(57)【要約】  心臓律動管理システムが、心拍変動（ＨＲＶ）に基づいてペーシングおよび／または自律神経刺激パルスの投与を調整する。ＨＲＶの測定値であるＨＲＶパラメータが、患者の心臓状態を示すために作成され、それに基づいて、ペーシングおよび／または自律神経刺激パルスの投与が、開始、停止、調節、または最適化される。一実施形態では、ＨＲＶパラメータが、近似的に最適なパラメータ値を選択するために複数のパラメータ値を評価するために使用される。別の実施形態では、ＨＲＶパラメータが、心房トラッキング・ペーシング・モード内の最大トラッキング・レートを調節するために使用される。別の実施形態では、ＨＲＶパラメータが、治療を継続することが潜在的に有害であると考えられるときに電気的治療を停止するために安全性チェックとして使用される。
2008526456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的刺激パルスを投与するパルス出力回路と、
心臓信号を感知する感知回路と、
前記感知された心臓信号に基づいて所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動であるＨＲＶを測定するため、および前記ＨＲＶ測定値に基づいてＨＲＶパラメータを作成するために、前記感知回路と結合された心拍変動（ＨＲＶ）測定回路と、
前記パルス出力回路、前記感知回路、前記ＨＲＶ測定回路に結合された刺激制御回路であって、前記刺激制御回路が、前記ＨＲＶパラメータに基づいて近似的に最適な値に少なくとも１つの刺激パラメータを調節するように構成された刺激パラメータ最適化モジュールを備え、前記刺激パラメータ最適化モジュールが、
前記少なくとも１つの刺激パラメータに対して複数のパラメータ値を作成するように構成された刺激パラメータ発生器と、
刺激パラメータ最適化期間中に、前記複数のパラメータ値を使用して前記電気的刺激パルスの投与を制御するように構成されたパルス出力コントローラと、
前記複数のパラメータ値から前記少なくとも１つの刺激パラメータに対して近似的に最適なパラメータ値を選択するように構成され、前記近似的に最適なパラメータ値が、前記刺激パラメータ最適化期間の間に測定されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する、刺激パラメータ・セレクタと
を備える刺激制御回路と
を備える心臓律動管理システム。
【請求項２】
前記刺激パラメータ最適化モジュールが、前記刺激パラメータ最適化期間を開始する最適化タイマを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記最適化タイマが、周期的なベースで、前記刺激パラメータ最適化期間を開始するようにプログラムされている請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記最適化タイマが、前記刺激パラメータ最適化期間を停止するようにさらに構成されている請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記刺激パラメータ発生器が、少なくとも１つの生理学的パラメータを測定するように構成された生理学的パラメータ測定モジュールを備え、かつ前記刺激パラメータ発生器が、前記少なくとも１つの生理学的パラメータに基づいて前記少なくとも１つの刺激パラメータに対する前記複数のパラメータ値を作成するように構成され、かつ前記パルス出力コントローラが、前記刺激パラメータ最適化期間中に、前記複数のパラメータ値のうちの１つのパラメータ値を使用して、投与される予定の複数の電気的刺激パルスをそれぞれ含む前記複数の電気的パルス列の投与を制御するように構成されている前記先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記刺激パラメータ発生器が、少なくとも１つの生理学的パラメータを測定する生理学的パラメータ測定モジュールと、前記少なくとも１つの生理学的パラメータに基づいて少なくとも１つの動的刺激パラメータのパラメータ値を動的に作成する動的刺激パラメータ発生器とを備え、前記パルス出力コントローラが、前記少なくとも１つの動的刺激パラメータの前記動的に作成されたパラメータ値を使用して電気的刺激パルスの投与を制御するように構成され、かつ前記刺激パラメータ・セレクタが、前記刺激パラメータ最適化期間の間に測定された前記ＨＲＶパラメータの最大値に対応する前記動的刺激パラメータの値である近似的に最適な値を識別するように構成されている請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記パルス出力コントローラが、前記刺激パラメータ最適化期間中に刺激アルゴリズムを実行することによって前記電気的刺激パルスの投与を制御する刺激アルゴリズム実行モジュールを備える前記先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、心臓再同調治療（ＣＲＴ）ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項７および８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、リモデリング制御治療（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項７から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、自律神経刺激アルゴリズム実行モジュールを備える請求項７から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、組み合わされたペーシングと神経刺激アルゴリズム実行モジュールを備える請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記パルス出力回路が、心臓ペーシング・パルスを投与するペーシング出力回路を備え、かつ前記刺激制御回路が、前記ＨＲＶパラメータに基づいて近似的に最適な値に少なくとも１つのペーシング・パラメータを調節するペーシング・パラメータ最適化モジュールを備えるペーシング制御回路を備える前記先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記ペーシング・パラメータ最適化モジュールが、１つまたは複数のＡＶＤを最適化するように構成された房室遅延（ＡＶＤ）最適化モジュールを備える請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ペーシング・パラメータ最適化モジュールが、１つまたは複数のＩＶＤを最適化するように構成された心室内遅延（ＩＶＤ）最適化モジュールを備える請求項１３および１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記ペーシング・パラメータ最適化モジュールが、前記心臓ペーシング・パルスがそれに対して投与される１つまたは複数の部位の選択を最適化するように構成されたペーシング部位最適化モジュールを備える請求項１３から１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記パルス出力回路が、神経刺激パルスを投与する神経刺激回路を備え、かつ前記刺激制御回路が、前記ＨＲＶパラメータに基づいて近似的に最適な値に少なくとも１つの神経刺激パラメータを調節する神経刺激パラメータ最適化モジュールを備える神経刺激制御回路を備える前記先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
前記神経刺激パラメータ最適化モジュールが、１つまたは複数の刺激パルス周波数を最適化するように構成された刺激パルス周波数最適化モジュールを備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記神経刺激パラメータ最適化モジュールが、前記神経刺激パルスがそれに対して投与される１つまたは複数の部位の選択を最適化するように構成された刺激部位最適化モジュールを備える請求項１７および１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記ＨＲＶ測定回路が、ＳＤＮＮを作成する正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）発生器、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）を作成する正常−正常間隔平均値標準偏差発生器、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）を作成する低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比発生器、ＨＲＶフットプリントを作成するＨＲＶフットプリント発生器、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）を作成する連続差平方二乗平均発生器のうちの１つまたは複数を含む前記先行する請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＨＲＶ測定システムが、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを監視する自律神経バランス・モニタを備える請求項１から１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２２】
前記自律神経バランス・モニタが、ＬＦ／ＨＦ比を作成する低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）発生器を備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
刺激パラメータ最適化期間を開始するステップと、
心臓信号を感知するステップと、
少なくとも１つの刺激パラメータに対して複数のパラメータ値を作成するステップと、
前記刺激パラメータ最適化期間中に、前記少なくとも１つの刺激パラメータに対して前記複数のパラメータ値を使用して電気的刺激パルスを投与するステップと、
前記刺激パラメータ最適化期間中に、感知された前記心臓信号に基づいて少なくとも１つの心拍変動（ＨＲＶ）パラメータを作成するために所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動を測定するステップと、
前記複数のパラメータ値からの前記少なくとも１つの刺激パラメータに対して、刺激パラメータ最適化期間中に測定されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する近似的に最適な値を選択するステップと
を含む方法。
【請求項２４】
前記刺激パラメータ最適化期間を開始するステップが、周期的なベースで前記刺激パラメータ最適化期間を開始するステップを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
低い物理的活動レベルに関連する周期に対する前記刺激パラメータ最適化期間をプログラムするステップをさらに含む請求項２３および２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
生理学的パラメータを測定するステップをさらに含み、かつ前記少なくとも１つの刺激パラメータに対する前記複数のパラメータ値を作成するステップが、前記測定された生理学的パラメータに基づいて前記少なくとも１つの刺激パラメータに対する前記複数のパラメータ値を作成するステップを含み、かつ前記電気的刺激パルスを投与するステップが、前記刺激パラメータ最適化期間中に、前記複数のパラメータ値のうちの１つのパラメータ値を使用して投与される予定の複数の刺激パルスをそれぞれ含む複数の刺激パルス列を投与するステップを含む請求項２３から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
