(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓再同期療法（ＣＲＴ）システムにおいて、
メモリ（７０９）と、
患者に植え込まれるように構成された植込型ハウジング（７２０）と、
ハウジングに接続された複数の電極（７０７，７１４）と、
前記複数の電極のうちの少なくとも一部を用いて１つ以上の心臓電気信号を感知するように構成された感知回路（７０４）と、
左心室パルスと内因性心房活動の波面との間の融合のためのパルスタイミングを有する同時性最適化モードと、左心室パルスおよび右心室パルスのそれぞれの波面の間の融合のためのパルスタイミングを有する前負荷最適化モードとにより、前記複数の電極のうちの少なくとも一部を用いてＣＲＴを送達するように構成された刺激回路（７３０）と、
メモリに記憶されたプログラム命令を実行し、システムに、１つ以上の心臓電気信号の１つ以上のパラメータを識別し、該パラメータをパラメータの所定の時間閾値と比較し、該パラメータとパラメータの所定の時間閾値との比較結果に基づき刺激回路を用いて治療送達用の同時性最適化モードと前負荷最適化モードとの間の選択を行わせるように構成されたコントローラ（７０５）と、を備えるシステム。
【請求項２】
心臓電気信号から識別される１つ以上のパラメータは、心房内因性活動と心室内因性活動との間の相対的なタイミングを表す間隔を含み、
パラメータとパラメータの所定の時間閾値との比較は、心房内因性活動と心室内因性活動との間の相対的なタイミングを表す間隔と間隔閾値との比較を含み、
間隔が間隔閾値を超える場合、同時性最適化モードが選択され、
間隔が間隔閾値未満である場合、前負荷最適化モードが選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
心臓電気信号から識別される１つ以上のパラメータはＰＲ間隔を含み、
ＰＲ間隔と比較されるパラメータの所定の時間閾値は所定のＰＲ間隔閾値であり、
ＰＲ間隔が所定のＰＲ間隔閾値未満である場合、同時性最適化モードが選択され、
ＰＲ間隔が所定のＰＲ間隔閾値より大きい場合、前負荷最適化モードが選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
所定のＰＲ間隔閾値は１９０ミリ秒である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
所定のＰＲ間隔閾値は１６０〜２２０ミリ秒である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
心臓電気信号から識別される１つ以上のパラメータは、ＲＶ−ＬＶ間隔、ＲＡ−ＬＶ間隔、ＡＶ間隔、Ｐ波継続時間、ＱＲＳ幅、虚血／非虚血状態の存在を示すパラメータ、心房細動の存在を示すパラメータ、またはＡＶ結節点ブロックの存在を示すパラメータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
同時性最適化モードは、心室パルスと内因性心房活動の波面との間の融合について最適化を各々行うＬＶ単独ＣＲＴまたは両心室同時ＣＲＴを含み、
前負荷最適化モードは、左心室パルスおよび右心室パルスに関連した波面の間の融合のために左右心室を連続的に刺激する両心室連続ＣＲＴを含む、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に心臓ペーシング装置および療法に関し、より詳細には、複数の心臓再同期療法モードの間の選択を行うためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
正常に機能するとき、心臓はリズミカルに収縮し、身体中を通じて血液を拍出するポンプとして働くことができる。心臓は、ＳＡ節から心筋全体を通じて励起インパルス（すなわち、脱分極）を急速に伝導させることの可能な特別な伝導経路を心房および心室の両方に有する。これらの特別な伝導経路は、脱分極をＳＡ節から心房心筋へ、房室結節へ、および心室心筋へ伝達し、両心房および両心室の協調した収縮を生じさせる。
【０００３】
これらの伝導経路は、各房室の筋繊維の収縮や各心房または心室の収縮を、反対側の心房または心室と同期させる。特別な伝導経路が正常に機能することによって与えられる同期なしでは、心臓のポンピング効率は大幅に低下する。これらの伝導経路の病理を示す患者は、心拍出量が損なわれることによる影響を受ける。
【０００４】
正常な場合、心臓の各房室の筋肉壁は精密なシーケンスにより同期して収縮し、心臓を通じて血液を効率的に循環させる。特に、左右心房は同期して収縮（例えば、心房収縮）および弛緩を行う。心房収縮の直後に、左右心室は同期して収縮（例えば、心室収縮）および弛緩を行う。心臓の幾つかの疾患または不整脈（伝導系のブロック、心臓疾患（例えば、冠動脈疾患）、心臓弁機能異常、または心不全など）によって、心臓が正常に動作することが妨げられることがある。
【０００５】
伝導系のブロックは、房室結節を通じて伝わる電気的インパルスにわずかなまたは重度の遅延を生じさせ、不適当な心室収縮および充満を引き起こすことがある。ブロックが心室にある状況（例えば、右脚および左脚）では、右心室および／または左心室は遅い筋組織伝導を通じてしか興奮されない。結果として、影響を受けた心室の筋肉壁は同期して収縮せず（例えば、非同期収縮）、これによって、心臓が酸素豊富な血液を身体中を通じて拍出する全体的な効力は低下する。
【０００６】
心房および／または心室の収縮のリズムおよび協調を改良することを試みて１つ以上の心房にペーシング刺激を提供する心臓リズム管理装置が開発されている。心臓リズム管理装置は、通常、心臓からの信号を感知するための回路と、心臓に電気刺激を提供するためのパルス発生器とを備える。患者の心房および／または心静脈内に延びるリードは、心臓の電気信号を感知して不整脈を治療するための様々な療法にしたがって心臓に電気刺激を送達する電極に接続される。
【０００７】
ペースメーカーは、心臓のポンピング効率を維持する収縮リズムを生成する際に心臓を支援するように時間調整された一連の低エネルギーペースパルスを送達する心臓リズム管理装置である。ペースパルスは、患者の必要に応じて、断続的な場合もあり、連続的な場合もある。１つ以上の心房の感知およびペーシングを行うための様々なモードを有する多数のカテゴリのペースメーカー装置が存在する。
【０００８】
ペーシング療法は、心不全（ＨＦ）の治療において用いられている。心不全は心臓のポンピング出力を減少させ、末梢組織の要求を満たすのに十分な血液を送達することが不可能となる。心不全は、心臓の左心側、右心側、または両側に影響を与える場合があり、虚弱、呼吸の減少、および肺その他の体内組織における体液の蓄積を引き起こす場合がある
、例えば、ＨＦは、心筋の悪化によって心臓肥大および／または収縮性の低下が生じるときに生じ得る。収縮性の低下は血液の心拍出量を減少させるので、心拍数の上昇を生じる場合がある。一部の場合、ＨＦは、心房または心室非同期と呼ばれる左右の心房室の非同期収縮によって引き起こされる。特に、左心室または右心室が影響を受けるとき、非同期収縮は心臓のポンピング効率を有意に低下させることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、心臓再同期療法（ＣＲＴ）に対する患者の応答を最適化する、ＣＲＴモードを選択するためのシステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一部の方法の実施形態は、心臓再同期療法（ＣＲＴ）モードを選択することに関する。この方法は、患者の心電図（ＥＣＧ）データを感知する工程と、感知したＥＣＧデータからＰＲ間隔を識別する工程と、ＰＲ間隔を閾値と比較する工程と、ＰＲ間隔と閾値との比較結果に基づき同時性最適化モードと前負荷最適化モードとの間の選択を行うことによって、ＣＲＴモードを選択する工程と、を含む。一部の実施形態では、パラメータが閾値未満である場合、同時性最適化モードが選択される。同時性最適化モードは、左心室パルスと内因性波面との間の融合についてＣＲＴを最適化し得る。同時性最適化モードは、左心室のみを刺激するＬＶ単独ＣＲＴと、左心室および右心室を同時に刺激する両心室同時ＣＲＴとのいずれかを含み得る。パラメータが閾値より大きい場合、前負荷最適化モードが選択され得る。前負荷最適化モードは、左心室ペースおよび右心室ペースのそれぞれの波面の間の融合についてＣＲＴを最適化し得る。前負荷最適化モードは、左心室および右心室を刺激する両心室連続ＣＲＴを含み得る。左心室の刺激と右心室の刺激との間のタイミングは、左心室および右心室の間の同時性について最適化され、心房と心室との間のタイミングは、左心室の前負荷について最適化される。
【００１１】
