(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に埋め込まれるようになっている埋め込み可能医療デバイスであって、
埋め込み可能医療デバイスを動作させる電気回路要素を収容するハウジング部分と、
前記患者内に配置される複数の電極と、
該複数の電極間で形成される複数のベクトルに対応するインピーダンスの相対変化を決
定し、複数の生理的因子のうちの第１の生理的因子に関連する複数の生理的因子のうちの第１の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、前記複数の生理的因子のうちの前記第１の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、及び前記インピーダンスの相対変化に応答して前記第１の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定するマイクロプロセッサと、
を備える患者に埋め込まれるようになっている埋め込み可能医療デバイス。
【請求項２】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率である請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記複数のベクトルは、第１ベクトル及び第２ベクトルを含み、前記第１ベクトルは、前記心臓の心室内に配置された前記複数の電極のうちの第１電極と前記デバイスのハウジングの非絶縁部分との間に延びる第１刺激経路及び第１検知経路を含み、前記第２ベクトルは、前記心臓の心室内に配置された前記複数の電極のうちの第２電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第２刺激経路、及び前記第１電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第２検知経路を含む請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサは、前記複数の生理的因子のうちの第２の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第２の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、前記複数の生理的因子のうちの前記第２の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、及び前記第１の生理的因子についての前記決定された組織抵抗率の相対変化に応答して前記第２の生理的因子について組織抵抗率の相対変化を決定する請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は肺容積である請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサは、前記複数の生理的因子のうちの第２の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第２の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、前記複数の生理的因子のうちの前記第２の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、及び前記第１の生理的因子についての前記決定された組織抵抗率の相対変化に応答して前記第２の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定し、前記複数のベクトルは、前記第２電極と前記非絶縁部分との間に延びる第３刺激経路及び第３検知経路を含む第３ベクトルをさらに含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は心筋抵抗率である請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記複数のベクトルは、第１ベクトル及び第２ベクトルを含み、前記第１ベクトルは、前記心臓の心室内に配置された前記複数の電極のうちの第１電極と前記デバイスのハウジングの非絶縁部分との間に延びる第１刺激経路及び第１検知経路を含み、前記第２ベクトルは、第１電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第２刺激経路、及び前記第１電極と前記ハウジングに沿って配置された前記複数の電極のうちの第２電極との間に延びる第２検知経路を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は骨格筋抵抗率である、請求項８に記載
のデバイス。
【請求項１０】
