電極９及びリング電極７への電気接続を提供する。それぞれ、右心室信号及び左心室信号を検知するために、接続端子３２６及び３２４はさらに、右心室（ＲＶ）センス増幅器２００に結合され、接続端子３０７及び３０９はさらに、左心室（ＬＶ）センス増幅器２０１に結合される。
【００２９】
心房センス増幅器２０４並びにＲＶセンス増幅器２００及びＬＶセンス増幅器２０１は好ましくは、調整可能な検知閾値を有する自動利得制御式増幅器の形態をとる。ＲＶセンス増幅器２００及びＬＶセンス増幅器２０１並びに心房センス増幅器２０４の一般的な動作は、参照によりその全体が本明細書に援用される、カイメル（Keimel）他による米国特許第５，１１７，８２４号に開示される動作に相当してもよい。一般に、心房センス増幅器２０４によって受信される信号が、心房検知閾値を越える時はいつでも、出力信号ライン２０６上に信号が生成される。Ｐ波は通常、心房レートを検出する時に使用するために、Ｐ波検知閾値に基づいて検知される。ＲＶセンス増幅器２００又はＬＶセンス増幅器２０１によって受信される信号が、それぞれ、ＲＶ検知閾値又はＬＶ検知閾値を越える時はいつでも、対応する出力信号ライン２０２又は２０３上に信号が生成される。Ｒ波は通常、心室レートを検出する時に使用するために、Ｒ波検知閾値に基づいて検知される。
【００３０】
本発明の一実施形態では、心室センス増幅器２００、２０１は、Ｒ波及びＴ波を検知する別個の専用センス増幅器を含むことができ、各増幅器は、心筋活動の検出のために調整可能な検知閾値を使用する。心筋活動は、閾値を超える信号が、ＲＶセンス増幅器２００又はＬＶセンス増幅器２０１に含まれるＲ波センス増幅器によって受け取られる時に測定されることができ、対応する信号が、それぞれ、信号ライン２０２又は２０３上に生成されるようにする。
【００３１】
スイッチマトリクス２０８を使用して、デジタル信号解析で使用するために、利用可能な電極のうちのどれが広帯域増幅器２１０に結合されるかが選択される。電極の選択は、アドレス／データバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４によって制御される。選択された電極構成は、ＩＭＤ１０の、種々の検知機能、ペーシング機能、カーディオバージョン機能、ディフィブリレーション機能、及びＥＳＳ機能について所望されるように変わってもよい。バンドパス増幅器２１０に結合するために選択された電極からの信号は、マルチプレクサ２２０に供給され、その後、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）回路２２８の制御下でランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２２６に記憶するために、Ａ／Ｄ変換器２２２によってマルチビットデジタル信号に変換される。マイクロプロセッサ２２４は、デジタル信号解析技法を使用して、ランダムアクセスメモリ２２６に記憶されたデジタル化信号を特徴付けし、当該技術分野で知られている多くの信号処理方法の任意の方法を使用して、患者の心調律を認識し分類する。本発明によれば、心臓活動及びＥＳＳ治療ペーシング活動並びにそれらに関連する間隔に関連するパラメータを導出するために、選択されたＥＧＭ（又は、利用可能であれば皮下ＥＣＧ信号）のデジタル信号解析がマイクロプロセッサ２２４によって実施される。
【００３２】
埋め込み可能抗不整脈デバイスでは従来そうであるように、テレメトリ回路３３０は、アンテナ３３２によって、外部プログラマからダウンリンクテレメトリを受信し、外部プログラマへアップリンクテレメトリを送出する。プログラマへアップリンクされるべきデータ及びテレメトリ回路用の制御信号は、アドレス／データバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４によって供給される。受信されたテレメトリは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）２２０を介してマイクロプロセッサ２２４に供給される。埋め込み可能デバイスでの使用について知られている多くのタイプのテレメトリシステムが使用されてもよい。
【００３３】
図２Ａに示す回路要素の残りは、ＥＳＳ治療、心臓ペーシング治療、カーディオバージョン治療及びディフィブリレーション治療を提供するのに専用の回路要素の例示的な実施形態である。タイミング及び制御回路２１２は、プログラム可能デジタルカウンタを含み、プログラム可能デジタルカウンタは、ＥＳＳ，種々の単腔、２腔又は多腔ペーシングモード、或いは、心房又は心室に送出される抗頻脈ペーシング治療と関連する基本時間間隔を制御する。タイミング及び制御回路２１２はまた、マイクロプロセッサ２２４の制御下で心臓刺激パルスの振幅を求める。
【００３４】
ペーシング中に、タイミング及び制御回路２１２内の補充間隔カウンタは、それぞれ、ＲＶ Ｒ波、ＬＶ Ｒ波又は心房Ｐ波の検知がライン２０２、２０３、２０６上の信号によって示されるとリセットされる。選択されたペーシングモードに従って、補充間隔タイムアウトによって、ペーシングパルスが、心房出力回路（Ａ ＯＵＴ）２１４、右心室出力回路（ＲＶ ＯＵＴ）２１６、及び左心室出力回路（ＬＶ ＯＵＴ）２１５によって生成される。補充間隔カウンタは、ペーシングパルスが生成されるとリセットされ、それによって、徐脈ペーシング、心臓再同期化治療、及び抗頻脈ペーシングを含んでよい心臓ペーシング機能の基本タイミングを制御する。
【００３５】
補充間隔の持続期間は、アドレス／データバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４によって求められる。検知されたＲ波又はＰ波によってリセットされた時の補充間隔カウンタに存在するカウント値を使用して、種々の不整脈の発生を検出するためのＲ−Ｒ間隔及びＰ−Ｐ間隔が測定することができる。
【００３６】