一部のシステムの実施形態は、心臓再同期療法（ＣＲＴ）システムに関する。このシステムは、メモリと、患者に植え込まれるように構成された植込型ハウジングと、ハウジングに接続された複数の電極と、前記複数の電極のうちの少なくとも一部を用いて１つ以上の心臓電気信号を感知するように構成された感知回路と、左心室パルスと内因性波面との間の融合のためのパルスタイミングを有する同時性最適化モードと、左心室パルスおよび右心室パルスのそれぞれの波面の間の融合のためのパルスタイミングを有する前負荷最適化モードとにより、前記複数の電極のうちの少なくとも一部を用いてＣＲＴを送達するように構成された刺激回路と、メモリに記憶されたプログラム命令を実行し、システムに、１つ以上の心臓電気信号の１つ以上のパラメータを識別し、パラメータをパラメータ閾値と比較し、パラメータとパラメータ閾値との比較結果に基づき刺激回路を用いて治療送達用の同時性最適化モードと前負荷最適化モードとの間の選択を行わせるように構成されたコントローラと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複数のＣＲＴモードを用いて実行される研究からの結果を示すチャート。
【図２】ＣＲＴモードを選択するための処理を示すフローチャート。
【図３】ＣＲＴモードを選択する処理を示す別のフローチャート。
【図４】ＣＲＴモードを選択するためのタイミング間隔を判定するのに有用な特徴を備える心臓の脱分極に関連した心臓信号波形を示す図。
【図５】ＣＲＴモードを選択するためのタイミング間隔を判定するのに有用な特徴を備える心臓の脱分極に関連した心臓信号波形を示す図。
【図６】ＣＲＴモード選択方法を実装するように構成され得る患者植込型療法装置を示す図。
【図７】ＣＲＴモードを選択するために用いられる回路のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は様々な修飾形態および代替形態に適用可能であるが、それらのうち特定のもののみを図面に例として示すとともに、以下に詳細に説明する。しかしながら、記載の特定の実施形態へ本発明を限定する意図ではないことが理解される。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲の内にある全ての修飾形態、均等物、および代替形態を含むものであることが意図される。
【００１４】
以下の図示した実施形態に関する記載では、その一部をなす添付の図面を参照するが、それは本発明が実施され得る様々な実施形態を例示として示しているものである。他の実施形態が利用され得ること、本発明の範囲から逸脱することなく構造的および機能的な変更がなされ得ることが理解される。
【００１５】
本発明による、システム、装置、または方法は、以下に記載の特徴、構造、方法、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含んでよい。例えば、装置またはシステムは、以下に記載の有利な特徴および／または処理のうちの１つ以上を含むように実装され得る。そのような装置またはシステムは、本明細書に記載の特徴のすべてを含む必要はなく、有用な構造および／または機能を提供する選択された特徴を含むように実装されることが意図される。そのような装置またはシステムは様々な治療または診断の機能を提供するように実装され得る。
【００１６】
心不全、長期ペーシング、虚血、心筋梗塞、および／または他の要因は、心筋の電気的、機械的、または電気機械的な特性における非一様性を生じることがある。これらの非一様性は心臓の房室を非協調性に収縮させ、非効率的なポンプ動作を生じることがある。
【００１７】
心不全に関連した不規則かつ非効率的な心臓のポンプ動作は、ブロックまたは心臓の電気伝導における遅延の結果であることがある。通常、心周期は、右心房の洞房結節（ＳＡ節）において開始する電気的な不活性化インパルスによって始まる。脱分極信号が、次いで、隣接した細胞の脱分極の連鎖反応によって、ＳＡ節から心臓の他の部分に伝達される。この脱分極信号は心房を脱分極化する波として広がり、心房を収縮させる。脱分極の伝播は、心房と心室との間に位置する房室結節（ＡＶ節）にも移動する。
【００１８】
通常、脱分極信号は、ＡＶ節を通じて心室に広がる。脱分極信号は、通常、ＡＶ節を通じて伝達される際に遅延する。この遅延によって心房には収縮に充分な時間が与えられ、心室へさらに血液が送られるので、心室は、前充満（ｐｒｅｆｉｌｌｉｎｇ）と呼ばれる過程において収縮する前に膨張する。心室の前充満は、より大きい心臓ポンピングの生産性および効率に関連していると考えられる。
【００１９】
脱分極信号は、ＡＶ節からヒス束へ、次いでプルキンエ線維へ移動する。プルキンエ線維は、左右の束分岐を通じて心室のそれぞれの壁の心筋に脱分極信号を誘導する。通常、心室の２つの側壁は、左右の束分岐から分離した脱分極信号をほぼ同時に受け取り、協調した心室収縮を引き起こす。各心室の脱分極波面は、互いに打ち消しあう傾向がある。
【００２０】
脱分極の伝播が束分岐のうちの１つ（例えば、左脚ブロックまたは右脚ブロック）において不規則である場合、２つの心室は同時に収縮しない可能性が高い。不規則な伝導に関連した心室は、ブロックされた分岐から、または反対側の心室から伝達される心筋の脱分極波面から脱分極インパルスを受け取った後、最終的に脱分極化し収縮し得る。束脚ブロックなどの不規則な伝導によって、反対側の心室が収縮を開始、さらには完了した後にのみ、心室が収縮を開始することがあり、これによって、より生産性の低い収縮パターンが
生じることがある。
【００２１】
心臓再同期療法（ＣＲＴ）は、電気伝導の異常を治療するために用いられることが可能である。特に、ＣＲＴは、心臓の一部分に電気刺激を送達して、心臓の活性化を再同期させ、不規則な伝導に対処するために用いられることが可能である。このようにして、ＣＲＴは、身体中を通じて血液を循環させるのに必要な心房および心室の収縮効率を改良することが可能である。
【００２２】
ＣＲＴは、ポンピング効率が改良され心拍出量が増大した、より協調した心室の収縮を生じる。再同期は、一定の患者では、左心室（ＬＶ）など単一の部位においてペーシングを行うことによって達成可能である。例えば、ＬＶペースは、右心室（ＲＶ）感知に対して開始された適切な遅延の後に送達されてもよく、心房感知またはペースに対して開始された適切な遅延の後に送達されてもよい。一部の構成では、再同期ペーシングには、左右心室に対するペースが同時に（ハードウェアによって可能とされる程度まで）または連続的に送達される両心室ペーシングが含まれてよく、連続するペースの間の心室間遅延間隔は、両心室オフセット（ＢＶＯ）と呼ばれる。
【００２３】
一部のＣＲＴモードでは、右心房のペースおよび／または感知によって房室遅延（ＡＶＤ）のトリガが行われ、これによって、終了時に心室のうちの１つにペースが生じ、右心室感知によって停止される。反対側の心室に対するペースは、ＡＶＤの終了に関して特定のＢＶＯにて送達される。本明細書において両心室連続ペーシングについて用いられる用語では、ＡＶＤは、心房イベント（すなわち、心房のうちの１つ（通常、右心房）におけるペースまたは感知）と、心室のうちの１つに対する第１の心室ペースとの間の間隔を指す。ＡＶＤの持続時間は、心房の感知またはペースによって開始されるか否かに応じて、同じであっても異なっていてもよい（すなわち、それぞれ心房トラッキングモードおよびＡＶ連続ペーシングモードにおいて）。
【００２４】
ＣＲＴモード選択と共に利用され得る両心室ペーシング方法は、共有される米国特許第６，３５１，６７３号明細書、米国特許第７，１２３，９６０号明細書、米国特許第７，１８１，２８５号明細書、および米国特許第７，３９２，０８８号明細書、ならびに米国特許出願公開第２００６／０２８７６８３号明細書において説明されている。そのそれぞれの全体を引用によって本明細書に援用する。
【００２５】
ペーシング部位の位置および／または他のペーシング出力構成の特性は、脱分極興奮の広がりに影響を与え、これが部分的には房室がどのように収縮するかを決定する。心房室内の複数のペーシング部位にそれぞれ配置された複数のペーシング電極を装備したペースメーカーでは、１つ以上の電極の間で選択を行う機能、時間的なシーケンス、および／またはペーシング送達用のパルス波形の特性は、心房室の収縮機能を強化するために用いられることが可能である。
【００２６】
多部位ペースメーカーは、心周期中、心房および／または心室の複数の部位にペーシングパルスを送達可能である。一定の患者は、心室の異なる領域にポンピング負荷および／または脱分極シーケンスを分散させるために、様々な時間に心房室の一部（心室など）を活性化させることで利益を得る場合がある。多部位ペースメーカーは、異なる心周期中における心房室内の選択した電極または電極のグループの間でペーシングパルスの出力を切り替える機能を有する。例えば、ペーシングパルスは、収縮の同時性を強化するように、指定された位置にて心周期中の指定された時間に心房室に送達され得る。振幅、パルス持続時間、アノード／カソードの極性、および／またはペーシングパルスの波形も、ポンピング機能を強化するために変更され得る。
