(57)【要約】  患者内の心房間伝導遅延を識別し、評価するための方法およびシステムが開示される。そのように識別され、また心室再同期化治療も必要とする患者は、次いで、左心房ペーシングおよび心室再同期化ペーシングにより処置されることが可能である。一部の患者は、あるいは、伝統的に選択された房室遅延間隔により、また左心房ペーシングを伴わずにもたらされる心室再同期化治療により処置されてもよい。
2008538981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に心臓再同期化治療を実施する方法であって、
固有の心臓周期のまたは右心房のペーシングされた心臓周期の間、ＬＡ−ＬＶ間隔と指定された、左心房感知から、左心室感知までの間隔を測定するステップと、
前記ＬＡ−ＬＶ間隔を指定された閾値Ｔｈ１と比較し、前記ＬＡ−ＬＶ間隔が前記閾値Ｔｈ１未満である場合、前記患者を長期の心房間遅延があるものとして識別するステップと、
前記心臓再同期化治療を前記長期の心房内遅延を補うように実施するやり方を調整するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ＬＡ−ＬＶ間隔が前記閾値Ｔｈ１未満である場合、前記心臓再同期化治療が、前記患者に対して、左心房ペーシングにより両心室性ぺーシングとして与えられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記心臓再同期化治療が、心房トラッキングまたはＡＶ順次ペーシング・モードで、指定された房室（ＡＶＤ）間隔により、心室性ぺーシングとして与えられ、前記ＬＡ−ＬＶ間隔が前記閾値Ｔｈ１未満である場合、前記ＡＶＤ間隔は左心房と左心室の十分な同期性を維持するのに十分長くなるように選択される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
心拍出量に関する変数を測定する間に、ＡＶＤ間隔を変えるステップと、
心拍出量に関する前記変数を最大化する前記ＡＶＤ間隔の値として、最適なＡＶＤ間隔を計算するステップと
をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
心拍出量に関する前記変数が経胸腔インピーダンスである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
右心房の感知またはペーシングに続いて、前記左心房が指定された心房間（ＡＡＬ）遅延間隔でペーシングされる請求項２に記載の方法。
【請求項７】
左心室事象に先行して、前記左心房が指定されたオフセット間隔でペーシングされる請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記指定されたＡＡＬ間隔が心臓レートによって変わる請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記指定されたオフセット間隔が、心臓レートによって変わる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＬＡ−ＬＶ間隔が左心室リードの埋込みの間に測定される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
両心室性ペーシング・モードで患者に心臓再同期化治療を実施するための最適のペーシング・パラメータを設定するシステムであって、
両心室性ぺーシングを送るための埋め込み可能な心調律管理機器であって、心房事象に続いて、指定された両心室性オフセット間隔ＢＶＯによって分離された左右の心室ペーシングが房室遅延間隔ＡＶＤで与えられるように、前記左右の心室ペーシングを心房トラッキングまたはＡＶ順次モードでもたらすようにプログラムされた機器と、
前記ＬＡ−ＬＶ間隔と指定された、前記患者の左心房収縮と、左心室収縮との間の時間間隔を測定するための手段と、
前記ＬＡ−ＬＶ間隔を指定された閾値Ｔｈ１と比較し、前記ＬＡ−ＬＶ間隔が前記閾値Ｔｈ１未満である場合、前記患者を長期の心房間遅延があるものとして識別する手段と、
前記心臓再同期化治療が前記長期の心房間遅延を補うように実施されるやり方を調整する手段と
を含むシステム。
【請求項１２】
前記調整する手段が、前記ＬＡ−ＬＶ間隔が前記指定された閾値Ｔｈ１未満である場合、前記左心房のペーシングを開始するための手段を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記調整する手段が、前記ＬＡ−ＬＶ間隔が前記閾値Ｔｈ１未満である場合、左心房と左心室の十分な同期性を維持するのに十分長くなるように選択された、指定された房室（ＡＶＤ）間隔により、心臓再同期化治療を両心室性ペーシングとして、心房トラッキング・モードまたはＡＶ順次ペーシング・モードで行うための手段を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
心拍出量に関する変数を測定する間に、前記ＡＶＤ間隔を変える手段と、
前記ＡＶＤ間隔を心拍出量に関する変数を最大化する値に設定する手段と
をさらに含む請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ＡＶＤ間隔設定手段が、最適なＡＶＤ値を自動的に計算し、前記ＡＶＤパラメータをその値に設定するようにプログラムされた埋め込み可能な機器の制御装置である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