動的に変化する生理学的パラメータを測定するステップをさらに含み、かつ前記複数のパラメータ値を作成するステップが、前記刺激パラメータ最適化期間中に、動的に変化する生理学的パラメータに基づいて動的刺激パラメータの値を動的に作成するステップを含み、前記電気的刺激パルスを投与するステップが、前記刺激パラメータ最適化期間中に動的刺激パラメータを使用して刺激パルスを投与するステップを含み、かつ前記少なくとも１つのパラメータに対して前記近似的に最適な値を選択するステップが、前記刺激パラメータ最適化期間中に、作成された前記動的刺激パラメータの値から前記近似的に最適な値を選択するステップを含み、前記近似的に最適な値が、前記刺激パラメータ最適化期間の間に測定された前記ＨＲＶパラメータの最大値に対応する請求項２３から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
電気的刺激パルスを投与するステップが、ペーシング・パルスを投与するステップを含む請求項２３から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
ペーシング・パルスを投与するステップが、前記刺激パラメータ最適化期間中に、ペーシング・アルゴリズムを実行することによって前記ペーシング・パルスを投与するステップを含み、前記ペーシング・アルゴリズムが少なくとも１つの刺激パラメータを使用する請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ペーシング・アルゴリズムを実行するステップが、徐脈ペーシング・アルゴリズム、心臓再同調治療（ＣＲＴ）ペーシング・アルゴリズム、リモデリング制御治療（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズムのうちの少なくとも１つを実行するステップを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの刺激パラメータが房室遅延（ＡＶＤ）を含む請求項２８から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの刺激パラメータが心室内遅延（ＩＶＤ）を含む請求項２８から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの刺激パラメータが、前記ペーシング・パルスがそれに対して投与される部位を識別するペーシング部位パラメータを含む請求項２８から３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記電気的刺激パルスを投与するステップが神経刺激パルスを投与するステップを含む請求項２３から３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
神経刺激パルスを投与するステップが、前記刺激パラメータ最適化期間中に、神経刺激アルゴリズムを実行することによって前記神経刺激パルスを投与するステップを含み、前記神経刺激アルゴリズムが前記少なくとも１つの刺激パラメータを使用する請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの刺激パラメータが刺激周波数を含む請求項３４および３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの刺激パラメータが、前記神経刺激パルスがそれに対して投与される部位を識別する刺激部位パラメータを含む請求項３４から３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記ＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）、ＨＲＶフットプリント、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）のうちの１つまたは複数を作成するためにＨＲＶを測定するステップを含む請求項２３から３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記ＨＲＶを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップを含む請求項２３から３７のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示す前記パラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）を作成するステップを含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
ペーシング・パルスを投与するペーシング出力回路と、
心臓信号を感知する感知回路と、
前記感知された心臓信号に基づいて所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動であるＨＲＶを測定するため、および前記ＨＲＶ測定値に基づいてＨＲＶパラメータを作成するために、前記感知回路と結合された心拍変動（ＨＲＶ）測定回路と、
前記ペーシング出力回路、前記感知回路、前記ＨＲＶ測定回路に結合されたペーシング制御回路であって、前記ペーシング制御回路が、
最大トラッキング・レート（ＭＴＲ）を含むペーシング・パラメータを使用して心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムを実行することによって、前記ペーシング・パルスの前記投与を制御するペーシング・アルゴリズム実行モジュールと、
前記ＨＲＶ測定回路と前記ペーシング・アルゴリズム実行モジュールに結合されたＭＴＲ調節モジュールであって、前記ＭＴＲ調節回路が前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記ＭＴＲを調節するように構成されているＭＴＲ調節モジュールと
を備えるペーシング制御回路と
を備える心臓律動管理システム。
【請求項４２】
前記心臓信号が心電図を含む請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記ペーシング・アルゴリズム実行モジュールが、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項４１および４２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４４】
前記ペーシング・アルゴリズム実行モジュールが、心臓再同調治療（ＣＲＴ）ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項４１から４３のいずれかに記載のシステム。
【請求項４５】
前記ペーシング・アルゴリズム実行モジュールが、リモデリング制御治療（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項４１から４４のいずれかに記載のシステム。
【請求項４６】
前記ＭＴＲ調節モジュールが、前記ＨＲＶパラメータに基づく複数の所定の値から前記ＭＴＲの値を選択するように構成されたＭＴＲセレクタを備える請求項４１から４５のいずれかに記載のシステム。
【請求項４７】
前記ＭＴＲセレクタが、前記ＨＲＶパラメータを閾値ＨＲＶレベルと比較する比較器を備え、かつ前記ＭＴＲセレクタが、ＨＲＶパラメータが所定の閾値を超える場合は所定の第１の値に、およびＨＲＶパラメータが所定の閾値ＨＲＶレベルを超えない場合は所定の第２の値に設定するように構成されている請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記ＭＴＲ調節モジュールが、活動レベルに基づいて閾値ＨＲＶレベルを動的に調節するＨＲＶ閾値発生器をさらに備える請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記ＨＲＶ測定回路が、正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）を作成する正常−正常間隔標準偏差発生器、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）を作成する正常−正常間隔平均値標準偏差発生器、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）を作成する低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比発生器、ＨＲＶフットプリントを作成するＨＲＶフットプリント発生器、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）を作成する連続差平方二乗平均発生器のうちの１つまたは複数を含む請求項４１から４８のいずれかに記載のシステム。
【請求項５０】
前記ＨＲＶ測定回路が、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを監視する自律神経バランス・モニタを備える請求項４１から４８のいずれかに記載のシステム。
【請求項５１】
前記自律神経バランス・モニタが、ＬＦ／ＨＦ比を作成する低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）発生器を備える請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
心臓信号を感知するステップと、
前記感知された心臓信号に基づいて心拍変動（ＨＲＶ）パラメータを作成するために所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動を測定するステップと、
ペーシング・パルスの投与を制御する心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムを実行するステップであって、前記心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムが、最大トラッキング・レート（ＭＴＲ）を含むペーシング・パラメータを使用するステップと、
前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記ＭＴＲを調節するステップと
を含む心臓ペースメーカーを動作させるための方法。
【請求項５３】
心臓信号を感知するステップが心電図を感知するステップを含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムを実行するステップが、徐脈ペーシング・アルゴリズム、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム、ＭＩ後ＲＣＴペーシング・アルゴリズムのうちの１つを実行するステップを含む請求項５２および５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記ＭＴＲを調節するステップが、前記ＨＲＶパラメータに基づく複数の所定の値のうちの１つに前記ＭＴＲを設定するステップを含む請求項５２から５４のいずれかに記載の方法。
【請求項５６】
前記ＨＲＶパラメータに基づく複数の所定の値のうちの１つに前記ＭＴＲを設定するステップが、
前記ＨＲＶパラメータを閾値ＨＲＶレベルと比較するステップと、
前記ＨＲＶパラメータが前記閾値ＨＲＶレベルを超える場合は第１の値に、および前記ＨＲＶパラメータが前記閾値ＨＲＶレベルを超えない場合は第２の値に前記ＭＴＲを設定するステップと
を含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
心拍数に基づいて前記閾値ＨＲＶレベルを動的に調節するステップをさらに含む請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
活動レベルの標示、算定、または予想に基づいて前記閾値ＨＲＶレベルを動的に調節するステップをさらに含む請求項５６および５７のいずれかに記載の方法。
【請求項５９】
前記ＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）、ＨＲＶフットプリント、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）のうちの１つまたは複数を作成するためにＨＲＶを測定するステップを含む請求項５２から５８のいずれかに記載の方法。
【請求項６０】
前記ＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップを含む請求項５２から５８のいずれかに記載の方法。
【請求項６１】