本発明によれば、タイミング及び制御回路２１２はさらに、内因性収縮の検知又はペーシング誘発性収縮の検知のいずれかに続く、選択された期外収縮間隔（ＥＳＩ）で期外収縮刺激の送出を制御する。ＩＭＤ１０による期外収縮刺激の送出の制御時に使用されるＥＳＩは、以下でより詳細に述べるように、好ましくは、電気的復元の測定値に基づいてＩＭＤ１０によって自動的に調整される。出力回路２１４、２１５、及び２１６は、スイッチマトリクス２０８を介して、心臓ペーシング治療及びＥＳＳを送出するための所望の刺激電極に結合される。
【００３７】
マイクロプロセッサ２２４は、マイクロプロセッサ２２４の動作を制御する記憶されたプログラムがその中に存在する関連するＲＯＭを含む。メモリ２２６の或る部分は、不整脈を予測するか、又は、診断するためにマイクロプロセッサ２２４が解析するために、一連の測定されたＲ−Ｒ間隔又はＰ−Ｐ間隔を保持することが可能な複数の再循環バッファとして構成されてもよい。
【００３８】
頻脈の検出に応答して、検出された頻脈のタイプに従って、マイクロプロセッサ２２４からの療法をタイミング及び制御回路２１２にロードすることによって、抗頻脈ペーシング（ＡＴＰ）治療を送出することができる。より高い電圧のカーディオバージョンパルス又はディフィブリレーションパルスが必要とされる場合、マイクロプロセッサ２２４は、カーディオバージョン及びディフィブリレーション（ＣＶ／ＤＥＦＩＢ）制御回路２３０を始動して、高電圧充電制御ライン２４０の制御下で、ＨＶ充電回路２３６を介して高電圧コンデンサ２４６、２４８の充電が開始される。高電圧コンデンサ上の電圧は、電圧コンデンサ（Ｖ ＣＡＰ）ライン２４４を介して監視され、マルチプレクサ２２０を通して渡される。電圧がマイクロプロセッサ２２４によって設定された所定の値に達すると、ロジック信号がコンデンサフル（ＣＦ）ライン２５４上に生成され、充電を終了させる。ディフィブリレーションパルス又はカーディオバージョンパルスは、タイミング及び制御回路２１２の制御下で、制御バス２３８を介して出力回路２３４によって心臓に送出される。出力回路２３４は、カーディオバージョンパルス又はディフィブリレーションパルスの送出に使用される電極及びパルス波形を決定する。
【００３９】
一実施形態では、埋め込み可能システムはさらに、血行力学的機能又は心筋収縮機能又は代謝状態を監視する１つ又は複数の生理的センサを含んでもよい。生理的センサは、心臓の血行力学的機能、心筋収縮すなわち心壁運動、及び／又は代謝パラメータに比例する信号を検知するために、心臓内か、又は心臓の上、或いは、動脈内に又は動脈外に存在してもよい。したがって、ＩＭＤ１０はさらに、アナログ（又は、任意選択で、デジタル）センサ信号を受け取るための端子３３３に結合したセンサ信号処理回路３３１を装備する。埋め込み式システムに含まれる生理的センサは、流量センサ、圧力センサ、心音センサ、壁運動センサ、心腔容積センサ、或いは酸素飽和度又はｐＨ等の代謝パラメータセンサを含んでもよいが、それに限定されない。センサ信号データは、アドレス／データバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４に転送されるため、心臓血行力学的性能又は収縮性能或いは代謝状態の指数を、ＲＡＭ２２６に記憶されたアルゴリズムに従って求めることができる。ベネットに対する先に引用した米国特許第５，２１３，０９８号において実施された、心臓性能指数を求めるセンサ及び方法はまた、本発明と共に使用されてもよい。以下でより詳細に述べるように、心機能の機械的又は血行力学的パラメータ或いは代謝パラメータは、期外収縮後拍動の安全で且つ有効な機械的増強(enhancement)に基づいてＥＳＳ治療送出中にＥＳＩを制御するために、本発明の一実施形態において使用することができる。
【００４０】
図３Ａ〜図３Ｄは、図３Ａの正常洞調律（ＮＳＲ）、及び、本明細書で「心房協調(coordinated)ペーシング」と呼ばれるＥＳＳ治療送出の種々の形態（図３Ｂ〜図３Ｄ）を示す。心房協調ペーシング（Ａｃｐ）の以下の短い紹介は、読者が、本発明のこの態様、特に、図３Ｂ〜図３Ｄに示すタイミングシーケンスを理解するのを助けることを意図される。
【００４１】
Ａｃｐの一形態によれば、種々の心臓事象（たとえば、標準的なペーシング事象、検知事象、Ｖｔｈ事象等）の発生と時間的に協調した電気刺激は、心臓の上部腔及び／又は下部腔に供給される。こうした刺激は、心房収縮を協調させ、心調律を安定させ、心拍出量を最適化するために、不応期と非不応期の両方の間に送出されてもよい。このＡｃｐ刺激は、不整脈エピソードを誘導する機会を最小にするように、本発明に従って実施されることを意図される。
【００４２】
本発明者等は、ＥＳＳ治療の送出によって、心室期外収縮刺激パルスの送出に続いて心室が不応性のままである、長い（又は、付加的な）期間（図３Ｂ〜図３Ｄにおいて、「Ｖｔｈ」と呼ばれる）のためであると主に考えられる断続的なＡＶブロックが生ずる場合があることを発見した。残念ながら、こうした２：１（Ａ：Ｖ）伝導は、特に、生理的心房活動に基づく場合、遅過ぎて、患者の代謝要求を満たすことができない心室レートを生成する場合がある。対照的に、患者の内因性心房活動が、ＥＳＳ治療送出中に１：１（Ａ：Ｖ）伝導を生成する場合、患者にとって速過ぎる心室レートが生じる可能性がある。これらのレート変動は、興奮性ＥＳＳ治療によって提供される利益の一部を相殺する可能性がある。そのため、これらの変動を軽減するために、心房ペーシングパルスは、内因性補充間隔より短い間隔で送出されることができる。この形態のＡｃｐでは、心房は、内因性心房レートを越えた（すなわち、より速い）レートでペーシングされたＡＡＩ（又は、ＡＡＩ／Ｒ）であり、したがって、調節された２：１ＡＶブロックを確立し、一方、結果として得られる内因性心室拍動は、比較的より頻繁に起こる。このタイプのＥＳＳ治療送出は、「迅速な」ＡＡＩ心房ペーシングを通したＡｃｐと呼ばれる。Ａｃｐの代替の方法が存在し、内因性の又はペーシングされた心房事象は、（洞性又は心房性のペーシングされた調律と同様に）心室脱分極を伴うが、付加的な刺激パルスが、心房と心室の両方にほぼ同時に供給される。