【００２７】
ＣＲＴモードを調節および最適化するために用いられるＣＲＴ変数には、ＡＶＤ、心室間遅延、心房間遅延、部位間ペーシング遅延、トラッキングまたは非トラッキング動作、ペーシング部位、ペーシングレート限界、もしくは他のペーシングパラメータ、または非ペーシングパラメータ（患者の摂取している薬剤の滴定など）が含まれる。
【００２８】
融合とは、２つの波面など、２つの脱分極伝播が混ざり合うことを指す。一部のＣＲＴ患者におけるポンピング効率を改良するには、一定のレベルの融合を達成することが所望されることがあり、これによって、ペーシングパルスが心房室の内因性応答と、または異なるパルス（例えば、別の房室へ送達される）に関連した脱分極波面と効果的に混合する。ペーシングを最適化するために用いられ得る融合管理処理は、共有される米国特許出願公開第２００６／０２４７６９５号明細書および米国特許出願公開第２００８／０１１９９０３号明細書において説明されている。そのそれぞれの全体を引用によって本明細書に援用する。
【００２９】
ＣＲＴ療法の送達の方式の優先順位は、様々な目的によって決定されることが可能である。ＬＶ単独ＣＲＴでは、パルスは（心室のうち）左心室にのみ送達される（が、一部の実施形態ではさらに心房が刺激されることも可能であり、他の一部の実施形態では刺激されないことも可能である）。ＬＶパルスの時間は、そのパルスに関連した脱分極が内因性の脱分極波面と混合するように決定されることが可能である。パルス脱分極を内因性その他のパルス脱分極と混合することによって、バッテリ消費が節約されることが可能であり（例えば、内因性の脱分極波面の伝播を保証するように、相当な量のエネルギーのみがパルスによって送達される）心臓の生産性が最大化されることが可能である（例えば、ポンピング力および容積は、協調し一貫した途切れない房室収縮によって最大化される）。例えば、最小限の伝導不規則性しか有しない患者では、心臓が自然なパターンで収縮するべく、内因性の脱分極波面は刺激を増大させることなく力強い心室収縮を保証するのに十分であるかのように、内因性の脱分極波面と混合するように時間の決定された必要十分な刺激で心室にパルスを与えることが有用なことがある。心不全である他の一部の患者では、以下に更に説明するように、内因性の脱分極波面を有する複数のパルスの混合を試みることによって、内因性の心臓の伝導パターンを模倣することは望ましくない。
【００３０】
両心室同時ＣＲＴでは、パルスに関連した脱分極波面と内因性の脱分極波面との混合を試みることも可能である。両心室同時ＣＲＴでは、パルスは左右心室に同時に送達される（または装置の制限に応じてほぼ同時に送達される）。同時のパルスの送達の時間は、１つ以上のパルスに関連した脱分極が内因性の脱分極波面（例えば、最初に内因性の脱分極を経験する心室のいずれかに関連した内因性波面）と混合するように決定されることが可能である。このようにして、パルスのうちの１つ以上のタイミングは、内因性波面（例えば、左心室へ到達する内因性の脱分極波面）との融合のために最適化されることが可能である。心室パルスの同時の送達は、同時の心室収縮に関連したポンピング出力に関する利益を有するとともに、１つ以上の内因性の脱分極波面との混合も可能とする。
【００３１】
両心室同時ＣＲＴに対する代替の一療法は、両心室連続ＣＲＴである。両心室連続ＣＲＴでは、両心室がパルスによって連続して刺激される。両心室連続ＣＲＴでは、心室パルス波面と内因性の脱分極波面との混合を試みない場合もある。そのため、両心室連続ＣＲＴでは、内因性波面との融合についてパルス送達のタイミングを最適化しない場合もある。代わりに、両心室連続ＣＲＴでは、好適な心室前負荷についての療法の最適化を試みる。これに加えて、両心室連続ＣＲＴは、第２の心室パルスの脱分極波の時間が反対の房室に送達された第１の心室パルスに関連した波面と混合するべく決定されるように、計画されることが可能である。
【００３２】
左心室ペースと内因性波面との間の融合についてまたは左心室ペースおよび右心室ペー
スのそれぞれの波面の間の融合についてＣＲＴを最適化することには、様々な患者の病理と好適にマッチして心機能の最大の改良を提供することの可能な様々な利益が存在し得る。ＣＲＴに由来する利益の大きさは、通常、異常の種類（例えば、左脚ブロック）、異常の重症度、および対応する療法の利用可能性に応じて異なる。一部の種類のＣＲＴが１つの種類の病理の心臓不規則性に対処する際により良好に働く場合がある一方、別のＣＲＴは他の病理について心拍出量および効率を改良するために好適な場合がある。したがって、心臓の電極配置および／または療法選択の前に、患者の心臓伝導系の１つ以上のパラメータを同定し、その１つ以上のパラメータに関して最も有利であると示される療法（ならびに関連する装置および施術）と一致させることが好適である。
【００３３】
ＣＲＴモードは様々に機能し、時には異なるリード構成を必要とするので（例えば、１つのリードしか必要としないＬＶ単独モードに対し、２つのリードを必要とする両心室連続ＣＲＴモード）、適切な装置、リード構成、植込施術などを選択可能であるように、いずれのＣＲＴモードが特定の患者を最大に支援するかを知ることが好適である。さらに、植え込まれた多機能ＣＲＴ装置では、送達されているＣＲＴが患者の心不全病理の変化にしたがって切り替え可能であるように、利用可能なＣＲＴモードのいずれが心機能の改良の際に最も有効であるかを知ることが好適である。本発明により実装される心臓療法システムは、異なるＣＲＴモード間の選択を容易とし、ここで、選択されるＣＲＴモードは、選択されていないＣＲＴモードに比べ心機能をより大きく改良するように示される。
【００３４】
本発明の一部の方法およびシステムの実施形態はＣＲＴモードを選択することに関し、患者のＥＣＧデータを感知する工程と、感知したＥＣＧデータからＰＲ間隔を識別する工程と、ＰＲ間隔を閾値と比較する工程と、ＰＲ間隔と閾値との比較結果に基づき同時性最適化モードと前負荷最適化モードとの間の選択を行うことによって、ＣＲＴモードを選択する工程と、を含む。これらの工程では、同時性最適化モードは、ＰＲ間隔が閾値未満である場合に選択され、左心室パルスと内因性波面との間の融合についてＣＲＴを最適化し、左心室のみを刺激するＬＶ単独ＣＲＴと、左心室および右心室を同時に刺激する両心室同時ＣＲＴとのいずれかを含むことが可能である。さらに、パラメータが閾値より大きい場合、前負荷最適化モードが選択され、左心室および右心室を刺激する両心室連続ＣＲＴを含むことが可能であり、左心室の刺激と右心室の刺激との間のタイミングは、左心室パルスおよび右心室パルスのそれぞれの波面の間の融合について最適化され、内因性心房活動と左心室パルスとの間のタイミングは、左心室の血液予負荷について最適化される。
【００３５】
以下に説明するように、本発明の原理を示す研究を行った。図１には、変化する心臓の病理を有する被験者について異なるＣＲＴモードを用いた研究のデータプロットを示す。ＣＲＴ介入前に、各被験者について、ＰＲ間隔や、左心駆出分画（ＬＶＥＦ）、左室拡張末期径（ＬＶＥＤＤ）、左の心室の心収縮期の寸法（ＬＶＥＳＤ）、およびピーク酸素消費量（ＶＯ２ｍａｘ）を測定した。ＰＲ測定値に基づき、被験者を２つのカテゴリ、すなわち、ＰＲ間隔が１９０ミリ秒より短い被験者（短ＰＲ）およびＰＲ間隔が１９０ミリ秒より長い被験者（長ＰＲ）に区別した。
【００３６】
初期測定の後、３つのＣＲＴモードのうちの１つを各被験者に与えた。３つのＣＲＴの各々が長いＰＲ間隔および短いＰＲ間隔を有する人に送達されるように、被験者を分配した。３つのＣＲＴ療法には、左心室ＣＲＴ（左心室にのみ刺激を送達）、両心室同時（両心室に同時に刺激が送達される）、および両心室連続（両心室に連続して刺激が送達される）が含まれる。そのため、この研究は、ＬＶ  ＣＲＴを受け、ＰＲ間隔が１９０ミリ秒を超える被験者１１０、両心室同時ＣＲＴを受け、ＰＲ間隔が１９０ミリ秒を超える被験者１１１、両心室連続ＣＲＴを受け、ＰＲ間隔が１９０ミリ秒を超える被験者１１２、ＬＶ  ＣＲＴを受け、ＰＲ間隔が１９０ミリ秒未満の被験者１２０、両心室同時ＣＲＴを受け、ＰＲ間隔が１９０ミリ秒未満の被験者１２１、および両心室連続ＣＲＴを受け、ＰＲ
間隔が１９０ミリ秒未満の被験者１２２からなる。
【００３７】
約６ヶ月のＣＲＴ療法の後、ＬＶＥＦ、ＬＶＥＶＤ、ＬＶＥＳＤ、およびＶＯ２を各被験者について測定した。プロット１０１には、改良の割合で測定したＬＶＥＦ、ＬＶＥＶＤ、ＬＶＥＳＤ、およびＶＯ２のパラメータの改良割合の前後の比較を示す（Ｙ軸）。