交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）を作成するステップを含む請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
心臓信号を感知する感知回路と、
前記感知された心臓信号に基づいて所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動であるＨＲＶを測定するため、および前記ＨＲＶ測定値に基づいてＨＲＶパラメータを作成するために、前記感知回路に結合された心拍変動（ＨＲＶ）測定回路と、
電気的刺激パルスを投与するパルス出力回路と、
前記感知回路、前記ＨＲＶ測定回路、前記パルス出力回路に結合された刺激制御回路であって、前記刺激制御回路が、
少なくとも第１の刺激アルゴリズムを実行することによって前記電気的刺激パルスの投与を制御する刺激アルゴリズム実行モジュールと、
前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記第１の刺激アルゴリズムの実行を停止する安全性チェック・モジュールと
を備える刺激制御回路と
を備える心臓律動管理システム。
【請求項６３】
前記感知回路が、１つまたは複数の心電図を感知する心電図感知回路を備え、かつ前記パルス出力回路が、ペーシング・パルスを投与するペーシング出力回路を備える請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを実行することによって前記ペーシング・パルスの投与を制御する徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項６３に記載のシステム。
【請求項６５】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、ＣＲＴペーシング・アルゴリズムを実行することによって前記ペーシング・パルスの投与を制御する心臓再同調治療（ＣＲＴ）ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項６３および６４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６６】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、ＲＣＴペーシング・アルゴリズムを実行することによってぺーシング・パルスの投与を制御するリモデリング制御治療（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズム実行モジュールを備える請求項６３から６５のいずれかに記載のシステム。
【請求項６７】
前記感知回路が、１つまたは複数の自律神経信号を感知する神経信号感知回路を備え、かつ前記パルス出力回路が、神経刺激パルスを投与する神経刺激出力回路を備える請求項６２から６６のいずれかに記載のシステム。
【請求項６８】
前記刺激アルゴリズム実行モジュールが、第１の刺激アルゴリズムを実行することによって神経刺激パルスの投与を制御する神経刺激アルゴリズム実行モジュールを備える請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記安全性チェック・モジュールが、
前記ＨＲＶパラメータを第１の安全性閾値と比較する比較器と、
前記ＨＲＶパラメータが前記第１の安全性閾値以下に下がったとき、前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を停止するように構成された切替回路と
を備える請求項６２から６８のいずれかに記載のシステム。
【請求項７０】
前記安全性チェック・モジュールが、活動レベルに基づいて第１の安全性閾値を動的に調節する安全性閾値発生器をさらに備える請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
前記比較器が、前記ＨＲＶパラメータを前記第１および第２の安全性閾値と比較するように構成され、かつ前記切替回路が、前記ＨＲＶパラメータが前記第２の安全性閾値を超えたとき、前記第１の刺激アルゴリズムの実行を再開するように構成されている請求項６９に記載のシステム。
【請求項７２】
前記切替回路が、前記ＨＲＶパラメータが前記第１の安全性閾値以下に下がったとき、前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を停止しかつ第２の刺激アルゴリズムの実行を開始するように構成されている請求項７１に記載のシステム。
【請求項７３】
前記比較器が、前記ＨＲＶパラメータを前記第１および第２の安全性閾値と比較するように構成され、かつ前記切替回路が、前記ＨＲＶパラメータが前記第２の安全性閾値を超えたとき、前記第２の刺激アルゴリズムの前記実行を停止し、かつ前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を開始するように構成されている請求項７２に記載のシステム。
【請求項７４】
前記ＨＲＶ測定回路が、正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）を作成する正常−正常間隔標準偏差発生器、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）を作成する正常−正常間隔平均値標準偏差発生器、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）を作成する低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比発生器、ＨＲＶフットプリントを作成するＨＲＶフットプリント発生器、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）を作成する連続差平方二乗平均発生器のうちの１つまたは複数を含む請求項６２から７３のいずれかに記載のシステム。
【請求項７５】
前記ＨＲＶ測定回路が、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを監視する自律神経バランス・モニタを備える請求項６２から７３のいずれかに記載のシステム。
【請求項７６】
前記自律神経バランス・モニタが、ＬＦ／ＨＦ比を作成する低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）発生器を備える請求項７５に記載のシステム。
【請求項７７】
心臓信号を感知するステップと、
前記感知された前記心臓信号に基づいてＨＲＶパラメータを作成するために所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動を測定するステップと、
少なくとも第１の刺激アルゴリズムを実行することによって電気的刺激パルスを投与するステップと、
前記ＨＲＶパラメータが安全性ウィンドウの外にあるとき、前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を停止するステップと
を含む方法。
【請求項７８】
前記心臓信号を感知するステップが、１つまたは複数の心電図を感知するステップを含み、かつ前記電気的刺激パルスを投与するステップが、ペーシング・パルスを投与するステップを含む請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
１つまたは複数の神経信号を感知するステップをさらに含み、かつ前記電気的刺激パルスを投与するステップが、神経刺激パルスを投与するステップを含む請求項７７および７８のいずれかに記載の方法。
【請求項８０】
心拍数に基づいて前記安全性ウィンドウを動的に調節するステップをさらに含む請求項７７から７９のいずれかに記載の方法。
【請求項８１】
活動レベルの標示、算定、または予想に基づいて前記安全性ウィンドウを動的に調節するステップをさらに含む請求項７７から８０のいずれかに記載の方法。
【請求項８２】
前記ＨＲＶパラメータが前記安全性ウィンドウの外にあるとき前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を停止するステップが、
前記ＨＲＶパラメータを第１の安全性閾値と比較するステップと、
前記ＨＲＶパラメータが前記第１の安全性閾値以下に下がったとき、前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を停止するステップと
を含む請求項７７から８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８３】
前記第１の刺激アルゴリズムが、徐脈ペーシング・アルゴリズムを含む請求項７７から８２のいずれかに記載の方法。
【請求項８４】
前記第１の刺激アルゴリズムが、リモデリング制御治療（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズムを含む請求項７７から８３のいずれかに記載の方法。
【請求項８５】
前記ＨＲＶパラメータを第２の安全性閾値と比較するステップと
前記ＨＲＶパラメータが前記第２の安全性閾値を超えたとき、前記第１の刺激アルゴリズムの前記実行を再開するステップと
をさらに備える請求項８２に記載の方法。
【請求項８６】
前記ＨＲＶパラメータが前記第１の安全性閾値以下に下がったとき、第２の刺激アルゴリズムの実行を開始するステップをさらに備える請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記ＨＲＶパラメータが前記第２の安全性閾値を超えたとき、前記第２の刺激アルゴリズムの前記実行を停止するステップをさらに備える請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記第１の刺激アルゴリズムがリモデリング制御（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズムであり、かつ前記第２の刺激アルゴリズムが心臓再同調（ＣＲＴ）ペーシング・アルゴリズムである請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記第１の刺激アルゴリズムがリモデリング制御治療（ＲＣＴ）ペーシング・アルゴリズムであり、かつ前記第２の刺激アルゴリズムが徐脈ペーシング・アルゴリズムである請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記第１の刺激アルゴリズムが副交感神経刺激アルゴリズムであり、かつ前記第２の治療が交感神経刺激アルゴリズムである請求項８７に記載の方法。
【請求項９１】
前記ＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）、ＨＲＶフットプリント、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）のうちの１つまたは複数を作成するためにＨＲＶを測定するステップをさらに含む請求項７７から９０のいずれかに記載の方法。
【請求項９２】
前記ＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すパラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップを含む請求項７７から９０のいずれかに記載の方法。
【請求項９３】
交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示す前記パラメータを作成するためにＨＲＶを測定するステップが、低周波数ＨＲＶ対高周波数ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）を作成するステップを含む請求項９２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
（優先権主張）
２００５年１月１８日に提出された、米国特許出願番号第１１／０３７，３０８号、２００５年１月１８日に提出された、米国特許出願番号第１１／０３７，７２３号、２００５年１月１８日に提出された、米国特許出願番号第１１／０３７，０３９号に対して、優先権が請求され、これらの出願が参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（関連出願の相互引用）