これは、（トリガされた、又は、心室脱分極に「結合した」ＥＳＳ治療を介して）増強された心房及び心室機能を達成するだけでなく、洞結節を更新し(reset)、内因性の又は生理的なＡ−Ａ間隔（すなわち、連続するＰ波間の間隔）に基づき、患者の生理的要件によって決まる全体として規則正しいＨＲがもたらされる。この形態の治療に関連するＡｃｐパルスは、心房ペーシングの特別な形態として区別するために、本明細書で、「ＡＣＰ」（全て大文字）と呼ばれることがある。ＡｃｐとＡＣＰの概念は、図３Ｂ〜図３Ｄ等のタイミング図を参照して最もよく理解される。しかしながら、（「Ａ」と表示される）第１波形は、ＮＳＲ（すなわち、ペーシング治療介入の無い洞調律）を示す。心房３００内で検知される事象（「Ａｓ」事象）は、ＡＶ結節を通って心室に伝導して、内因性脱分極（「Ｖｓ」事象）３０２を生じる。先に述べたように、且つ、第２波形（「Ｂ」と表示される）によって示すように、ＥＳＳ治療送出が始まると、２：１ＡＶブロックが通常起こる。このＡＶブロック状況は、多くの場合、２：１ＡＶブロックの不安定な形態から成る可能性がある。第２波形（Ｂ）の場合、全ての他の内因性心房拍動３０４は、ＡＶブロック状況のために、心室に伝導することに失敗する。このＡＶブロックは、Ｖｔｈパルスの送出に続く期外収縮が、心室の不応期を増加させることから、即座のＨＲ減少（通常、５０％程度の減少）をもたらす。
【００４３】
さらに別の波形「Ｃ」は、ＡＣＰ（たとえば、ＡＡＩペーシング）についての特定のペーシングの実施形態を示す。本発明の一形態によれば、心房ペーシング刺激３０８、３１０は、内因性レートより高いレートで起こる。たとえ２：１伝導が依然として存在しても、内因性心室脱分極３０２は、心房レートの増加のために、より頻繁に起こる（波形ＢとＣの相対的なタイミングの比較によってはっきりと示される）。
【００４４】
さらに別の波形「Ｄ」は、本発明者等がＡＣＰの特別の事例と考える別の形態のＡＣＰを示すのに使用することができる。この特別の事例では、心房協調ペース３１２が、心室脱分極３１４に続く比較的短い期間（Ｔｘ）後か、又は、心房脱分極３１６に続く時間Ｔｙ（図示せず）後に送出される。ＡＶブロック及び心室の不応状態のため、このＡＣＰペーシングされた事象３１２は、心室に伝導しない。ＡＣＰペーシング拍動３１２に続いて、内因性脱分極（Ａｓ）３１６が、心房内で起こることが可能になる。この内因性拍動３１６は、心室に伝導し、心室脱分極（Ｖｓ）３１４が生じる。本発明のこの態様は、数ある利点の中で特に、患者の自然なＡＶ伝導及び内因性レートが、心周期中に現れることを可能にし、ＥＳＳ治療送出中に、よりよいレート制御を提供する。同時に、所定期間に起こる内因性心室拍動数は、心房ペーシングが全く無い場合に普通なら起こることになる数よりも多い。この現象は、本明細書では、生理的心房協調ペーシング（「ＡＣＰ」）と呼ばれる。ＡＣＰは、本明細書で示す埋め込み可能デバイスによって提供されるか、又は、心房と心室の両方を捕捉するのに十分な振幅の刺激による、表面ＥＣＧのＲ波からタイミング調整された経皮ペーシング（ＴＣＰ）刺激によって提供されることができる。
【００４５】
本発明の一形態では、ＥＳＳ治療は、数ある（たとえば、３腔２心室又は再同期化タイプのペーシング治療）中でも特に、ＤＤＤ／Ｒ、ＤＤＩ／Ｒ及び／又はＶＶＩ／Ｒペーシングモダリティで送出することができる。期外収縮刺激は、心房腔と心室腔の両方に（ＤＤＤ／Ｒ又はＤＤＩ／Ｒモード）、又は、１つの心室のみに（ＶＶＩ／Ｒモード）送出することができる。適切なペーシングモードの選択は、患者の徐脈ペーシング適応(indication)（又は、適応の欠如）及び心房不整脈状態に基づくことができる。本発明の一態様によれば、期外収縮刺激のタイミング（すなわち、ＥＳＩ）は、より高いＨＲにおいて（その時、心臓の不応期は、心拍数が低い時に比べて一般に短い）より早期に起こるように調整することができる。期外収縮心室刺激は、診断目的で、期外収縮心室刺激が捕捉した（すなわち、脱分極が生じた）か否かを評価するために、且つ／又は、早期刺激のタイミングを調整するために監視されることができる。ＤＤＤ／Ｒ又はＤＤＩ／Ｒモードでは、ＥＳＳ治療送出は、心室ペース又はセンス後の指定された間隔において、心房と心室の両方に適用することができる。ＶＶＩ／Ｒペーシングモードでは、ＥＳＳ治療送出は、心室ペース事象後の指定された間隔において心室に適用する（本明細書では「対のペーシング」）か、又は、心室センス後の指定された間隔において心室に適用する（本明細書では「結合式(coupled)ペーシング」）ことができる。ＥＳＳ治療送出に続いて、優勢な(prevailing)指示されたペーシング間隔（補充間隔としても知られる、或る間隔として表される、たとえば、プログラムされた低いレート、モード切り換えレート、上昇／下降レート、センサにより指示されたレート等）が、ＥＳＳ治療の送出の終了に続くペーシング周期に適用される。ＤＤＤ／Ｒ及びＤＤＩ／Ｒモードでは、次の心房ペースを予定するために、修正されたＡ−Ａタイミングを使用して、短い補充間隔、すなわち、補充間隔−最小値（Ａ−Ｖｃｐ、作動ＰＡＶ）が計算される。これに対処するために、任意の作動中の心房及び心室レート限界が、ＥＳＳ治療を送出することを予定されたペーシング周期の間、無効にされる。こうして、ＥＳＳ治療送出で終わる補充間隔は、ペース事象と共にエピソード記録バッファ内に記憶されることを除いて廃棄される。任意選択で、心房治療ペースマーカは、各心房ＥＳＳ治療ペースについて提供される（たとえば、カウントされる、記憶される、テレメトリを介してアップリンクされる、等）。心室治療ペースマーカは、各心室ＥＳＳ治療ペースについて提供される（たとえば、カウントされる、記憶される、テレメトリを介してアップリンクされる、等）。心房及び／又は心室補助マーカは、通常、ＥＳＳ治療送出の周期に続いて提供されない（たとえば、カウントされない、記憶されない、又は、アップリンクされない）。
【００４６】
