(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の迷走神経に迷走神経刺激治療（ＶＳＴ）を行うためのシステムであって、
前記患者の頸部に埋め込まれるように構成された複数の電極と、
該複数の電極に対する複数の可能な電極構成から少なくとも１つの電極構成を使用して前記ＶＳＴを行うように構成された神経刺激器と、
ＶＳＴに対する生理反応の指標を受け入れるように構成されたフィードバック回路であって、少なくとも１つの生理的パラメータを感知するように構成されたセンサ、又は患者入力式又は臨床医入力式フィードバックを受け入れるように構成されたユーザ入力デバイスのうちの少なくとも一方を含む前記フィードバック回路と、
前記神経刺激器にかつ前記フィードバック回路に接続されたコントローラであって、該コントローラが、
患者の頸部の神経ターゲットを刺激するための神経刺激試験ルーチンを実行し、複数の頭部位置の各々に対して、該神経刺激試験ルーチンの実行が、複数の電極構成の試験を含み、
前記複数の頭部位置に対する前記試験された電極構成の各々に対して閾値データを記録し、かつ
前記記録された閾値データに基づいて電極構成を推奨する、
ように構成される前記コントローラと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記複数の電極は、前記頸部の血管内に埋め込まれるように構成され、前記神経刺激器は、前記迷走神経に神経刺激を経血管的に送出するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の電極は、前記患者の頸動脈鞘内に埋め込まれるように構成され、前記神経刺激器は、該頸動脈鞘内の該電極を使用して前記迷走神経を刺激するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記フィードバック回路は、喉頭振動を感知するように構成されたセンサを含み、
前記コントローラは、前記複数の可能な電極構成に対して喉頭振動閾値を試験するように構成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記頭部位置の各々に対して記録された閾値データを使用して前記可能な電極構成の各々に対する最高喉頭振動閾値を判断し、かつ該最高喉頭振動閾値に対して最低値を有する電極構成に基づいて前記複数の可能な電極構成から望ましい電極構成を判断するように構成されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記閾値データは、閾値電流振幅を含み、
前記コントローラは、前記推奨された電極構成に対して刺激電流を推奨するように更に構成され、
前記推奨された刺激電流は、安全係数を有する前記閾値電流振幅に対応する振幅を有する、
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記フィードバック回路は、咳を感知するように構成されたセンサを含み、
前記コントローラは、前記複数の可能な電極構成に対して咳閾値を試験するように構成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記頭部位置に対して記録された閾値データを使用して前記可能な電極構成の各々に対して最低咳閾値を判断し、かつ該最低咳閾値に対して最高値を有する電極構成に基づいて前記複数の可能な電極構成から望ましい電極構成を判断するように構成されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、
前記頭部位置の各々に対して記録された閾値データを使用して各電極構成に対する最高の望ましい反応閾値及び最低の望ましくない反応閾値の両方を判断し、
前記最高の望ましい反応閾値に対する最低値を判断し、かつ
前記最低の望ましくない閾値に対する最高値を判断する、
ように構成され、
前記電極構成を推奨する際に、前記コントローラは、前記最高の望ましい反応閾値に対する前記最低値及び前記最低の望ましくない反応閾値に対する前記最高値の両方に応じて該電極構成を推奨するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサは、圧力センサを含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサは、加速度計を含むことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサは、分時換気センサを含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記センサは、インピーダンスセンサを含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記センサは、心電図（ＥＫＧ）を検出するように構成されたセンサを含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記センサは、筋電図（ＥＭＧ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記センサは、血圧センサを含むことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔優先権の請求〕
本出願は、２０１１年４月２５日出願の「神経刺激中の頸部移動を考慮したシステム及び方法」という名称のＡｒｃｏｔ−Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｈｙ他の米国特許仮出願出願番号第６１／４７８，６８８号の「３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）」の下での優先権の恩典を請求するものである。
【０００２】
本出願は、一般的に医療デバイスに関し、より具体的には、神経刺激を送出するためのシステム、デバイス、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
迷走神経刺激のような神経刺激は、いくつかの病気の治療として提案されている。神経刺激治療の例は、睡眠呼吸障害のような呼吸困難、高血圧症を治療するためなどの血圧コントロール、心臓律動管理、心筋梗塞及び虚血、心不全（ＨＦ）、てんかん、抑鬱症、疼痛、片頭痛、摂食障害及び肥満、及び運動障害のための神経刺激治療を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第２０１１／００１５７０４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第６１／４２７９８５号明細書
【特許文献３】米国特許出願第６１／４２７９７８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一部の実施形態は、患者の頸部において神経ターゲットを刺激するための神経刺激試験ルーチンを実行する段階を含む方法を提供し、複数の頭部位置の各々に対して、神経刺激試験ルーチンを実行する段階は、複数の電極構成を試験する段階を含む。本方法は、複数の頭部位置に対する試験された電極構成の各々の閾値データを記録する段階と、記録された閾値データに基づいて電極構成を推奨する段階とを更に含む。
【０００６】
一部の実施形態は、迷走神経刺激治療（ＶＳＴ）を患者の迷走神経に行うように構成されたシステムを提供する。一部のシステム実施形態は、患者の頸部に埋め込まれるように構成された複数の電極と、複数の電極に対して複数の可能な電極構成からの少なくとも１つの電極構成を使用してＶＳＴを行うように構成された神経刺激器とを含む。フィードバック回路は、ＶＳＴに対する生理反応の指標を受け入れるように構成される。フィードバック回路は、少なくとも１つの生理的パラメータを感知するように構成されたセンサ、又は患者入力式又は臨床医入力式フィードバックを受け入れるように構成されたユーザ入力デバイスのうちの少なくとも一方を含む。コントローラは、神経刺激器及びフィードバック回路に接続される。コントローラは、患者の頸部の神経ターゲットを刺激するために神経刺激試験ルーチンを実行するように構成され、複数の頭部位置の各々に対して、神経刺激試験ルーチンを実行する段階は、複数の電極構成を試験する段階を含み、複数の頭部位置の試験された電極構成の各々に対して閾値データを記録し、記録された閾値データに基づいて電極構成を推奨する。
【０００７】
この要約は、本出願の教示の一部の概観であり、本主題の排他的又は網羅的取り扱いであるように考えられるものではない。本主題に関する更なる詳細は、詳細説明及び特許請求の範囲に見出される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びこれらの均等物によって定められる。
【０００８】
様々な実施形態は、添付の図面の図に一例として示されている。このような実施形態は、例示的であり、本主題の網羅的又は排他的実施形態であるように考えられるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＶＳＴに対する様々な生理反応を引き出す閾値強度を示す図である。
【図２】様々な実施形態によりＶＳＴ強度のための上方境界を定めるのに使用されるＶＳＴに対する望ましくない生理反応を引き出す強度閾値とＶＳＴに対する別の生理反応を引き出す別の強度閾値とを示す図である。
【図３】様々な実施形態によりＶＳＴに対する生理反応を引き出す強度閾値を使用してＶＳＴ強度レベルを設定することができることを示す図である。
【図４】様々な実施形態によりＶＳＴ強度の範囲に対して上限及び下限を設定するために生理反応を引き出す強度閾値を使用することを示す図である。
【図５】様々な実施形態によりＶＳＴ強度を設定するのに使用するＶＳＴに対する生理反応を引き出す強度閾値を示す図である。
【図６】様々な実施形態によりＶＳＴ強度範囲に対する調節を制限するためにＶＳＴに対する検出咳反応を使用することを示す図である。
【図７】様々な実施形態により断続的神経刺激（ＩＮＳ）の表現を示す図である。
【図８】各セットが刺激治療の刺激投与量又は強度を区分的に変化させる定められたパラメータセットにより漸次的にステップアップすることによって増加滴定ルーチンを制御するように刺激制御回路によって作動可能な命令を含む様々な実施形態によるメモリを示す図である。