前記複数のベクトルは、前記第１電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第３刺激経路、及び前記第１電極と前記ハウジングに沿って配置された前記複数の電極のうちの第３電極との間に延びる第３検知経路を含む第３ベクトルをさらに含む、請求項４に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は骨格筋抵抗率である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記マイクロプロセッサは、前記複数の生理的因子のうちの第３の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第３の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、前記複数の生理的因子のうちの前記第３の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、及び前記第１の生理的因子についての前記決定された組織抵抗率の相対変化に応答して前記第３の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定し、
前記複数のベクトルが、前記第１電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第４刺激経路、及び前記第１電極と前記ハウジングに沿って配置された前記複数の電極のうちの第３電極との間に延びる第４検知経路を含む第４ベクトルをさらに含む請求項６に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は心筋抵抗率であり、前記第３の生理的因子は骨格筋抵抗率である請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記マイクロプロセッサは、前記複数の生理的因子のうちの第３の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第３の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、前記複数の生理的因子のうちの前記第３の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、並びに前記第１の生理的因子及び前記第２の生理的因子についての前記決定された組織抵抗率の相対変化に応答して前記第３の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定し、前記複数のベクトルは、第４ベクトル及び第５ベクトルをさらに含み、前記第４ベクトルは、前記第２電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第４刺激経路、及び前記心室内に配置された前記複数の電極のうちの第３電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第４検知経路を含み、前記第５ベクトルは、前記第１電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間に延びる第５刺激経路、及び第１電極と前記ハウジングに沿って配置された前記複数の電極のうちの第４電極との間に延びる第５検知経路を含む請求項６に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は心筋抵抗率であり、前記第３の生理的因子は骨格筋抵抗率である請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記マイクロプロセッサは、前記複数の生理的因子のうちの第３の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第３の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、前記複数の生理的因子のうちの前記第３の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、並びに前記第１の生理的因子及び前記第２の生理的因子についての前記決定された組織抵抗率の相対変化に応答して前記第３の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定する請求項６に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は心筋抵抗率であり、前記第３の生理的因子は肺容積である請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記マイクロプロセッサは、
前記複数の生理的因子のうちの第４の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第４の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、