ＥＳＳ治療送出が、安全で且つ効果的であることを確保するために、ＥＳＳ治療送出は、調律パターンによって早期と思われる心室事象後には適用されない。ＤＤＤ／Ｒモードにおいて、又は、心房監視アルゴリズムが使用可能にされている時に、最後の心室事象又は心房事象がその時の事象の非常に近くで起こるか、又は、心房事象が所与の心周期内で非常に早期に起こったために、心房事象が起こらなかった場合には、内因性心室事象は、早期と考えられる。こうした心房監視アルゴリズムが使用不能の状態での、ＤＤＩ／Ｒモードでは、最後の心室事象又は心房事象が、（時間的に）心室事象に非常に近いか、又は、心室事象から非常に遠くにあるために、心房事象が起こらなかった場合には、内因性心室事象は、早期と考えられる。さらに、内因性心室事象が、ＥＳＳ治療ペース（複数可）送出前に起こる場合、予定されたＥＳＳ治療送出は禁止される。ＤＤＤ／Ｒモードの場合（心房監視アルゴリズムが使用可能である時）、心房事象が、ペーシング刺激送出前に起こる場合、予定されたＥＳＳ治療送出は禁止される。
【００４７】
さらに、直前の心室事象が起こってから経過した間隔は、ＥＳＳ治療送出が、心室事象に続いて起こることを可能にする前に、最小値（たとえば、最小ＥＳＳ治療間隔）と比較される。たとえば、頻脈エピソード（すなわち、ＶＴ／ＶＦ）検出が使用可能である時、心室事象の検出から直前の心室事象まで経過した間隔は、最も長いＶＴ／ＶＦ検出間隔より少なくとも３０ｍｓ（ミリ秒）長くなくてはならない。安全性のために、ＶＴ／ＶＦ検出アルゴリズムについての組み合わせカウントが、プリセット値（たとえば、可能性のある、又は、急速に生じる頻脈エピソードによる、３つの検出された連続した収縮）より大きい場合、又は、先に検出されたＶＴ／ＶＦエピソードが依然として進行中である場合、心室事象後に、ＥＳＳ治療送出が使用可能にされない。
【００４８】
さらに、適切なＶＴ／ＶＦ検出を維持するために、ＥＳＳ治療送出は、周期的に禁止されることができる。たとえば、或るプログラム可能な数のＥＳＳ治療送出の連続周期の後に、ＥＳＳ治療は送出されない。省略した(dropped)ＥＳＳ治療送出周期の開始時に検出された心室事象が、ペース事象である場合、省略された周期についてのペーシング間隔は、少なくとも所定の値と同程度の長さでなければならない（たとえば、省略した間隔≧最も長いＶＴ／ＶＦ検出間隔＋ペース後ブランキング＋定数（３０ｍｓ等））。この例に関しさらに続けると、心室事象が、所定の値（省略した間隔）より短い間隔で検知される場合、ＥＳＳ治療は、その後の心周期の間、送出されない。
【００４９】
さらに、期外収縮間隔（ＥＳＩ）は、心拍数（ＨＲ）の測定に基づいて適応するか、又は、修正されることができる。この適応は、間隔領域において線形に見え、プログラム可能なレートで適応し始め（Start Rate）、プログラム可能なレートで終了し始める（Stop Rate）。適応の量はまたプログラム可能である。本発明のこの態様によれば、少なくとも２つのＲ−Ｒ間隔が測定され、中間値（たとえば、平均値、ミーン(mean)値、中央値、補間値等）が計算される。そのため、作動ＥＳＩは、中間値の設定されたパーセンテージ（又は、比）に基づいて実施される。中間Ｒ−Ｒ値は、Ｎ心周期ごとに更新することができる（より小さいＮの値は、ＨＲの生理的変化に対するより速い反応を提供する）。ＨＲメトリックに関して時間重み付けされた定数を使用すること等のような、ＥＳＩを導出する他の方法を、実施することができる（すなわち、より新しい値は、新しくない事象に比べてより大きく重み付けされる）。本明細書の別の場所で述べられるように、作動ＥＳＩは、中央Ｒ−Ｒ間隔の半分より小さく維持されるべきである。
【００５０】
期外収縮後ペーシング刺激の捕捉検出の場合、遠方場検知ベクトル（たとえば、筐体−ＲＶコイルＥＧＭ）が好ましいため、同一腔電極及び同一腔電極に課される付随するブランキング、隣接組織のおそらくは紛らわしい極性、及び作動中の検知回路要素を維持することを必要とすることなく、心室ＥＳＳ治療ペースの捕捉（本明細書ではＶｃｐ又はＶｔｈ）を評価することができる。捕捉検出に関して、捕捉が起こる（すなわち、肯定的に検出される）場合、捕捉カウンタがインクリメントされ、検出が起こった（捕捉検出窓又は間隔内の）時間的なロケーションを示すために、次の心室事象に関して、補助マーカバイトが提供される（たとえば、テレメトリを介してアップリンクされる）。この捕捉検出メカニズムを使用して、不応期の終了があるかを周期的に調べ、任意選択で、不応期から一定のオフセットを維持するようにＥＳＩを調整することができる。参照のために、補助マーカバイトは、（たとえば、それぞれの非治療心室事象について）ＥＳＳ治療が送出されない時に、その時の不応期を反映するものとして提供される（たとえば、テレメトリを介してアップリンクされる）。
【００５１】
ＥＳＳ治療送出は、好ましくは、高電圧治療（たとえば、カーディオバージョン治療又はディフィブリレーション治療）が送出される場合、又は、ＶＴ／ＶＦエピソードが検出される場合に、使用不能にされる。ＥＳＳ治療送出中の心房捕捉及び心室捕捉のカウントは、治療送出中、維持される。ＥＳＳ治療送出が禁止されると、ＥＳＳ治療送出を禁止する理由を識別する個別的なカウンタがインクリメントされる。こうしたカウンタは、ＥＳＳ治療送出と他の治療（又は、内因性洞調律）の比に関する基準を臨床医に提供する便利な基準を提供し、以前にインクリメントした任意のカウンタは、いつでもクリアされることができる。
【００５２】
本発明によれば、ＨＲ、ＥＳＩ、及び不応期情報等の、高解像度トレンド及び低解像度トレンドを収集することができる。これらのトレンドは、臨床医に提供されることもでき、且つ／又は、いつでもクリアされてもよい。
【００５３】