【図９】治療滴定モジュールの実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】そこに内頸静脈、迷走神経、及び総頸動脈を有する頸動脈鞘と共に多極リードを含む実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】そこに内頸静脈、迷走神経、及び総頸動脈を有する頸動脈鞘と共に多極リードを含む実施形態を示す図である。
【図１１】デバイスハウジング又は缶及び缶から延びるリードを備えた埋め込み型医療デバイスの限定ではなく例示的な実施形態を示す図である。
【図１２】図１１に示すデバイスの様々な電極構成に対して様々なシステム実施形態に使用することができるような閾値の表を示す図である。
【図１３】デバイスの別の例を示す図である。
【図１４】刺激に対する望ましい生理反応及び刺激に対する望ましくない生理的影響又は副作用両方に対する値を記録する図である閾値の表を示す図である。
【図１５】電極構成の各々に対する閾値を見出すためのルーチンの実施形態を示す図である。
【図１６】喉頭振動が起こる時のインピーダンスのような感知された生理的パラメータの変動性における漸増を示す図である。
【図１７】咳が起こる時の感知された生理的パラメータの変動性における漸増を示す図である。
【図１８】患者の頸部に神経刺激電極を埋め込むために使用することができるシステム実施形態を示す図である。
【図１９】神経刺激システム及びシステムを使用する環境の各部分の実施形態を示す図である。
【図２０】神経刺激システム及びシステムを使用する環境の各部分の実施形態を示す図である。
【図２１】神経刺激を送出する電極構成を推奨する方法の実施形態を示す図である。
【図２２】様々な実施形態によるＶＳＴシステムを示す図である。
【図２３】本主題の様々な実施形態による神経刺激（ＮＳ）構成要素及び心調律管理（ＣＲＭ）構成要素を有する埋め込み型医療デバイス（ＩＭＤ）を示す図である。
【図２４】様々な実施形態によるマイクロプロセッサベースの埋め込み型デバイスの実施形態の系統図である。
【図２５】ＶＳＴを与えるようになったシステム実施形態を示し、かつ左及び右迷走神経の両方を刺激することができる両側システムとして示す図である。
【図２６】ＶＳＴを与えるようになったシステム実施形態を示し、かつ左及び右迷走神経の両方を刺激することができる両側システムとして示す図である。
【図２７】外部システム実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本主題の以下の詳細説明は、本主題を実施することができる特定の態様及び実施形態を一例として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本主題を実施することを可能にするほど十分詳細に説明されている。他の実施形態も利用することができ、構造的、理論的、及び電気的変更は、本主題の範囲から逸脱することなく行うことができる。本発明の開示の「実施形態」、「一実施形態」、又は「様々な実施形態」への参照は、必ずしもその実施形態に対して必須ではなく、このような参照は、１つよりも多くの実施形態を考えている。以下の詳細説明は、従って、限定的な意味でとらえるべきではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲だけにより、そのような特許請求の範囲が享受する法的均等物の全範囲と共に定められる。
【００１１】
自律神経系（ＡＮＳ）は、「不随意」器官を調節するが、随意（骨格）筋の収縮は、体性移動神経によって制御される。不随意器官の例は、呼吸及び消化器官を含み、また血管及び心臓を含む。多くの場合、ＡＮＳは、不随意の反射方式で機能し、例えば、腺を調節し、皮膚、眼、胃、腸、及び膀胱の筋肉を調節し、かつ心筋及び血管の周囲の筋肉を調節する。
【００１２】
ＡＮＳは、交感神経系及び副交感神経系を含む。交感神経系は、緊急事態にストレス及び「闘争又は逃走反応」と密接な関係がある。他の影響の中でも取りわけ、「闘争又は逃走反応」は、血圧及び心拍数を増加させ、骨格筋の血流を増加させ、消化を低下させて「闘争又は逃走反応」のためにエネルギを提供する。副交感神経系は、他の影響の中でも取りわけ、血圧及び心拍数を低減し、消化を増加させてエネルギを節約する休養、並びに「休息及び消化反応」と密接な関係がある。ＡＮＳは、正常な内部機能を維持し、体性神経系によって作用する。求心性神経は、神経中枢の方向にインパルスを伝達し、遠心性神経は、神経中枢から離れるようにインパルスを伝達する。
【００１３】
交感神経系及び副交感神経系を刺激することで、心拍数、血圧、及び他の生理反応を引き起こすことができる。例えば、交感神経系の刺激により、瞳孔を開き、唾液及び粘液生成を低下させ、気管筋を弛緩させ、胃の不随意収縮（蠕動）及び胃の移動性の連続波を低減し、肝臓によるグリコーゲンからグルコースへの変換を増大させ、腎臓による尿分泌を低下させ、かつ膀胱の壁を弛緩させて膀胱の括約筋を閉じる。副交感神経系を刺激する（交感神経系を抑制する）ことで、瞳孔を収縮し、唾液及び粘液生成を増加させ、気管筋を収縮させ、胃及び大腸の分泌及び移動性を増大させて小腸の消化を増大させ、尿分泌を増加させ、かつ膀胱の壁を弛緩させて膀胱の括約筋を弛緩させる。交感神経系及び副交感神経系に関連付けられた機能は数多く、互いに複雑に統合することができる。
【００１４】
副交感神経活動の低下は、様々な心臓血管疾患の進行及び悪化に寄与する。本主題の一部の実施形態を使用して、自律神経緊張を調節することによって様々な心臓血管疾患を予防的又は治療的に治療することができる。心臓血管疾患を治療するための神経刺激は、本明細書では神経心臓治療（ＮＣＴ）と呼ぶ。心臓血管疾患を治療するのに使用する迷走神経刺激は、ＶＳＴ又はＮＣＴのいずれかで呼ぶことができる。しかし、ＶＳＴは、迷走神経以外の神経を刺激することによって行うことができる。心臓血管疾患又は病気の例は、高血圧症、ＨＦ、及び心臓リモデリングを含む。これらの病気は、以下に簡単に説明されている。
【００１５】
高血圧症は、心臓病及び他の関連の心臓の合併症の原因である。高血圧症は、血管が収縮する時に起こる。その結果、心臓は、より活発に働いて、ＨＦに寄与する場合があるより高い血圧で血流を維持する。高血圧症は、一般的に、心血管損傷又は他の有害イベントを誘導する可能性が高いレベルまで全身動脈血圧の一時的又は持続的隆起のような高血圧に関する。高血圧症は、収縮期血圧が１４０ｍｍＨｇよりも高い又は拡張期血圧が９０ｍｍＨｇよりも高いと定義されている。高血圧症が制御されていない結果は、以下に限定されるものではないが、網膜血管疾患及び発作、左心室肥大及び左心室不全、心筋梗塞、解離性動脈瘤、及び腎血管性疾患を含む。一般集団の大部分及びペースメーカー又は除細動器を埋め込んだ患者の大部分は、高血圧症を患っている。長期死亡率及び生命の質は、血圧及び高血圧症を低減することができる場合にこの集団に対して改善することができる。高血圧症を患っている多くの患者は、生活様式の変更及び高血圧症の薬に関連付けられた治療のような治療に応じない。
【００１６】
ＨＦは、心臓機能が末梢組織の代謝需要を満たすのに十分なレベルよりも低い可能性がある標準よりも少ない心拍出量を引き起こす臨床症候群を意味する。ＨＦは、それ自体、随伴する静脈鬱血及び肺鬱血による鬱血性心不全（ＣＨＦ）として存在する場合がある。ＨＦは、虚血性心疾患のような様々な病因による可能性がある。ＨＦ患者は、自律神経平衡を保ち、これは、ＬＶ機能不全及び運動性の増加に関連している。
【００１７】
心臓リモデリングは、構造的、生化学的、神経ホルモン、及び電気生理学的ファクタを含む心室の複雑なリモデリング過程を意味し、これらは、心筋梗塞（ＭＩ）又は心拍出量を低減する他の原因の後に生じる可能性がある。心室リモデリングは、心室の拡張期充填圧を増加させ、それによっていわゆる前負荷（すなわち、拡張末期に心室の血液容積によって心室が伸張される程度）を増加させるいわゆる後方不全により心拍出量を増加させる作用をする生理的代償機構によってトリガされる。前負荷の増加により、収縮期中に１回心拍出量が増大するフランク−スターリングの原理として公知の現象を引き起こす。心室がある期間にわたって増加した前負荷により伸びる時に、心室は拡張する。心室容積の増大は、所定の収縮期圧で心室壁ストレスを増大させる。心室によって行われた圧力容積仕事の増加と共に、これは、心室心筋の肥大に対して刺激剤として作用する。拡張の欠点は、正常な残存心筋に課せられた余分な仕事量及び肥大に対する刺激を表す壁の張力（ラプラスの法則）の増加である。肥大が増加した張力に適合するほど十分ではない場合、悪循環により、確実に更に別の及び進行性拡張を引き起こす。心臓が拡張し始めると、求心性圧反射及び心肺受容器信号は、血管移動中枢神経系制御中枢に送られ、これは、ホルモン分泌及び交感神経放電で反応する。血行動態、交感神経系及びホルモンの変化（アンギオテンシン変換酵素（ＡＣＥ）活性の有無など）の組合せは、心室リモデリングに伴う細胞構造の有害な変化を可能にする。肥大を引き起こす持続的ストレスは、心臓機能の更に別の悪化を引き起こす心筋細胞のアポトーシス（すなわち、プログラム細胞死）及び最終的な壁の菲薄化をトリガする。従って、心室拡張及び肥大は、最初に代償され、心拍出量を増加させることができるが、この過程は、最終的に収縮期及び拡張期機能不全の両方をもたらす。心室リモデリングの範囲は、ＭＩ後及び心不全患者の死亡率増加と正の相関性がある。
【００１８】
迷走神経は、異なる刺激閾値で動員された多くの神経経路を有する複雑な生理的構造である。迷走神経刺激に対する様々な生理反応は、ＶＳＴ強度の様々な閾値に関連している。例えば、図１は、図の左側から右側へ増加するＶＳＴ強度を示し、ＶＳＴに対して様々な生理反応を引き出す強度閾値を更に示している。ＶＳＴは、ＶＳＴが生理反応「Ｂ」を引き起こす強度よりも低強度で生理反応「Ａ」を引き起こし、生理反応「Ｂ」は、ＶＳＴが生理反応「Ｃ」を引き起こす強度よりも低ＶＳＴ強度で起こる。別の言い方をすれば、ＶＳＴは、一定のレベルに達した後に反応「Ａ」をトリガし、より高強度に達した後に反応「Ａ」と共に反応「Ｂ」をトリガし、かつ更に高強度に達した後に反応「Ａ」及び「Ｂ」と共に反応「Ｃ」をトリガする。
【００１９】
心機能及びリモデリングに対するＶＳＴの有益な効果は、必ずしも心拍数の減少を介する必要はない。すなわち、ＶＳＴは、ＶＳＴに関連付けられた望ましくない慢性的な影響及び咳、筋肉刺激などのような高強度刺激による他の副作用なしに患者に利益を与えることができる。むしろ、抗炎症、抗交感神経性、及び抗アポトーシス媒介物質は、心拍数の減少を達成する強度よりも低ＶＳＴ強度でトリガされる。これらの媒介物質は、ＶＳＴが心臓血管疾患に対して治療効果を提供する経路として機能する。