【００３８】
ＬＶＥＦ、ＬＶＥＤＤ、ＬＶＥＳＤ、およびＶＯ２の測定値を用いて、様々な被験者に対する異なるＣＲＴモードの効能を評価した。一般に、より大きなＬＶＥＦはより良好な心機能に関連しており、ＬＶＥＤＤおよびＬＶＥＳＤのより小さな測定値はより良好な心機能に関連しており、より大きなＶＯ２はより良好な心機能に関連している。
【００３９】
プロット１０１に示すように、ＰＲ間隔が比較的長い被験者のうち、両心室連続ＣＲＴで最大のＬＶＥＦの改良が得られた（１１２）。ＰＲ間隔が短い被験者のうち、両心室同時ＣＲＴで最大のＬＶＥＦの改良が得られた（１２１）。ＬＶＥＤＤおよびＬＶＥＳＤによって測定されるように、ＬＶ  ＣＲＴおよび両心室同時（１２０，１２１）は、ＰＲ間隔が短い被験者において互いに同等の改良、かつ両心室連続ＣＲＴ（１２２）に比べ大きな改良を示した。
【００４０】
このデータは、ＰＲ間隔が短い患者には両心室連続ＣＲＴ（１２２）に比べＬＶ  ＣＲＴおよび両心室同時ＣＲＴ（１２０，１２１）が好適であることを示している。ＬＶ  ＣＲＴおよび両心室同時ＣＲＴは、本明細書に説明するように、各心室パルス送達の時間は内因性の脱分極信号との融合のために決定されるという態様を共有する（例えば、ＬＶペースの時間は右心室に関連した内因性の脱分極波面との融合のために決定される）。ＰＲ間隔が長い患者には、ＬＶ  ＣＲＴおよび両心室同時ＣＲＴ（１１０，１１１）に比べ、両心室連続ＣＲＴ（１１２）が好適である。
【００４１】
ＰＲ間隔は、脱分極波が心臓伝導系を通じて伝播するのに必要な時間を表す測定値である。そのため、本発明の実施形態では、ＡＶ節または束分岐のいずれかに関連した伝導不規則性のインジケータとして、さらにはモード選択におけるインジケータとして、長いＰＲ間隔を用いることが可能である。
【００４２】
ＰＲ間隔は、上述のように、心臓信号伝導不規則性を識別し、好適なＣＲＴモードの患者を選択するための特に有用なパラメータである。しかしながら、他のパラメータが心臓の伝導不規則性（特に、心周期の長さを反映するもの）を示すことが可能である。そのため、これらの他のパラメータは、いずれの患者がいずれの種類のＣＲＴモードから最大の利益を受け得るかを示すことが可能である。
【００４３】
例えば、上述のＰＲ間隔データに基づき、比較的心周期が長い患者は、ＬＶ  ＣＲＴおよび両心室同時ＣＲＴに比べ、両心室連続ＣＲＴから最大の利益を受ける。比較的心周期が短い患者は、両心室連続ＣＲＴに比べ、ＬＶ  ＣＲＴおよび両心室同時ＣＲＴから最大の利益を受ける。このようにして、相対的に短い心周期を示す心周期の長さを表すパラメータを用いて、心室パルスと内因性波面との間の融合についてＣＲＴタイミングの最適化を優先するＣＲＴ（例えば、ＬＶ  ＣＲＴまたは両心室同時）を患者に選択することが可能である一方、相対的に長い心周期を示す心周期の長さを表すパラメータを用いて、左心室パルスおよび右心室パルスに関連した波面間の融合についてＣＲＴタイミングの最適化を優先するＣＲＴ（例えば、両心室連続ＣＲＴ）を患者に選択することが可能である。
【００４４】
このようにして長い／短い心臓の長さを示し、伝導不規則性を示し、ＣＲＴ間の選択を行うために用いられることの可能なパラメータには、特に、ＲＶ−ＬＶ間隔、ＲＡ−ＬＡ間隔、ＡＶ間隔、Ｐ波継続時間、およびＱＲＳ幅が含まれる。
【００４５】
虚血の存在または不在を用いてＣＲＴ間の選択を行うことも可能である。例えば、患者が非虚血の場合、左心室パルスと内因性波面との間の融合についてＣＲＴ（例えば、ＬＶ
ＣＲＴまたは両心室同時）の最適化を優先することが好適な場合がある。患者が虚血の場合、左心室パルスおよび右心室パルスに関連した波面間の融合についてＣＲＴ（例えば、両心室連続ＣＲＴ）の最適化を優先することが好適な場合がある。
【００４６】
一部の実施形態では、複数のパラメータを用いてＣＲＴモードを選択する。例えば、ＰＲ間隔の長さを用いて、いずれのＣＲＴモードが最も適切であるか（上述のようにして）を示すことが可能である。追加の間隔（例えば、ＲＬ−ＬＶ間隔、ＱＲＳ幅）および病状（例えば、虚血／非虚血）は、パラメータが主に示すＣＲＴモードがどれであるかの全体像を得るために考慮されることが可能である。例えば、長いＰＲ間隔および虚血の存在は両心室連続ＣＲＴの必要を示すことが可能である一方、短いＱＲＳ群長さはＬＶ単独が最も適切であることを示すことが可能である。このとき、１つのパラメータのみではＬＶ単独が最大の改良を生じることを示すのに対し、２つのパラメータの比較によって両心室連続ＣＲＴが最大の改良を生じることが示されるので、両心室連続ＣＲＴが選択されたＣＲＴモードとなることが可能である。
【００４７】
図２には、ＣＲＴモードを選択する方法２００のフローチャートを示す。方法２００は、患者からの心臓情報を含む電気生理学的信号を感知する工程２１０を含む。電気生理学的信号は、ＥＭＧ、ＥＣＧ、または本明細書において参照される別の電気生理学的信号であってよい。
【００４８】
方法２００は、感知した電気生理学信号から心臓パラメータを識別するための工程をさらに含む。心臓パラメータは、例えば、ＰＲ間隔であり得る。心臓パラメータは、ＲＶ−ＬＶ間隔、ＲＡ−ＬＡ間隔、ＡＶ間隔、Ｐ波継続時間、ＱＲＳ幅、または虚血もしくは非虚血の症状の存在や、本明細書において参照される他のパラメータであってもよい。
【００４９】
パラメータは、次いで、閾値と比較される（２３０）。閾値はパラメータに関連している。例えば、ＰＲ間隔は、時間の測定値を反映する閾値と比較される。一部の実施形態では、閾値は予め定められる。例えば、上述の研究に基づき、１９０ミリ秒のＰＲ間隔を所定のＰＲ間隔閾値として用いることが可能である。ＰＲ間隔または本明細書において参照される他のパラメータに対する他の値は、本明細書に記載のようにして最も有益なＣＲＴモードの選択を案内する１つ以上の所定の閾値を決定するように、被験者のグループの患者データに基づき求められてもよい。
【００５０】
一部の実施形態では、患者および医師の選好に応じて、閾値が医師によって複数の異なる値から選択されてもよく、医師またはプログラマによって装置へプログラムされてもよい。例えば、特定の手術危険度を考慮する医者は、より高いＰＲ閾値を選択することができる。より高いＰＲ閾値では、バッテリ消費を最小化して早すぎるバッテリ交換を回避することの関心が特に大きいため、両心室ペーシングＣＲＴよりもＬＶ単独ＣＲＴが選択される可能性がより高くなる。
【００５１】
また、方法２００は、パラメータが閾値を超えたか否かを考慮する工程２４０も含む。パラメータは比較２３０に基づき閾値未満であった場合、方法は同時性についてＣＲＴを最適化する（２５０）。パラメータが比較２３０に基づき閾値より大きかった場合、方法は前負荷についてＣＲＴを最適化する（２６０）。識別（２２０）および比較（２３０）の工程ならびに判定ブロック（２４０）は、臨床医によって実行されてもよく、またはプロセッサが実行する記憶されたプログラム命令によって自動的に実行されてもよい。
【００５２】
図２の方法では、パラメータが閾値未満である場合には同時性についてＣＲＴを最適化し（２５０）、パラメータが閾値を超える場合には前負荷についてＣＲＴを最適化する（２６０）が、本明細書において参照されるこの実施形態および他の実施形態では、その逆であってもよい。例えば、閾値未満であると測定される特定のパラメータが、前負荷についてＣＲＴを最適化することが同時性について最適化することに比べ最も有益であると示すことが、識別された関係において示される一方、閾値を超えるパラメータ値が、同時性についてＣＲＴを最適化することが前負荷について最適化することに比べ最も有益であると示す場合、本明細書に記載の方法およびシステムを用いると、これにしたがってＣＲＴモードが選択されることが可能である。
【００５３】
同時性についてＣＲＴを最適化すること（２５０）には、最高同期収縮サイクルを生成するＣＲＴ療法を選択することが含まれる。内因性の心周期が十分に速い場合（例えば、ＳＡ節／ＡＶ節／束分岐の過剰な遅延がない場合）、同時性について最適化することには、内因性の脱分極が生産性かつ効率的な収縮を引き起こすのに十分に増大されることを保証するように内因性の信号を用いることが含まれる。このようにして、心室ペースは内因性の脱分極波面を融合させて、内因性波面の伝播と、それによって房室全体の収縮を引き起こすこととを保証するように刺激するのに必要十分な刺激を与える自然な波面を与えるように時間を決定することが可能である。
【００５４】