図４Ａ及び図４Ｂに示す時間的なタイミング図は、Ａｃｐ送出が有る場合（図４Ａ）とＡｃｐ送出が無い場合（図４Ｂ）の、ＥＳＳ治療送出の比較及び差異を提供する。この送出方法は、とりわけ、ＶＶＩペーシングモードにおいて可能である。図４Ａ及び図４Ｂでは、（ペーシングされたか、又は、検知された）主要な心室事象は参照数字４００で示され、（ペーシングされたか、又は、検知された）主要な心房事象は参照数字４０２で示される。同様に、Ａｃｐ４０３は、ＥＳＳ治療を達成するために挿入される心房期外収縮ペーシングパルスを指し、Ｖｃｐ４０４は、ＥＳＳ治療を達成するために挿入される心室期外収縮ペーシングパルスを指す。ＥＳＳ治療ペーシング周期は、期外収縮間隔（ＥＳＩ）４０６及び期外収縮後間隔（ＰＥＳＩ）４０８から成る。ＥＳＩ４０６は、心室ＥＳＳ治療ペース（Ｖｃｐ）４０４が送出される時に終了する。ここで、図４Ａを参照すると、Ａｃｐ４０３は、その後のＶｃｐ４０４に対して時間的に協調して送出される。こうした協調は、その時作動中のＥＳＩからデクリメントされた設定値でＡｃｐを送出することによって達成することができる。そのため、ＡｃｐとＶｃｐは、主要な心室脱分極からトリガされることになる。この実施形態の一形態では、設定値は、約２０ｍｓ〜約４０ｍｓの値を含むが、種々の要因（たとえば、心拍数、活動センサ入力、機械的センサ入力、代謝センサ入力等）に応じて、他の値が利用されてもよい。設定値の範囲は広い範囲で変わる可能性があるが、３０ｍｓの設定値は、肯定的な実験的結果を示した。
【００５４】
ＨＲが高い時のペーシングは、（たとえば、ＥＳＩ４０６の時間的長さが、高いレートにおけるＰＥＳＩ４０８にほぼ等しい時に）有効性をもたらさないか、又は、さらに血行力学的状態(hemodynamics)の悪化をもたらす場合がある。ＥＳＩ４０６とＰＥＳＩ４０８のこうした組み合わせは、特に、速い拍動が不整脈エピソードの一部である場合、不整脈誘導のリスクの増加に関連する可能性があるように見える。この理由から、主なＥＳＳ治療送出指針は、ＥＳＩがＰＥＳＩに等しい場合、ＥＳＳ治療を保留すること（又は、別の言い方をすれば、ＥＳＩ＜ＰＥＳＩである場合にのみＥＳＳ治療を送出すること）を含む。
【００５５】
さらなるＥＳＳ治療送出指針は、ＨＲがプログラム可能な値より小さい場合にのみＥＳＳ治療を送出することができるというような制限を含む。ＨＲは、主要な心室事象４００からその後の主要な心室事象４００まで（又は、ＥＳＳ治療が送出される時の、Ｖｃｐ事象４０４から非ＥＳＳ治療心室事象４００まで）、周期ごとに測定することができる。
【００５６】
さらに、本発明者等は、早期拍動直後のペーシングが、正常に伝導した拍動直後のペーシングに比較してより注意深く考えられるべきであることを観測した。上述した規則は、早期拍動が「早過ぎる」ため、一部の早期拍動を排除することになる。早期拍動直後のペーシングの可能性をさらに最小にするために、以下の状況において、ＥＳＳ治療は、心室ペース／センス事象後に保留することができる。
【００５７】
１．非不応性心房事象４０２が、最後の心室事象４００以来全く起こらなかった場合。これは、早期拍動が起こり、早期拍動が逆行伝導した(conduct retrograde)かもしれず、しなかったかもしれず、早期拍動が別の早期事象を伴う（すなわち、その時の心室事象は、心房か心室のいずれかに起因する早期事象である）ような状況を排除し、その時の心室事象が早期であり、最後の心室事象が、付随する遠方場Ｒ波を有するような状況を排除する。ＥＳＳ治療送出指針のこの態様はまた、不応性心房事象が、その時の心室事象を生成するように伝導する（すなわち、その時の心室事象は伝導した拍動である）ような場合を排除することができるが、基本ペースメーカタイミングは、拍動が伝導しない場合、この拍動の心房追跡を通常提供しないであろう。したがって、前例は、こうした状況でＥＳＳ治療を提供しないために存在する。
【００５８】
２．非不応性心房センス２０３は、心室事象４００に時間的に近過ぎる。ＥＳＳ治療指針のこの態様は、その時の事象が、先行する遠方場Ｒ波を有する早期事象であるような状況を排除する。時間的に「近過ぎる」という１つの現在の実施態様は、約６０ｍｓ以内を含む（すなわち、典型的な遠方場Ｒ波排除規則で使用される同じ間隔）。
【００５９】
３．心房ペース事象４０２は、心室事象４００に時間的に近過ぎる。これは、その時の事象が、早期心室収縮事象であるような状況を排除することになり、予定された心房ペースは、早期事象の直前に起こるはずであった。「近過ぎる」という現在の実施態様は、遅いレートで約１１０ｍｓ以内、速いレートで約７０ｍｓ以内である（すなわち、典型的な徐脈ペースメーカで使用される安全ペーシング間隔を確定する共通のメカニズム）。
【００６０】
Ａｃｐパルス４０３及びＶｃｐパルス４０４は、それぞれの腔を捕捉しようとして、望ましくは、所与のＥＳＳ治療送出周期における早期に送出される。そのため、心房性期外収縮（ＰＡＣ）が、Ａｃｐ４０３の送出前に起こる場合、Ａｃｐ４０３は、心房を捕捉しない場合がある。さらに、ＰＡＣ波面は、Ｖｃｐ４０４の送出時間のあたりで心室に伝導するであろう。この場合、こうしたＡｃｐ／Ｖｃｐの送出の望ましくない作用は見かけ上存在しないが、有益な作用は、こうした送出に関連しない。一方、Ｖｃｐ４０４が捕捉する場合、Ｖｃｐは、逆行伝導し、洞結節を更新することができる。この心房波面（atrial wavefront）は、作動中の検知回路要素によって追跡され、ペースメーカ媒介頻脈（ＰＭＴ）をもたらすであろう。こうした事象のシーケンスの別の可能な作用は、洞結節の更新が比較的遅いため、（非競合性心房ペーシング又はＮＣＡＰの延期(hold-off)が有る状態か、又は、無い状態での）心房ペースの送出を含む。これらの結果のいずれも望ましくない。さらに、ＰＡＣが、ＰＡＣの或る連続の始まりであるか、又は，心房頻脈性不整脈の一部（すなわち、心房頻脈、心房粗動、心房細動）を形成する場合、ＥＳＳ治療を保留することが望ましいであろう。したがって、心房センスが起こり、適用可能な遠方場Ｒ波基準によって、心房センスが遠方場Ｒ波を構成しないと判定される場合、ＥＳＳ治療は保留されることになる。心室性期外収縮（ＰＶＣ）が、Ｖｃｐ４０４の送出の前に起こる場合、心臓が、実際には、内因性期外収縮脱分極を既に送出しているため、Ｖｃｐ４０４は中止されるべきである。さらに、ＰＶＣが、ＡｃｐとＶｃｐによって制限された間隔において起こる場合、安全ペースが送出されるべきである。
【００６１】