【００２０】
低ＶＳＴ強度での生理反応は、ＨＦのような心臓血管疾患に対する治療に有効な結果を有する。これらの反応は、これらの治療に対する経路を仲介するか又は提供する。低ＶＳＴ強度でＨＦに対して利益があるこのような反応の例は、抗炎症、抗交感神経性、及び抗アポトーシス反応、並びに酸化窒素（ＮＯ）の増加を含む。高ＶＳＴ強度での生理反応は、望ましくない場合がある。ＶＳＴに耐える患者の機能を低下させる場合がある高ＶＳＴ強度に対する反応の例は、以下に限定されるものではないが、心拍数の減少、ＡＶ伝導の延長、血管拡張及び咳を含む。これらの反応の少なくとも一部は、一部の治療には望ましいが他の治療には望ましくない場合がある。限定ではなく一例として心拍数を低減し、ＡＶ伝導を延長させるＶＳＴは、一部の心臓血管疾患を治療するには望ましい場合があるが、他の心臓血管疾患に対しては望ましくない場合がある。ＶＳＴの強度は、刺激信号のパラメータを調節することによって調節することができる。例えば、信号（例えば、電流又は電圧）の振幅を増大させて、信号の強度を増大させることができる。他の刺激パラメータは、振幅に代えて又はそれに加えて調節することができる。例えば、刺激強度は、刺激信号の周波数（例えば、刺激パルスの周波数）、刺激バースト周波数（例えば、各バーストが複数のパルスを含むバーストを開始するためのバースト周波数で送出された複数のバースト）、パルス幅、及び／又はデューティサイクルによって変化する可能性がある。
【００２１】
図２は、図の左側から右側へ増加するＶＳＴ強度を示し、ＶＳＴ強度のための上方境界を定めるのに使用されるＶＳＴに対する望ましくない生理反応を引き出す強度閾値と、ＶＳＴに対する別の生理反応を引き出す別の強度閾値とを更に示している。例えば、咳に対するＶＳＴ強度閾値は、上方境界として使用することができ、喉頭振動反応に対するＶＳＴ強度閾値は、下方境界として使用することができる。一部の実施形態において、上方境界を定めるための生理反応は、検出された筋肉刺激である。大きな筋肉刺激又は外生刺激は、患者には厄介な場合がある。
【００２２】
迷走神経捕捉閾値は、喉頭振動を引き起こすＡ繊維を最初に動員し、次に、咳の副作用が検出されるまで強度を増大させることによって設定することができる。強度は、喉頭振動を引き起こす強度と咳を引き起こす強度の間に設定される。例えば、刺激信号の振幅が、ＶＳＴ強度を増加させるように増加する場合、かつ１．０ｍＡが喉頭振動を引き起こし、２．５ｍＡが咳を引き起こした場合、ペーシング振幅は、１．０から２．４ｍＡに設定することができる。
【００２３】
図３は、図の左側から右側へ増加するＶＳＴ強度を示し、ＶＳＴに対する生理反応のうちの１つを引き出す強度閾値を使用してＶＳＴ強度レベルを設定することができることを更に示している。モニタされた生理反応は、ＶＳＴに対して低刺激閾値反応を表し、又はＶＳＴに対して高刺激閾値反応を表すことができる。例えば、モニタ反応をＶＳＴ強度レベル「Ｘ」で観察する場合、ＶＳＴに対する治療的に有効な強度レベルは、「Ｘ」の百分率（例えば、「Ｘ」の約７５％又は「Ｘ」の約１００％又は「Ｘ」の約１２５％）として、又は「Ｘ」からオフセット「Ｚ」（例えば、「Ｘ」マイナス「Ｚ」又は「Ｘ」プラス「Ｚ」）として設定することができる。全体的に図４に示すように、モニタされた生理反応を引き出す強度閾値を使用して、ＶＳＴ強度の範囲に対して上限及び下限を設定することができる。ＶＳＴ強度範囲を調節するためのデバイスの機能は、ＶＳＴに対するモニタされた生理反応に基づいて制限される場合がある。例えば、デバイスは、「Ｘ」のＹ１％からＹ２％に対するＶＳＴ強度（例えば、モニタ反応に関連付けられた刺激強度の５０％から１５０％、又は５０％から１００％、又は１００％から１５０％）に対する調節を制限することができる。一部の実施形態は、例えば、喉頭振動及び電気神経グラフィック反応のようなＶＳＴに対する低刺激閾値生理反応に対してモニタする。ＶＳＴに対する刺激振幅は、低刺激閾値生理反応をもたらすのに必要な電流又はそれよりも上に設定されることになる。一例として、下側範囲は「Ｘ」の１００％を下回り、上側範囲はこれを超える場合があり、下側範囲及び上側範囲の両方とも、「Ｘ」の１００％よりも小さい場合があり、又は両方とも「Ｘ」の１００％を超える場合がある。代替的に、オフセット（「Ｘ」から「Ｚ１」及び／又は「Ｚ２」（図示せず））は、強度の許容範囲の始め又は強度の許容範囲の終わりのうちの少なくとも一方に使用することができる。
【００２４】
図５は、図の左側から右側へ増加するＶＳＴ強度を示し、ＶＳＴ強度を設定するのに使用するＶＳＴに対する生理反応を引き出す強度閾値を更に示している。例えば、咳を観察する場合、ＶＳＴに対して治療的に有効な強度レベルは、咳を引き出すＶＳＴ強度の百分率、及びオフセット又はその他の関数として設定することができる。全体的に図６に示すように、ＶＳＴ強度範囲を調節するためのデバイスの機能は、ＶＳＴに対する検出された咳反応に基づいて制限することができる。例えば、デバイスは、咳を引き起こしたＶＳＴ強度（「Ｘ」）の百分率又はその他の関数の範囲までＶＳＴ強度への調節を制限することができる。一例として、下側範囲は「Ｘ」の１００％を下回り、上側範囲は１００％を超える場合があり、範囲の下限及び上限は、両方とも「Ｘ」の１００％よりも小さい場合があり、又は両方とも「Ｘ」の１００％を超える場合がある。最良の治療に対して、下限及び上限の両方とも、咳を引き起こすＶＳＴ強度「Ｘ」の１００％よりも小さいことになる。
【００２５】
本明細書に使用される場合、滴定は、最終的に治療的又は予防的に有効なレベルまで刺激の投与量を調節する過程を意味する。滴定手順は、埋め込み手順中に又は追跡臨床来院中に、又は患者が臨床設定から離れて通院している間に行うことができる。滴定は、デバイスプログラムに基づいて医師制御又は自動制御することができる。投与量は、所定の時間枠で神経刺激の量又は強度を含み、また神経刺激を期間にわたって送出する時間数を含む。神経刺激の強度は、振幅、デューティサイクル、持続期間、及び／又は神経刺激の周波数、又は期間にわたって起こる神経刺激イベントの数のようなパラメータを調節することによって調節することができる。
【００２６】
図７は、断続的神経刺激（ＩＮＳ）の表現を示している。図は、１つの刺激パルス又は１組のグループ分けされた刺激パルス（すなわち、バースト１００）を送出する時にオンになっている刺激の間隔と、刺激パルスを送出しない時にオフになっている刺激の間隔とを繰り返す神経刺激の時間的経過を示している。従って、例えば、一部の実施形態は、図７に示す神経刺激バースト内で複数の単相又は２相のパルスを送出する。バースト１００内に送出されたパルスは、あるパルス周波数で送出することができる。これらのパルスは、振幅も有する。パルス周波数及びパルス振幅の両方とも、神経刺激治療の投与量に影響を与える。刺激オンの間隔の持続期間は、場合によっては刺激持続期間又はバースト持続期間と呼ばれる。バースト持続期間はまた、神経刺激治療の投与量に影響を与える。刺激オン間隔の開始は、時間的参照点ＮＳイベントである。連続ＮＳイベント間の時間間隔は、ＩＮＳ間隔であり、ＩＮＳ間隔は、場合によっては刺激周期又はバースト周期１０１と呼ばれる。バースト周期１０１又はある期間にわたって起こる神経刺激イベントの数も、神経刺激の投与量に影響を与える。神経刺激の印加が断続的であるためには、神経刺激が印加されている時に、刺激持続期間（すなわち、オン間隔）は、刺激周期（すなわち、ＩＮＳ間隔）よりも小さい。ＩＮＳのオフ間隔の持続期間は、オン間隔及びＩＮＳ間隔の持続期間によって判断される。ＩＮＳ間隔に対するオン間隔の持続期間（例えば、比率として表される）は、場合によってはＩＮＳのデューティサイクルと呼ばれる。
【００２７】
医師又は臨床医は、１つ又はそれよりも多くの神経刺激パラメータの調節を制御し、刺激強度を制御することができる。例えば、刺激電極を迷走神経又は他の神経刺激ターゲットの近くに埋め込む埋め込み手順中に、医師又は臨床医は、刺激パラメータを調節して電極を適正に位置するように刺激強度を調節し、刺激をプログラムして望ましい生理的影響を提供する神経ターゲットの閾値刺激を提供することができる。医師又は臨床医は、追跡来院中に埋め込み型神経刺激器をプログラムし直し、電極の移動、電極／組織インタフェースにおけるインピーダンスの変化などを考慮することができる。追跡来院中に、医師又は臨床医は、１つ又はそれよりも多くの神経刺激パラメータの調節を制御し、刺激強度を制御し、望ましい生理反応を与える神経刺激強度を判断することができる。滴定ルーチンは、全体的に図９に示すような通院患者に埋め込まれた埋め込み型神経刺激デバイスに対する自動過程とすることができる。自動滴定ルーチンは、患者からの信号によって又は医師又は臨床医によって手動でトリガすることができる。自動滴定ルーチンは、プログラムスケジュールによって又は感知イベントによって自動でトリガすることができる。
【００２８】
図８は、各セットが刺激治療の刺激投与量又は強度を区分的に変化させる（増加又は低減する）定められたパラメータセット（例えば、パラメータセット１からパラメータセットＮ）により漸次的にステップアップすることによって増加滴定ルーチンを制御するために刺激制御回路によって作動可能な命令１０３を含む様々な実施形態によるメモリ１０２を示している。このメモリは、図９の治療滴定／調節モジュール１０４の一部として示すことができる。メモリは、複数の神経刺激パラメータセットを含むことができ、ここで各セットは、神経刺激に対して特定の組合せのパラメータ値を含み、各特定の組合せのパラメータ値を定めて、ある強度レベルで神経刺激治療を適用する。命令は、スケジュールにより複数の神経刺激パラメータセットを通過するための命令を含み、治療が望ましい長期間強度になるまで治療の強度を変化させる（増加又は低減する）。様々な実施形態は、望ましい治療強度レベルを提供する望ましい組合せの治療パラメータ（例えば、振幅、パルス幅、デューティサイクル）を自動的に見出す神経刺激ルーチンを提供する。
【００２９】
図９は、治療滴定モジュール１０４の実施形態を示し、治療滴定モジュール１０４はまた、治療調節モジュールと呼ぶことができる。様々な実施形態により、刺激制御回路は、刺激特徴１０５のいずれか１つ又はいずれかの組合せを設定又は調節するようになっている。刺激特徴の例は、刺激信号の振幅、周波数、極性、及び波形態を含む。波形態の例は、矩形波、三角形波、正弦波、及び望ましい調和成分を有する波を含み、自然に起こる圧反射刺激を模倣する。刺激出力回路の一部の実施形態は、所定振幅、形態、パルス幅、及び極性を有する刺激信号を発生させるようになっており、更に、コントローラからの制御信号に応答して振幅、波形態、パルス幅、及び極性のうちの少なくとも１つを修正するようになっている。神経刺激回路の一部の実施形態は、所定周波数を有する刺激信号を発生させるようになっており、更に、コントローラからの制御信号に応答して刺激信号の周波数を修正するようになっている。