無線遠隔測定リンクを経由して前記埋め込み可能な機器との通信のための外部プログラマをさらに含み、前記ＡＶＤ間隔設定手段が、最適なＡＶＤ値を自動的に計算し、前記ＡＶＤパラメータを前記埋め込み可能な機器内のその値に設定するようにプログラムされた外部プログラマである請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
右心房の感知またはペーシングに続いて、前記左心房が指定された心房間遅延（ＡＡＬ）間隔でペーシングされる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
左心室事象に先行して、前記左心房が指定されたオフセット間隔でペーシングされる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記指定されたＡＡＬ間隔が心臓レートによって変わる請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記指定されたオフセット間隔が心臓レートによって変わる請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
（優先権の主張）
参照により本明細書に組み込まれている、２００５年４月２５日に出願した米国特許出願第１１／１１３，８０９号に対して優先権の利益が本明細書によって主張される。
【０００２】
（関連出願）
本出願は、参照によりその開示が本明細書に組み込まれている、「ＢＩＡＴＲＩＡＬ  ＰＡＣＩＮＧ  ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＢＩＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＰＡＣＩＮＧ」と題された、２００４年８月１８日に出願した米国特許出願第１０／９２０，６９８号の一部継続出願である。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、電気治療により心臓病を処置するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
心調律管理機器は、心調律の障害を処置するために、電気刺激を心臓の選択された室に提供する埋め込み可能な機器である。例えば、ペースメーカは、時間調整されたペーシング・パルスにより、心臓をペーシングする心調律管理機器である。ペースメーカが使用される最も一般的な状態は、心室レートが遅すぎる徐脈の処置時である。永続的または断続的な房室伝導障害（すなわち、ＡＶブロック）や洞不全症候群は、永続的なペーシングが示される可能性がある徐脈の最も一般的な原因を表す。適切に機能する場合、ペースメーカは、最低心臓レートを実行しかつ／または人工的にＡＶ伝導を回復させることによって代謝要求を満たすために、心臓が自ら適切なリズムでペーシングできない点を補う。
【０００５】
ペーシング治療はまた、心臓機能の異常が、周辺細胞の代謝要求を満たすのに適したレベルを下回る可能性がある、正常な心拍出量を下回る心拍出量を引き起こす臨床的な症状群を指す心不全の処置においても使用される。補われない場合、これは通常、付随する静脈や肺の鬱血による、鬱血性心不全として存在する。心不全は様々な病因による場合があり、虚血性心疾患が最も一般的である。一部の心不全患者は、電気刺激により心室収縮の同期化を改善することによってその心拍出量が改善され得るほどに、心室内および／または心室間の伝導障害（例えば、脚ブロック）に苦しむことが分かっている。これらの問題を処置するために、心臓の再同期化処置（ＣＲＴ）と称される、心房および／または心室の収縮の調整を改善する試みの際に適切に時間調整された電気刺激を１つまたは複数の心室に提供する、埋め込み可能な心臓機器が開発されている。現在、ＣＲＴの最も一般的な形態は、同時にまたは特定の両心室オフセット間隔によって個々に、また固有のの房収縮および／または心房ペーシングの検出に関して特定の房室遅延間隔の後に、両方の心室に刺激パルスを応用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一部の患者は、心室伝導の問題があることに加えて、長期の心房間伝導遅延を経験する。長期の心房間遅延は、心房および心室の収縮の同期化を危険にさらし、ＣＲＴの最適の実施を複雑化する可能性がある。本開示が主に関連するのは、この問題である。
【０００７】
長期の心房間伝導遅延のある患者は、右心房から左心房への刺激の伝導遅延を示す。遅延は、刺激が右心房内の洞房結節で起こる固有の心拍の間に、刺激が右心房のペーシング位置で起こる心房ペーシングされた心拍の間に、または両方の間に存在する場合がある。左心房の伝導遅延は、結果として、心房の収縮期の間に左心室の最適状態に及ばない拡張期充満をもたらし、したがって、心拍出量を減少させる。ペーシング・パルスにより左心室が早期興奮させられ、したがって、心臓周期の間により早く収縮させる場合に、通常の方法でこれらの患者内に心室ＣＲＴを適用すると、左心房と左心室の間の非同期性を悪化させ、左心房の前に左心室を収縮させる可能性さえある。ＣＲＴの最適実施を妨げる他に、そのような逆のＡＶ収縮順序(reversed AV contraction sequence)は、他の悪影響を有する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