ＥＳＳ治療送出は、標準的な単一ペーシング刺激ペーシングモダリティと著しく異なる。結果として、頻脈検出モダリティは、ＥＳＳ治療に対処するために修正される必要がある。たとえば、Ｖ−Ｖ間隔の評価は、通常、全ての心室事象に関して行われる。もちろん、ＥＳＳ治療は、通常（及び意図的に）、各心周期についていくつかの比較的短い間隔を必要とする。こうした短い間隔は、累積式ＶＴ／ＶＦ検出メカニズムにとって勘定に入れられるべきではない。そうでなければ、短い間隔は、確率的なＶＦカウンタアルゴリズムを不適切に偏倚させ、頻脈エピソードを不適切に宣言することになるであろう。これは、不適切なカーディオバージョン及び／又はディフィブリレーション治療送出の可能性の観点から安全性問題である。したがって、Ｖｃｐ４０４で終わるＥＳＳ治療送出周期は、作動中のＶＴ検出アルゴリズムによって無視される。すなわち、Ｒ−Ｒ中央値を計算し、心調律パターンコードを求める検出アルゴリズムで使用されるＶ−Ｖ間隔は、ＥＳＳ治療送出周期中に、Ｖｃｐ４０４で始まり次の心室事象４００で終わることになる。Ｐ−Ｐ中央値を計算する検出アルゴリズムで使用されるＡ−Ａ間隔は、ＥＳＳ治療ペーシング周期の間の、非Ｖｃｐ心室事象（４００）の時点の最も新しいＡ−Ａ間隔であることになる。上述に関する別のＥＳＳ治療送出オプションは、不整脈徴候カウントメカニズムが、約３より大きい「組み合わせカウント」に達する時に（並びに、ＶＴ／ＶＦエピソードが確認されている間に）ＥＳＳ治療を保留することを含む。
【００６２】
先に述べたように、ＥＳＳ治療が、最も長いＶＴ検出間隔より小さくてもよい短い結合間隔（Ｖ〜Ｖｃｐ）を意図的に導入するため、ＥＳＳ治療は、心室頻脈性不整脈（ＶＴ）検知及び検出に独特の難問を提示する。図５に示すように、ＥＳＳ治療送出はまた、主要な心室ペース事象５００に続く付加的なブランキング期間５０２、５０６を、単一心周期内に導入する（合計すると、こうしたブランキングは矢印５０８で示される）。最悪の場合、ＶＰブランキング５０２がＥＳＩ以上である場合で、且つ、ＥＳＳ治療送出が上限レートで起こっている間、ＶＴ検知窓は、その時間の約３分の１（〜３３％）だけ開く。たとえば、３００ｓのＶＰブランキング５０２の場合、９００ｍｓのＥＳＳ治療ペーシング周期の３００ｍｓが、心室事象を検知するのに利用可能である。そのため、図５は、心室ペーシング５００、５０４に続く、最悪の場合である可能性があるブランキングの例を表し、ＥＳＳ治療ペーシング周期の約６７％が、ブランキングされ、比較的周期的なＶＴが、検出されることなく継続することが可能になるであろう。
【００６３】
図６は、Ｖｃｐ６０４の送出によって、１つおきの頻脈性不整脈拍動６０２がブランキング期間中に起こる、心室頻脈の例を示す。実際に、調律が４００ｍｓの間隔を有するＶＴから成る時、調律は、８００ｍｓの間隔を有する洞調律から成るように見える。これは、ＶＴ事象６０２が実際のレートの半分で検知され、１つおきのＶＴ事象がブランキング期間内に起こることから生じる。本発明によれば、ＥＳＳ治療送出が保留される１つ又は複数の心周期は、Ｖｃｐ６０４の送出に続いて導入される付加的なブランキング期間のために、普通なら、効果的に隠蔽されることになる、こうしたＶＴエピソードの検出を可能にする。ＥＳＳ治療が保留される心周期は、ＥＳＳ治療送出のＭ周期の中のＮ周期を含む。省略された周期の始めに起こる心室事象が心室ペーシング事象である場合、Ｖｃｐから次の予定された心室ペースまでの間隔を、必要な場合に調整して、心室ペースが、現在のＶｃｐブランキング間隔と最大検出間隔を足した間隔以内で送出されることを確保することになる。省略された周期を終了させるために心室センスが起こる場合、Ｖ−Ｖ間隔がチェックされて、Ｖ−Ｖ間隔が少なくともＶｃｐブランキング間隔と最大検出間隔を足した間隔を含むことを確保することになる。心室センスが起こらない場合、さらなるＥＳＳ治療周期は省略されるべきである。Ｖｃｐに続く補充間隔は、ペースタイミングについて通常使用される値に設定されることになり、Ｖｃｐで始まるペーシング周期の間、５０％検知窓を実施するためにインターロックが適用され、ペーシングがＶＴ検出ゾーンにおいて保留される。この手法は、いくつかの利点、すなわち、１）埋め込み可能か、外部のいずれであっても、心臓ペーシングデバイス内で実施するのが簡単であること、２）ＥＳＳ治療に対する患者の反応が、比較的即座のＨＲの減少であるという実験的観測と理論に整合性があること、及び、３）全ＥＳＳ治療ペーシング周期に基づいて補充間隔を設定することに比べて、迅速に頻脈性不整脈を検出する能力をより多く維持することになることを提供する。これは、特に、ＥＳＳ治療が１つ又は複数の心周期の間保留される時に、（ＥＳＳ治療送出中の）「機械的拍動」に関連する心室間隔に比べて、Ｖｃｐ−心室事象間隔が心室間隔をより厳密に近似する場合、望ましい動作であることになる。任意選択で、ＥＳＳ治療が送出されるペーシング周期及びＥＳＳ治療が保留されるペーシング周期について、別個の上限追跡レートを有することが望ましい場合がある。こうした手法は、他のペーシング治療の送出中の最大レートを高くプログラムすることを必要とすることなく、ＥＳＳ治療送出について、より高い所定の最大機械的レートを可能にする。たとえば、２５０ｍｓのＥＳＩの場合、ＥＳＳ治療送出中の最大機械的レートは、９２ｂｐｍであり、この時、上限追跡レート（ＵＴＲ）は、１５０ｂｐｍにプログラムされる。しかしながら、臨床医は、ＥＳＳ治療が送出されていない時に、ＵＴＲがそのような高いレートにプログラムされることを望まない場合があるため、ＵＴＲは、臨床医がプログラム可能な値として継続すべきである。
【００６４】
ＥＳＳ治療送出によって導入されるさらなるブランキングはまた、心房頻脈性不整脈（ＡＴ）を検出する能力に影響を及ぼす。図７は、３つごとに２つの粗動波７００がブランキングされる（矢印７０２を参照されたい）ような比較的周期的な心房脱分極を特徴とする心臓粗動エピソードの例を示す９００ｍｓ心周期を示す。ブランキングは、Ｖｐ７０６後の（任意選択で、３００ｍｓ等の所定値に固定された）ブランキング及びＡｃｐペース後ブランキング（通常、２００ｍｓ）に関連する。この事例では、安全性を向上させるために、プログラムされる検知ＡＶ（ＳＡＶ）間隔は、典型値より長い必要がある（すなわち、心房粗動周期長より少し短い）。図７は、Ｖｐ７１０の前のプリセットされた時間に起こるようにプログラムされたＡｃｐ送出７０８を示す。そのため、図７は、Ａｃｐ７０８とＶｃｐ７１０の送出が直列で（たとえば、所与のＨＲについて一定の時間関係で）制御されるようなＡｃｐ送出の形態を示す。