【００３０】
治療調節モジュールとも呼ばれる治療滴定モジュール１０４をプログラムし、神経ターゲットに対して使用する刺激電極の変更又は神経刺激に対する神経ターゲットの変更のような電極セット又は電極構成を変更し、又は刺激部位１０６を変更することができる。例えば、異なる電極を使用して、神経ターゲットを刺激することができ、異なる電極を使用して、異なる神経ターゲットを刺激することができる。神経ターゲットに対する望ましい低刺激閾値は、その神経ターゲットを刺激するために異なる電極セット／構成を使用して判断することができる。異なる神経ターゲットは、右及び左迷走神経及びその枝、圧受容器、頸動脈洞、及び頸動脈洞神経のような異なる神経路を含むことができる。異なる神経ターゲットは、神経経路に沿った異なる位置（例えば、頸部迷走神経に沿ったより尾側又はより頭側ターゲット）を含むことができる。自律神経ターゲットは、求心性経路及び遠心性経路を含むことができ、交感神経及び副交感神経を含むことができる。刺激は、神経交通を刺激するための刺激又は神経交通を抑制するための刺激を含むことができる。従って、交感神経反応を誘発するための刺激は、交感神経刺激及び／又は副交感神経抑制を含むことができ、副交感神経反応を誘発するための刺激は、副交感神経刺激及び／又は交感神経抑制を含むことができる。
【００３１】
治療滴定モジュール１０４をプログラムし、刺激ベクトル１０７を変更することができる。ベクトルは、電極間の刺激ベクトル又は変換器のための刺激ベクトルを含むことができる。例えば、２つの電極間の刺激ベクトルは、逆にすることができる。電極のより複雑な組合せを使用して、電極間により有効な刺激ベクトルを提供することができる。
【００３２】
治療滴定モジュール１０４をプログラムし、メモリに格納された刺激ルーチン又はスケジュール１０８のような刺激命令により神経刺激を制御することができる。神経刺激は、刺激バーストに送出することができ、刺激バーストは、所定周波数において一列の刺激パルスである。刺激バーストは、バースト持続期間及びバースト間隔によって特徴付けることができる。バースト持続期間は、バーストが持続する時間の長さである。バースト間隔は、連続バーストの開始の間の時間によって識別することができる。バーストのプログラムパターンは、バースト持続期間及びバースト間隔のあらゆる組合せを含むことができる。１つのバースト持続期間及びバースト間隔を有する簡単なバーストパターンは、プログラム期間中定期的に継続することができ、又はより複雑なスケジュールに従うことができる。複数のバースト持続期間及びバースト間隔シーケンスから構成されるバーストのプログラムパターンは、より複雑になる可能性がある。バーストのプログラムパターンは、デューティサイクルによって特徴付けることができ、このデューティサイクルは、固定時間にわたる神経刺激オン及び固定時間にわたる神経刺激オフの繰返し周期を意味する。デューティサイクルは、オン時間及びサイクル時間によって指定され、従って、オン時間／サイクル時間の単位を有することができる。一部の実施形態により、制御回路は、刺激信号の各パルスを開始することによって刺激回路によって発生する神経刺激を制御する。一部の実施形態において、刺激制御回路は、刺激信号パルス列を開始し、ここで、刺激信号は、所定周波数及びバースト持続期間で一列のパルスを発生させることによってコントローラ回路からの指令に応答する。パルス列の所定周波数及びバースト持続期間は、プログラマブルにすることができる。パルス列のパルスのパターンは、１つのバースト持続期間及びバースト間隔を有する簡単なバーストパターンとすることができ、又は複数のバースト持続期間及びバースト間隔を有するより複雑なバーストパターンに従うことができる。一部の実施形態において、刺激制御回路は、刺激出力回路を制御し、神経刺激セッションを開始し、神経刺激セッションを終了する。制御回路の制御下の神経刺激セッションのバースト持続期間は、プログラマブルにすることができる。コントローラはまた、神経刺激を停止することが望ましいと判断される１つ又はそれよりも多くの感知パラメータ又はいずれかの他の条件によって発生する場合があるような割り込み信号に応答して神経刺激セッションを終了することができる。
【００３３】
デバイスは、メモリに格納されたプログラム治療スケジュール又はルーチンを含むことができ、プログラマブル刺激スケジュールを実行するのに使用することができるクロック又はタイマを更に含むことができる。例えば、医師は、１日の時間に基づいて治療の毎日／毎週のスケジュールをプログラムすることができる。刺激セッションは、第１のプログラム時間に始まりことができ、第２のプログラム時間に終ることができる。様々な実施形態は、ユーザがトリガする信号に基づいて刺激セッションを開始及び／又は終了する。様々な実施形態は、感知データを使用して、刺激セッションを有効及び／又は無効にする。
【００３４】
様々な実施形態により、刺激スケジュールは、神経刺激治療が行われる時の時間間隔又は期間を意味する。スケジュールは、開始時間及び終了時間又は開始時間及び持続期間によって定めることができる。様々なスケジュールは、定期的に治療を行う。限定ではなく一例として、デバイスは、治療スケジュールによってプログラムされ、毎日夜中から２ＡＭまで治療を行い、又は６時間毎に１時間治療を行い、又は１日当たり２時間治療を行い、又はより複雑なタイムテーブルにより治療を行うことができる。様々なデバイス実施形態は、感知エクササイズ期間、患者休息又は睡眠、特定の位置／姿勢、低心拍数レベルなどのような条件を有効にするのに応じてプログラムスケジュールにより治療を行う。例えば、刺激は、刺激を有効にする検出イベントに基づいて心臓周期に同期することができる。治療スケジュールはまた、刺激を送出する方法を指定することができる。
【００３５】
一部の実施形態は、オフからオン部分の開始時のプログラム強度まで１つ又はそれよりも多くの刺激パラメータを増加させるために起動時間を変更するように構成される。患者は、デューティサイクルの開始において突然の変化がない場合、より高い刺激レベルに耐えることができる。起動時間中に増加したパラメータは、例えば、振幅、又は刺激の強度に影響を与える他のパラメータ又は他のパラメータの組合せとすることができる。
【００３６】
本主題の一部の実施形態は、多極リードを使用して様々な頸部位置で迷走神経捕捉及び副作用を評価する。一部の実施形態は、センサを使用して様々な頸部位置で神経刺激閾値データを収集し、一部の実施形態は、医師及び／又は患者フィードバックを使用して様々な頸部位置で神経刺激閾値データを収集し、かつ一部の実施形態は、センサ及び医師／患者提供フィードバックの両方を使用して、様々な頸部位置で神経刺激閾値データを収集する。
【００３７】
本主題の実施形態は、収集閾値データを使用してペーシング電極構成を推奨するためのプログラムされたアルゴリズムを含む。例えば、アルゴリズムの実施形態は、喉頭捕捉に対して最も堅牢な構成、及び咳、横隔神経刺激、大きな筋肉刺激などのような副作用に対して最も影響を受けない構成を推奨する。
【００３８】
本主題の一部の実施形態は、頭部位置に基づいて刺激リードに対するリード／電極構成を変更する。頭部が、真っ直ぐの位置から左又は右のいずれかに向けられる時に、神経捕捉する電極構成が変化することが観察されている。
【００３９】
異なる頭部位置のための収集閾値データは、頸部移動が変化する時の電極の対及びプリファレンスの変化を文書化するのに使用することができるルックアップテーブルに格納することができる。テーブルは、異なる頸部位置に対して刺激閾値を試験することによって完成することができる。テーブルに含まれるデータは、追跡試験で更新され、リード移動が引き起こす変化、電極／組織インタフェースの変化などを考慮することができる。
【００４０】
一部の実施形態は、デフォルト電極構成を提供する。迷走神経とのより良好な電極接触は、より尾側電極構成（すなわち、胸部に近いこれらの電極構成）を使用して行われると現在考えられている。胸部に近い電極は、頭部及び頸部変化位置としてより安定であり、かつより頭側（より高い）電極は、頭部及び頸部変化位置として刺激ターゲットから更に離れる方向に移動すると考えられている。
【００４１】
頭部及び頸部位置の変化は、歪みセンサを使用して測定することができる。例えば、歪みセンサは、正常な真っ直ぐ向いている頭部位置からの歪みの変化を感知することができる。歪みセンサ技術の例は、圧電、光学、ソナーなどを含む。例えば、センサを使用して、頸部の捩り及びトルクを引き起こす可能性がある左又は右に頭部が向くか否かを検出することができ、センサを使用して、頭部が左の方向に又は右の方向に傾くか否かを検出することができ、かつセンサを使用して、頭部が後方又は前方に傾くか否かを検出することができる。
【００４２】
血管（例えば、内頸静脈）内の電極を使用して経静脈刺激を送出し、又は頸動脈鞘内の電極を使用して経鞘的に送出し、刺激は、頸部移動によってターゲット迷走神経から離れる方向に移動することができる。頸動脈鞘は、頸部の頸動脈及び関連構造を取り囲む繊維性結合組織を意味する。頸動脈鞘は、頸動脈、内頸静脈、及び迷走神経を収容する。舌咽神経及び副神経は、頸動脈鞘の上部を進み、舌下神経は、頸動脈鞘又はこの近くを通過する。従って、頭部及び頸部移動は、迷走神経の刺激に対して神経刺激閾値に影響を与える可能性がある。同様に、頸動脈洞の近くで圧反射を刺激する（例えば、頸動脈洞神経又は舌咽神経又は圧受容器神経終末を刺激する）ための刺激閾値は、血管又は頸動脈鞘の電極を使用して刺激を送出する場合、頭部及び頸部移動の影響を受ける場合がある。
【００４３】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、そこに内頸静脈１１０、迷走神経１１１、及び総頸動脈１１２を有する頸動脈鞘１０９と共に多極リードを含む実施形態を示している。同様に図１０Ａに示されているのは、頸動脈鞘内の迷走神経の近くに給送された複数のリード１１３である。図１０Ｂは、内頸静脈内及び迷走神経に近い血管内構造１１４を示している。図示の構造は、多極リード１１６に接続された拡張可能ステントは１１５を含み、ここで、拡張可能ステントは、内頸静脈において多極リードを係止する。ステントは例であり、固定するのに必要ない場合がある。