心房間遅延を削減させる１つの方法は、右心房を刺激する代わりに、またはそれに加えて、左心房を刺激する（すなわち、ペーシングする）ことによって、心房を再同期することである。しかし、ＣＲＴの有効性にマイナスの影響を与えることになる心房間遅延の程度を識別することには問題がある。別の問題は、心房の再同期化の有無にかかわらず、ＣＲＴをもたらすためのペーシング・パラメータを適切に指定するために、心房間遅延を評価することである。下に説明されるのは、左心房内と左心室内の電気活動を感知し、ＬＡ−ＬＶ間隔と呼ばれる、左心房と左心室の収縮間の遅延を測定することによって、心房間遅延を識別し、評価するための方法および装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書に説明されるのは、心室伝導遅延を補い、心室収縮の調整を改善するために、左心室（ＬＶ）および／または右心室（ＲＶ）に再同期化ペーシングを送るための心調律管理機器のペーシング・パラメータおよび／またはペーシング構成を設定するための方法およびシステムである。本開示の別の態様は、ＬＡ−ＬＶ間隔を測定することによってＣＲＴの実施を危険にさらす可能性がある、心房間伝導遅延の識別と評価に関係する。ＬＡ−ＬＶ間隔が指定された閾値未満であることが分かった場合、ＬＡ−ＬＶ同期性を回復させるために、患者は左心房ペーシングにより処置される。あるいは、一部の患者は、伝統的な（すなわち、長い）ＡＶ遅延間隔を使用して、ＣＲＴにより処置される。
【００１０】
１．例示的なハードウェア・プラットフォーム
以下は、本発明を実行するために使用される例示的なハードウェア構成要素の説明である。複数の感知チャネルとペーシング・チャネルを有する埋め込み可能な心調律管理機器またはパルス発生器の構成図が図１に示される。埋め込まれた機器による心臓のペーシングは、心筋との電気接触内の電極にペーシング・パルスを送ることによる心臓の興奮性電気刺激を必要とする。機器は、通常、患者の胸上の皮下に埋め込まれ、上部静脈系の管を通じて心臓に通されたリードによって電極に接続される。電極は、電極の部位で心臓の電気活動を表すエレクトログラム信号を発生させる感知チャネルに組み込まれ、かつ／または電極部位にペーシング・パルスを送るためのペーシング・チャネルに組み込まれてよい。
【００１１】
図１の機器の制御装置は、双方向性データ・バスを経由してメモリ１２と通信するマイクロプロセッサ１０で構成され、メモリ１２は、通常、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）および／またはＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を備える。制御装置は、状態機械タイプの設計を使用して、他の種類の論理回路（例えば、離散型構成要素またはプログラム可能な論理アレイ）によって実施されてもよいが、マイクロプロセッサ・ベースのシステムが好ましい。本明細書で使用されるように、制御装置のプログラミングは、特定の機能を実行するように構成される離散型論理回路またはマイクロプロセッサによって実行されるコードを指すものと解釈されるべきである。プログラムされたモードが、感知された事象と時間間隔の終了とに反応して、どのようにペーシング・パルスが出力するかを定義する場合、制御装置は、いくつかのプログラムされたモード内でペースメーカを動作させることが可能である。遠隔測定インタフェース８０は、外部プログラマ３００との通信のために設けられる。外部プログラマは、ペースメーカに問合せを行い、記憶されたデータを受信し、かつペースメーカの動作パラメータを直接調整することが可能な、関連するディスプレイ手段と入力手段とを備えた、コンピュータ化された機器である。下で説明されるように、ペーシング・パラメータを設定するためのシステムのいくつかの実施形態では、自動的に設定されるか、または推奨の形態で臨床医に対して提示される、遠隔測定リンクを介して埋め込み可能な機器から受信されたデータから最適のペーシング・パラメータを計算するために外部プログラマを利用することができる。
【００１２】
図１に示される実施形態は、４つの感知チャネル／ペーシング・チャネルを有し、ペーシング・チャネルは、電極に接続されたパルス発生器で構成され、一方、感知チャネルは電極に接続された感知増幅器で構成される。マイクロプロセッサによって制御されるＭＯＳスイッチング・ネットワーク７０は、感知増幅器の入力からパルス発生器の出力に電力を切り替えるために使用される。スイッチング・ネットワーク７０は、利用可能な電極の異なる組合せにより、感知チャネルとペーシング・チャネルとを制御装置によって構成させてもよい。チャネルは、心房トラッキング、両心室ペーシング、または単心房の複数位置ペーシングの有無にかかわらず、機器が通常の心室の単一位置ペーシングを与えることを可能にする心房チャネルまたは心室チャネルとして構成されてもよい。例示的な構成では、左心房（ＬＡ）感知チャネル／ペーシング・チャネルは、双極リード５３ｃのリング電極５３ａと先端電極５３ｂと、感知増幅器５１と、心拍発生器５２と、チャネル・インタフェース５０とを含み、右心房（ＲＡ）感知チャネル／ペーシング・チャネルは、双極リード４３ｃのリング電極４３ａと先端電極４３ｂと、感知増幅器４１と、パルス発生器４２と、チャネル・インタフェース４０とを含む。