本出願は、同時係属中の、同一出願人による２００３年１２月２日に提出された、「ＣＡＲＤＩＡＣ  ＲＨＹＴＨＭ  ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＴＩＭＥ−ＤＯＭＡＩＮ  ＨＥＡＲＴ  ＲＡＴＥ  ＶＡＲＩＡＢＩＬＩＴＹ  ＩＮＤＩＣＩＡ」という題名の、米国特許出願第１０／７２６，０６２号に関連し、この出願がその全体において参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００３】
本文書は一般に、心臓律動管理システム（ＣＲＭ）、および特に、限定されるものではないが、電気的刺激パルスの投与を制御するために心拍変動（ＨＲＶ）を使用するこのようなシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
心臓は、人の循環系の中心である。心臓は、２つの主要なポンピング機能を行う電気機械的システムを含む。心臓の左側部分は、酸素を豊富に含んだ血液を肺から引き出し、それを酸素に対する代謝の必要性を有する組織に供給するために体の組織へ送り出す。心臓の右側部分は、酸素の少ない血液を体の器官から引き戻し、それを血液に酸素を与る肺へ送り出す。これらのポンピング機能は、心筋（心臓筋肉）の周期的な収縮によって達成される。正常な心臓では、洞結節が、正常な洞心拍数で活動電位と呼ばれる電気信号を発生させる。電気インパルスは、電気伝導系を通って心臓の様々な領域へ伝播して、これらの領域の心筋組織を励起させる。正常な電気伝導系内の活動電位の伝播の調整された遅延が、心臓の様々な部分を同調して収縮させ、正常な血行動態性能によって示される効果的なポンピング機能を結果として生じさせる。遮断された、またはそうでない場合の異常な電気伝導および／または劣化した心筋組織は、心臓の同調しない収縮を生じさせ、心臓と体の残りの部分への血液供給の減少を含む、貧しい血行動態性能を結果として生じさせる。心臓が、体の代謝の必要性に適合するために十分な血液を送り出すことができない状態は、心不全として公知である。
【０００５】
電気的刺激治療が、電気伝導系の機能を回復させ、かつ心筋組織の劣化を減少させるために使用されている。これらの潜在的な患者への利益は、このような治療が、両方とも長期にわたって変化する、患者の心臓状態と代謝の要求に対して順応性があるときに、達成または最大化される。ある例では、比較的高い心拍数でペーシング・パルスを投与することが、強い物理的活動に参加するための患者の一時的な代謝の要求を満足させるが、心筋組織のさらなる劣化を結果として生じさせる。別の例では、心筋組織のさらなる劣化を防止する電気的治療が、治療が行われているときの患者の運動能力をかなり制限するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらおよびその他の理由のため、患者の必要性と状態の変化に基づいて、心臓電気的治療の投与を調整する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ＣＲＭシステムは、所定の時間にわたる心臓周期の長さの変動である、ＨＲＶに基づいて、ペーシングおよび／または自律神経刺激パルスの投与を調整する。ペーシングおよび／または自律神経刺激パルスの投与がそれに基づいて開始、停止、調節、または最適化される患者の心臓状態を示すためにＨＲＶの測定値であるＨＲＶパラメータが作成される。
【０００８】
一実施態様では、ＣＲＭシステムが、パルス出力回路、感知回路、ＨＲＶ測定回路、刺激制御回路を備える。パルス出力回路は、電気的刺激パルスを投与する。感知回路は、心臓信号を感知する。ＨＲＶ測定回路は、ＨＲＶパラメータを作成するために、ＨＲＶを測定する。刺激制御回路は、前記ＨＲＶパラメータに基づいて近似的に最適な値に少なくとも１つの刺激パラメータを調節する刺激パラメータ最適化モジュールを備える。刺激パラメータ最適化モジュールは、刺激パラメータ発生器、パルス出力コントローラ、刺激パラメータ・セレクタを備える。刺激パラメータ発生器は、刺激パラメータに対して複数のパラメータ値を作成する。パルス出力コントローラは、刺激パラメータ最適化期間中、前記複数のパラメータ値を使用して前記電気的刺激パルスの投与を制御する。刺激パラメータ・セレクタは、前記複数のパラメータ値から前記刺激パラメータに対して近似的に最適なパラメータ値を選択する。前記近似的に最適なパラメータ値が、前記刺激パラメータ最適化期間の間に測定されたＨＲＶパラメータの最大値に対応している。
【０００９】
一実施態様では、ＨＲＶベースの刺激パラメータ最適化方法が提供される。刺激パラメータ最適化期間が開始される。心臓信号が感知される。少なくとも１つの刺激パラメータに対して複数のパラメータ値が作成される。前記刺激パラメータ最適化期間中、前記複数のパラメータ値を使用して電気的刺激パルスが投与される。前記刺激パラメータ最適化期間中、感知された前記心臓信号に基づいて少なくとも１つのＨＲＶパラメータを作成するために所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動が測定される。前記複数のパラメータ値からの前記刺激パラメータに対して近似的に最適な値が選択される。前記近似的に最適な値が、刺激パラメータ最適化期間中に測定されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する。
【００１０】
一実施態様では、ＣＲＭシステムが、ペーシング出力回路、感知回路、ＨＲＶ測定回路、ペーシング制御回路を備える。ペーシング出力回路はペーシング・パルスを投与する。感知回路は心臓信号を感知する。ＨＲＶ測定回路は、ＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定する。ペーシング制御回路が、ペーシング・アルゴリズム実行モジュールと最大トラッキング・レート（ＭＴＲ）調節モジュールを備える。ペーシング・アルゴリズム実行モジュールは、ＭＴＲを含むペーシング・パラメータを使用して心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムを実行することによって、前記ペーシング・パルスの投与を制御する。ＭＴＲ調節モジュールは、前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記ＭＴＲを調節する。
【００１１】
一実施態様では、心臓ペースメーカーを動作させるための方法が提供される。心臓信号が感知される。ＨＲＶパラメータを作成するために感知された心臓信号に基づいて所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動が測定される。心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムが、ペーシング・パルスの投与を制御するために実行される。心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムは、ＭＴＲを含むペーシング・パラメータを使用する。前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記ＭＴＲが調節される。
【００１２】
一実施態様では、ＣＲＭシステムが、感知回路、ＨＲＶ測定回路、パルス出力回路、刺激制御回路を備える。感知回路が心臓信号を感知する。ＨＲＶ測定回路がＨＲＶパラメータを作成するためにＨＲＶを測定する。パルス出力回路が電気的刺激パルスを投与する。刺激制御回路が、刺激アルゴリズム実行モジュールと安全性チェック・モジュールを備える。刺激アルゴリズム実行モジュールが少なくとも１つの刺激アルゴリズムを実行することによって、前記電気的刺激パルスの投与を制御する。安全性チェック・モジュールが、前記ＨＲＶパラメータに基づいて前記刺激アルゴリズムの実行を停止する。
【００１３】
一実施態様では、電気的刺激のためのＨＲＶベースの安全性保証方法が提供される。心臓信号が感知される。ＨＲＶパラメータを作成するために前記感知された心臓信号に基づいて所定の時間にわたって心臓周期の長さの変動が測定される。少なくとも１つの刺激アルゴリズムを実行することによって電気的刺激パルスが投与される。前記ＨＲＶパラメータが安全性ウィンドウの外にあるとき、刺激アルゴリズムの実行が停止される。
【００１４】
この概要は、本出願の教示のいくつかの概観であり、本主題の排他的または網羅的な処置を意図されたものではない。本主題についてのさらなる詳細が、詳細な説明と添付の特許請求の範囲で見出される。本発明の他の態様は、そのそれぞれが限定的な意味で取られるべきではない、以下の詳細な説明を読みかつ理解し、かつその一部を形成する図面を見れば、当業者なら明らかであろう。本発明の範囲が、頭記の特許請求の範囲とその均等物によって定義される。
【００１５】
必ずしも同一縮尺で描かれてはいない図面では、類似の符号が、いくつかの図全体を通して類似の構成要素を表す。図面は一般に、本文書で議論される様々な実施態様を一例として示しているが、それに限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部分を形成し、その中で本発明を実行することができる特定の実施形態が一例としてその中で示されている、添付の図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分詳細に説明され、かつ実施形態が組み合わされてもよいこと、または他の実施形態が使用されてもよいこと、ならびに構造的、論理的、電気的な変更が、本発明の精神と範囲から逸脱することなく行われてもよいことを理解されたい。以下の詳細な説明は例を提供し、かつ本発明の範囲が、頭記の特許請求の範囲とそれらの均等物によって定義される。
【００１７】
本開示での「ある」、「１つの」、または「様々な」実施形態は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、このような参照は２つ以上の実施形態を企図していることに注意すべきである。
【００１８】
本文書は、特に、患者のＨＲＶに基づいて心臓治療を制御するために閉ループ・システムを使用するＣＲＭシステムを議論する。ＨＲＶは、副交感神経系と交感神経系の出力の間の自律的なバランスを示し、それによって患者の心臓状態を示すものとして知られている。一般に、患者の心臓状態は、ＨＲＶが増加するとき改善され、かつＨＲＶが減少するとき悪化する。患者が左心室の機能障害を被った場合、自律的なバランスが、交感神経系の方へ移動し、かつＨＲＶが減少する。このため、閉ループ・システムが、患者のＨＲＶを増加または最大化させるように、心臓治療を調整する。
【００１９】
ＨＲＶは、ある時間にわたる心臓周期長における拍間変動である。本文書で使用されるような「ＨＲＶパラメータ」は、ある時間にわたる心臓周期の長さにおける拍間変動のいずれかの量的表現を含む、ＨＲＶの測定値であるいずれかのパラメータを含む。一実施形態では、ＨＲＶパラメータは、所定の時間にわたって平均された、連続する心臓周期の長さの間の時間差である。ある特定の実施形態では、心臓周期の長さは、心室周期の長さ、すなわちＶ−Ｖ間隔、またはＲ−Ｒ間隔であり、これらは連続する心室の脱分極化（Ｒ波）の間の時間間隔である。代替となる特定の実施形態では、心臓周期の長さは、心房周期の長さ、すなわちＡ−Ａ間隔、またはＰ−Ｐ間隔であり、これらは連続する心房の脱分極化（Ｐ波）の間の時間間隔である。様々な特定の実施形態では、ＨＲＶパラメータは、正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）、正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）、低周波数（ＬＦ）ＨＲＶ対高周波数（ＨＦ）ＨＲＶの比（ＬＦ／ＨＦ比）、ＨＲＶフットプリント、連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）を含むが、それに限定されない。
【００２０】
正常−正常間隔標準偏差（ＳＤＮＮ）。正常−正常間隔は、正常な洞律動の間のＲ−Ｒ間隔を称する。ＳＤＮＮは、所定の時間にわたって測定されたＲ―Ｒ間隔の標準偏差である。
【００２１】
正常−正常間隔平均値標準偏差（ＳＤＡＮＮ）。正常−正常間隔は、正常な洞律動の間のＲ−Ｒ間隔を称する。ＳＤＡＮＮを数値計算するために、Ｒ−Ｒ間隔が、第１の時間期間にわたって測定され、平均化される。平均化されたＲ−Ｒ間隔の標準偏差が、複数の第１の時間期間を含む第２の時間期間の間、数値計算される。一実施形態では、測定されたＲ−Ｒ間隔が、２４時間の間５分周期にわたって（すなわち、２８８個の５分周期）平均化される。ＳＤＡＮＮは、２４時間に対して計算された５分間平均Ｒ−Ｒ間隔の標準偏差である。