【００４４】
本主題の様々な実施形態は、多極リードを使用して、様々な頭部及び頸部位置で神経刺激から神経ターゲットの捕捉及び／又は副作用を評価する。例えば、本主題の様々な実施形態は、多極リードを使用して、様々な頭部及び頸部位置で喉頭捕捉による頸部迷走神経の捕捉、及び／又は咳、横隔神経捕捉、又は筋肉捕捉のような迷走神経刺激の副作用を評価する。閾値データは、望ましい神経刺激反応及び／又は神経刺激に対する副作用に対して収集される。この閾値データは、加速度計、圧力センサ、インピーダンスセンサ、分時換気センサ、心臓電気活動を検出するための心電図（ＥＫＧ）、筋肉収縮及び神経伝導に関連付けられた電気活動を検出するための筋電図（ＥＭＧ）、及び／又は血圧センサのようなセンサを使用して収集することができる。
【００４５】
ＮＣＴを制御するのに使用する閾値データを検出する加速度計を使用するためのシステム及び方法の例は、その全体が本明細書に引用により組み込まれている「埋め込み医療デバイスにおける生理的振動検出」という名称の米国特許公開第２０１１／００１５７０４号明細書に見出される。ＮＣＴを制御するのに使用する閾値データを検出する感知圧力を使用するためのシステム及び方法の例は、その全体が本明細書に引用により組み込まれている「神経心臓治療に対して感知圧力を使用するためのシステム及び方法」という名称の米国特許出願第６１／４２７９８５号明細書に見出される。ＮＣＴを制御するのに使用する閾値データを検出する電気インピーダンスを使用するためのシステム及び方法の例は、その全体が本明細書に引用により組み込まれている「神経心臓治療に対して電気インピーダンスを使用するためのシステム及び方法」という名称の米国特許出願第６１／４２７９７８号明細書に見出される。リード電極及び缶の様々な実施形態は、これらの様々な組合せの間でインピーダンスを計算するのに使用することができる様々なベクトルを提供することができる。喉頭振動又は咳は、電極組織接触にエネルギ影響を与え、電極組織接触は、感知パラメータ（例えば、インピーダンス）に影響を与える。センサは、内部センサ又は外部センサとすることができる。追加的に又は代替的に、閾値データは、患者又は医師からのフィードバックを使用して収集することができる。例えば、患者が受けている疼痛の重症度を評価するために患者に質問する疼痛評価スケールのような評価スケールを有するクリックパッドを使用して、刺激の副作用認容性又は重症度を記録することができる。
【００４６】
図１１は、デバイスハウジング又は缶１１８と缶から延びるリード１１９とを備えた埋め込み型医療デバイス１１７の限定ではなく例示的な実施形態を示している。リードは、単極及び双極構成を含む様々な刺激構成に使用することができる複数のポールを含む。リードは、患者の血管系を通して適切な位置に給送するように構成された血管内リードとすることができる。リードは、皮下リードとすることができる。リードは、頸動脈鞘の内側又は外側にあり、迷走神経に隣接するか又はそれを取り囲むかのいずれかで電極を提供することができる。図示のリードは、４つの電極を含む。しかし、本主題は、特定の数の電極に限定されない。缶１１８は、電極として機能することができる。一部の実施形態において、１つよりも多くの電極が、缶１１８上にある場合がある。喉頭振動は、リード及び組織が互いに対して移動することを可能にし、組織とポールの接触を変化させる。リード上の一部のポールを使用してペーシングすることができ、一部の実施形態は、ペーシングするために使用するポールを使用して生理反応（例えば、インピーダンス）をモニタする。一部の実施形態において、多極リード上の他のポール（ペーシングするのに使用するこれらのもの以外）を使用して、生理反応をモニタすることができる。センサは、他のセンサ（加速度計、歪みゲージ）及び／又は患者／臨床医フィードバックと組み合わせて使用することができる。
【００４７】
図１２は、図１１に示すデバイスの様々な電極構成に対して様々なシステム実施形態に使用することができるような閾値の表を示している。表の値は、閾値試験が、電極セットとして電極１及び２を使用して、電極セットとして電極３及び４を使用して実施されたことを示している。表はまた、試験中に各電極セットの電極の間の刺激ベクトルが逆になったことを示している。例えば、行１で識別した第１の電極構成では、より負の電位が第１の電極（本明細書では「負端子」又は「カソード」と呼ばれる）に印加され、より正の電位が第２の電極（本明細書では「正端子」又は「アノード」と呼ばれる）に印加されたものである。用語の負及び正は、電子が負端子／カソードから正端子／アノードの方向に移動する電極間の電位差を意味する相対語として使用される。行２で識別した第２の電極構成では、第２の電極は、負端子／カソードとして機能し、第１の電極は、正端子／アノードとして機能する。行３で識別した第３の電極構成では、第３の電極は、負端子／カソードとして機能し、第４の電極は、正端子／アノードとして機能する。行４で識別した第４の電極構成では、第４の電極は、負端子／カソードとして機能し、第３の電極は、正端子／アノードとして機能する。これらの電極構成の各々では、刺激閾値は、頭部が真っ直ぐな時、頭部が右を向いた時、及び頭部が左を向いた時に判断されて記録されたものである。刺激閾値は、喉頭振動を引き起こす頸部迷走神経を刺激するのに使用する刺激電流の最低振幅として記録される。喉頭振動は、迷走神経が電気刺激によって捕捉されていることの指標としてこの例では使用される。最後の縦列は、各電極構成の頭部位置に対して記録された最大閾値を記録する。例えば、第１の電極構成に対する記録閾値は、頭部が真っ直ぐな時に２．５ｍＡ、頭部が右を向いた時に３ｍＡ、及び頭部が左を向いた時に２．５ｍＡであり、第１の電極構成に対する最大記録閾値は、３ｍＡ（頭部が右を向いた時）である。アルゴリズムは、最低の最大閾値が、第４の電極が負端子／カソードとして機能し、かつ第３の電極が正端子／アノードとして機能する第４の電極構成に対するものであると判断する。従って、アルゴリズムは、最も尾側の電極（電極４）が負端子／カソードとして機能する第４の電極構成を使用することを推奨する。アルゴリズムは、この例では第４の電極構成に対する最大閾値である最低の最大閾値に基づいて望ましいペーシング閾値を判断する。例えば、実施形態は、最低の最大閾値プラス安全係数で設定すべきペーシング閾値を推奨する。
【００４８】
図１３及び図１４は、デバイス及び閾値の表の別の例を示し、表は、刺激に対する望ましい生理反応及び刺激に対する望ましくない生理的影響又は副作用の両方に対する値を記録する。例えば、頸部迷走神経の刺激に対する閾値試験は、望ましい生理反応として喉頭振動をモニタし、望ましくない生理反応として横隔神経活動又は捕捉をモニタする。図１３の埋め込み型医療デバイス１２０は、デバイスハウジング又は缶１２１、及び缶から延びるリード１２２を有する。電極付番は、第１の電極が最も尾側電極であり、第４の電極が最も頭側電極であるように図１１と比べて図１３では逆になっている。
【００４９】
これらの電極構成の各々に対して、刺激閾値は、頭部が右側を向いた時、頭部が約４５度右を向いた時、頭部が真っ直ぐな時、頭部が約４５度左側を向いた時、及び頭部が左側を向いた時に判断されて記録される。刺激閾値は、喉頭振動を引き起こす頸部迷走神経を刺激するのに使用する刺激電流の最低振幅として記録される。喉頭振動は、迷走神経が電気刺激によって捕捉されていることの指標としてこの例では使用される。丸括弧では、副作用閾値は、依然として副作用を引き起こす頸部迷走神経を刺激するのに使用する刺激電流の最低振幅として記録される。横隔神経捕捉は、迷走神経刺激が副作用を引き起こしていることの指標としてこの例では使用される。最後の縦列は、各電極構成の頭部位置に対して記録された最大閾値及び最小副作用閾値を記録する。例えば、この実施形態において、第１の電極構成に対する記録閾値は、第１の電極構成に対する最大刺激閾値が１．５ｍＡであるように、１．５ｍＡ、０．８ｍＡ、０．７ｍＡ、０．７ｍＡ、及び０．４ｍＡである。この実施形態において、第１の電極構成に対する記録副作用閾値は、第１の電極構成に対する最小副作用閾値が０．８ｍＡであるように、３ｍＡ、３ｍＡ、１０ｍＡ、横隔捕捉を検出せず、すなわち、捕捉なし（ＮＣ）、及び０．８ｍＡである。全ての電極構成を考慮すると、喉頭振動を検出するための最低の最大刺激は、１．５ｍＡであり、最大副作用閾値は、捕捉なし（ＮＣ）である。第３の電極構成は、喉頭振動を検出するための１．５ｍＡ最大刺激及び横隔神経捕捉なしの両方をもたらすので、アルゴリズムは、負端子／カソードとして第３の電極及び正端子／アノードとして第４の電極を有する第３の電極構成を推奨し、１．５ｍＡ閾値（例えば、１．５ｍＡプラス安全係数）に基づいてペーシング閾値を推奨する。
【００５０】
図１５は、電極構成の各々に対する閾値を見出すためのルーチンの実施形態を示している。図示のルーチンは、期間にわたって神経刺激治療の強度を増大させる。強度は、増分１２３で増加する。例示的な実施形態において、閾値決定ルーチン１２４を実施し、喉頭振動反応のような神経刺激に対して下限生理反応を検出する。様々な実施形態において、副作用検出ルーチン１２５を実施し、神経刺激に対して上限生理反応（例えば、咳）を検出する。一部の実施形態は、期間にわたってＮＣＴ治療の強度を低下させて、神経刺激に対して望ましい又は望ましくない生理反応を検出する。
【００５１】
一部の実施形態は、センサを使用して、望ましい生理反応（例えば、喉頭振動）を検出し、望ましくない反応（例えば、咳又は横隔神経捕捉）を検出する。センサの少なくとも一部は、ターゲット神経を刺激するのに使用する埋め込み型神経刺激器のような埋め込み型デバイスの一部とすることができる。一部の実施形態において、センサの少なくとも一部は、プログラマー／ＰＳＡ（ペーシングシステム解析器）の一部である。センサの例は、圧力センサ、加速度計、分時換気センサ、インピーダンスセンサ、心電図（ＥＫＧ）を検出するように構成されたセンサ、筋電図（ＥＭＧ）を検出するように構成されたセンサ、及び血圧センサを含む。一部の実施形態は、患者又は医師からのフィードバックを使用する。例えば、疼痛評価又は他のスケールを有するクリッカーパッドを使用して、刺激が喉頭振動又は他の望ましい反応を与えるか否か、刺激が咳又は横隔神経捕捉又は刺激に対する他の望ましくない生理反応を与えるか否かに関して患者がフィードバックすることを可能にすることができる。アルゴリズムは、患者管理システムなどにおいてプログラマー及び／又は埋め込み型デバイスと通信するように構成されたプログラマー又は埋め込み型デバイス又は外部デバイスに埋め込むことができる。