右心室（ＲＶ）感知／ペーシング・チャネルは、双極リード２３ｃのリング電極２３ａおよび先端電極２３ｂと、感知増幅器２１と、パルス発生器２２と、チャネル・インタフェース２０とを含み、左心室（ＬＶ）感知／ペーシング・チャネルは、双極リード３３ｃのリング電極３３ａおよび先端電極３３ｂと、感知増幅器３１と、パルス発生器３２と、チャネル・インタフェース３０とを含む。チャネル・インタフェースは、マイクロプロセッサ１０のポートと双方向に通信し、感知増幅器からの感知信号入力をデジタル化するためのアナログ・デジタル変換器と、感知増幅器の利得値や閾値を調節するために書き込まれることが可能なレジスタと、ペーシング・パルスの出力を制御するためおよび／またはペーシング・パルス増幅器を変更するためのレジスタとを含む。この実施形態では、機器は、ペーシング心拍を出力するためおよび／または固有の心拍を感知するために使用される２本の電極を含む双極リードを備える。他の実施形態は、感知とペーシングとのための単極を有する双極リードを用いる。スイッチング・ネットワーク７０は、機器のハウジングまたは容器６０とともに単極リードまたは双極リードの電極を参照することによって、単極感知または単極ペーシングのためのチャネルを構成してもよい。
【００１３】
制御装置は、メモリ内に記憶されたプログラムされた指令に従って、機器の動作全体を制御する。制御装置は、感知チャネルからのエレクトログラム信号を解釈して、ペーシング・モードに従って、ペーシングの実施を制御する。エクサーション・レベル・センサ３３０（例えば、加速度計、分時換気センサ、または代謝要求に関するパラメータを測定するその他のセンサ）は、制御装置が、患者の身体活動の変化に応じて、心房および／または心室のペーシング・レートを適合させることが可能である、これは、レート適合(rate-adaptive)ペーシング・モードと称される。機器の感知回路は、特定のチャネル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生成する。エレクトログラムは、表面ＥＫＧに類似し、時間的経過と、固有の心拍の間またはペーシングされた心拍の間に生じる心臓の脱分極と再分極とを示す。心房または心室の感知チャネル内のエレクトログラム信号が、指定された閾値を超える場合、制御装置は、心房または心室の感知をそれぞれ検出し、その場合、ペーシング・アルゴリズムは、ペーシングをトリガまたは抑制するために用いられてもよい。
【００１４】
一実施形態では、エクサーションレベル・センサは、エキサイタと、インピーダンス測定回路とを有する分時換気センサ(minute ventilation sensor)である。エキサイタは、（例えば、定振幅を有するパルス脈波として）指定された振幅の励起電流を、胸部内に配置される励起電極に供給する。電圧感知電極は、励起電流が供給される間の電極間の潜在的な差異が、電圧感知電極間の経胸腔インピーダンスを表すように、胸部の選択された領域内に配置される。伝導ハウジングまたは伝導容器は、電圧感知電極のうちの１つとして使用されてもよい。インピーダンス測定回路は、インピーダンス信号を駆動するために、電圧感知電極からの電圧感知信号を処理する。インピーダンス信号のさらなる処理は、胸部内または心臓の解剖学的構造内の電圧感知電極の位置に応じて、呼吸活動および／または心血液量を表す信号の駆動を可能にする。（例えば、本発明の譲受人に譲渡され、本明細書に援用される米国特許第５，１９０，０３５号や第６，１６１，０４２号を参照されたい。）呼吸構成要素を除外するためにインピーダンス信号がフィルタ処理される場合、結果は、いずれかの時点での血液量を表す信号であり、したがって、心拍血液量の計算、また心臓レートと組み合わせた場合、心拍出量の計算を可能にする。
【００１５】
２．心臓再同期化ペーシング治療
心臓再動機治療は、徐脈ペーシング・モードと共に最も一般に実施される。徐脈ペーシング・モードは、一定の最低心臓レートを実施するように心房および／また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。非同期型のペーシングにより不整脈を引き起こすリスクのために、徐脈処置用のペースメーカの大部分は、決められた間隔内で発生する感知された心臓事象がペーシング・パルスをトリガまたは抑制する、いわゆる要求モードで同期的に動作するようにプログラムされる。抑制された要求ペーシング・モードは、感知された固有の活動に従って、ペーシングを制御するために、補充収縮間隔を利用する。抑制された要求モードでは、ペーシング・パルスは、その間、心室による固有の心拍が検出されない、決められた補充収縮間隔の後でだけ、心臓周期の間に心室に送られる。例えば、心室をペーシングするための心室補充収縮間隔は、逆の低いレート限度(lower rate limit)すなわちＬＲＬとともに心臓周期（ＣＣ）と呼ばれる心室事象の間で決められる。ＣＣ間隔は、それぞれの心室感知または心室ペーシングにより再開される。心房トラッキング・モードとＡＶ順次ペーシング・モードでは、心房事象と心室事象との間で、房室性のペーシング遅延間隔、すなわちＡＶＤと呼ばれる別の心室補充収縮間隔が決められ、その前に心室感知が生じない場合、房室ペーシング遅延間隔の終了時に心室ペーシング心拍が送られる。心房トラッキング・モードでは、房室ペーシング遅延間隔は、心房感知によってトリガされ、心室の感知またはペーシングによって停止される。心房補充収縮間隔はまた、単独でまたは心室のペーシングに加えて、心房をペーシングするように決められてもよい。ＡＶ順次ペーシング・モードでは、房室遅延間隔は、心房ペーシングによってトリガされ、心室の感知またはペーシングによって停止される。心房トラッキングとＡＶ順次ペーシングとは、一般に、ＡＶＤが心房のペーシングまたは感知により開始するように組み合わされる。ＣＲＴで使用される場合、ＡＶＤは、心房トラッキングとＡＶ順次ペーシングの場合と同じであってもよく、または異なってもよい。