【００２２】
ＬＦ  ＨＲＶ対ＨＦ  ＨＲＶ比（ＬＦ／ＨＦ比）。ＬＦ  ＨＲＶは、約０．０４Ｈｚから０．１５Ｈｚの間の周波数を有するＨＲＶの成分を含む。ＨＦ  ＨＲＶは、約０．１５Ｈｚから０．４０Ｈｚの間の周波数を有するＨＲＶの成分を含む。ＬＦ／ＨＦ比は、自律神経のバランスの変動の傾向を追尾するために使用される。ＬＦ／ＨＦ比の実質上の変化は、交感神経系が過刺激されている程度を示す全身的なストレス変化を示す。
【００２３】
ＨＲＶフットプリント。ＨＲＶフットプリントは、心拍数に対してプロットされたＨＲＶのヒストグラムを称する。連続するＲ−Ｒ間隔の間の時間差が、ある時間期間に対して決定され、その時間期間にわたって測定された心拍数に対してプロットされる。
【００２４】
連続差平方二乗平均（ＲＭＳＳＤ）。ある時間期間に対して決定された連続するＲ−Ｒ間隔の間の時間差に対してそれぞれ、平方二乗平均値が計算される。
【００２５】
上記で議論されたＨＲＶパラメータは、患者のＨＲＶを増加または最大化させるように心臓治療を調整する閉ループ・システムで使用されるＨＲＶパラメータの例である。ＨＲＶを表すまたは示すことが可能なその他のパラメータが、本主題に従って、ＨＲＶとして使用されることができることは、本文書を読みかつ理解すれば当業者なら理解されよう。
【００２６】
いくつかのＨＲＶパラメータは、比較的短期間のＨＲＶの測定値を与える。他のＨＲＶパラメータは、比較的長期間のＨＲＶの測定値を与える。あるＨＲＶパラメータは、短期間と長期間の両方のＨＲＶの測定値を、妥当な精度で与えることができる。ある例示的な実施形態では、１つまたは複数の治療パラメータの効果を評価するために、１つまたは複数の治療パラメータの異なる所定の値で、患者に治療が施される。ＨＲＶパラメータが、評価中に測定される。最も望ましいＨＲＶをもたらす１つまたは複数の治療パラメータの値が、患者にとっての最適値として選択される。妥当な継続時間に評価を限定するために、適切なＨＲＶパラメータが、患者のＨＲＶの短期間測定値として使用されるとき、妥当な精度を与える。別の例示的な実施形態では、２４時間などの比較的長期間にわたって動的に調節される１つまたは複数の治療パラメータで、治療が患者に施される。ＨＲＶパラメータが測定され記録され、１つまたは複数の治療パラメータの値が、その時間期間の間に適用される。このことは、患者に対して最適な治療パラメータの値を決定するための基礎を提供する、１つまたは複数の治療パラメータの値に対するＨＲＶパラメータに関するマップを結果としてもたらす。このような実施形態では、適切なＨＲＶパラメータが、患者のＨＲＶの長期間測定値として使用されるとき、妥当な精度を提供する。一般に、１つまたは複数の特定のＨＲＶパラメータの選択が、ＨＲＶに基づいて心臓治療を調整するための方法とシステムの全体的な設計に依存することは、本文書を読みかつ理解すれば当業者なら理解されよう。
【００２７】
図１は、ＣＲＭシステム１００、およびＣＲＭシステム１００が使用される環境の一部の実施形態の図である。システム１００は、埋込み可能なシステム１０５と外部システム１８５を備え、さらに埋込み可能なシステム１０５と外部システム１８５の間の通信を可能にする遠隔通信リンク１８０を備える。
【００２８】
埋込み可能なシステム１０５は、特に、埋込み可能な医療装置１１０と導線システム１０８を備える。様々な実施形態では、埋込み可能な医療装置１１０は、ペースメーカー、電気的除細動器／除細動器、心臓再同調治療（ＣＲＴ）装置、心臓リモデリング制御治療（ＲＣＴ）装置、神経刺激器、薬剤投与装置または薬剤投与コントローラ、生物学的治療装置のうちの１つまたは複数を含む、埋込み可能なＣＲＭ装置である。図１に示されているように、埋込み可能な医療装置１１０は、体１０２の中に埋め込まれている。様々な実施形態では、導線システム１０８は、生理学的信号を感知するため、およびペーシング・パルス、電気的除細動／除細動ショック、神経刺激パルス、および／または薬剤などの物質を投与するための導線を備える。一実施形態では、導線システム１０８は、心電図を感知するため、および／またはペーシング・パルスを投与するために心臓１０１内または心臓１０１上に配置された少なくとも１つの電極をそれぞれ備える、１つまたは複数のペーシング・感知導線を備える。別の実施形態では、導線システム１０８は、神経信号を感知するため、および神経刺激パルスを投与するために自律神経系の神経上に配置された少なくとも１つの電極をそれぞれ備える、１つまたは複数の神経刺激・感知導線を備える。別の実施形態では、神経刺激を心臓１０１の固有の活動および／またはペーシングと同調させるための、１つまたは複数のペーシング・感知導線および１つまたは複数の神経刺激・感知導線を備える。
【００２９】
一実施形態では、外部システム１８５は、外部装置１９０、ネットワーク１９２、遠隔装置１９４を備える患者管理システムである。外部システム１９０は、埋込み可能な医療装置１１０の近傍にあり、かつ遠隔通信リンク１８０を介して埋込み可能な医療装置１１０と双方向に通信する。遠隔装置１９４は、離れた位置にあり、ネットワーク１９２を介して外部装置１９０と双方向に通信する。このようにして使用者は離れた位置から患者を監視し治療することができる。別の実施形態では、外部システム１８５は遠隔通信リンク１８０を介して埋め込み可能な医療装置１１０と双方向に通信するプログラマを備える。
【００３０】
システム１００は、刺激パルス投与の閉ループ制御のためにＨＲＶパラメータを使用する刺激システム１１５を備える。一実施形態では、埋込み可能な装置１１０は、ＨＲＶを最大化するためにペーシング・パルスを心臓１０１に投与するペースメーカーを備える。別の実施形態では、埋込み可能な医療装置１１０は、ＨＲＶを最大化するために神経刺激パルスを自律神経系に投与する神経刺激器を備える。別の実施形態では、埋込み可能な医療装置は、ＨＲＶを最大化するために心臓ペーシングと自律神経の神経刺激とを組み合わせて投与するためのペースメーカーおよび神経刺激器を備える。システム１００内での刺激システム１１５の分布は、各システム構成要素のサイズと電力消費、および様々な位置から様々な設定で患者を監視する可能性などの、設計や患者管理の考慮に依存する。一実施形態では、図１に示されているように、埋込み可能な医療装置１１０は、全体システム１１５を備える。このことは、埋込み可能なシステム１０５が、外部システム１８５と通信することなくＨＲＶパラメータの変化に応答して刺激パラメータを調節することを可能にする。別の実施形態では、埋込み可能な医療装置１１０と外部システム１８５がそれぞれ、システム１１５の一部分を備える。埋込み可能な医療装置１１０と外部システム１８５が遠隔通信リンク１８０を介して通信可能に結合されているとき、刺激パラメータが、ＨＲＶパラメータに基づいて調節される。
【００３１】
図２は、刺激システム１１５の一実施形態を示すブロック図である。刺激システム１１５は、感知回路２１２、パルス出力回路２１４、ＨＲＶ測定回路２２０、刺激制御回路２３０を備える。
【００３２】
感知回路２１２は、ＨＲＶの測定を可能にする少なくとも１つの心臓信号を感知する。一実施形態では、感知回路２１２が、導線システム１０８の１つまたは複数の電極を通して心臓および／または自律神経系から、１つまたは複数の心臓機能をそれぞれ示す１つまたは複数の追加の信号を感知する。パルス出力回路２１４が、導線システム１０８の１つまたは複数の電極を通して心臓および／または自律神経系へ電気的刺激パルスを投与する。ＨＲＶ測定回路２２０が、ＨＲＶを測定し、かつ感知回路２１２によって感知された信号に基づいて、少なくとも１つのＨＲＶパラメータを作成する。様々な実施形態では、ＨＲＶ測定回路２２０は、ＳＤＮＮを作成するためのＳＤＮＮ発生器、ＳＤＡＮＮを作成するためのＳＤＡＮＮ発生器、ＬＦ／ＨＦ比を作成するためのＬＦ／ＨＦ比発生器、ＨＲＶフットプリントを作成するためのＨＲＶフットプリント発生器、ＲＭＳＳＤを作成するためのＲＭＳＳＤ発生器のうちの１つまたは複数を含むが、それらに限定されない。一実施形態では、ＨＲＶ測定回路２２０が、交感神経活動と副交感神経活動との間のバランスを示すＨＲＶパラメータを監視するための自律神経バランス・モニタを備える。ある特定の例では、自律神経バランス・モニタは、交感神経活動と副交感神経活動の間のバランスを示すＨＲＶパラメータとしてのＬＦ／ＨＦ比を作成するためのＬＦ／ＨＦ比発生器を備える。刺激制御回路２３０が、ＨＲＶパラメータに基づいて調節または最適化された１つまたは複数の刺激パラメータを使用して、パルス出力回路２１４からの電気的刺激パルスの投与を制御する。一実施形態では、刺激制御回路２３０が、ＨＲＶに影響を与える調節可能なパラメータのそれぞれに対して、近似的に最適な値を決定する。
【００３３】
図３は、刺激システム１１５の特定の実施形態であるペーシング・システム３１５の一実施形態を示すブロック図である。ペーシング・システム３１５は、感知回路３１２、ペーシング出力回路３１４、ＨＲＶ測定回路２２０、ペーシング制御回路３３０を備える。
【００３４】
感知回路３１２は、感知回路２１２の特定の実施形態であり、かつ心電図感知回路を備える。心電図感知回路は、１つまたは複数の心房および／または心室心電図を感知する。ペーシング出力回路３１４は、パルス出力回路２１４の特定の実施形態であり、かつ１つまたは複数の心房および／または心室部位へペーシング・パルスを投与する。ペーシング制御回路３３０は、刺激制御回路２３０の特定の実施形態であり、かつＨＲＶパラメータに基づいて調節または最適化された１つまたは複数の刺激パラメータを使用してペーシング出力回路３１４からのペーシング・パルスの投与を制御する。一実施形態では、ペーシング制御回路３３０が、ＨＲＶに影響を与える調節可能なペーシング・パラメータのそれぞれに対して、近似的に最適な値を決定する。このような調節可能なペーシング・パラメータの例は、房室遅延（ＡＶＤ）、心室内遅延（ＩＶＤ）、ペーシング部位（ペーシング・パルスが投与される部位）を含むが、それらに限定されない。
【００３５】
図４は、刺激システム１１５の別の特定の実施形態である神経刺激回路４１５の一実施形態を示すブロック図である。神経刺激システム４１５は、感知回路４１２、神経刺激出力回路４１４、ＨＲＶ測定回路２２０、神経刺激制御回路４３０を備える。
【００３６】
感知回路４１２は、感知回路２１２の特定の実施形態であり、かつ心電図感知回路に加えて神経信号感知回路を備える。神経感知回路は、交感神経と副交感神経を含む自律神経系から１つまたは複数の神経信号を感知する。心電図感知回路は、ＨＲＶの測定を可能にするために、１つまたは複数の心房および／または心室心電図を感知する。一実施形態では、１つまたは複数の心房および／または心室心電図がまた、１つまたは複数の心電図から検知することができる心臓活動と同調された神経刺激の投与を可能にする。神経刺激出力回路４１４は、パルス出力回路２１４の特定の実施形態であり、かつ自律神経系の１つまたは複数の神経に神経刺激パルスを投与する。神経刺激制御回路４３０は、刺激制御回路２３０の特定の実施形態であり、かつＨＲＶパラメータに基づいて調節または最適化された１つまたは複数の神経刺激パラメータを使用して神経刺激出力回路４１４からの神経刺激パルスの投与を制御する。一実施形態では、神経刺激制御回路４３０が、ＨＲＶに影響を与える各調節可能なペーシング・パラメータに対して近似的に最適な値を決定する。このような調節可能な神経刺激パラメータの例は、刺激周波数、刺激振幅、刺激部位（神経刺激がそれに対して投与される部位）を含むが、それらに限定されない。
【００３７】
別の特定の実施形態では、刺激システム１１５は、ペーシング・システム３１５と神経刺激システム４１５の組合せであり、かつ埋込み可能な医療装置１１０は、埋込み可能なペースメーカー神経刺激器である。この実施形態では、感知回路２１２が感知回路３１２と感知回路４１２の組合せ、パルス出力回路２１４がペーシング出力回路３１４と神経刺激回路４１４の組合せであり、刺激制御回路２３０がペーシング制御回路３３０と神経刺激回路４３０の組合せである。一実施形態では、刺激システム１１５が、ＨＲＶパラメータを改善または最適化するために時間的に調整された方式で、ペーシングと神経刺激パルスを投与する。
【００３８】
以下の例では、ペーシング・システム３１５、神経刺激システム４１５、それらの組合せを備える刺激システム１１５の特定の実施形態が、本主題による刺激制御のためのＨＲＶパラメータの使用を例示するために議論されるが、それに限定されない。