【００５２】
一部のアルゴリズム実施形態は、副作用閾値のみを使用して刺激に対して電極（ポール又は端子）を選択する。時間を節約するために、一部のアルゴリズム実施形態は、望ましい刺激閾値（例えば、喉頭）に対して及び／又は副作用閾値（例えば、咳又は横隔神経捕捉又は筋肉捕捉）に対して試験することができる電流レベルを制限する。例えば、電流レベルは、１ｍＡに制限し、刺激が望ましい反応を引き起こすか否かを判断することができ、４ｍＡに制限し、刺激が副作用を引き起こすか否かを判断することができる。追加的に又は代替的に、制限された頭部及び頸部位置を試験することができる。
【００５３】
一部の実施形態は、センサを使用して頭部及び／又は頸部位置を検出する。例えば、歪みゲージ又はカメラを使用して位置を検出することができる。一部の実施形態において、臨床医又は患者は、頭部位置を決め、頭部位置をデバイスの中に入力する。一部の実施形態において、患者は、指令に応答し、患者の頭部を頭部位置のプログラムセットの中に移動する。
【００５４】
一部の実施形態において、アルゴリズムは、電極構成に対して最大インピーダンスを判断し、電力Ｐ＝Ｉ2Ｒを判断する。例えば、アルゴリズムは、試験頭部位置に対して最小の電力を要する電極構成を推奨することができる。
【００５５】
一部の実施形態において、アルゴリズムは、システムが電荷注入限界を超える刺激を送出するようにプログラムされるのを阻止する。例えば、アルゴリズムの中に予めプログラムすることができる電極表面積を使用して、電荷注入限界を推定することができる。
【００５６】
アルゴリズムは、望ましい血圧又は心拍数反応のような望ましい反応を与え、及び／又は副作用具備を回避するように設計された他の神経刺激治療に拡張することができる。例えば、経血管又は経鞘刺激を使用して頸動脈洞神経又は舌咽神経をターゲットにする神経刺激治療は、同様のアルゴリズムを実施し、望ましい刺激電極（例えば、ポール又は端子）、刺激ベクトル、及び刺激強度を判断することができる。
【００５７】
一部の実施形態は、リード移動及び／又は治療最適化を考慮するのに適切であるように、定期的に又は断続的にアルゴリズムを繰り返す。システム（例えば、デバイス又はプログラマー）は、自動的にアルゴリズムを開始するようにプログラムすることができる。一部の実施形態において、患者は、埋め込み型デバイスと共に外部デバイス又は信号（例えば、磁石又は無線通信）を使用してアルゴリズムを開始する。一部の実施形態においては、医師又は臨床が、アルゴリズムを開始する。
【００５８】
様々な実施形態は、複数の感知値を解析し、喉頭振動及び／又は咳のようなＮＣＴに対する生理反応を検出する。一部の実施形態は、神経刺激バーストのタイミングを生理反応のタイミングに関連付けて、生理反応がＮＣＴに起因するか否かを判断する。図１６は、喉頭振動が起こる時のインピーダンスのような感知された生理的パラメータの変動性における漸増を示している。望ましい他の位置の様々な実施形態は、神経刺激に対する望ましい生理反応として喉頭振動を使用する。図１７は、咳が起こる時の感知された生理的パラメータの変動性における漸増を示している。説明する他の位置の様々な実施形態は、神経刺激に対する望ましい生理反応として咳を使用する。限定ではなく一例として、一部のシステム実施形態は、強度が増大すると感知パラメータの変動性の傾向をモニタし、その傾向が閾値よりも大きく変化する場合に生理反応を検出する。
【００５９】
図１８は、患者の頸部１２７に神経刺激電極を埋め込むために使用することができるシステム１２６の実施形態を示している。例えば、神経刺激電極は、ＮＣＴを行うのに使用するために、頸部迷走神経の近くの内頸静脈又は頸動脈鞘内に位置することができる。プログラマー１２８は、呼吸センサ１２９、喉頭振動及び／又は咳を検出するように位置決めされた加速度計１３０、及び血圧センサ／カフ１３１に接続される。システムは、異なる頭部及び頸部位置に対する感知パラメータを使用してアルゴリズムを実施し、これを使用して、電極構成（電極セット及び刺激ベクトルを含む）をプログラムし、かつ刺激強度を制御するように振幅のような刺激パラメータをプログラムする。
【００６０】
図１９は、神経刺激システム１３２及びシステムを使用する環境の各部分の実施形態を例示する図である。図示のシステムは、喉頭活動を感知するための一例として加速度計のような活動センサ１３３と、迷走神経刺激を送出するための経静脈リード１３４と、ケーブル１３６を通じて活動センサに結合されてケーブル１３７を通じてリード１３４に結合された外部システム１３５とを含む。外部システム１３５は、神経刺激に対して望ましい及び／又は望ましくない反応閾値を検出するためのアルゴリズムを含む。
【００６１】
リード１３４の遠位端は、刺激電極を含み、刺激電極は、複数の可能な電極構成を含む。電極を埋め込むための過程の実施形態中に、リードの遠位端は、切開部を通して左鎖骨下静脈１３８に入り、鎖骨下静脈に進み、次に、電極が１つ又はそれよりも多くの迷走神経刺激部位に達するまで右内頸静脈１３９に入って進む。刺激電極は、リード１３４及び／又はスタイレット、ガイドワイヤ、又はガイドカテーテルのようなリード挿入ツールを使用して位置決めされ、必要に応じて再位置決めされる。
【００６２】
活動センサ１３３は、喉頭の上の頸部上に置かれ、喉頭活動を示す信号を感知する。喉頭活動は、迷走神経に送出された神経刺激に対する迷走神経１４０の反応の尺度として使用される。様々な実施形態において、喉頭活動は、電極の配置のために、かつ刺激強度（例えば、刺激振幅、周波数、持続期間、及びデューティサイクル）を制御するこれらのような刺激パラメータ及び神経刺激に対して迷走神経の反応に影響を与える様々なイベントの検出又はモニタリングをプログラムするためにモニタされる。
【００６３】
リード１３４の近位端は、埋め込みの操作中などに身体の外側に残り、これは、近位端を埋め込み型医療デバイスに接続する前に必要に応じて電極を置くことを可能にする。リード１３４の近位端は、ケーブル１３７のコネクタに結合されたコネクタを含み、外部システム１３５からの神経刺激の送出を可能にする。外部システムは、医師又は他の介護者のようなユーザが神経刺激の送出を制御し、活動センサによって感知された喉頭を示す信号をモニタすることを可能にする。
【００６４】
図２０は、神経刺激システム及びシステムを使用する環境の各部分の実施形態を例示する図である。システムは、主として神経刺激が、身体に埋め込まれた埋め込み型医療デバイス１４１から送出されるという点で図１９のシステムと異なる。実施形態において、図１９及び図２０は、埋め込み型神経刺激システムの埋め込み及び用途の異なるステージを示し、ここで図１９は、埋め込み手順の中間のシステム設定を示し、図２０は、埋め込み型神経刺激システムが慢性使用のためにプログラムされる時に埋め込み手順の最後のステージ中、又は埋め込み型神経刺激システムを必要に応じて調節する追跡試験中のような埋め込み型神経刺激システムが完全に埋め込まれた後のシステム設定を示している。外部システム及び埋め込み型医療デバイスは、遠隔通信リンクを通じて通信可能に結合される。一実施形態において、遠隔通信リンクは、誘導遠隔通信リンクである。代替的な実施形態において、遠隔通信リンクは、遠視野高周波遠隔通信リンクである。
【００６５】
図１９及び図２０に示すシステム実施形態は、迷走神経を刺激するための経静脈リードを含む。本発明の開示を読んで理解すると当業者には理解されるように、本主題は、経静脈リードを有する実施形態に限定されることもなければ、迷走神経を刺激する実施形態に限定されることもなく、これらの図に示すシステムは、血管内にないリード、又は迷走神経以外の別の神経を刺激するように位置決めされたリードと共に使用することができる。刺激電極は、神経ターゲットに隣接して置かれるように作動的に位置決めすることができる。
【００６６】
図２１は、神経刺激を送出する電極構成を推奨する方法の実施形態を示している。図示の方法は、一般的に、神経刺激に対して望ましい又は望ましくない反応に対する閾値データを収集する１４２。一例として、望ましい刺激閾値が感知され（例えば、喉頭振動）及び／又は望ましくない副作用閾値が感知される（例えば、咳）。初期頭部／頸部位置及び電極構成１４３に対して、神経刺激閾値試験ルーチンが実施される１４４。閾値データは、内部又は外部センサを使用して及び／又は人が患者フィードバック情報を入力することができるフィードバックデバイスを使用して判断することができる。患者フィードバックデータは、患者又は臨床医によってパッドの中に入力することができる。閾値試験ルーチンは、神経刺激を送出し、第１の頭部／頸部位置に対する複数の刺激強度値及び複数の電極構成を段階的に通る。１４５において、試験された電極構成及び頭部／頸部位置に対する閾値データを記録する。収集閾値は、その頭部位置に対する表の中に投入される。１４６において判断したような試験頭部／頸部位置に対する試験すべき付加的な電極構成がある場合、図示の方法は、１４７において過程を開始し、頭部／頸部位置に対する次の電極構成を試験する。試験頭部／頸部位置に対する試験すべき付加的な電極構成がない場合、電極構成は、１４８において判断したように試験すべき付加的な頭部／頸部位置がある場合に判断される。この過程は、試験すべき付加的な頭部／頸部位置がある場合、次の頭部／頸部位置に対する試験を開始する。試験すべきそれ以上の頭部／頸部位置がない時に、図示の方法は、１４９の過程に移り、測定閾値に基づいて推奨を行う。
【００６７】
各電極構成に対して、一部のシステム実施形態は、全体的に１５０において示すように、喉頭捕捉の試験頭部／頸部位置に対する最高記録刺激閾値（例えば、喉頭捕捉）を判断する。各電極構成に対して、一部のシステム実施形態は、全体的に１５１において示すように、試験頭部／頸部位置に対する最低副作用閾値（例えば、咳）を判断する。一部の実施形態は、副作用刺激閾値ではなくて望ましい刺激閾値を探し、一部の実施形態は、望ましい刺激閾値でなくて副作用閾値を探し、一部の実施形態は、望ましい刺激閾値及び副作用刺激閾値の両方を探す。システムは、全体的に１５２において示すように、最高刺激閾値及び／又は最低副作用閾値に基づく電極構成を推奨する。例えば、ある実施形態は、喉頭捕捉に対して最低閾値を提供する電極構成を選択する。ある実施形態は、副作用に対して最高閾値を提供する電極構成を選択する。一部の実施形態は、喉頭捕捉に対する最低閾値及び副作用に対する最高閾値の両方を提供する電極構成を推奨する。両基準を満たし、かつ望ましい反応に対して最低閾値及び望ましくない反応に対して最高閾値を提供する電極構成がない場合、システムは、依然として患者が治療に耐えることを可能にする有効な治療を適用するのに適切であるような望ましい及び望ましくない反応に対する閾値の関数に基づいて適切な電極構成を判断する。