同時性についてＣＲＴを最適化することに適したＣＲＴモードには、ＬＶ単独ＣＲＴ（内因性の脱分極波と融合するように時間の決定されたパルスが左心室に送達される）と、ＣＲＴ同時（左右心室両方のペーシングが同時に（または装置ハードウェアの制限によって可能とされる限り同じ時間に）行われる）（心室のうちの１つ以上（例えば、左および／または右）のパルスの時間は内因性の脱分極波と融合するように決定される）とが含まれる。同時性についてＣＲＴを最適化するあめにＬＶ単独ＣＲＴおよびＣＲＴ同時を用いることには、心室ペースと内因性を脱分極波面と融合させるようにＡＶタイミングを制御することが含まれる。このように、本明細書において説明される同時性について最適化することは、内因性の伝導との最適な融合のためにＡＶ遅延の優先順位を決定することとして記載されることが可能である。
【００５５】
一部の実施形態では、ＬＶ単独モードと両心室同時モードの間のさらなる選択が、選択処理によってこれらの２つの選択肢に対するモード選択が既に狭められている場合には可能である。例えば、信号が適正な心臓への内因性伝達を示さないことが検出される場合、ＬＶ単独よりも両心室同時が選択され得る。これは断続的なＡＶブロックを示すパラメータによって判定され得る。これに加えて、ＬＶ単独モードと両心室同時モードとの間のさらなる選択はＬＶ捕捉に基づくことが可能であり、この場合、試験によって低信頼性または非効率的なＬＶ捕捉が示されると、両心室同時モードが選択される（例えば、試験によって患者の左心室を高信頼性では捕捉されないことが示される場合、または左心室捕捉閾値が特に高い場合、ＬＶ単独モードよりも両心室同時モードが選択される）。
【００５６】
前負荷についてＣＲＴを最適化すること（２６０）には、血液が心室へ送り込まれた後かつ血液が心室から心房に漏れ戻る前に心室が収縮するように、ペーシングされたまたは内因性の心房活動に対して心室パルスのタイミングを決定することが含まれる。このようにして、心房によって前負荷の与えられたときに心室が収縮するように時間の決定されたパルスが各心室に送達される。両心室連続ＣＲＴモードは、それぞれの心室がペーシングされる必要があるときには、それぞれの最適なペーシング送達時間が一致しない場合があるので、このようにしてそうしたときに対処するようにペーシングを行うのに特に適切である。例えば、ＡＶタイミングは、心房の収縮の感知またはペーシングに続く適切な遅延の後に心室が収縮することを保証するように制御されることが可能である。ＶＶタイミング（ＬＶ，ＲＶ心室ペースの間の遅延）は、左心室パルスおよび右心室パルスによってそ
れぞれ生成される波面の間の融合を保証するように設定されることが可能である。このように、本明細書において説明される前負荷について最適化することは、内因性の伝導との融合のためのＡＶ遅延を決定することに対するＬＶ，ＲＶの間の最適な融合のためのＶＶ遅延の優先順位を決定することとして記載されることが可能である。
【００５７】
再同期療法を最適化することには、ペーシングサイト選択手続を実装することも含まれてよく、その場合、１つ以上の電極、時間的なシーケンス、および／またはパルス波形特性は、ペーシングの送達が心房室の機能を強化するように選択または変更される。ペーシングの最適化は、共有される米国特許出願公開第２００８／０００４６６７号明細書に開示の方法により実施されてよい。これを引用によって本明細書に援用する。
【００５８】
上述のデータによって示されるように、前負荷について最適化する両心室連続ＣＲＴモードによるペーシングによって、比較的遅い心周期の患者における他のＣＲＴモードに対して最大の心機能利益を提供することができる。一方または両方の心室の収縮が、特に遅い心周期（例えば、分岐ブロックによって生じる）においては、一方または両方の心房に比べて遅すぎる場合がある。遅い心室収縮によって、心室へ送り込まれた血液が、心房に漏れて戻されることがある。心室は、最終的に収縮すると、それほど膨張せず（少しも膨張せず）、ポンピング機能が損なわれる。そのため、図２および図３に示す方法などによって、遅い心臓伝導の患者を治療するときには、前負荷についてＣＲＴを最適化することが特に重要である。
【００５９】
ＰＲ間隔は、上述のデータにより示すように、比較的遅い心臓の伝導サイクルを識別するために特に有用な測定量になり得る。図３には、ＰＲ間隔を用いてＣＲＴモードを選択する方法３００のフローチャートを示す。方法３００には、患者のＥＣＧデータを感知する工程（３１０）と、感知したＥＣＧデータからＰＲ間隔を識別する工程（３２０）とが含まれる。ＰＲ間隔は、次いで、ＰＲ閾値などの閾値と比較される（３３０）。次いで、ＰＲ間隔が閾値を超えているか否かが判定される（３４０）。
【００６０】
ＰＲ間隔が閾値未満である場合、方法３００は、左心室パルスと内因性波面との間の融合についてＣＲＴタイミングを最適化することを優先させるＣＲＴモードを選択する（３５０）。これには、ＬＶ単独ＣＲＴまたは両心室同時ＣＲＴ（いずれも内因性伝導との融合について最適化される）を実装する工程（３６０）が含まれる。
【００６１】
ＰＲ間隔が閾値より大きい場合、方法３００は、左心室パルスおよび右心室パルスに関連した波面間の融合についてＣＲＴタイミングを最適化することを優先させるＣＲＴモードを選択する（３７０）。これには、心室前負荷について最適化されたＡＶ遅延による両心室連続ＣＲＴを実装する工程（３８０）が含まれることが可能である。
【００６２】
工程３６０，３８０を除き、図２，３の方法２００，３００の工程は、移植施術の前または後に実行されてもよく、移植施術と同時に実行されてもよい。例えば、いずれの植え込まれるペースメーカーも好適な療法を実施するように装備されることを保証すべく、ペースメーカーが植え込まれる前に様々な工程が実行されてもよい。これに代えて、複数のＣＲＴモード（例えば、ＬＶ単独、ＢｉＶ同時、およびＢｉＶ連続）を送達可能なペースメーカーが植え込まれてもよい。方法２００，３００は、療法送達のために複数のＣＲＴモードのうちのいずれが選択されるかを選択するために、医師によって実行されてもよく、植込型ペースメーカーによって自動的に実行されてもよく、医師およびペースメーカーの組み合わせによって実行されてもよい。送達されるＣＲＴモードは、次いで、後で更新される心臓パラメータ／閾値の比較結果に基づき、切り替えられてよい。
【００６３】
上述のように、ＣＲＴモード選択は、心臓電気信号の様相を識別することに依拠するこ
とが可能である。心臓の監視には、好適には、異なる位置の、また場合によっては異なる構成の、２つ以上の電極が用いられる。電極は、皮膚電極であっても、皮下電極であっても、または胸郭内電極であってもよく、そうした電極の任意の組み合わせであってもよい。
【００６４】
心臓電気信号は、心筋を通じて伝播される電気生理学的な信号から生じ、それによって血液を身体に送る心筋の収縮が行われる。感知されるＥＣＧ信号は、実際には、心臓の収縮に関連して心臓内に発生する全ての脱分極、それに加えてノイズ成分を重ね合わせたものである。心臓を通じた脱分極の伝播は、脱分極波面とも呼ばれる。心房室を通じた脱分極波面伝播のシーケンスは、連続的な心臓のポンピングのタイミングを提供するものであり、心臓活性化シーケンスと呼ばれる。
【００６５】
内因性の心周期およびパラメータの性質を決定するために用いられる信号には、心臓の内部で感知される電位図（ＥＧＭ）と、心臓の外部で感知される心電図（ＥＣＧ）とが含まれ得る。ＥＧＭおよびＥＣＧの各々について、電圧測定値はプロットの縦軸上に表される。各信号は時間を通じて取得され、時間はプロットの横軸上に表される。
【００６６】
ＥＧＭおよびＥＣＧの各部分は、通常、所定の期間の電気的な脱分極または興奮に対応する英字で指定される。例えば、心房の脱分極を表す電位図の部分は、一般にＰ波と呼ばれる。同様に、心室の脱分極を表す電位図の部分は、一般に、Ｑ波、Ｒ波、およびＳ波を含むＱＲＳ群と呼ばれる。さらに、心室の回復または再分極を表す電位図の部分は、一般にＴ波と呼ばれる。
【００６７】
図４および図５を参照すると、心臓の活性化信号４００によって、例えば、皮膚表面電極対によって記録される患者の心臓の電気的な活性化シーケンスが記述される。図４のグラフには、３つの心拍（第１の心拍４１０、第２の心拍５２０、および第３の心拍５３０として表す）についての心臓電気信号４００の例を示す。図６は、図４においてまとまり５によって識別される心臓信号のうち、最初の２つの心拍４１０，４２０の拡大図である。
【００６８】
第１の心拍４１０を参照すると、心房の筋繊維の脱分極を表す心臓信号の部分は、Ｐ波４１２と呼ばれる。心室筋繊維の脱分極は、心臓信号４００のＱ波４１４、Ｒ波４１６、およびＳ波４１８によって集合的に表され、通常、ＱＲＳ群と呼ばれる。最後に、心室筋繊維の再分極を表す信号の部分は、Ｔ波４１９として知られている。収縮間では、心臓信号は等電位のレベルに復帰する。ＰＲ間隔は、Ｐ波４１２とＲ波４１６の特徴部分との間の間隔であり、時間の単位で測定される。