前記複数の生理的因子のうちの前記第４の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、並びに前記第１の生理的因子及び前記第２の生理的因子についての前記決定した組織抵抗率の相対変化に応答して、前記第４の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定し、
前記複数の生理的因子のうちの第５の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第５の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、且つ
前記複数の生理的因子のうちの前記第５の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、前記インピーダンスの相対変化、並びに前記第１の生理的因子、前記第２の生理的因子、前記第３の生理的因子、及び第４の生理的因子についての前記決定した組織抵抗率の相対変化に応答して、前記第５の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定し、
前記複数のベクトルは、前記第２電極と前記心臓の心房内に配置された前記複数の電極のうちの第４電極との間、及び該第４電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間のうちのいずれか一方に延びる第５刺激経路と、前記心室内に配置された前記複数の電極のうちの第５電極と前記心房内に配置された前記複数の電極のうちの第６電極との間、及び該第６電極と前記ハウジングの前記非絶縁部分との間のうちのいずれか一方に延びる第５検知経路とを含む第５ベクトルを含む請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記複数の生理的因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積を含み、前記第１の生理的因子は血液抵抗率であり、前記第２の生理的因子は心筋抵抗率であり、前記第３の生理的因子は骨格筋抵抗率であり、前記第４の生理的因子は肺容積であり、前記第５の生理的因子は心臓容積及び肺抵抗率である請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
心臓の生理的状況に寄与する複数の生理的因子を監視する方法を実施するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、
複数のベクトルにわたって、前記複数の生理的因子に対応する第１インピーダンスを決定するステップと、
前記第１インピーダンスを決定することに続いて、前記複数のベクトルにわたって前記複数の生理的因子に対応する第２インピーダンスを決定するステップと、
前記第１インピーダンス及び前記第２インピーダンスに応答して、前記複数のベクトルに対応するインピーダンスの相対変化を決定するステップと、
前記複数の生理的因子のうちの第１の生理的因子に関連する前記複数の生理的因子のうちの第１の最小限度に寄与する生理的因子を決定するステップと、
前記複数の生理的因子のうちの前記第１の最小限度に寄与する生理的因子以外の生理的因子、及び前記インピーダンスの相対変化に応答して、前記第１の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定するステップと、
を含む心臓の生理的状況に寄与する複数の生理的因子を監視する方法を実施するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、埋め込み可能医療デバイス（ＩＭＤ）に関し、より詳細には、心臓障害(cardiac insult)に寄与する生理的因子を区別するために複数のインピーダンスベクトルの比較を用いて、心臓障害を識別する装置及び方法に関する。
【０００２】
一部の最新のペースメーカ及び埋め込み可能心臓ディフィブリレータによって提供されるインピーダンス測定用ベクトル又は経路は、非常に広範囲にわたる。多くのペースメーカは、現在、活動の生理的インジケータとして分時換気量を測定するために、インピーダンスを測定する。こうして得られる分時換気量の値は、生理的適応型ペースメーカにおけるペーシングレートを設定するために使用され得る。特定のベクトル上における所定期間にわたるインピーダンスの変化は、複数の因子がデバイスによって測定されるインピーダンス信号に寄与するような、多くの寄与因子（一部は主要な因子、一部は重要でない因子）を有し得る。所定期間にわたる因子の変化が、あるベクトルにわたって所定期間における測定インピーダンスの変化を引き起こす可能性があるような、こうした寄与因子の非排他的な一覧には、たとえば、肺抵抗率の変化、血液抵抗率の変化、心筋抵抗率の変化、骨格筋抵抗率の変化、心臓容積の変化、及び肺容積の変化が含まれる。一定の寄与因子におけるインピーダンス又は抵抗率の変化を測定することは、問題を生じる可能性がある。その理由は、こうした変化は、１つのベクトルにわたっては比較的正確に検出可能な傾向があるが、別のベクトルにわたっては正確に検出されにくいからである。一部のベクトルは、寄与因子のいくつかにおける変化に対する感度が非常に高い、すなわち影響を受けやすいが、他の寄与因子のインピーダンス変化に対しては感度が低い、すなわち影響を受けにくい。