【００６８】
図２２は、様々な実施形態によるＶＳＴシステムを示している。埋め込み型デバイスは、ＶＳＴシステム全体を提供することができる。一部の実施形態は、外部デバイスを使用して、埋め込み型迷走神経刺激器の埋め込み中などにモニタリング機能を提供する。一部の実施形態は、埋め込みリード及び外部刺激器を使用する。図示のＶＳＴ１５３は、ＶＳＴを与えるパルス発生器１５４、ＶＳＴの強度を変更又は変調する変調器１５５、及びフィードバックするＶＳＴ反応モニタ１５６を含む。自律神経系は、全体的に１５７において示されている。適切な電極１５８を使用して、望ましい神経刺激及び神経刺激の影響を受けるパラメータを感知するセンサ１５９を提供する。ＶＳＴに迅速に反応する生理的パラメータは、閉ループシステムにおいて又は埋め込み過程中に使用することができる。このようなパラメータの例は、心拍数、喉頭振動、咳、血圧、呼吸、及び電気記録図パラメータを含む。より遅い反応を有する他のパラメータを使用して、治療に有効な投与量が送出されていることを確認することができる。センサ及び電極は、単一リードに一体化することができ、又は複数のリードを使用することができる。更に、様々なシステム実施形態は、異なる又は一体化した埋め込み型心臓律動管理デバイスと通信することができる埋め込み型神経刺激器を使用する機能を実施する。
【００６９】
図示の反応モニタ１５６は、刺激がある時間に対応するパラメータ値を示す第１のフィードバック信号１６０を提供するための刺激がある時間中、及び刺激がない時間に対応するパラメータ値を示す第２のフィードバック信号１６１を提供するための刺激がない時間中にパラメータをモニタする。信号１６０及び１６１は、個別の線として示されている。これらの信号１６０及び１６１は、異なる信号経路にわたって又は同じ信号経路にわたって送ることができる。比較器１６２は、第１及び第２のフィードバック信号１６０及び１６１を受け入れ、これらの信号に基づいてパラメータ値の検出変化を判断する。更に、比較器は、検出変化を許容される変化と比較し、これは、デバイスの中にプログラムすることができる。例えば、デバイスをプログラムし、ＶＳＴ中の心拍数減少を刺激なしで心拍数の百分率（例えば、約９５％）よりも少なくないことを可能にすることができる。デバイスを定量値でプログラムし、ＶＳＴ中の心拍数の減少を刺激なしで心拍数よりもその定量値（例えば、１分間当たり５拍動）よりも少なくないことを可能にすることができる。検出変化（信号１６０及び１６１に基づく）と許容される変化との比較は、比較結果１６３を提供し、これを使用して、変調器を適正に制御して適用されたＶＳＴを調節する。
【００７０】
図示のデバイスは、限定ではなく一例として、センサ１６４及び変動解析器又は周波数解析器のような解析器１６５を含む。解析器は、複数の感知インピーダンス値を解析し、喉頭振動及び／又は咳が神経刺激によって引き起こされるか否かを判断する。デバイスは、咳を表すことができるような上方境界値１６６と喉頭振動を表すことができるような下方境界１６７とでプログラムされる。解析器の出力は、下方及び上方境界と比較され、ＶＳＴ強度が境界を超えているか否かを判断する。
【００７１】
一部の実施形態は、ＶＳＴ強度に対する上方境界によって及び一部の実施形態では強度に対する下方境界によって制限されたＶＳＴ強度を調節する治療プロトコルを使用する。ＶＳＴ強度は、感知パラメータに基づいて本主題によって設定された許容される境界内で調節することができる。一部の治療プロトコルは、スケジュール（例えば、１日の時間）又は感知データ（例えば、活動）に基づいてＶＳＴ強度に対する上方境界及び／又は下方境界を調節する。
【００７２】
様々な変調器実施形態は、ＶＳＴを与えるのに使用する刺激信号の振幅を変更することにより、ＶＳＴを与えるのに使用する刺激信号の周波数を変更することにより、ＶＳＴを与えるのに使用する刺激信号のバースト周波数を変更することにより、ＶＳＴを与えるのに使用する刺激信号のパルス幅を変更することにより、ＶＳＴを与えるのに使用する刺激信号のデューティサイクルを変更することにより、又はこれらの刺激信号特性のうちの２つ又はそれよりも多くの様々な組合せを変更することにより、ＶＳＴ強度を調節する。
【００７３】
ＶＳＴを行うための図示のシステムは、広範囲の治療適用において有用である。広範囲の治療適用は、心臓組織のリモデリングを防止し、心臓血管疾患のリモデル心臓組織を逆にし、かつ高血圧症を治療するために刺激を与えることを伴う。ＶＳＴは、例えば、毎分のうちの一部分の間（約１０秒）適用することができる。ＶＳＴは、刺激の持続期間又はデューティサイクルを調節することによって調節することができる（例えば、毎分約５秒又は１５秒又は３０秒毎に約５から１５秒又は２分毎に約５から３０秒、又は５分毎に約５秒から３分、又は連続的刺激）。実施形態により、ＶＳＴは、遠心性及び求心性軸索の両方を非選択的に刺激する。図示の値は、一例として示されており、限定するものではない。数日、数週間、数ヶ月、及び数年にわたって、ＶＳＴに対する生理反応は、神経適合、組織封入、繊維化、インピーダンス変化などのようないくつかの理由のために変化する場合がある。様々な閉ループシステム実施形態は、ＶＳＴに対して迅速かつ予想可能な反応を有する少なくとも１つのパラメータをモニタし、モニタしたパラメータを使用して、神経刺激信号を適正に変化させ、副交感神経系の望ましい刺激をもたらす。一部の実施形態は、心拍数をモニタする。一部の実施形態は、喉頭振動をモニタし、ＶＳＴに対して必要に応じてＶＳＴ強度を調節して喉頭振動を引き出す。
【００７４】
図２３は、本主題の様々な実施形態により神経刺激（ＮＳ）構成要素１６９及び心調律管理（ＣＲＭ）構成要素１７０を有する埋め込み型医療デバイス（ＩＭＤ）１６８を示している。ＮＳ及びＣＲＭ構成要素は、同じＩＭＤ缶に属する。一部の実施形態は、ＮＳ構成要素及びＣＲＭ構成要素を個別の埋め込み型デバイスに組み込んでいる。ＮＳ構成要素及びＣＲＭ構成要素の協調は、医師又は臨床医によって管理することができ、又はプログラマー又はデバイス内のプログミングによって管理することができる。図示のデバイスは、コントローラ及びメモリを含む。様々な実施形態により、コントローラは、ハードウエア、ソフトウエア、又はハードウエア及びソフトウエアの組合せを含み、神経刺激及びＣＲＭ機能を実施する。例えば、本発明の開示で上述したように、治療を行う上で頭部／頸部移動を考慮するためのプログラムされた治療適用及びアルゴリズムは、メモリに具現化され、プロセッサを実行するコンピュータ可読命令として格納しておくことができる。例えば、本明細書で開示するような治療スケジュール、プログラマブルパラメータ、及び閾値検出又は投与量設定アルゴリズムは、メモリに格納することができる。更に、一部の実施形態は、神経刺激に対する閾値を検出するための閾値検出ルーチンを格納し、一部の実施形態は、投与量を滴定するための投与量設定ルーチンを格納し、かつ一部の実施形態は、望ましい電極構成、刺激ベクトル、及び刺激パラメータに推奨するために使用するアルゴリズムを格納し、そこでは、推奨が頭部／頸部移動を考慮している。様々な実施形態により、コントローラは、プロセッサを含み、メモリに組み込まれた命令を実行して神経刺激及びＣＲＭ機能を実施する。図示の神経刺激治療１７１は、心不全又は他の心臓血管疾患を治療するためのＶＳＴのようなＶＳＴを含むことができる。様々な実施形態は、徐脈ペーシング、ＡＴＰのような抗頻脈治療、除細動及び心臓除細動、及び心臓再同期治療（ＣＲＴ）のようなＣＲＭ治療１７２を含む。図示のデバイスは、プログラマー又は別の外部又は内部デバイスと通信するのに使用するための送受信機１７３及び関連回路を更に含む。様々な実施形態は、遠隔通信コイルを含む。
【００７５】
ＣＲＭ治療構成要素１７０は、コントローラの制御の下で構成要素を含み、１つ又はそれよりも多くの電極を使用して心臓を刺激し及び／又は心臓信号を感知する。図示のＣＲＭ治療部分は、電極を通して電気信号を提供して心臓を刺激するのに使用するためのパルス発生器１７４を含み、感知心臓信号を検出して処理するための感知回路１７５を更に含む。インタフェース１７６は、一般的に、コントローラとパルス発生器及び感知回路との間で通信するのに使用するように示されている。３つの電極は、ＣＲＭ治療を適用するのに使用するための例として示されている。しかし、本主題は、特定の数の電極部位に限定されない。各電極は、それ自体パルス発生器及び感知回路を含むことができる。しかし、本主題は、そのように限定されるものではない。パルス発生及び感知機能を多重化し、複数の電極で機能することができる。
【００７６】
ＮＳ治療構成要素１６９は、コントローラの制御下の構成要素を含み、心拍数、血圧、呼吸のような神経活動又は神経活動の代わりのものに関連付けられた神経刺激ターゲット及び／又は感知パラメータを刺激する。３つのインタフェース１７７は、神経刺激を提供するのに使用するために示されている。しかし、本主題は、特定の数のインタフェース、又はあらゆる特定の刺激又は感知機能に限定されない。パルス発生器１７８を使用して、神経刺激ターゲットを刺激するのに使用するために１つの変換器／電極又は複数の変換器／電極に電気パルスを提供する。様々な実施形態により、パルス発生器は、回路を含み、刺激パルスの振幅、刺激パルスのパルス幅、刺激パルスの周波数、パルスのバースト周波数、及び矩形波、三角形波、正弦波、及び望ましい調和成分を有する波のようなパルスの形態を設定し、一部の実施形態ではこれらを変化させて、白色ノイズ又は他の信号を模倣する。感知回路１７９を使用して、神経活動、心拍数、血圧、呼吸などセンサのようなセンサから信号を検出して処理する。センサを使用して、喉頭振動を感知することができる。センサを使用して、ある状態を検出することができる（例えば、活動を検出するのに使用する加速度計）。インタフェース１７７は、一般的に、コントローラとパルス発生器及び感知回路との間で通信するのに使用するために示されている。各インタフェースは、例えば、個別のリードを制御するのに使用することができる。ＮＳ治療部分のみの様々な実施形態は、パルス発生器を含み、神経ターゲットを刺激する。図示のデバイスは、クロック／タイマを更に含み、これを使用して、プログラム刺激プロトコル及び／又はスケジュールによるプログラム治療を行うことができる。
【００７７】