【００３９】
例１：ＨＲＶベースの最大トラッキング・レート（ＭＴＲ）調節
減少したＨＲＶは、患者が悪化した、または悪化中の心臓状態を有し、したがって運動強度を制限すべきであることを示す。マルチ・チャンネル（デュアル・チャンネルを含む）ペースメーカーが、心房トラッキング・モードでペーシングしている際、心室ペーシング心拍数（ＶＤＤまたはＤＤＤモードなど）が、プログラムされた最大トラッキング・レート（ＭＴＲ）まで心房心拍数を追従する。ＭＴＲは、例えば、心房性頻脈または心房細動が生じたとき、潜在的に有害な心拍数まで心室がペーシングされることを防止する。患者が運動するとき、洞心拍数が増加し、かつ心房トラッキング・モード・ペーシングが、心室心拍数を、ＭＴＲによって設定された限界内の洞心拍数とともに増加させるようにする。心室心拍数の増加は、患者の酸素に対する代謝の必要性の増加に対処するために、体への血流の増加を結果として生じさせる。ＭＴＲの設定が高すぎた場合、患者の運動強度があるレベルに到達したとき、ペーシングが、そうすることが患者の心臓を危険な状態にするときでさえも、患者が運動を継続するまたは運動強度をさらに増加させることを許す可能性がある。ＭＴＲが適切に設定された場合、心室心拍数が、心臓によって耐えることができる運動強度で増加を停止し、患者は、運動を止めるか、運動強度を増加させることを止めるかのいずれかの必要性を感じる。このようにして、適切に設定されたＭＴＲは、ペーシングが、潜在的に有害なレベルである運動能力を患者に与えることを防止する。患者の心臓状態が長期間にわたる運動変化に対する耐性を備えるため、患者のＨＲＶに基づいて調節されたＭＴＲが、心臓に有害な影響を生じさせることなくペーシングの利益を最大化することが可能である。
【００４０】
図５は、ＨＲＶベースのＭＴＲ調節システムを備えるペーシング・システム５１５の一実施形態を示すブロック図である。ペーシング・システム５１５は、ペーシング・システム３１５の特定の実施形態であり、かつ感知回路３１２、ペーシング出力回路３１４、ＨＲＶ測定回路２２０、ペーシング制御回路５３０を備える。
【００４１】
ペーシング制御回路５３０は、ＭＴＲ調節モジュール５３２とペーシング・アルゴリズム実行モジュール５３４を備える。ＭＴＲ調節モジュール５３２は、ＨＲＶパラメータに基づいてＭＴＲを調節する。一実施形態では、図５に示されているように、ＭＴＲ調節モジュール５３２が、ＨＲＶ測定回路２２０によって作成されたＨＲＶパラメータに基づいて複数の所定の値からＭＴＲに対する値を選択するためのＭＴＲセレクタ５３６を備える。一実施形態では、ＭＴＲに対する高値と低値ならびに閾値ＨＲＶレベルが、患者の心臓状態に基づいて患者に対して決定される。ＭＴＲ調節モジュール５３２が、ＨＲＶ測定回路２２０からＨＲＶパラメータを受信し、かつＨＲＶパラメータを閾値ＨＲＶレベルと比較する。ＭＴＲセレクタ５３６は、ＨＲＶパラメータが閾値ＨＲＶレベルを超える場合、ＭＴＲを高値に設定し、ＨＲＶパラメータが閾値ＨＲＶレベルを超えない場合、ＭＴＲを低値に設定する。別の実施形態では、３つのより多くのＭＴＲに対する実質上異なる値と、２つ以上の閾値ＨＲＶレベルとが、ＨＲＶパラメータに基づいたＭＴＲのより精細な制御を提供するために患者に対して決定される。さらなる実施形態では、ＭＴＲ調節モジュール５３２が、患者の活動レベルの標示、算定または予想に基づいて閾値ＨＲＶレベルを動的に調節するためのＨＲＶ閾値発生器を備える。ある特定の実施形態では、ＨＲＶ閾値発生器が、患者の心拍数に基づいて１つまたは複数の閾値ＨＲＶレベルを調節する。別の実施形態では、ＨＲＶ閾値発生器が、各日の特定の時間の間患者の予想された活動レベルに基づいて１つまたは複数の閾値ＨＲＶレベルを調節する。
【００４２】
ペーシング・アルゴリズム実行モジュール５３４が、ＭＴＲを使用して心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズム実行することによって、ペーシング出力回路からのペーシング・パルスの投与を制御する。ペーシング・アルゴリズム実行モジュール５３４は、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＲＣＴペーシング・アルゴリズム実行モジュールのうちの１つまたは複数を備えるが、それらに限定されない。このようなペーシング・アルゴリズム実行モジュールの１つが、ペーシング・アルゴリズムのうちの１つを同時に実行するために活動化される。一実施形態では、ＣＲＴペーシングは、近似的に最適な血行動態性能を提供し、かつＲＣＴペーシングは、ＭＩ後リモデリングの程度を減少させる。一実施形態では、ＣＲＴペーシング・アルゴリズムが、例えば、心不全の患者に対する生活の質を改善する治療として、血行動態性能の測定値を最大化させるように近似的に最適化された１つまたは複数のペーシング・パラメータで実行される。ＲＣＴペーシング・アルゴリズムが、例えば、心筋梗塞（ＭＩ）後治療として、ＬＶ壁への負荷またはストレスを再分配することによってリモデリングの程度を減少させるために実行される。
【００４３】
図６は、ＨＲＶパラメータを使用してＭＴＲを調節するための方法の一実施形態を示すフロー・チャートである。一実施形態では、方法が、ペーシング・システム５１５によって実行される。
【００４４】
６００で、心臓信号が感知される。心臓信号は、心臓の脱分極化を示し、かつＨＲＶの測定を可能にする。一実施形態では、心臓信号は、心房心電図または心室心電図を含む。
【００４５】
６１０で、ＨＲＶが、感知された心臓信号に基づいて測定され、かつ少なくとも１つのＨＲＶパラメータが、ＨＲＶ測定値に基づいて作成される。一実施形態では、心房の脱分極化が心房心電図から検知される。連続する心房の脱分極化の間の心房間隔が測定される。ＨＲＶパラメータが心房間隔に基づいて計算される。別の実施形態では、心室の脱分極化が心室心電図から検知される。連続する心室の脱分極化の間の心室間隔が測定される。ＨＲＶパラメータが心室間隔に基づいて計算される。
【００４６】
６２０で、心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムが、ペーシング・パルスの投与を制御するために実行される。心房トラッキング・ペーシング・アルゴリズムの例としては、徐脈ペーシング・アルゴリズム、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム、ＲＣＴペーシング・アルゴリズムなどがある。
【００４７】
６３０で、ＭＴＲが、ＨＲＶパラメータに基づいて調節される。一実施形態では、ＭＴＲが、ＨＲＶパラメータに基づいて複数の所定の値の１つに対して設定される。ある特定の実施形態では、ＨＲＶパラメータが、閾値ＨＲＶレベルと比較される。ＭＴＲは、ＨＲＶパラメータが所定の閾値ＨＲＶレベルを超える場合は第１の値に、ＨＲＶパラメータが所定の閾値ＨＲＶレベルを超えない場合は第２の値に、設定される。第１の値は、ＨＲＶがより高いとき、より高い運動強度を可能にするために、第２の値よりもかなり高い。一実施形態では、患者の活動レベルの標示、算定または予想に基づいて、閾値ＨＲＶレベルが動的に調節される。ある特定の実施形態では、閾値ＨＲＶレベルが、患者の心拍数に基づいて調節される。別の実施形態では、閾値ＨＲＶレベルが、各日の特定の時間の間、患者の予想された活動レベルに基づいて調節される。
【００４８】
例２：ＨＲＶベースの治療パラメータ最適化
ＨＲＶが患者の心臓状態を示すため、ＨＲＶパラメータは、ペーシング治療の効果、自律神経刺激治療の効果、ペーシングと自律神経刺激治療の組合せを含む電気的刺激治療の効果を示すことを可能にする。治療の利益を最大化するために、治療パラメータが、患者の心臓および／または自律神経系に電気的刺激パルスを投与することによって、実用上達成可能な最大のＨＲＶに対して調節される。
【００４９】
図７は、ＨＲＶベースの刺激パラメータ最適化モジュールを備える刺激システム７１５の一実施形態を示すブロック図である。刺激システム７１５は、刺激システム１１５の特定の実施形態であり、感知回路２１２、パルス出力回路２１４、ＨＲＶ測定回路２２０、刺激制御回路７３０を備える。
【００５０】
刺激制御回路７３０が、ＨＲＶ測定回路２２０によって作成された少なくとも１つのＨＲＶパラメータに基づく近似的に最適な値に少なくとも１つの刺激パラメータを調節する、刺激パラメータ最適化モジュール７３１を備える。
【００５１】
一実施形態では、刺激制御回路７３０が、ＨＲＶパラメータに基づく近似的に最適な値に少なくとも１つのペーシング・パラメータを調節するためのペーシング・パラメータ最適化モジュールを備えるペーシング制御回路を備える。ペーシング・パラメータ最適化モジュールは、ＡＶＤを最適化するためのＡＶＤ最適化モジュール、ＩＶＤを最適化するためのＩＶＤ最適化モジュールと、心臓ペーシング・パルスが投与される１つまたは複数の部位の選択を最適化するためのペーシング部位モジュールとの１つまたは複数を備えるが、それらに限定されない。一般に、ペーシング・パラメータ最適化モジュールは、ＨＲＶパラメータによって示される最大ＨＲＶに対してそのパラメータを調節することによって、その値がＨＲＶに影響を与えるいずれかのペーシング・パラメータの最適化を可能にする。別の実施形態では、刺激制御回路７３０が、ＨＲＶパラメータに基づく近似的に最適な値に少なくとも１つの神経刺激パラメータを調節するための神経刺激パラメータ最適化モジュールを備える神経刺激制御回路を備える。神経刺激パラメータ最適化モジュールは、刺激パルス周波数最適化モジュールと、神経刺激パルスがそれに対して投与される１つまたは複数部位の選択を最適化するための刺激部位最適化モジュールのうちの１つまたは複数を備えるが、それらに限定されない。一般に、神経刺激パラメータ最適化モジュールは、ＨＲＶパラメータによって示される最大のＨＲＶに対してそのパラメータを調節することによって、その値がＨＲＶに影響を与える、いずれかの神経刺激パラメータの最適化を可能にする。
【００５２】
一実施形態では、ＨＲＶ測定回路２２０が、患者の心臓状態の変化を反映するためのＨＲＶパラメータを連続的に更新し、かつ刺激パラメータ最適化モジュール７３１が、連続的にＨＲＶパラメータに基づく近似的に最適な値に刺激パラメータを調節する。別の実施形態では、刺激パラメータ最適化モジュール７３１が、刺激パラメータ最適化期間中、ＨＲＶパラメータに基づいて刺激パラメータに対して近似的に最適な値を決定する。この周期は、周期的なベースなどでプログラムされた所定のスケジュールに従って開始されるか、または、医師などの治療提供者によって入力された命令などの命令に応答して開始される。刺激パラメータ最適化モジュール７３１は、刺激パラメータ発生器７３８、パルス出力コントローラ７４０、刺激パラメータ・セレクタ７４２を備える。刺激パラメータ発生器７３８が、最適化される予定である刺激パラメータに対して複数のパラメータ値を作成する。パルス出力コントローラ７４０が、刺激パラメータ最適化期間中、複数のパラメータ値を使用して電気的刺激パルスの投与を制御する。刺激パラメータ・セレクタ７４２が、複数のパラメータ値から刺激パラメータに対して近似的に最適な値を選択する。近似的に最適な値は、複数のパラメータ値を使用するペーシングによって得られるＨＲＶパラメータの最大値に対応する値である。刺激パラメータ最適化期間中に少なくとも１つの刺激パラメータを最適化する刺激パラメータ最適化モジュール７３１の特定の例が、図８および９を参照して以下で議論される。
【００５３】
図８は、刺激パラメータ最適化モジュール７３１の一実施形態である、刺激パラメータ最適化モジュール８３１の一実施形態を示すブロック図である。刺激パラメータ最適化モジュール８３１は、最適化タイマ８４６、刺激パラメータ発生器８３８、パルス出力コントローラ８４０、刺激パラメータ・セレクタ８４２を備える。刺激パラメータ最適化モジュール８３１は、ＨＲＶを測定しながら刺激パラメータに対する複数の所定の値を使用してテスト刺激パルスを投与することによって、少なくとも１つの刺激パラメータに対する近似的に最適な値を決定し、かつＨＲＶパラメータの最大値に対応する刺激パラメータに対する値を選択する。刺激パラメータ最適化モジュール７３１の一実施形態として、刺激パラメータ最適化モジュール８３１は、ペーシング・パラメータ、神経刺激パラメータ、または両方の最適化のために適用可能である。
【００５４】