【００１６】
上述のように、心臓再同期化治療は、伝導遅延が補われるように、１つまたは複数の心室に応用されるペーシング刺激である。直接的に筋収縮性ではないが、再同期化は、結果として、改善されたポンピング効率と、増加された心拍出量とにより、心室のより調整された収縮をもたらすため、心室再同期化ペーシングは、心室間または心室内の伝導障害のある患者の心不全の処置に役立つ。心室再同期化は、左心室伝導障害のある患者の右心室の代わりに左心室など、一部の患者の場合、単一の通常ではない部位でペーシングすることによって実現される。再同期化ペーシングは、両心室オフセット（ＢＶＯ）間隔と称される（また、ＬＶオフセット（ＬＶＯ）間隔またはＶＶ遅延と呼ばれることもある）ペーシング間の間隔で、同時にまたは順次に送られる左右の心室に対するペーシングによる、両心室ペーシングも必要とする。オフセット間隔は、両方の心室を同時にペーシングするためにゼロであってよく、または左右の心室を順次にペーシングするために非ゼロであってよい。本明細書で使用される用語として、マイナスのＢＶＯは右心室の前に左心室をペーシングすることを指し、一方、プラスのＢＶＯは初めに右心室をペーシングすることを指す。例示的な両心室再同期化ペーシング・モードでは、右心房のペーシングと感知は、終了時に、結果として、心室のうちの１つに対するペーシングを送り、また右心室の感知によって停止されるＡＶＤ間隔をトリガする。対側性の心室ペーシングは、ＡＶＤ間隔の終了に関して、指定されたＢＶＯ間隔でもたらされる。
【００１７】
心臓再同期化治療は、左心室伝導異常によって引き起こされるまたは促される左心室機能障害による心臓障害のある患者の処置に最も一般的に応用される。かかる患者の場合、左心室または左心室の部分は、収縮期の間、通常よりも遅く収縮し、それにより、ポンピング効率を損なう。これは、右心室だけがペーシングされる場合、固有の心拍の間、またペーシングされた心拍の間に発生する可能性がある。かかる患者の場合、心室収縮を再同期化するために、左心室または左心室の部分が、固有の心拍の間または右心室だけペーシングされた心拍の間に、脱分極になるような場合に関連して早期興奮させられるように、ペーシング治療が適用される。所与の患者の場合、左心室の最適の早期興奮は、両心室ペーシングにより、または左心室だけのペーシングにより得ることが可能である。一般的ではないが、一部の患者は、右脚ブロックなど、右心室伝導欠損を持つ場合があり、その心室収縮の同期化を実現するために、右心室の早期興奮を必要とする。
【００１８】
３．心房伝導障害のある患者のためのＣＴＲペーシングの構成とモード
一部の患者の場合、右心房感知から右心室感知まで測定された固有の房室間隔が正常である場合でさえ、固有の心拍の間に左房室同期性が発生しないほどに心房伝導欠損が存在する。これは、右心房ペーシングと、右心耳ペーシングの通常の位置とによって悪化する。心房間伝導時間の測定は、固有の心房事象の伝導と比べて、右心房ペーシングの場合に増加を示す。加えて、ＣＲＴ患者の最高２０％まで、房間に異常な伝導遅延が存在する可能性がある。本開示の第１の態様は、かかる心房伝導欠損が存在するかどうかを決定し、それに応じて、ペーシング・パラメータを調整することに関係する。心房伝導欠損が存在するかどうかを決定する１つの方法は、「ＢＩＡＴＲＩＡＬ  ＰＡＣＩＮＧ  ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＢＩＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲ  ＰＡＣＩＮＧ」と題された、同時係属出願第１０／９２０，６９８号で説明されるように、ＲＡ−ＬＡ間隔と呼ばれる、右心房の感知またはペーシングと、左心房の感知との間の間隔を測定することである。しかし、左心房と左心室の間の非同期性の程度をより直接的に反映するパラメータは、ＬＡ−ＬＶ間隔と呼ばれる、左心房収縮と左心室収縮の間の間隔である。
【００１９】