【００６５】
図８は、Ａｃｐ８０４に続くブランキングによって、（矢印８０２で示す）１つおきの粗動波８００がブランキングされるような心房粗動の例を示す。この事例は、プログラムされる高いＵＴＲ（又は、２：１伝導）と短いＥＳＩの組み合わせを必要とする。図８の右手側において、不応性心房事象（ＡＲ）８０８は、Ｖｃｐ８１２の送出とほぼ同時に、且つ、ＰＥＳＩ８１０中に起こる。不応性心房事象（ＡＲ）８０８がＰＥＳＩ８１０中に起こる場合に、ＥＳＳ治療送出中におけるＡＴの適切な検出を可能にし、且つモード切り換えを実施する（たとえば、ＥＳＳ治療送出モードを中止するか、又は、修正する）ために、（たとえば、右心室腔の外に位置する電極対を使用した）遠方場Ｒ波基準を使用して、「実際の」心房不応性事象が起こったかどうかを判定することができる。この動作モードでは、ＥＳＳ治療は、３つ以上の心室事象の間、中止されてもよい。Ｖｃｐのみ（すなわち、Ａｃｐ送出は無い）が望まれる場合、Ｖｃｐを、モード切り換え終了基準が満たされるまで、送出することができる。Ｐ−Ｐ中央値が、実際の心房周期長を反映するために、２つ以上の省略された周期が必要とされることになることに留意されたい。
【００６６】
ＶＴ／ＶＦエピソードが、ＥＳＳ治療が送出される期間中に検出される場合、特に、因果関係が推測される場合に、ＥＳＳ治療の送出を中止することが望ましい場合がある。この中止は、１つ又はプログラム可能な数のエピソード又は高電圧治療送出後に起こる可能性があり、ＥＳＳ治療を実施し続けることを可能にする前に、ＥＳＳ治療パラメータ値を修正する機会を提供するであろう。ＥＳＳ治療は、最初のＶＴ／ＶＦ検出後に中止されてもよく、ディフィブリレーション治療の送出に続いて使用可能にされてもよく、又は、使用可能にされなくてもよい。
【００６７】
図９は、ＡＴエピソード（矢印及び参照数字９００で示される、一連の急速な心房脱分極）中のＥＳＳ治療送出を示す。ＥＳＳ治療が、ＶＶＩペーシングモード又はＤＤＩモード（又はレート応答的なその変形）で送出されると仮定すると、ノード切り換えが実施される。そのため、本発明によれば、明らかなＡＴエピソード９００が発生し始める（たとえば、少なくとも１つの予定外の脱分極が心腔内で起こる）か、又は、ＥＳＳ治療送出中に検出される場合、ＥＳＳ治療の心室のみの形態（Ｖｃｐ９０８）への、ペーシングモード切り換えが起こる。さらに、（心房センス事象ＡＳ９０６等の）心房事象がＥＳＩ９０２中に検知される任意の時に、ＥＳＳ治療送出は、心室期外収縮刺激のみ（Ｖｃｐ９０８）を送出するように修正される。ＥＳＳ治療送出ペーシング周期は、心室事象９１０のみに基づいて継続し、依然として、ＥＳＩ９０２とＰＥＳＩ９０４から構成される。心室のみのＥＳＳ治療送出から非ＥＳＳ治療送出モダリティへの別のペーシングモード切り換えが実施されてもよく、且つ／又は、種々のＡＴ抑制又はＡＴ終了技法が使用されてもよい。心室のみのＥＳＳ治療送出モダリティが継続する場合、ＨＲは、（心室充満に対して心房の寄与が相対的に欠如するために、血行力学状態の低下の可能性があるにせよ）比較的低い値で継続すべきである。非ＥＳＳ治療送出モダリティが適用される場合、ＨＲは、ＥＳＳ治療送出中に観測されるレベルの約２倍に増加することが予想される。いずれにしても、心房抗頻脈ペーシング（ＡＴＰ）、カーディオバージョン治療送出、及び、適用可能な場合、ディフィブリレーション治療等の、ＡＴエピソードを克服するための任意の適した技法が適用されてもよい。
【００６８】
述べたように、心室のみのＥＳＳ治療の送出（Ｖｃｐ９０８）は、ＡＴエピソード中に実施することができる。ＥＳＳ治療送出中に、心房刺激を含む、特に或る形態のＥＳＳ治療（たとえば、Ａｃｐ送出）は、いずれにしても心房腔を捕捉しないことが予想されるが、それでも、付加的なブランキング期間を挿入することになるため、これは望ましい。こうしたブランキング期間は、約２００ｍｓの基準間隔を含んでもよい。心房腔検知チャネルに課されるこうしたブランキングは、ＡＴの終了を監視する能力を妨げる場合がある。そのため、本発明のこの態様によれば、心房センス事象が、ＥＳＩ９０２中に起こり、したがって、心房検知を促進し、ペーシングモード切り換え（たとえば、心室のみのＥＳＳ治療送出療法）を可能にする時に、Ａｃｐペーシング刺激の送出が禁止される。Ａｃｐペーシング刺激送出を時間的に抑制することによって、ＡＴエピソードが終了した時に、房室性ＥＳＳ治療協調を再開することも可能になる（たとえば、ＡＴが終了した後、心房センス事象が起こらない時にＡｃｐペーシング刺激を単に再挿入することによって）。患者がＡＴエピソードを経験している時、心房脱分極のタイミングを使用して、ＰＶＣ等の早期心室事象を識別することができない。少なくとも部分的に、ＡＴエピソード中の心房事象の伝導レートの差及びアンダーセンシングのために、非不応性心房事象は、心室ペーシング間隔（たとえば、ＶＰ９１０についての主要な間隔及び／又はＶｃｐ９０８についてのＥＳＩ９０２）中に起こる場合もあり、起こらない場合もある。こうした非不応性心房事象が伝導し、（早期）心室脱分極をもたらすため、ＡＴエピソードを検出する基準は、心室センス事象９１０の相対的な早期性を含む基準で補うことができる。心室事象９１０が、（優勢な、又は、その時存在する心室レートの或るパーセンテージとして）早期に起こると判定される場合、ＥＳＳ治療（Ｖｃｐ９０８）は、保留される、又は、始動されない。同様に、ＰＶＣがＶｃｐ９０８の送出前に（すなわち、ＥＳＩ９０２中に）起こる場合、Ｖｃｐ９０８は、少なくとも、その時存在する心周期の間、保留されることになる。さらに、心房不整脈検出技法は、ＥＳＳ治療送出中のＰＥＳＩ９０４（すなわち、Ｖｃｐ９０８とＶＳ／ＶＰ９１０の間の間隔）中にだけ起こる心房脱分極を利用するか、又は、カウントするようにプログラムすることができる。そのため、（心房センス事象９００のひと続きのうちの）予定外の単一心房脱分極がＰＥＳＩ９０４中に起こる場合、ＰＡＣ又はおそらくＡＴエピソードの始まりが起こっている。