最適化タイマ８４６が、その間にテスト刺激パルスが投与され、かつ刺激パラメータに対する近似的に最適な値が決定される、刺激パラメータ最適化期間を開始する。一実施形態では、最適化タイマ８４６が、周期的なベースなどで所定のスケジュールに従って刺激パラメータ最適化期間を開始する。一実施形態では、最適化タイマ８４６が、睡眠時間中など患者が休止しているとき、刺激パラメータ最適化期間を開始するようにプログラムされている。別の実施形態では、最適化タイマ８４６が、医師、その他の治療提供者、または患者などの人によって要求されたとき、刺激パラメータ最適化期間を開始する。刺激パラメータに対する近似的に最適な値が選択されたとき、刺激パラメータ最適化期間が終了する。
【００５５】
刺激パラメータ発生器８３８が、刺激パラメータ発生器のための複数の値を作成する。一実施形態では、図８に示されているように、刺激パラメータ発生器８３８は、患者の心臓状態に関連する少なくとも１つの生理学的パラメータを測定する生理学的パラメータ測定モジュール８４４を備える。生理学的パラメータの例は、心拍数を含み、かつ２つの検知可能な電気的および／または機械的事象の間の時間間隔を含む。刺激パラメータ発生器８３８は、測定された生理学的パラメータに基づいて、刺激パラメータ発生器のための複数の値を作成する。
【００５６】
パルス出力コントローラ８４０が、刺激パラメータ最適化期間の間に刺激パラメータのために作成された複数の値を使用して、刺激パルスの投与を制御する。パルス出力コントローラ８４０は、刺激パラメータを使用して刺激アルゴリズムを実行することによって刺激パルスの投与を制御するための刺激アルゴリズム実行モジュールを備える。刺激アルゴリズムは、複数の刺激パルス列の投与を制御するために実行される。各刺激パルス列は、刺激パラメータに対して作成された複数の値のうちの１つを使用して投与される予定の複数の刺激パルスを備える。一実施形態では、各刺激パルス列が、その刺激パルス列のための刺激の効果が実質上隔離されるように、ベースラインＨＲＶを確立するために非刺激周期によって先行される。様々な実施形態では、刺激アルゴリズム実行モジュールが、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＲＣＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、自律神経刺激アルゴリズム実行モジュール、組み合わされたペーシング・自律神経刺激アルゴリズム実行モジュールのうちの１つまたは複数を備える。このようなアルゴリズム実行モジュールのうちの１つが、同時に活動化される。
【００５７】
刺激パラメータ・セレクタ８４２が、複数のパラメータ値から刺激パラメータに対する近似的に最適な値を選択する。ＨＲＶ測定回路２２０が、刺激パラメータ最適化期間の間、ＨＲＶパラメータを作成する。刺激パラメータに対して作成されテストされた各値が、ＨＲＶパラメータの１つまたは複数の値に関連付けられる。刺激パラメータ・セレクタ８４２が、刺激パラメータ最適化期間に対して作成されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する値として、刺激パラメータに対する近似的に最適な値を選択する。
【００５８】
ある例示的な特定の実施形態では、生理学的パラメータ測定モジュール８４４が、心房の脱分極化とそれに続く心室の脱分極化の間の固有の時間間隔としてのＡＶＩを測定するための房室間隔（ＡＶＩ）測定モジュールを備える。刺激パラメータ発生器８３８が、ＡＶＩに基づいて複数のＡＶＤの値を作成する。パルス出力コントローラ８４０が、ペーシング・パルスの複数の列の投与を制御するためのペーシング出力コントローラを備え、ＡＶＤのために作成される各値が、ペーシング・パルスの複数の列のうちの１つまたは複数の列のために使用される。刺激パラメータ・セレクタ８４２が、ＡＶＤのために作成された複数の値から近似的に最適な値を選択するペーシング・パラメータ・セレクタを備える。近似的に最適な値は、刺激パラメータ最適化期間の間に作成されるＨＲＶパラメータの最大値に対応する値である。
【００５９】
２つ以上の刺激パラメータが最適化される予定であるとき、刺激パラメータ発生器８３８が、各刺激パラメータのために複数の値を作成する。パルス出力コントローラ８４０が、刺激パルスの複数の列の投与を制御する。刺激パルスの各列は、最適化される予定のすべての刺激パラメータに対して作成される値の組合せを使用して投与される。刺激パラメータ・セレクタ８４２が、最適化される予定のすべての刺激パラメータに対して近似的に最適な値の組合せを選択する。近似的に最適な値の組合せは、刺激パラメータ最適化期間の間に作成されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する値の組合せである。
【００６０】
図９は、刺激パラメータ最適化モジュール７３１の別の実施形態である、刺激パラメータ最適化モジュール９３１の別の実施形態のブロック図である。刺激パラメータ最適化モジュール９３１は、最適化タイマ９４６、刺激パラメータ発生器９３８、パルス出力コントローラ９４０、刺激パラメータ・セレクタ９４２を備える。刺激パラメータ最適化モジュール９３１は、ＨＲＶを測定している間に動的刺激パラメータに対して動的に作成された値を使用して刺激パルスを投与することによって少なくとも１つの動的刺激パラメータに対して近似的に最適な値を決定し、選択する。動的刺激パラメータの動的に作成された値が、ＨＲＶパラメータへのそれらの影響によって評価される。刺激パラメータ最適化モジュール７３１の一実施形態として、刺激パラメータ最適化モジュール９３１が、ペーシング・パラメータ、神経刺激パラメータ、またはその両方の最適化に対して適用可能である。
【００６１】
最適化タイマ９４６が、動的刺激パラメータに対する値が動的に作成され、評価され、かつ刺激パラメータに対する近似的に最適な値が決定される間に刺激パラメータ最適化期間を開始する。一実施形態では、最適化タイマ９４６が、周期的なベースなどで、所定のスケジュールに従って刺激パラメータ最適化期間を開始する。別の実施形態では、最適化タイマ９４６が、医師、その他の治療提供者、または患者などの人によって要求されたとき、刺激パラメータ最適化期間が開始する。最適化タイマ９４６が、所定の時間期間の後、刺激パラメータ最適化期間が停止する。刺激パラメータ最適化期間の終わりで、刺激パラメータに対する近似的に最適値が選択される。一実施形態では、刺激パラメータ最適化期間は、２４時間期間など、多種多様な活動が患者に対して予想される周期をカバーする。
【００６２】
刺激パラメータ発生器９３８が、動的刺激パラメータのための値を動的に作成する。一実施形態では、図９に示されているように、刺激パラメータ発生器９３８は、生理学的パラメータ測定モジュール９４４と動的刺激パラメータ発生器９４８を備える。生理学的パラメータ測定モジュール９４４は、患者の心臓状態に関連する少なくとも１つの生理学的パラメータを測定する。動的刺激パラメータ発生器９４８は、生理学的パラメータに基づいて、動的刺激パラメータの値を動的に作成する。
【００６３】
パルス出力コントローラ９４０が、動的刺激パラメータの動的に作成された値を使用して、刺激パルスの投与を制御する。パルス出力コントローラ９４０は、動的に作成された値が使用中の値と異なるときその値が毎回更新される動的刺激パラメータを使用して刺激アルゴリズムを実行することによって刺激パルスの投与を制御するための、刺激アルゴリズム実行モジュールを備える。様々な実施形態では、刺激アルゴリズム実行モジュールは、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＲＣＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、自律神経刺激アルゴリズム実行モジュール、組み合わされたペーシング・自律神経刺激アルゴリズム実行モジュールのうちの１つまたは複数を備える。このようなアルゴリズム実行モジュールの１つが瞬時に活動化される。
【００６４】
刺激パラメータ・セレクタ９４２が、動的に作成された値から刺激パラメータに対する近似的に最適な値を選択する。ＨＲＶ測定回路２２０が、刺激パラメータ最適化期間の間にＨＲＶパラメータを作成する。刺激パラメータに対してそれぞれ動的に作成された値が、ＨＲＶパラメータの１つまたは複数の値に関連付けられる。刺激パラメータ・セレクタ９４２が、刺激パラメータ最適化期間の間に作成されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する値として、刺激パラメータに対する近似的に最適な値を選択する。
【００６５】
ある例示的な特定の実施形態では、生理学的パラメータ測定モジュール９４４が、刺激パラメータ最適化期間の間、患者の心拍数を監視する心拍数モニタを備える。動的刺激パラメータ発生器９４８が、心拍数の関数としての動的ＡＶＤの値を動的に作成するための動的ＡＶＤ発生器を備える。パルス出力コントローラ９４０が、刺激パラメータ最適化期間中、動的ＡＶＤを使用してペーシング・パルスの投与を制御するためのペーシング出力コントローラを備える。刺激パラメータ・セレクタ９４２が、刺激パラメータ最適化期間の間に作成されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する動的ＡＶＤの値である近似的に最適なＡＶＤの値を選択するペーシング・パラメータ・セレクタを備える。
【００６６】
２つ以上の動的刺激パラメータが最適化される予定であるとき、刺激パラメータ発生器９３８が、これらすべての動的刺激パラメータに対する値を動的に作成する。パルス出力コントローラ９４０が、すべての動的刺激パラメータに対して動的に作成された値の組合せを使用して刺激パルスの投与を制御する。刺激パラメータのために動的に作成された値のそれぞれ独自の組合せは、ＨＲＶパラメータの１つまたは複数の値に関連する。刺激パラメータ・セレクタ９４２が、刺激パラメータ最適化期間の間に作成されたＨＲＶパラメータの最大値に対応する独自の組合せとして、刺激パラメータに対する近似的に最適な値の組合せを選択する。
【００６７】
図１０は、ＨＲＶパラメータを使用する刺激パラメータ最適化のための方法の一実施形態を示すフロー・チャートである。一実施形態では、方法は、刺激システム７１５によって実行される。
【００６８】
１０００で、刺激パラメータ最適化期間が開始される。このことは、図１０に示されているように、少なくとも１つの刺激パラメータを最適化するプロセスを開始する。刺激パラメータ最適化期間は、プロセスが完了されるまで続く。刺激パラメータは、ＡＶＤ、ＩＶＤ、ペーシング部位、神経刺激パルス周波数、神経刺激部位を含むが、それに限定されない。
【００６９】
１０１０で、心臓機能を示す信号が感知される。信号が、心房心電図、心室心電図、交感神経活動を示す神経信号、副交感神経活動を示す神経信号のうちの１つまたは複数を含む。ＨＲＶパラメータの測定を可能にする少なくとも１つの心臓信号が感知される。
【００７０】
１０２０で、刺激パラメータに対する複数のパラメータ値が作成される。一実施形態では、患者の心臓状態に関する生理学的パラメータが、刺激パラメータ最適化期間の最初に測定される。複数のパラメータ値が、生理学的パラメータに基づいて計算される。別の実施形態では、患者の心臓状態に関する生理学的パラメータが、刺激パラメータ最適化期間全体を通して監視される。刺激パラメータ最適化期間中に動的に変化する刺激パラメータに対する値が、生理学的パラメータの関数として動的に計算される。
【００７１】
１０３０で、電気的刺激パルスが、複数のパラメータ値を使用して投与される。一実施形態では、ペーシング・パルスが投与される。別の実施形態では、神経刺激パルスが投与される。別の実施形態では、ペーシングと神経刺激パルスが、一時的に調整された方式で投与される。電気的刺激パルスは、刺激パラメータ最適化期間中、刺激アルゴリズムを実行することによって投与される。刺激アルゴリズムは、最適化される予定の刺激パラメータを使用する。刺激アルゴリズムの例は、徐脈ペーシング・アルゴリズム、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム、ＲＣＴペーシング・アルゴリズム、自律神経刺激アルゴリズム、組み合わされたペーシング・神経刺激アルゴリズムを含むが、それに限定されない。
【００７２】