ＬＡ−ＬＶ間隔の測定は、図１に例示されるものなど、両方の心房および両方の心室のために感知チャネル／ペーシング・チャネルを有する、ＣＲＴを施すための埋め込み可能な機器によって実施される。一実施形態では、ＲＡリードの標準的な配置の後に、ＬＡリード／カテーテルが、左心房内に、または上部の心房間隔膜（例えば、バックマン束の領域(Backman's bundle region)）に直接的に配置される。ＬＶリードは、次いで、標準的な手法を使用して（例えば、冠状静脈洞内または心静脈内に）配置される。ＬＡ−ＬＶ遅延間隔は、次いで、洞律動の間および／または右心房のペーシングの間に１つまたは複数の特定レートで、ＬＡリード／カテーテルとＬＶリードの電極によって生成される感知の間の時間として測定される。代替形態では、２組の電極を有する単一の冠状静脈洞（ＣＳ）リードが使用されてもよい。この構成では、１つまたは複数の電極は、ＬＶを感知またはペーシングするために、リードの末端側に存在することになり、一方、１つまたは複数の電極は、左心房を感知またはペーシングするためにＣＳの開口部付近に処置されることになるように、リードの中央に存在する。ＬＡ−ＬＶ遅延間隔は、次いで、洞律動の間および／または右心房のペーシングの間に１つまたは複数の特定レートで、末端電極と中央電極によって発生された感知の間の時間として測定されてもよい。さらに別の実施形態では、ＬＡ−ＬＶ間隔は、ＬＶリードの埋込み手順の間に測定される。この技術では、ＬＶリードは冠状静脈洞の中央部分に一時的に配置されるが、リードは左心房を感知するために埋め込まれている。ＲＡリードも配置される。複数の感知チャネルを備えた、埋め込み可能な機器または外部機器を使用して、一時的に配置されたＬＶからＲＡの感知またはペーシングとＬＡ感知との間の時間間隔がＲＡ−ＬＡ間隔として測定される。ＬＶリードは、次いで、ＣＳを通じて、ＬＶを感知するために最終的に所望される位置にさらに進められる。ＲＡ−ＬＡ遅延は、次に、ＲＡ感知とＬＶ感知の間の間隔として測定される。ＬＡ−ＬＶ遅延間隔は、次いで、次のように計算される。
ＬＡ−ＬＶ遅延＝ＲＡ−ＬＶ遅延−ＲＡ−ＬＡ遅延
【００２０】
一実施形態では、埋め込み可能な機器は、ＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔とによって指定されるように両心室ぺーシングを送るように構成される。必要に応じて、右心房事象によってトリガされる補充収縮間隔であり、結果として、終了時に左心房ぺーシングを送る、ＡＡＬ間隔と呼ばれる追加的なペーシング・パラメータも、左心房をペーシングするために提供される。測定されたＬＡ−ＬＶ間隔が、指定された閾値未満である場合、伝導欠損が左右の心房間に存在し、左心房と左心室の間に非同期性を引き起こすことが推測される。したがって、機器は、左心房と左心室の収縮を同期化する（ゼロＡＡＬ間隔が両方の心房を同時にペーシングする）ＡＡＬ間隔で左心房をペーシングするように構成されてもよい。代替形態では、左心房ペーシングのための時間は、左心室事象に基づいてもよい。これは、左心室のペーシングがもたらされる時間に関して指定されたオフセット間隔ＶＡＬで左心房をペーシングすることを必要とする。マイナスのＶＡＬ間隔は、したがって、左心室がペーシングされる前に左心房にぺーシングを与え、非心房トリガ・モードと非ＡＶ順次モード、さらに心房トリガ・モードとＡＶ順次ペーシング・モードで使用されてもよい。別の実施形態では、左心房ペーシングは、ＡＡＬ間隔とＶＡＬ間隔の両方が決められるように、右心房事象と左心室事象とに基づいてもよい。
【００２１】
４．早期興奮タイミング・パラメータの最適調整
患者のための特定の再同期化ペーシングの構成とモードとが選択されると、方法に影響を及ぼすペーシング・パラメータと、早期興奮が応用される範囲とが指定されなければならない。最適な血流力学の履行のために、再同期化ペーシングのためであろうと、通常の徐脈ペーシングのためであろうと、（房室同期性と呼ばれることがある）心室を事前負荷する際に心房の機能を維持するために、心房トラッキング・モードおよび／またはＡＶ順次ペーシング・モードで、心室ぺーシングを送ることが望ましい。ＣＲＴの目的は、患者の心臓ポンピング機能を改善することであるため、ＣＲＴは、通常、心房トラッキング・モードおよび／またはＡＶ順次モードでもたらされ、理想的には、結果として、心房収縮期の間に最適に事前負荷されている後で、収縮期の間に心室が同期化されている、ＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔の仕様を必要とする。すなわち、最適の心室間同期性と最適の房室同期性の両方が実現される。本明細書で両心室ペーシングに関して使用される用語として、ＡＶＤ間隔は、心房事象（すなわち、心房のうちの１つ（通常、右心房）のペーシングまたは感知）と、心室のうちの１つを早期興奮させる第１の心室ペーシングとの間の間隔を指す。ＡＶＤ間隔は、心房の感知によって開始されるか、またはペーシングによって開始されるかによって（すなわち、それぞれ、心房トラッキング・モードとＡＶ順次ペーシング・モードで）、同じであってもよく、または異なってもよい。早期興奮させられない心室のためのペーシング瞬間は、心房事象の後で、間隔ＡＶＤ＋ＢＶＯでペーシングされるように、ＢＶＯ間隔によって指定される。ＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔とを指定することは、右心室に関してＡＶＤＲと、また左心室に関してＡＶＤＬと指定される、各心室のための個々のＡＶＤ間隔を指定することと同じである点を理解されたい。早期興奮させられない心室に対して完全かつ正常に機能するＡＶ伝導経路を持つ患者の場合、最適の事前負荷を実現するために、早期興奮させられない心室は、あったとしても、その心室が固有に活性化される時間近くでペーシングされることになる。早期興奮させられない心室に対して通常のＡＶ伝導を持つ患者の場合、最適のＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔は、したがって、固有の房室間隔、および別の心室に関連して１つの心室に必要とされる早期興奮の量（すなわち、心室伝導欠損の範囲）の両方に関係する。