【００６９】
図４および図５に示す感知された心臓信号４００は、非局所的な心臓電気信号に関する典型であり、実際には、心臓内で発生し収縮を生じる全ての脱分極の重ね合わせである。心臓信号４００は、非局所的な電極対を介して直接的に取得され得る。Ｐ波幅４７７および／またはＱＲＳ幅２８７などの伝導タイミングは、感知された心臓信号４００から測定され得る。一部の実施形態では、特徴部分の測定に用いられる心臓の活性化信号４００は、複数の非局所的な感知電極対からそれぞれ取得される複数の心臓の活性化信号間の内挿によってなど、間接的に取得され得る。例えば、特徴部分の測定に用いられる心臓の活性化信号は、信号分離法を用いて取得され得る。
【００７０】
信号分離法（ブラインド信号源分離など）によって、複合信号へと混合されている個別の信号源からの信号を分離することが可能である。信号分離の主な原理は、空間的に分散された複数の電極が共通の発生源（例えば、心臓）からの信号の成分を収集する結果、それらの成分は互いに強く関連付けられ得る、という前提に基づくものである。加えて、そ
れらの成分は、別の発生源の成分（例えば、ノイズ）に弱く関連付けられてもよい。信号分離アルゴリズムは、それらの信号源にしたがってそれらの成分を分離し、信号源分離に基づき１つ以上の心臓の活性化を生じるように実装されてよい。ブラインド信号源分離を用いて心臓活性化信号を取得する方法およびシステムは、２００４年５月９日出願の共有される米国特許出願公開第２００６／０２５３１６２号明細書に記載されている。これを引用によって本明細書に援用する。活性化シーケンスを反映する信号源分離に由来する１つ以上のパラメータを、例えば、図２および図３のようにしてＣＲＴモードを選択するためのパラメータとして用いることが可能である。
【００７１】
本発明の実施形態では、共有される米国特許第７，１８１，２８５号明細書、米国特許第７，０１３，１７６号明細書、米国特許第７，３１０，５５４号明細書、米国特許第７，３８９，１４１号明細書、および米国特許第７，１１３，８２３号明細書、ならびに米国特許出願公開第２００５／０１３７６２７号明細書および米国特許出願公開第２００５／０１３７６２９号明細書に記載されている心臓信号の解析を含む態様を用いることが可能である。そのそれぞれの全体を引用によって本明細書に援用する。
【００７２】
心房室における脱分極タイミング間隔の測定は、共有される一般に所有される米国特許第７，２３９，９１３号明細書および米国特許出願公開第２００４／０１０２８１２号明細書に記載されている。そのそれぞれの全体を引用によって本明細書に援用する。
【００７３】
ここで図６を参照すると、本発明によって行われるペーシング出力設定判定と共に用いられ得る患者植込型装置の幾つかの可能な実施形態のうちの１つを表す、治療装置６００が示されている。治療装置６００は、植込型ハウジング６０１で包囲された心臓リズム管理（ＣＲＭ）回路を備える。ＣＲＭ回路は、心内リードシステム６１０に電気的に結合されている。
【００７４】
心内リードシステム６１０の一部分が患者の心臓へ挿入されているように示されている。このリードシステム６１０は、１つ以上の心房室中、上、または付近に配置され、患者の心臓からの電気信号の感知および／または心臓に対するペーシングパルスの送達を行うための心臓ペース／感知電極６５１〜６５６を備える。図６に示すものなど心臓内感知／ペース電極６５１〜６５６を用いて、左心室、右心室、左心房、および／または右心房を含む心臓の１つ以上の房室の感知および／またはペーシングを行うことができる。リードシステム６１０は、心臓に除細動／電気除細動（ｃａｒｄｉｏｖｅｒｓｉｏｎ）ショックを送達するための１つ以上の除細動電極６４１，６４２を備えるように示されている。
【００７５】
左心室リード６０５には、左心室内、上、または付近の様々な場所に配置される複数の電極６５４ａ〜６５４ｄが組み込まれている。複数の場所または選択された１つの場所で心室を刺激することによって、心不全の患者における心拍出量を上昇させることができる。本明細書に記載の様々な実施形態では、電極６５４ａ〜６５４ｄのうちの１つ以上は左心室のペーシングを行うために選択される。他の実施形態では、１つの房室内の複数の場所に配置される複数のペーシング電極を有するリード（図６の左心室リード６０５によって示したものなど）は、いずれかのまたはすべての心房室内に植え込まれてよい。１つ以上の房室内に配置される１つ以上の電極は、本明細書に記載のタイミング間隔測定に基づき、選択されてよい。電気刺激パルスは、心機能を強化するタイミングシーケンスおよび出力設定にしたがって、選択された電極を介して房室に送達されてよい。
【００７６】
植込型装置６００のハウジング６０１の一部分は、随意では、１つ以上の缶電極または不関電極であってよい。ハウジング６０１は、１つ以上のリードとハウジング６０１との間で着脱可能な係合を行えるように構成され得るヘッダ６８９を組み込んでいるように示されている。治療装置６００のハウジング６０１は、１つ以上の缶電極６８１ｂ，６８１
ｃを備えてよい。治療装置６００のヘッダ６８９は、１つ以上の不関電極６８１ａを備えてよい。ハウジング６０１および／またはヘッダ６８９は、ハウジング６０１および／またはヘッダ６８９中または上の任意の場所に配置される任意の数の電極を備えてよい。
【００７７】
治療装置６００のハウジング６０１またはリードシステム６１０内または上に配置される心臓電極および／または他のセンサは、様々な生理学的なパラメータ（経胸インピーダンス、呼吸速度、分時換気量、心拍数、心臓の同期不全、活動、姿勢、血液化学、Ｏ２飽和、心音、壁応力、壁張力、肥大、電極間インピーダンス、電気的な遅延（ＰＲ間隔、ＡＶ間隔、ＱＲＳ幅など）、活動、心房室圧力（例えば、左心室圧力）、心拍出量、温度、心拍数変動性、脱分極の大きさ、脱分極のタイミング、および／または他の生理学的なパラメータなど）の検出および／または測定に用いられる信号を生成することができる。そのようなパラメータを用いて、特定のＣＲＴモードによって他のＣＲＴモードに比べ心拍出量が向上するか否かを判定することと、ＣＲＴモードを選択すること、またはＣＲＴモード間の関係、ＣＲＴモードを選択するのに有用なパラメータおよび心機能を確認することとが可能である。例えば、１つのＣＲＴモードでは時間を通じて別のＣＲＴモードに比べ大きなＯ２飽和向上が生じる場合、Ｏ２飽和をＣＲＴモードを選択するためのパラメータとして用いること、または、ＣＲＴモードを選択するのに有用であり得る別のパラメータの関係を確認するために用いることが可能である（図１の研究において、ＬＶＥＦを用いて、いずれのＣＲＴモードがＬＶＥＦの最大の改良を有するかに基づきＣＲＴモードを選択するのに有用なパラメータとしてのＰＲ間隔を確認したように）。
【００７８】
一部の構成では、植込型装置６００には、患者の呼吸波形および／または呼吸に関連した他の情報を取得するために用いることのできる１つ以上の経胸インピーダンスセンサが組み込まれてもよい。経胸インピーダンスセンサは、例えば、心臓の１つ以上の房室に配置される１つ以上の心臓内電極６４１，６４２，６５１〜６５６を備えてよい。心臓内電極６４１，６４２，６５１〜６５６は、治療装置６００のハウジング６０１内に配置されるインピーダンス駆動／感知回路に結合されてよい。経胸インピーダンスセンサからの情報を用いて、患者の活動または代謝の必要に対応するようにペーシングのレートを適応させることができる。同様に、電極は、心臓中および付近のインピーダンスを測定して心臓の寸法を判定することが可能であり、この寸法を用いて、ＣＲＴモードを選択する、および／またはＣＲＴモードを選択する際に有用なパラメータを確認することが可能である。例えば、ＬＶＥＤＤ，ＬＶＥＤＤは各々心臓付近のインピーダンスの測定を用いて判定することが可能であり、図１に示したように、あるパラメータ（ＰＲ間隔など）がＣＲＴモードの選択の際に有用であることを確認する際に有用であり得る。
【００７９】
ＣＲＭ回路と患者外装置（外部プログラム装置または高度患者管理（ＡＰＭ）システムなど）との間の通信を行うために、通信回路がハウジング６０１内に配置される。通信回路は、１つ以上の植込型、外部、皮膚、または皮下の生理学的センサもしくは非生理学的センサ、患者入力装置、および／または情報システムとの単方向通信または双方向通信を行うこともできる。
【００８０】
一定の実施形態では、治療装置６００は、除細動治療および／または抗頻脈性不整脈ペーシング（ＡＴＰ）を介して心臓の頻脈性不整脈の検出および治療を行うための回路を備えてよい。除細動機能を提供する構成では、頻脈性不整脈を終了させるまたは軽減するべく心臓に高エネルギーショックを送達するために除細動コイル６４１，６４２を利用してもよい。除細動コイル６４１，６４２は、ペーシング機能および電気除細動／除細動機能の両方を提供する治療装置６００に用いられることが理解される。