図２４は、様々な実施形態によるマイクロプロセッサベースの埋め込み型デバイス実施形態の系統図である。デバイスのコントローラは、双方向データバスを通じてメモリ１８１と通信するマイクロプロセッサ１８０である。コントローラは、状態機械タイプの設計を使用して他のタイプの論理回路（例えば、個別の構成要素又はプログラマブル論理アレイ）によって実施することができる。本明細書に使用される場合、用語「回路」は、個別の論理回路又はマイクロプロセッサのプログミングのいずれかを意味すると取るべきである。図に示されているのは、リング電極１８２Ａ−Ｃ及び先端電極１８３Ａ−Ｃ、感知振幅１８４Ａ−Ｃ、ペーシング刺激１８５Ａ−Ｃ、及びチャンネルインタフェース１８６Ａ−Ｃを有する双極リードを含む「Ａ」から「Ｃ」で表した感知及びペーシングチャンネルの３つの例である。各チャンネルは、従って、電極に接続されたパルス発生器で構成されたペーシングチャンネルと、電極に接続された感知増幅器で構成された感知チャンネルとを含む。チャンネルインタフェース１８６Ａ−Ｃは、マイクロプロセッサ１８０と双方向に通信し、各インタフェースは、ペーシングパルスを出力し、ペーシングパルス振幅を変更し、かつ感知増幅器に対してゲイン及び閾値を調節するために、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コンバータと、マイクロプロセッサによって書き込むことができるレジスタとを含むことができる。ペースメーカーの感知回路は、特定のチャンネルによって発生する電気記録図信号（すなわち、心臓の電気活動を表す電極によって感知される電圧）が、指定された検出閾値を超える時に、心室感知、すなわち、心房感知又は心室感知のいずれかを検出する。特定のペーシングモードに使用するペーシングアルゴリズムは、このような感知を使用して、ペーシングをトリガ又は抑制する。内因性心房及び／又は心室レートは、それぞれ心房及び心室感知の間の時間間隔を測定することによって測定することができ、心房及び心室頻脈性不整脈を検出するのに使用することができる。
【００７８】
各双極リードの電極は、リード内のコネクタを通じてマイクロプロセッサによって制御されたスイッチングネットワーク１８７に接続される。スイッチングネットワークを使用して、内因性心臓活動を検出するために感知振幅器の入力に、及びペーシングパルスを送出するためにパルス発生器の出力に電極を切り換える。スイッチングネットワークはまた、リードのリング及び先端電極の両方を使用して双極モードで、又はデバイスハウジング（缶）１８８を有するリードの電極又は接地電極として機能する別のリード上の電極のうちの１つのみを使用して単極モードでのいずれかでデバイスが感知又はペーシングすることを可能にする。ショックパルス発生器１８９はまた、ショックを受けやすい頻脈性不整脈を検出するとショック電極（例えば、電極１９０及び１９１）を通じて心房又は心室に除細動ショックを送出するためにコントローラにインタフェースで接続される。
【００７９】
チャンネルＤ及びＥとして識別された神経刺激チャンネルは、副交感神経刺激及び／又は交感神経抑制を行うためにデバイスの中に組み込まれ、ここで、一方のチャンネルは、第１の電極１９２Ｄ及び第２の電極１９３Ｄ、ペーシング刺激１９４Ｄ、及びチャンネルインタフェース１９５Ｄを有する双極リードを含み、他方のチャンネルは、第１の電極１９２Ｅ及び第２の電極１９３Ｅ、ペーシング刺激１９４Ｅ、及びチャンネルインタフェース１９５Ｅを有する双極リードを含む。他の実施形態は、単極リードを使用することができ、その場合には、神経刺激パルスは、缶又は別の電極に関連している。他の実施形態は、三極又は多極リードを使用することができる。様々な実施形態において、各チャンネルのパルス発生器は、振幅、周波数、デューティサイクルなどに関してコントローラによって変更することができる一列の神経刺激パルスを出力する。この実施形態において、神経刺激チャンネルの各々は、適切な神経ターゲットの近くに血管内に配置することができるリードを使用する。他のタイプのリード及び／又は電極も使用することができる。一部の実施形態において、神経刺激電極のリードは、無線リンクによって置換される。センサ１９６をマイクロプロセッサが使用して、捕捉（例えば、喉頭振動）、治療の効率（例えば、心拍数、血圧）を判断し、及び／又はイベント（例えば、咳）又は状態（例えば、活動センサ）を検出する。
【００８０】
図は、マイクロプロセッサに接続された遠隔通信インタフェース１９７を示し、マイクロプロセッサを使用して、外部デバイスと通信することができる。図示のマイクロプロセッサは、神経刺激治療ルーチン及び心筋（ＣＲＭ）刺激ルーチンを実行することができる。ＮＳ治療ルーチンの例は、ＶＳＴ治療を含み、心筋治療を適用する。ＮＳ治療ルーチンはまた、本文書に説明するようなルーチン又はアルゴリズムを含む。心筋治療ルーチンの例は、徐脈ペーシング治療、心臓除細動又は除細動治療のような抗頻脈ショック治療、抗頻脈ペーシング治療（ＡＴＰ）、及び心臓再同期治療（ＣＲＴ）を含む。
【００８１】
図２５〜図２６は、ＶＳＴを与えるようになったシステム実施形態を示し、かつ左及び右迷走神経の両方を刺激することができる両側システムとして示されている。当業者は、本発明の開示を読んで理解すると、システムを設計して右迷走神経のみを刺激することができ、システムを設計して左迷走神経のみを刺激することができ、かつシステムを設計して右及び左迷走神経の両方を両側に刺激することができることを理解するであろう。システムを設計し、神経連絡を刺激し（迷走神経を刺激する時副交感神経反応をもたらす）、又は神経連絡を抑制する（迷走神経を抑制する時交感神経反応をもたらす）。様々な実施形態は、神経において神経繊維の一部の一方向の刺激又は選択的刺激を送出する。図２５〜図２６は、迷走神経を刺激するためのリードの使用を示している。無線技術は、リードなし電極が、迷走神経を刺激するようになっており、ＶＳＴを制御するのに使用するために埋め込み型システムと無線で通信するように更に適合されるようにリードの代わりに使用することができる。
【００８２】
図２５は、迷走神経を刺激するように位置決めされたリード１９９で患者の胸部の皮下に又は筋肉下にＩＭＤ１９８が置かれるシステム実施形態を示している。様々な実施形態により、神経刺激リード１９９は、神経ターゲットに対して皮下にトンネルを生じ、神経カフ電極を有して神経ターゲットを刺激することができる。一部の迷走神経刺激リードの実施形態は、神経ターゲットの近くに血管の中に静脈内注射で給送され、経血管的に神経ターゲットを刺激するために血管内の電極を使用する。例えば、一部の実施形態は、内頸静脈内に位置決めされた電極を使用して迷走神経を刺激する。他の実施形態は、気管、内頸静脈の喉頭枝、及び鎖骨下静脈内から神経ターゲットに神経刺激を送出する。神経ターゲットは、超音波及び光エネルギ波形のような他のエネルギ波形を使用して刺激することができる。図示のシステムは、デバイスのハウジング上にリードなしＥＣＧ電極２００を含む。これらのＥＣＧ電極は、例えば、心拍数を検出するのに使用することができる。
【００８３】
図２６は、様々な実施形態により、心臓にＣＲＭ治療を適用するように位置決めされたリード２０２で、及び迷走神経のような神経ターゲットにおいて神経交通を刺激及び／又は抑制するように位置決めされたリード２０３で患者の胸部の皮下に又は筋肉下に置かれたＩＭＤ２０１を示している。様々な実施形態により、神経刺激リードは、神経ターゲットに対して皮下にトンネルを生成し、神経カフ電極を有して神経ターゲットを刺激することができる。一部のリードの実施形態は、神経ターゲットの近くに血管の中に静脈内注射で給送され、経血管的に神経ターゲットを刺激するために血管内の変換器を使用する。例えば、一部の実施形態は、内頸静脈内に位置決めされた電極を使用して迷走神経をターゲットにする。
【００８４】
図２７は、外部システム２０４の実施形態を示すブロック図である。外部システムは、一部の実施形態ではプログラマーを含む。例示的な実施形態において、外部システムは、患者管理システムを含む。図示のように、外部システムは、外部デバイス２０５、電気通信網２０６、及び遠隔デバイス２０７を含む患者管理システムである。外部デバイス２０５は、埋め込み型医療デバイス（ＩＭＤ）の近傍内に置かれ、ＩＭＤと通信するための外部遠隔通信システム２０８を含む。遠隔デバイスは、１つ又はそれよりも多くの遠隔位置にあり、ネットワークを通して外部デバイスと通信し、従って、医師又は他の介護者が遠く離れた位置から患者をモニタ及び治療することを可能にし、及び／又は１つ又はそれよりも多くの遠隔位置から様々な治療リソースへのアクセスを可能にする。図示の遠隔デバイスは、ユーザインタフェース２０９を含む。様々な実施形態により、外部デバイスは、神経刺激器、プログラマー、又はコンピュータ、パーソナルデータアシスタント、又は電話のような他のデバイスを含む。様々な実施形態において、外部デバイスは、適切な通信チャンネルにわたって互いに通信するようになった限定ではなく一例としてコンピュータのような２つのデバイスを含む。外部デバイスは、患者又は医師が使用して、例えば、患者の不快感を示すフィードバックを提供することができる。
【００８５】
本主題を読んで理解すると当業者には理解されるように、本主題の様々な実施形態は、神経刺激システムを迅速かつ正確に埋め込み、プログラムし、断続的にシステムをプログラムし直し、患者の治療受容度を改善し、有効な治療レベルを維持する機能を改善する。本明細書に図示して説明するモジュール及び他の回路は、ソフトウエア、ハードウエア、ファームウエア、及びこれらの組合せを使用して実施することができる。
【００８６】
上述の詳細説明は、例示するように考えられており、制限するものではない。他の実施形態は、上記説明を読んで理解すると当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、従って、特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が享受する均等物の全範囲と共に判断されなければならない。
【符号の説明】
【００８７】
１４２  望ましい及び／又は望ましくない生理反応に関する刺激閾値データを収集する段階
１４３  初期頭部／頸部位置及び電極構成を選択する段階
１４５  試験された電極構成及び頭部／頸部位置に対する閾値データを記録する段階
１４７  頭部／頸部位置に対する次の電極構成を試験する段階
１４９  次の頭部／頸部位置を試験する段階
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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