【００２２】
特定の患者のためにＡＶＤパラメータとＢＶＯパラメータとを最適に特定するために、埋込みの後に臨床的血流力学試験が実行されてよく、その場合、パラメータは心臓機能が評価されるにつれて変わる。例えば、患者は、結果として、最大左心室圧力変化（ｄＰ／ｄｔ）、動脈圧、または心拍出量の測定など、心臓機能を反映するパラメータを測定することによって決定されるような最大の心臓能力となるパラメータの値を決定するために、早期興奮のタイミング・パラメータが変わる間に、再同期化の刺激を与えられてもよい。しかし、臨床的な血流力学試験によって個々の患者のための最適のペーシング・パラメータを決定することは、困難であり、費用がかかる。埋め込み可能な機器によって収集されたデータからそのような最適のペーシング・パラメータが決定されることが可能であれば有利であろう。１つの手法では、再同期化ペーシング・パラメータの最適な値を計算するために、経胸腔インピーダンスなどの心拍出量に関する変数が使用される。一実施形態では、これは、心臓リモデリング、投薬変更、生理的変化による患者の状態に反応して、機器の動作に動的な変化を発生させてもよい。
【００２３】
例示的な実施形態では、埋め込み可能な心臓再同期化機器は、指定された房室（ＡＶＤ）間隔により、心房トラッキング・モードまたはＡＶ順次ペーシング・モードで両心室ぺーシングを送るように構成される。この場合、経胸腔インピーダンスまたは心臓内超音波（機器システムに対して外付けまたは一体）などの心拍出量に関する変数を測定する間、ＡＶＤ間隔（および／またはＢＶＯ間隔）は変わる。ＡＶＤ間隔は、次いで、心拍出量に関する変数を最大化する値に設定されてもよい。ＡＶＤ間隔は、例えば、心拍出量に関する変数を最大化するＡＶＤ間隔の値を導出するために二分探索アルゴリズムを使用して変わる。上述のように、左心房と左心室の最適の同期化を実現するために、通常より大きな心房間の伝導遅延は、左心房をペーシングすることを必要とする場合がある。ＬＡ−ＬＶ遅延間隔は、したがって、ＬＡ−ＬＶ間隔が指定された閾値Ｔｈ１を超える場合、開始された左心房ペーシングにより、上述の技術によって測定される。加えて、最大心拍出量のためのＡＶ遅延の最適化に続いて、最大心拍出量との関連においてＬＡ−ＬＶタイミングが最適化されてもよい。
【００２４】
本明細書で説明されるように再同期化ペーシング・パラメータを設定するための技術はいくつかの異なる方法で実現されてもよい。一実施形態では、ペーシング・パラメータを設定するためのシステムは外部プログラマを含む。例示的な実施形態では、心拍出量に関するパラメータは、経胸腔インピーダンス・センサを備えた埋め込み可能な心臓再同期化機器によって測定され、無線遠隔測定リンクを経由して外部プログラマに送信される。自動的にまたは外部プログラマの指揮下で、埋め込み可能な機器は、次いで、心拍出量に関する変数を測定する間にＡＶＤおよび／またはＢＶＯ間隔を変えて、固有のおよび／または右心房のペーシングされた周期の間にＬＡ−ＬＶ間隔を測定する。自動化システムでは、外部プログラマは、次いで、計算された最適なスペーシング・パラメータ値により、埋め込み可能な機器を自動的にプログラムし、一方、半自動のシステムでは、外部プログラマは、計算された最適値を推奨の形態で臨床医に提示する。自動化システムは、ＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔とを変える間に心拍出量データを収集し、ＬＡ−ＬＶ間隔を測定し、必要に応じて、左心房ペーシングを開始し、心拍出量を最大化する最適なパラメータ値を決定し、次いで、それに応じてパラメータを設定する埋め込み可能な機器だけで構成されてもよい。手動システムと呼ばれてよい別の実施形態では、外部プログラマは、収集された心拍出量データ、対応するＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔、さらにＬＡ−ＬＶ間隔を評価のために臨床医に提示する。特定の規定がない限り、本明細書を通じてペーシング・パラメータの計算と設定のためのシステムの参照は、説明された自動化システム、半自動化システム、または手動システムのいずれかを含むように解釈されるべきである。別の手動システムは、外部の心臓超音波を用いてＣＯの手動測定を組み込んでもよいが、機器または外部プログラマは、ステップのような形でペーシング・パラメータを最適化する。
【００２５】
５．ペーシング・パラメータを計算し、ペーシング構成を設定するための例示的なアルゴリズム
図２は、両心室ぺーシングを送るための埋め込み可能な心調律管理の最適のペーシング・パラメータを計算するための例示的なアルゴリズムを示す。アルゴリズムは、機器制御装置によってまたは外部プログラマによって実行されるコードとして、一部または全部、実施されてもよい。図１に示されるように、埋め込み可能な機器は、両方の心室と両方の心房とのために感知チャネルとペーシング・チャネルとを備えいる。機器は、心室ペーシングが、心房事象に続いて、房室遅延間隔ＡＶＤで送られるように、心房トラッキングまたはＡＶ順次モードで、指定された両心室オフセット間隔ＢＶＯによって分離された左右の心室ぺーシングを送るためにプログラムされる。ステップＳ１で、ＡＶＤ間隔とＢＶＯ間隔は、公称初期値に設定されるか、またはアルゴリズムの事前実行によって設定されたような値である。