【００６９】
先に述べたように、徴候累積タイプ不整脈検出エンジンと共に使用されるいわゆる「組み合わせカウント」が閾値に達する場合、ＥＳＳ治療の送出は、保留されるべきである（又は、始動されるべきでない）。こうした不整脈検出エンジンの一例は、その内容が参照により本明細書に援用される、「Prioritized Rule Based Method and Apparatus for Diagnosis and Treatment of Arrhythmias」という名称の米国特許第５，５４５，１８６号に記載される。その発明において、心室頻脈検出について３を超える例示的な閾値を利用することができるが、他の値が使用されてもよい。
【００７０】
さらに、緩慢な心室頻脈（ＳＶＴ）エピソードが、心室事象間の時間間隔の差に単に基づいて、より高いレートで起こる頻脈エピソードと区別することができる間隔ベースの頻脈検出エンジンが、ＥＳＳ治療送出と共に使用することができる。そのため、ＳＶＴ検出ゾーンは、ＶＴ検出ゾーンを形成する間隔と比較して、或る範囲の比較的長い間隔として規定することができる。本発明のこの態様によれば、心室レート限界によって、観測された心室間隔が予め決めたＳＶＴ又はＶＴ検出ゾーンに近いか、又は、その中にあった時に、ＥＳＳ治療が送出されないことが確保される。観測された心室間隔が、ＳＶＴ検出ゾーンに該当する場合、活動センサ（たとえば、水晶発振器、加速度計等）からの出力信号又は呼吸レートを使用して、明らかなＳＶＴエピソードが、実際に（身体運動等からの）ＮＳＲによるかを判定することを助ける可能性がある。
【００７１】
さらに、ＥＳＳ治療送出の１つ又は複数の心周期を省略することによって、ＥＳＳ治療送出と比較した場合のペーシング及びブランキングの相対的な欠如によって、比較的障害の無い心臓活動検知機会が可能になる。本発明のこの態様は、１つ又は複数の心周期にわたるＥＳＳ治療送出の完全な停止、ＥＳＳ治療の非周期的な保留、及び／又は、ＥＳＳ治療の周期的な保留を含んでもよい。ＥＳＳ治療が送出されない時間の間、別のペーシングモダリティが適用されてもよく、又は、ペーシング刺激送出によりブランキングが完全に欠如する場合、少なくとも１心周期の間、全てのペーシング治療が保留される。そのため、ロバストな心臓不整脈検出試験が、或る期間又は数心周期の間に起こる。上記に加えて、又は、上記の代わりに、心室不整脈エピソードの存在又は出現があるかの試験は、ＥＳＳ治療が送出される時に、Ｖｃｐ９０８からタイミング調整された補充間隔を使用して実施することができる。
【００７２】
ＶＴ／ＶＦエピソードが検出される場合に、ＥＳＳ治療送出を停止するのではなく、ＥＳＳ治療送出中にエピソードが検出される場合、カーディオバージョン治療又はディフィブリレーション治療の送出に続いて、ＥＳＳ治療送出を保留することができる。好ましくは、臨床医による介入（たとえば、ＥＳＳ治療送出デバイスの呼び掛け）及びデバイスの手作業による再プログラミング（遠隔又は直接のいずれかによる）が行われた後にのみＥＳＳ治療送出を再開することができる。
【００７３】
そのため、ＥＳＳ治療送出を安全に制御するための、埋め込み可能システム及び関連方法が述べられた。本明細書に提示される方法は、有利には、心機能不全を病む患者に対して、埋め込み可能医療デバイスにおいて長期継続的なＥＳＳ治療送出を可能にする。
【００７４】
本発明に従って請求される方法は、コンピュータ読み取り可能媒体上に記憶される実行可能命令として具体化することができる。上記命令によって、本方法がプロセッサ制御下で実施される。それに応じて、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載する、全ての適したプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能媒体を特に包含する。
【００７５】
本明細書で説明し、示された本発明は、所与のデバイス又は患者母集団について、心調律の分野の熟練者（当業者）によって僅かに変更されてもよい。しかしながら、こうした僅かな変更は、添付の特許請求の範囲によって規定される上記説明によって包含されることを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１Ａ】本発明を実施することができる例示的な埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）の図である。
【図１Ｂ】ＩＭＤのハウジング内に組み込まれた皮下ＥＣＧ電極を含む代替のＩＭＤの図である。
【図２Ａ】図１Ａに示す埋め込み可能医療デバイスの機能略図である。
【図２Ｂ】電気的復元を測定する専用電気回路要素を含む、図１Ｂの電極構成に関する、ＩＭＤの代替の一実施形態の機能略図である。
【図３】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図４】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図５】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図６】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図７】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図８】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図９】本発明に従って、適用可能であるとして、ＥＳＳ治療がその間に適用されるか、又は、修正される数心周期のタイミングシーケンスを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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