【０００３】
必要とされるものは、所定期間にわたるインピーダンス測定値の変化に寄与する複数の生理的因子の発生源、及び／又は生理的因子を、より正確に区別する方法及び装置である。
【０００４】
本発明は、埋め込み可能医療デバイスにおいて、患者の生理的状況に寄与する複数の生理的因子を監視する方法及び装置に関する。本発明の実施形態によれば、複数の生理的因子に対応する第１インピーダンスは、複数のベクトルにわたって決定され、複数の生理的因子に対応する第２インピーダンスは、第１インピーダンスの決定に続いて、複数のベクトルにわたって決定される。複数のベクトルに対応するインピーダンスの相対変化は、第１インピーダンス及び第２インピーダンスに応答して決定され、複数の生理的因子のうちの第１の生理的因子に関連する複数の生理的因子のうちの、第１の最小限度に寄与する生理的因子が決定される。第１の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化は、その後、第１の最小限度に寄与する生理的因子以外の複数の生理的因子のうちの生理的因子と、インピーダンスの相対変化とに応答して決定される。
【０００５】
本発明の別の実施形態によれば、患者内に埋め込まれるようになっている埋め込み可能医療デバイスは、埋め込み可能医療デバイスを動作させる電気回路要素を収容するハウジング部分と、患者内に配置される複数の電極とを含む。マイクロプロセッサは、複数の電極間で形成される複数のベクトルに対応するインピーダンスの相対変化を決定し、複数の生理的因子のうちの第１の生理的因子に関連する複数の生理的因子のうちの、第１の最小限度に寄与する生理的因子を決定し、第１の最小限度に寄与する生理的因子以外の複数の生理的因子のうちの生理的因子と、インピーダンスの相対変化とに応答して、第１の生理的因子に対応する組織抵抗率の相対変化を決定する。
【０００６】
本発明は、以下の詳細な説明を参照して、添付図面と共に考えれば、よりよく理解されるようになるため、本発明の他の利点及び特徴は、容易に理解されるであろう。図面において、同じ参照数字は、本発明の全図を通して同じ部品を意味する。
【０００７】
以下の詳細な説明は、異なる図面の同じ要素には同じ番号が付けられている図面を参照して読まれるべきである。図面は、必ずしも同一縮尺になっていないが、選択された実施形態を示し、本発明の範囲を制限することを意図しない。いくつかの発明の形態が図示及び説明されるが、他の形態も以下で当業者には明らかになるであろう。図面に示し、上述した実施形態は、単に具体的に示すことを目的としており、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を制限することを意図しない。
【０００８】
図１は、生理的インピーダンス変化因子を横切るインピーダンスベクトルの概略図である。図１に示すように、本発明の単純化した例を示す抽象図１００は、種々のベクトルにわたって検知された、所定期間におけるインピーダンス変化に寄与する１つの生理的因子であるファクタＡ、及び、種々のベクトルにわたって検知された、所定期間におけるインピーダンス変化に寄与する別の生理的因子であるファクタＢを含む。インピーダンス変化寄与ファクタＡは１０２で表され、インピーダンス変化寄与ファクタＢは１０４で表される。寄与ファクタＡと寄与ファクタＢを含む重なり領域１０６が形成される。３つのベクトル、１０８のベクトル1、１１２のベクトル２、及び１１０のベクトル３もまた示される。ベクトル１は、概念的には、ファクタＡの大部分を通過し、一方、ファクタＢによる影響はほとんど受けない。ベクトル２は、ファクタＢの大部分を通過し、ファクタＡによる影響はほとんど受けない。ベクトル３は、ファクタＡとファクタＢの両方の部分を通過し、したがって、ファクタＡとファクタＢの両方による影響を多少受ける。結果として、ベクトル１のファクタＡに対する感度すなわち感受性は高く、ベクトル１のファクタＢに対する感度すなわち感受性は低い。ベクトル２のファクタＡに対する感度は低く、ベクトル２のファクタＢに対する感度は高い。ベクトル３のファクタＡに対する感度は、ベクトル３のファクタＢに対する感度と同様に、中程度である。
【０００９】
一般に、図１の単純化したシステムにおいて、ベクトルＸにわたる所定期間におけるインピーダンス変化は、以下の方程式１で与えられる。
ΔＺＶＸ＝αＶＸＡ＊ＱＡ＋αＶＸＢ＊ＱＢ                  （１）