ステップＳ２で、（ペーシングされたまたは固有のの）心房レートが測定され、安定性に関して試験される。心房レートが安定している場合、ＬＡ−ＬＶ間隔がステップＳ３で測定される。測定されたＬＡ−ＬＶ間隔は、単一測定またはいくつかの心拍数にわたって行われたＬＡ−ＬＶ間隔測定の平均であってよい。ステップＳ４で、ＬＡ−ＬＶ間隔は、指定された閾値Ｔｈ１と比較される。ＬＡ−ＬＶ間隔がＴｈ１未満である場合、左心房ペーシングがステップＳ５で開始される。これは、通常の生理的事象を真似る左心室事象に先行して左心房収縮を開始することになる。これは「通常の」心臓ではないため、小さなタイミング変化は心臓効率を改善する可能性がある。例えば、肥大心臓と病理学的に損傷した左側の場合、完全なＬＡ収縮と、左心室充填の心房増強とを可能にするために、左心房収縮は、「通常の」健康な心臓の場合よりも、より大きな量だけ左心室事象に先行する必要がある可能性がある。アルゴリズムは、次いで、ステップＳ６に進み、ここで、ＡＶＤ間隔およびＢＶＯ間隔のために、最適化サブルーチンが実行される。最適化サブルーチンの間、結果として最大心拍出量をもたらす間隔値として選択された間隔の最適値を用いて、心拍出量に関する変数が測定される間に、（ＡＶＤまたはＢＶＯ）間隔は変わる。
【００２６】
あるいは、ＬＡ−ＬＶ間隔がＴｈ１未満であり、また患者が、通常のＡＶＤ間隔より長い間隔の使用を可能にする完全な自然のＡＶ伝導を持たない場合、ＣＲＴは左心房ペーシングなしで、通常より遅れて左心室を早期興奮する伝統的なＡＶＤ値を用いて行われてもよい。患者が右心室に対して通常のＡＶ伝導を持つ場合、最適ＡＶＤ値は、通常、固有の房室間隔に非常に近くなり、心房間伝導遅延を補うために、それを超えて延ばされることはできない。他方で、患者が、完全なＡＶブロックまたは長期のＡＶ遅延など、完全な自然のＡＶ伝導を持たない場合、左心房をペーシングするのではなく、伝統的なＡＶＤ値を用いて、長期の心房間遅延を補うことが所望される場合がある。この手法では、遅延されたＬＡ収縮の場合でさえ、ＬＡ−ＬＶ同期性を維持するために、正常と考えられるよりも後で、左心室を早期興奮するために長いＡＶＤ値が使用される。長いＡＶＤ値は、最適のＡＶＤ値を計算するためのアルゴリズムを最大化する心拍出量によっても検出される。ＡＶＤ最適化サブルーチンは、最大心拍出量を生み出すＡＶＤ値を検出することによって、心房間遅延が存在しない場合、このサブルーチンが検出することになる最適なＡＶＤ間隔よりも長いＡＶＤ間隔を与えることになる。心拍出量を最大化する最大の責任は左の心房と心室の間の同期性にあるため、最適化サブルーチンは、心房間遅延が存在しない場合、検出されることになる最適ＡＶＤ間隔に心房間遅延を効果的に加える。
【００２７】
別の実施形態では、心拍出量またはその他の心臓機能によって測定されたように最適ＡＶＤを検出した後で、アルゴリズムは、左心房をペーシングするために使用されるＡＡＬ間隔またはＶＡＬ間隔に応用されたステップアップ／ステップダウン・アルゴリズムを介して、（おそらく、患者の平均測定値に基づいて）当初ＲＡをＬＡタイミングに調整し、したがって、ＬＡ−ＬＶ間隔を最適化し、さらに心拍出量を最大化する。アルゴリズムはまた、心房間タイミングを変化させることによって悪影響を与えられていないことを確認するために、ＡＶＤ間隔の再最適化により、ＡＤＶ間隔およびＬＡ−ＬＶ間隔の最適化の後に続いてもよい。
【００２８】
図２に例示されたアルゴリズムは、定期的にまたは外部プログラマからの命令時に実行されてもよい。いくつかの状況では、ペーシング・パラメータの最適化の間、患者は安定した状態にとどまることが所望される場合がある。かかる最適化手順は、患者が寝ている間に、例えば、医者の施設内で、または埋め込み可能な機器によって自動的に実行されてもよい。これらの値は心臓レートによって異なることが期待されるため、ペーシング・パラメータの最適化は、体操（トレッドミル試験）の間に実行されてもよい。これは、動的な最適ＡＶ遅延、および、正常な生理的心臓内で発生するような心房間タイミングの計算を可能にするであろう。このように、ＡＶＤ間隔、ＢＶＯ間隔、左心房ペーシング間隔のための最適値は、複数の心臓レート範囲に関して計算されてもよい。例えば、アルゴリズムは、第１に、複数の心臓レート範囲のうちどの範囲が現在測定された心房レートに対応するかを決定してよい。最適なＡＶＤ間隔、ＢＶＯ間隔、左心房ペーシング間隔は、次いで、上述のように、特定の心臓レート範囲に関して計算される。機器制御装置は、次いで、現在の心房レートに関して計算されているこれらの最適なＡＶＤ間隔、ＢＶＯ間隔および／または左心房ペーシング間隔の値を使用するようにプログラムされる。
【００２９】
本発明は、前述の特定の実施形態に関して説明されているが、多くの代替形態、改変形態、および変更形態が当業者に明らかであろう。他のかかる代替形態、改変形態、および変更形態は、添付の特許請求の範囲の範囲に包括されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】心臓再同期化治療をもたらすための例示的なハードウェア構成要素の系統図である。
【図２】長期の心房間伝導遅延のある患者の識別と処置のための例示的なアルゴリズムを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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