【００８１】
一部の実施形態では、植込型治療装置６００は、パラメータ情報を収集してＣＲＴモードを選択する（ＣＲＴモードをどのようにして最適化するかを選択することを含む）ため
の回路を備えてよい。
【００８２】
他の実施形態では、植込型治療装置６００は、ＣＲＴモードまたは診断に関連する感知または導出した情報を患者外装置へ転送してよい。植込装置によって感知または導出された情報の転送に続き、ＣＲＴモードの選択が患者の外部の装置によって行われてもよく、患者外装置を介して提供される情報を用いて臨床医によって行われてもよい。選択されたＣＲＴモードを起動するための作動鍵および／またはプログラム命令は、次いで、実装のために植込型治療装置６００に無線によってダウンロードされてもよい。
【００８３】
図７は、本発明の実施形態によるＰＩＭＤ７２０および患者外プログラム装置７２２の組み込まれている心臓リズム管理（ＣＲＭ）システムの様々な構成要素を示すブロック図である。図７に示す部品、機能、および構成は、そうしたシステムに組み込まれ得る様々な特徴および特徴の組み合わせついての理解の提供を意図したものである。比較的複雑な設計から単純な設計まで様々な装置構成が想定されることが理解される。そのため、特定の構成は図７に示した一部の部品を備える一方、図７に示した他の部品は備えなくてよい。一定の実施形態では、機能ブロックの構成は図７に示した構成とは異なる場合がある。
【００８４】
図７ではＣＲＴモードの選択のための機能はＰＩＭＤ７２０に組み込まれているが、代替の実施形態では、そうした機能が患者外プログラム装置７２２に組み込まれてもよく、ＰＩＭＤ７２０および患者外プログラム装置７２２の間で分割されてもよい。一部の実施形態では、モード最適化モジュールは、例えば、最適なＡＶＤおよび／または同時性または前負荷についてＣＲＴを最適化するための他のペーシングパラメータを自動的に判定する、比較的複雑なアルゴリズムを実行する。さらに他の実施形態では、同時性または前負荷について最適なペーシングパラメータの選択には、解析者が最適なペーシングパラメータに関する判定を行うことを可能とすべく、表示（ディスプレイ装置を介してなど）用に情報のフォーマットを決定することが含まれる。
【００８５】
図７には、適切なメモリ（揮発性および／または不揮発性の）７０９に接続された制御プロセッサ７０６を備えるプロセッサベースの制御システム７０５を有するＰＩＭＤ７２０を示すが、任意のロジックベースの制御アーキテクチャが用いられてよいことが理解される。制御システム７０５は、心臓が発生した電気信号を感知し、所定の条件下で心臓に電気刺激エネルギーを送達して不整脈および／または他の心臓疾患を治療するための回路および部品に接続されている。ＰＩＭＤ７２０によって送達される電気的なエネルギーは、電気除細動または除細動用の低エネルギーのペーシングパルスまたは高エネルギーのパルスの形態であってよい。
【００８６】
心臓信号は、ＰＩＭＤハウジング上に備えられる心臓電極７１４および缶電極または不関電極７０７を用いて感知される。心臓信号は、不活性缶構成などにおいては、電極７１４のみを用いて感知されてもよい。そのため、非局所的な電極構成を含む電極感知構成が用いられてよい。スイッチマトリクス（図示せず）を用いて、心臓電極７１４および缶電極または不関電極７０７を様々な組み合わせで選択可能に感知回路７０４に結合することができる。感知した心臓信号は感知増幅回路を備える感知回路７０４によって受信される。感知回路７０４は、フィルタリング回路およびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器も備えてよい。感知回路７０４によって処理された感知心臓信号は、随意では、ノイズ低減回路（図示せず）によって処理される。ノイズ低減回路は、ＰＩＭＤ７２０の他の部品（信号解析回路７０２、制御プロセッサ７０６、および／またはペーシング最適化回路７１０など）に信号が送られる前に、その信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を増減させることができる。ノイズ低減回路は、様々な源から導入される感知心臓信号のノイズ成分を除去することによって、感知心臓信号のＳＮＲを向上させるように動作することができる。典型的な種類の心臓信号ノイズには、例えば、電気的なノイズ、および骨格筋から発生するノ
イズが含まれる。骨格筋に誘導されるノイズの存在するときに感知心臓信号のＳＮＲを向上させるために、数々の方法を利用することができる。
【００８７】
信号解析回路７０２は、感知心臓信号および／または他のセンサ入力の解析結果を統合して特徴部分の間隔（例えば、ＰＲ間隔）の識別および／または心臓の頻脈性不整脈の検出を行う信号プロセッサを備えてよい。特徴部分を検出し不整脈エピソードの存在および重症度を確認するために、レートベースのアルゴリズムおよび／または形態弁別アルゴリズムが検出回路７０２の信号プロセッサによって実装されてよい。検出回路７０２は、制御プロセッサ７０６がペーシングモードの選択および適切な治療（除細動、電気除細動、または不整脈を終了させるか軽減するための特定の種類のＣＲＴなど）の送達を調整することが可能であるように、心臓パラメータの識別および不整脈の検出に関連した情報を制御プロセッサ７０６に通信する。
【００８８】
ＰＩＭＤ７２０には、電気除細動および／または除細動機能に加えてまたは代えて、心臓ペーシング機能が組み込まれてよい。図７に示すように、ＰＩＭＤ７２０は、制御システム７０５、電極７１４、および缶／不関電極７０７に接続されているペーシング治療回路７３０を備える。命令時、ペーシング治療回路７３０は、本明細書に記載のアプローチにより選択されるＣＲＴモードを用いて、ペーシング治療など選択されるペーシング治療にしたがって心臓にペーシングパルスを送達する。
【００８９】
制御システム７０５内のペースメーカー回路によってペーシングレジメンにしたがって発生される制御信号が発生され、ペーシング治療回路７３０に送られて、治療回路７３０においてペーシングパルスが発生する。ペーシング治療（本明細書に記載したものおよび援用されるものなど）は、本明細書に記載のように同時性または前負荷の最適化について制御システム７０５によって変更されてよい。
【００９０】
感知回路７０４は、電極７１４，７０７を介して少なくとも心臓の電気的な活性化信号を感知し、心臓信号情報を制御システム７０５に通信するように構成されている。図７に示すＰＩＭＤ７２０の感知回路７０４は、１つ以上の追加の生理学的センサおよび／または非生理学的なセンサから信号を受信するように構成されてもよい。追加の生理学的な信号および／または非生理学的な信号は、様々な診断、治療、または監視の実装に関連して用いられてもよい。例えば、ＰＩＭＤ７２０は、呼吸系信号、心臓系信号、および／または患者の活動に関連した信号を検出するためのセンサまたは回路を備えてよい。一実施形態では、ＰＩＭＤ７２０は胸郭内インピーダンスを感知する。胸郭内インピーダンスからは、例えば、呼吸の一回換気量および分時換気量を含む様々な呼吸パラメータが導出され得る。１つ以上の身体移動、姿勢、または体位に関連した信号を検出するために、ＰＩＭＤ７２０に関連してセンサおよび関連する回路が組み込まれてもよい。
【００９１】
制御システム７０５は、電極７１４，７０７を介して感知される心臓信号を様々な目的で解析および／または使用することができる。例えば、制御システム７０５は、感知回路から得られる心臓信号情報および選択されたＣＲＴモードに基づき、各心周期について１つ以上のペーシング遅延および／またはペーシング補充収縮間隔を発生させてよい。制御システムは、内因性の心房または心室の心拍数など、心臓リズム特性を判定するために心臓信号を解析してもよい。
【００９２】
感知回路７０４は電極７１４，７０７と共に、局所的および／または非局所的な電極対を用いて、心臓の活性化信号を取得する。局所的および／または非局所的な電極対を介して感知される心臓の活性化信号は、制御システム７０５のペーシング最適化モジュール７１０に転送されてよい。
【００９３】
制御システム７０５のメモリ回路７０９は、様々な監視、除細動、およびＣＲＴモードにより動作するためのパラメータを格納しており、検出回路７０２によって受信される心臓信号を表すデータを記憶することができる。メモリ回路７０９も履歴データを記憶するように構成されてよい。履歴データは様々な目的で用いられ、必要な場合または望ましい場合に外部の受信デバイスに転送されてよい。例えば、一定の実施形態では、メモリ回路は、ＣＲＴモード選択に関連して用いられる閾値、計算式、および／または表を記憶してよい。
【００９４】