方程式１の項αＶＸＡは、ファクタＡの所定期間における抵抗率変化によって引き起こされる、ベクトルＸにわたる所定期間におけるインピーダンス変化に対する感度である。同様に、αＶＸＢは、ファクタＢの所定期間における抵抗率変化によって引き起こされる、ベクトルＸにわたる所定期間における変化を示すのに使用される。ＱＡは、ファクタＡの所定期間における抵抗率の相対変化を示し、ＱＢは、ファクタＢの所定期間における抵抗率の相対変化を示す。
【００１０】
以下の方程式２は、別のベクトル、即ちベクトルＹにわたる所定期間におけるインピーダンスの変化を与える。
ΔＺＶＹ＝αＶＹＡ＊ＱＡ＋αＶＹＢ＊ＱＢ                  （２）
方程式２は、ベクトルＹにわたる所定期間におけるインピーダンスの変化が、ファクタＡの所定期間における分数(fractional)抵抗率変化に、ファクタＡの所定期間における抵抗率変化によって引き起こされるベクトルＹにわたる所定期間における変化に対する感度を掛けたものと、ファクタＢの所定期間における分数抵抗率変化に、ファクタＢの所定期間における抵抗率変化によって引き起こされるベクトルＹにわたる所定期間における変化に対する感度を掛けたものとを足したものに等しいことを表す。
ＱＡ＝ΔρＡ／ρＡ＝（ρＡＴ２−ρＡＴ１）／ρＡＴ１      （３）
方程式３は、ファクタＡの抵抗率の分数変化（相対変化又はパーセンテージ変化）が、ファクタＡの抵抗率に対するファクタＡの抵抗率の変化に等しいことを示す。これはまた、時刻Ｔ１からＴ２までの抵抗率の変化を、時刻１における抵抗率によって割ったものとして、方程式３に示されるように記載され得る。
【００１１】
一緒に考えると、方程式１及び２は、解くことができる連立方程式を提供する。これらの方程式は、感度係数であるα値がランダムに起こらずに有利なパターンを有する場合、たとえ付加的な因子が存在しても、容易に解くことができる。特に、選択のために利用可能な複数のベクトルが存在する場合、感度値αＶＸ及びαＶＹが、１つの因子についてだけ異なるように、ベクトルＸ及びＹを選択することが有利であろう。方程式１及び２においてＱＡを得る、すなわち求めるために、αＶＸＡがαＶＹＡと実質的に異なるように、また、αＶＸＢがαＶＹＢと実質的に等しいように、２つのベクトルＸ及びＹを得ることが有利である。より一般的に述べるならば、所定期間におけるファクタＡの相対変化の値を求めるために、ベクトルＸ及びＹにわたるファクタＡの変化に対する感度は互いに異ならなければならず、一方、ベクトルＸ及びＹにわたる感度は、所定期間におけるインピーダンス変化が知られておらず、また、寄与が大きい、残っているいずれの因子についても実質的に等しくなければならない。
【００１２】
再び図１を参照すると、ＱＡ（ファクタＡの抵抗率の相対変化）を求めるために、ベクトル１及び３を選択してもよい。方程式１及び２にベクトル１及び３を代入することによって、以下の方程式４及び５が得られる。
ΔＺＶ１＝αＶ１Ａ＊ＱＡ＋αＶ１Ｂ＊ＱＢ                  （４）
ΔＺＶ３＝αＶ３Ａ＊ＱＡ＋αＶ３Ｂ＊ＱＢ                  （５）
以下の方程式６は、方程式４から方程式５を差し引くことによって得られる。
ΔＺＶ１−ΔＺＶ３＝（αＶ１Ａ−αＶ３Ａ）＊ＱＡ＋
（αＶ１Ｂ−αＶ３Ｂ）＊ＱＢ                            （６）
ＱＡの値を求めるために、以下の方程式７に到達する。
ＱＡ＝（ΔＺＶ１−ΔＺＶ３）／（αＶ１Ａ−αＶ３Ａ）      （７）
先に説明したように、αＶ１Ｂ及びαＶ３Ｂは、互いに実質的に等しいため、ゼロか、非常に小さな値のいずれかであり、そのため、無視されてもよい。方程式の数が未知数の数と等しい系では、ＱＡ及びＱＢの値を求めるために、標準的な行列代数を使用することが可能である。後で説明するように、未知数の数と等しい数の方程式が常に存在するわけではないが、因子の抵抗率変化は、感受性係数の値の類似性及び差によってやはり求めることができる。そのため、方程式７は、感受性の値が与えられ、且つ、ベクトル１及びベクトル３について所定期間に測定されたインピーダンス変化が与えられると、ファクタＡの所定期間における抵抗率変化を求めることができることを示す。後で説明するように、単一因子に関する所定期間における抵抗率変化は、生理的に非常に重要であり、特定の病状の進行のインジケータの役割を果たすことができる。
【００１３】
上記連立方程式はさらに、他の因子を含むように拡張されてもよい。
ΔＺＶＸ＝αＶＸＡ＊ＱＡ＋αＶＸＢ＊ＱＢ＋αＶＸＣ＊ＱＣ          （８）
ΔＺＶＹ＝αＶＹＡ＊ＱＡ＋αＶＹＢ＊ＱＢ＋αＶＹＣ＊ＱＣ          （９）
ΔＺＶＺ＝αＶＺＡ＊ＱＡ＋αＶＺＢ＊ＱＢ＋αＶＺＣ＊ＱＣ          （１０）
上記方程式８、９、及び１０は、新しい因子、ファクタＣを含む。新しいベクトル、ベクトルＺもまた含まれる。方程式８は、完全を期して示されるが、ＱＡが知られており、且つ、αＶＸＣが実質的にαＶＹＣに等しい場合、ＱＢの値を求める必要がないことが留意されてもよい。ＱＡが知られている場合にＱＢの値を求めるために、ファクタＡが既知のＱＡの値によってすでに対処されている状態で、ファクタＣではなくファクタＢについてだけ、選択されたベクトル間で感度が変わるようにベクトルを選択することができる。ベクトルＹ及びＺを選択することによって、以下の方程式１１が導かれる。