１０４０で、感知された心臓信号に基づいてＨＲＶが測定され、かつ少なくとも１つのＨＲＶパラメータが、ＨＲＶ測定値に基づいて作成される。一実施形態では、感知された心臓信号が心房心電図であり、かつＨＲＶパラメータが、心房心電図から測定された心房間隔に基づいて作成される。別の実施形態では、感知された心臓信号が心室心電図であり、かつＨＲＶパラメータが、心室心電図から測定された心室間隔に基づいて作成される。
【００７３】
１０５０で、刺激パラメータのための近似的に最適なパラメータ値が、刺激パラメータ最適化期間中に作成された、複数のパラメータ値から選択される。ＨＲＶパラメータの最大値に対応する近似的に最適なパラメータ値が、刺激パラメータ最適化期間の間に作成された。
【００７４】
例３：ＨＲＶ従動治療オン／オフ・スイッチ
電気的刺激治療の利益は、両方とも長期にわたって変化する、患者の心臓状態と物理的活動レベルに依存する。患者への利益を最大化するために、治療は、患者の状態および要求に対して適応可能である必要がある。ある患者は、同時に投与されることができない、または投与されるべきではない２つ以上の治療を受ける。ＨＲＶは、治療の開始、停止、および／または調節をトリガ起動する信号を供給する。一実施形態では、ＨＲＶパラメータが、治療の投与に対する安全性チェックとして使用される。ＨＲＶパラメータが、治療の継続投与が患者に対して潜在的に有害であることを示したとき、治療の投与が一時停止される。別の実施形態では、患者の状態の変化に応答してある治療から別の治療に切り替える必要性を示す信号としてＨＲＶパラメータが監視される。
【００７５】
例えば、ＭＩを被っている患者は、血行動態性能の減少を有し、不利な心臓リモデリング・プロセスを経験する。一実施形態では、ＭＩ後患者の血行動態性能を改善するためにＣＲＴが投与され、かつＭＩ後リモデリングを減少させるためにＲＣＴが投与される。一般に、ＣＲＴとＲＣＴは、それらの影響の間の衝突のため、同時に行うことができない。ＲＣＴは、梗塞領域内の先行負荷を減少させることにより、ＭＩ後リモデリングの進行を制御することによってＭＩ後患者を治療する。ペーシング・パルスが、収縮の前にこの領域へのストレスを減少させるために短いＡＶＤで投与される。しかし、短いＡＶＤでのペーシングは、血行動態性能の減少を結果として生じさせるかもしれない。例えば、短いＡＶＤでペーシングされている心臓が正常な心室伝導（プルキンエ）システムを有する場合、ペーシングは、血行動態性能の測定値である心室同調と心臓出力の程度を低下させる。１つの結果としての問題点は、ＭＩ後患者が活動状態になるとき、短いＡＶＤでのペーシングが、心臓出力を制限し、したがって患者の代謝の必要性に対処するために心臓が十分な血液を送り出すことを防止する。１つの解決法は、代謝の必要性が高いとき最適な血行動態性能を、代謝の必要性が低いときＭＩ後リモデリング制御をペーシングが提供するように、ＭＩ後患者の瞬時の代謝の必要性に応じて、ＣＲＴとＲＣＴを交番するように実施することである。一実施形態では、ＨＲＶパラメータが、ＣＲＴとＲＣＴの間の切替のタイミングを制御するために使用される。ある特定の実施形態では、ＨＲＶパラメータが閾値以下に下がったとき、患者がＲＣＴを受けることを停止し、ＣＲＴを受けることを開始する。ある特定の実施形態では、ＨＲＶパラメータが、ＣＲＴとＲＣＴの間の切替のタイミングを制御するために、物理的活動レベル・パラメータなどの別の１つまたは複数のパラメータと組み合わせて使用される。別の実施形態では、ＲＶ徐脈ペーシングが、ＭＩ後患者の血行動態性能を改善するために投与され、かつＲＣＴが、ＭＩ後リモデングの程度を減少させるために行われる。ＨＲＶパラメータが、ＣＲＴがＲＶ徐脈ペーシングに置き換えられて、上記で議論したのと実質的に同じようにしてＲＶ徐脈ペーシングとＲＣＴの間の切替のタイミングを制御するために使用される。
【００７６】
図１１は、ＨＲＶ従動治療切替システムを備える刺激システム１１１５の一実施形態を示すブロック図である。刺激システム１１１５は、刺激システム１１５の特定の実施形態であり、かつ感知回路２１２、パルス出力回路２１４、ＨＲＶ測定回路２２０、刺激制御回路１１３０を備える。
【００７７】
刺激制御回路１１３０が、刺激アルゴリズム実行モジュール１１５０と安全性チェック・モジュール１１５２を備える。刺激アルゴリズム実行モジュール１１５０が、少なくとも１つの刺激アルゴリズムを実行することによって電気的刺激パルスの投与を制御する。刺激システム１１５の特定の実施形態として、刺激システム１１１５は、ペーシング・システムと神経刺激システムの一方または両方を備える。刺激アルゴリズム実行モジュール１１５０は、徐脈ペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、ＲＣＴペーシング・アルゴリズム実行モジュール、神経刺激アルゴリズム実行モジュール、組み合わされたペーシング神経刺激アルゴリズム実行モジュールのうちの１つまたは複数を備える。このようなアルゴリズム実行モジュールのうちの１つが、瞬時に活動化される。
【００７８】
安全性チェック・モジュール１１５２が、ＨＲＶ測定回路２２０によって作成されたＨＲＶパラメータに基づいて刺激アルゴリズムの実行を停止する。一実施形態では、図１１に示されているように、安全性チェック・モジュール１１５２が、比較器１１５４と切替回路１１５６を備える。比較器１１５４が、ＨＲＶ測定回路２２０からＨＲＶパラメータを受信し、かつＨＲＶパラメータを安全性閾値と比較する。ＨＲＶパラメータが安全性閾値以下に下がったとき、切替回路１１５６が刺激アルゴリズムの実行を停止する。さらなる実施形態では、ＨＲＶパラメータが別の安全性閾値を超えたとき、切替回路１１５６が刺激アルゴリズムの実行を再開する。２つの安全性閾値の値は、心臓状態管理の特定の考慮に基づいて決定され、かつ等しくても異なってもよい。ある例示的な特定の実施形態では、刺激アルゴリズムがＲＣＴペーシング・アルゴリズムである。患者のＨＲＶが血行動態性能の悪化を示したまたは示唆したとき、安全性チェック・モジュール１１５２がＲＣＴアルゴリズムの実行を停止する。別の例示的な特定の実施形態では、刺激アルゴリズムが、徐脈ペーシング・アルゴリズムである。患者のＨＲＶがペーシングが患者の心臓状態に悪い影響を与えることを示したまたは示唆したとき、安全性チェック・モジュール１１５２が徐脈ペーシング・アルゴリズムの実行を停止する。
【００７９】
別の実施形態では、切替回路１１５６が、ＨＲＶパラメータが第１の安全性閾値未満に下がったとき、第１の刺激アルゴリズムの実行を停止し、かつ第２の刺激アルゴリズムの実行を開始し、かつＨＲＶパラメータが第２の安全性閾値を超えたとき、第２の刺激アルゴリズムの実行を停止し、第１の刺激アルゴリズムの実行を開始する。特定の心臓状態管理の考慮に応じて、第１の安全性閾値が、第２の安全性閾値よりも大きくても、等しくても、または小さくてもよい。ある例示的な特定の実施形態では、第１の刺激アルゴリズムがＲＣＴペーシング・アルゴリズムであり、かつ第２の刺激アルゴリズムがＣＲＴペーシング・アルゴリズムである。別の例示的な特定の実施形態では、第１の刺激アルゴリズムがＲＣＴペーシング・アルゴリズムであり、かつ第２の刺激アルゴリズムが徐脈ペーシング・アルゴリズムである。
【００８０】
一実施形態では、安全性チェック・モジュール１１５２が、患者の活動レベルの標示、算定、または予想に基づいて安全性閾値を動的に調節するための安全性閾値発生器を備えている。ある特定の実施形態では、安全性閾値発生器が、患者の心拍数に基づいて１つまたは複数の安全性閾値を調節する。別の実施形態では、安全性閾値発生器が、毎日の特定の時間の間の患者の予想される活動レベルに基づいて１つまたは複数の安全性閾値を調節する。
【００８１】
図１２は、ＨＲＶパラメータを使用して治療を開始し停止するための方法の一実施形態を示すフロー・チャートである。一実施形態では、方法は、刺激システム１１１５によって行われる。
【００８２】
１２００で、心臓機能を示す信号が感知される。信号は、心房心電図、心室心電図、交感神経活動を示す神経信号、副交感神経活動を示す信号のうちの１つまたは複数を含む。ＨＲＶパラメータの測定を可能にする少なくとも１つの心臓信号が感知される。
【００８３】
１２１０で、ＨＲＶが、感知された心臓信号に基づいて測定され、少なくとも１つのＨＲＶパラメータが、ＨＲＶ測定値に基づいて作成される。一実施形態では、感知された心臓信号が心房心電図であり、かつＨＲＶパラメータが、心房心電図から測定された心房間隔に基づいて作成される。別の実施形態では、感知された心臓信号が心室心電図であり、かつＨＲＶパラメータが、心室心電図から測定された心室間隔に基づいて作成される。
【００８４】
１２２０で、電気的刺激パルスが、刺激アルゴリズムを実行することによって投与される。刺激アルゴリズムの例は、徐脈ペーシング・アルゴリズム、ＣＲＴペーシング・アルゴリズム、ＲＣＴペーシング・アルゴリズム、神経刺激アルゴリズム、組み合わされたペーシング・神経刺激アルゴリズムを含む。
【００８５】
１２３０で、ＨＲＶパラメータが安全性ウィンドウの外にあるとき、刺激アルゴリズムの実行が停止される。一実施形態では、ＨＲＶパラメータが安全性閾値と比較される。ＨＲＶパラメータが安全性閾値未満に下がったとき、第１の刺激アルゴリズムの実行が停止される。さらなる実施形態では、ＨＲＶパラメータが別の安全性閾値を超えたとき、刺激アルゴリズムの実行が再開される。別の実施形態では、ＨＲＶパラメータが第１の安全性閾値未満に下がったとき、第１の刺激アルゴリズムの実行が停止され、かつ第２の刺激アルゴリズムの実行が開始される。ＨＲＶパラメータが第２の安全性閾値を超えたとき、かつ第１の刺激アルゴリズムの実行が開始され、第２の刺激アルゴリズムの実行が停止される。
【００８６】
一実施形態では、安全性ウィンドウが、患者の活動レベルの標示、算定、または予想に基づいて動的に調節される。ある特定の実施形態では、安全性ウィンドウが、患者の心拍数に基づいて調節される。別の実施形態では、安全性ウィンドウが、毎日の特定の時間の間の患者の予想される活動レベルに基づいて調節される。
【００８７】
実施例１〜３を含む上記の詳細な説明が、限定的でなく、例示的であることを意図されていることを理解されたい。本文書で議論されたシステム構成要素のいずれかの考えられる置換を含む他の実施形態は、上記の説明を読みかつ理解すれば当業者なら明白であろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照にして決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】ＣＲＭシステムの実施形態およびＣＲＭシステムがその中で使用される環境の一部分を示す図である。
【図２】ＣＲＭシステムの一部分である刺激システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図３】ＣＲＭシステムの一部分であるペーシング・システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図４】ＣＲＭシステムの一部分である神経刺激システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図５】ＨＲＶベースのＭＴＲ調節システムを含むペーシング・システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図６】ＨＲＶパラメータを使用してＭＴＲを調節するための方法の一実施形態を示すフロー・チャートである。
【図７】ＨＲＶベースの刺激パラメータ最適化モジュールを備える刺激システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図８】刺激パラメータ最適化モジュールの一実施形態を示すブロック図である。
【図９】刺激パラメータ最適化モジュールの別の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】ＨＲＶパラメータを使用する刺激パラメータ最適化のための方法の一実施形態を示すフロー・チャートである。
【図１１】ＨＲＶ従動治療切替システムを備える刺激システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図１２】ＨＲＶパラメータを使用して治療を開始および停止するための方法の一実施形態を示すフロー・チャートである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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