通信回路７１８は、制御システム７０５の制御プロセッサ７０６に接続されている。通信回路７１８は、ＰＩＭＤ７２０に、ＰＩＭＤ７２０の外部に位置する１つ以上の患者外装置またはシステム７２２と通信させる。１つの構成では、通信回路７１８および患者外装置７２２は、本技術分野において知られているように、ワイヤループアンテナおよび無線周波数テレメトリリンクを使用して、患者外装置７２２と通信回路７１８との間で信号およびデータの送受信を行う。このようにして、プログラミングコマンドおよびデータが、植込中および植込後にＰＩＭＤ７２０と患者外装置７２２との間で転送される。患者外プログラム装置を用いて、医師は、収集されたデータに基づきＣＲＴモードを選択すること、および／またはＰＩＭＤ７２０によって用いられる様々な治療パラメータを変更することが可能である。
【００９５】
一定の実施形態では、制御プロセッサ７０６は、患者外装置７２２にペーシングパラメータ判定のための情報を送信する。この情報には、例えば、局所的および／または非局所的な感知を介して得られる心臓の電気的な活性化信号、信号の測定される特性または特徴部分、および／または他の情報が含まれてよい。患者外装置７２２は、送信された情報を用いてＣＲＴモードおよび／または最適化方式を選択してもよく、モード選択および最適化に関連した情報のフォーマットを決定し解析者に表示してもよい。
【００９６】
本発明の実施形態による非局所的な感知に基づきＣＲＴモードを選択する方法は、ＰＩＭＤ７２０に実装されてもよく、患者外装置７２２（プログラム装置または高度患者管理（ＡＰＭ）システムなど）に実装されてもよく、手動で実施可能な手順によって実装されてもよい。
【００９７】
例えば、一実施形態では、患者外プログラム装置７２２はテレメトリリンクを通じてＰＩＭＤ７２０と通信し、未処理の電位図データ、特定の感知イベントに対応するマーカ、および／または植込型装置によって計算されるような感知イベント間または特徴部分の幅間の間隔の測定値を受信する。外部プログラム装置７２０は、次いで、収集されたデータに基づき好適なＣＲＴモードを選択してよい。選択されたＣＲＴモードに関する情報は、次いで、即座の再プログラミングのためにＰＩＭＤ７２０に送信されてもよく、外部プログラム装置を動作させる臨床医に推奨として提示されてもよい。これに代えて、外部プログラム装置７２２が解析者に伝導データを提示し、次いでこの解析者がアルゴリズムにしたがってＰＩＭＤ７２０をプログラムしてもよい。一部の実施形態では、ＰＩＭＤ７２０は、感知チャネルから収集した情報にしたがってＣＲＴモードおよび／または他のペーシングパラメータを自動的に設定するようにプログラムされる。
【００９８】
本明細書に記載の方法、構造、および／または技術には、以下の引用文献のうちの１つ以上に記載の特徴を含む様々なＡＰＭハードウェアおよび機能が組み込まれてよい。米国特許第６，２２１，０１１号明細書、第６，２７０，４５７号明細書、第６，２７７，０７２号明細書、第６，２８０，３８０号明細書、第６，３１２，３７８号明細書、第６，３３６，９０３号明細書、第６，３５８，２０３号明細書、第６，３６８，２８４号明細書、第６，３９８，７２８号明細書、および第６，４４０，０６６号明細書。これを引用によって本明細書に援用する。
【００９９】
図７に示す回路を用いて、本明細書に記載の様々な方法および技術を実施することが可能である。メモリ７０９は、制御プロセッサ７０６など回路によって実行されるコンピュータプログラム、ソフトウェア、ファームウェア、コンピュータ実行可能命令（コンピュータなどによって実行されることの可能な命令）で符号化されるコンピュータ可読媒体であってよい。例えば、メモリ７０９はコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体であってよく、制御プロセッサ７０６によるコンピュータプログラムの実行により、本開示によって認識されるまたは参照される様々な方法および技術にしたがって、データからの心臓電気信号、識別、または心臓パラメータの収集、パラメータと記憶された閾値との比較、ならびに収集した心臓電気データに基づく好適な特定のＣＲＴモードの選択および実装が行われる。同様にして、本明細書に記載の他の方法および技術が図７に示した回路を用いて実行されることが可能である。
【０１００】
図６および図７には、開示の態様を内部的に実装するために用いられることの可能なシステムを示す。一部の実施形態では、しかしながら、植込型ペーシング装置はＣＲＴモードの選択を実行するようには構成されず、ＬＶ単独など、単一ＣＲＴモードを送達するようにしか構成されなくてよい。例えば、本明細書に記載の処理（例えば、特に図２および図３の方法）にしたがって、ＥＣＧデータが外部電極および回路を用いて取得され解析されてよい。ＣＲＴモードが選択された後にのみ、その選択されたＣＲＴモードを実装可能な装置が植込用に選択される。特定の種類の装置が植込用に選択される前に本明細書に記載のＣＲＴモードを判定するための方法を用いることが、幾つかの理由のため好適であることがある。
【０１０１】
例えば、本明細書に記載の方法によって患者がＬＶ単独ＣＲＴしか必要としないと判定される場合、ＬＶペーシング用にのみ構成された装置が植え込まれる必要があり、多房室ペーシングに関連した多リード実施形態と比べ、これは医者および患者にとってより容易であることがある。本明細書に記載の方法によって患者が時間を通じて長くなる心周期を有すると判定されるように幾つかの場合には、続く外科的処置において更新または交換されることになるＬＶリード単独の実施形態ではなく、両心室連続ＣＲＴを送達可能な多リード装置を植え込むことが好適であり得る。
【０１０２】
一部の植込型装置の実施形態は、ＬＶ単独、両心室同時、および連続など、複数のＣＲＴモードを実行する機能を有してもよいが、一部のまたは全部の治療を実行するためのプログラム命令を欠くことがある。例えば、ある装置は、両心室配置およびペーシングのための構成されたリードおよび電極を有しながら、１つ以上の特定のＣＲＴモード（例えば、両心室同時および／または連続ＣＲＴ）の実行のための認可またはイネーブルプログラム命令を欠いてもよい。本明細書に記載の方法（例えば、図２または図３の方法）を用いて、ある利用不能な治療が好適であると判定される場合、ロックされていたまたはイネーブルされていなかったＣＲＴモードを実装するために、認可コードまたはイネーブルプログラム命令が植込装置に無線でダウンロードされてよい。このようにして、好適な治療を実行するために植込型装置の機能は更新されることが可能である一方、全ての再同期治療用のプログラム命令を記憶するためのメモリ空間は不要である。さらに、特定の治療のための認可を予約することによって、治療を監視する医者のための追加の制御の層が提供される。
【０１０３】
本明細書に図示および／または記載した様々な処理（例えば、図２または図３の処理）は、処理の各々を実行するように構成された単一の装置の実施形態（例えば、図６の装置内に位置する回路７）を用いて実行されることが可能である。
【０１０４】
本明細書において提供される説明および図示は、選択した実施形態が本発明の様々な態
様を与えるように説明および図示されている１つの代表的な形式により提示されている。本発明による、システム、装置、または方法は、以下に記載の特徴、構造、方法、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含んでよい。例えば、装置またはシステムは、以下に記載の有利な特徴および／または処理のうちの１つ以上を含むように実装され得る。本発明による装置またはシステムは、個別の例および／または図示において図示および／または説明されている複数の特徴および／または態様を含むように実装されてよい。そのような装置またはシステムは、本明細書に記載の特徴のすべてを含む必要はなく、有用な構造、システム、および／または機能を提供する選択された特徴を含むように実装されることが意図される。
【０１０５】
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の好適な実施形態に対し、様々な変更および追加を行うことが可能である。例えば、当業者に理解されるように、本開示の範囲内において様々な他の実施形態が想定され、様々な他の特徴部分、間隔、比較、および組み合わせが、ペーシング出力設定を判定するために用いられる。したがって、本発明の範囲は上述の特定の実施形態によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲とその均等物によってのみ規定されるものである。
【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１】
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