ΔＺＶＹ−ΔＺＶＺ＝（αＶＹＡ−αＶＺＡ）＊ＱＡ＋      
（αＶＹＢ−αＶＺＢ）＊ＱＢ＋（αＶＹＣ−αＶＺＣ）＊ＱＣ        （１１）
ＱＢの値を求めることによって、以下の方程式１２が導かれる。
ＱＢ＝（（ΔＺＶＹ−ΔＺＶＸ）−（αＶＹＣ−αＶＺＣ）＊ＱＣ−（αＶＹＡ−αＶＺＡ）＊ＱＡ）／（αＶＹＢ−αＶＺＢ）                                      （１２）
αＶＹＣ及びαＶＺＣは、実質的に互いに等しくなるように選択されるため、これらの２の項の差は、αＶＹＢ−αＶＺＢに対して非常に小さいか、ゼロであって、上記方程式から省かれる。したがって、ＱＢが求められる。上記方程式のファクタＣは、グループ化された、又は、一括して扱われる因子であってよいことが留意されるべきである。これは、グループ化された、又は、一括して扱われる因子が重要な病状のインジケータである場合には有益であることがわかる。
【００１４】
図２は、本発明による、心臓にわたって、且つ／又は、心臓の近くでインピーダンス変化を測定する例示的な埋め込み式医療デバイスの概略図である。図２に示すように、埋め込み可能医療デバイスシステム１０は、ハウジング又は筐体１４及びコネクタブロック１６を有する埋め込み可能心臓ディフィブリレータ（ＩＣＤ）１２を含む。ＩＭＤシステム１０は、ＩＣＤ１２を含むがそれに限定されない、多数の医療デバイス又は代替のデバイス構成のうちの任意のものを使用して実施することができる。心房不整脈に応答して薬剤を投与する治療等の、心電図（ＥＧＭ）信号又は他の患者診断データに応答する他の技法又は治療もまた、本発明の種々の実施形態を実施することができる。
【００１５】
ＩＭＤシステム１０は、管状絶縁シースによって互いから分離された、同心状の３つのらせん状に巻いた導体を保持する、細長い絶縁リード線本体２４を含む心室リード線を含む。心室リード線の遠位端は、右心室３８内に配置されている。心室リード線の遠位端に隣接して、リング電極４０、絶縁電極ヘッド４２内に伸縮可能に取り付けられる伸張可能らせん電極４４、及び細長い（約５ｃｍ）ディフィブリレーションコイル電極３６が位置する。ディフィブリレーションコイル電極３６は、プラチナ又はプラチナ合金等の多くの材料から作製することができる。電極のそれぞれは、リード線本体２４内のらせん状に巻いた導体のうちの１つに結合する。
【００１６】
電極４０及び４４は、心臓ペーシングのため、また、心室脱分極を検知するために利用される。それに応じて、電極４０及び４４は、心室心電図（Ｖ−ＥＧＭ）用のセンサの役割を果たす。心室リード線の近位端には、それぞれがらせん状に巻いた導体の１つに結合する３つの電気コネクタを保持する分岐コネクタ２０がある。
【００１７】
右心室（ＲＶ）リード線は、心室リード線の構造に対応する、管状絶縁シースによって互いから分離された、同心状の３つのらせん状に巻いた導体を保持する細長い絶縁リード線本体２２を含む。ＲＶリード線の遠位端は、右心房３４内に配置されている。ＲＶリード線の遠位端に隣接して、リング電極３２、及び絶縁電極ヘッド３０内に伸縮可能に取り付けられる伸張可能らせん電極２８が位置する。電極のそれぞれは、リード線本体２２内のらせん状に巻いた導体のうちの１つに結合する。電極２８及び３２は、心房ペーシングのため、また、心房脱分極を検知するために利用される。それに応じて、電極２８及び３２は、心房心電図（ＡＥＧＭ）用のセンサの役割を果たす。
【００１８】
細長いコイル電極２６は、電極３２に近接して設けられ、リード線本体２２内の第３の導体に結合される。電極２６は、好ましくは、少なくとも１０ｃｍの長さで、ＳＶＣから三尖弁の方に延びるように構成される。リード線の近位端には、それぞれがコイル状に巻いた導体の１つに結合する３つの電気コネクタを保持する分岐コネクタ１８がある。
【００１９】
埋め込み可能ＩＣＤ１２は、リード線コネクタアセンブリ１８及び２０がコネクタブロック１６内に挿入された状態で、リード線と組み合わされて示される。ＩＣＤ１２のハウジング又は筐体１４の外に面する部分は、絶縁されないままにすることができるため、ハウジング又は筐体１４の非絶縁部分は、任意選択で、心房又は心室のいずれかをディフィブリレーションするのに使用される皮下ディフィブリレーション電極の役割を果たす。さらに、ボタン電極１５８もまた、ハウジング１４に沿って含まれ得る。
【００２０】
図３は、本発明を実施することができる埋め込み可能医療デバイスの機能概略図である。図３は、本発明を実施することができる１つのタイプのデバイスを具体的に示す例として解釈されるべきである。本発明は、図３に示す特定のタイプのデバイスに限定されるのではなく、ペースメーカ又はＩＣＤ等の多様なデバイス実施態様において実施することができる。さらに、本発明は、図３に示す実施態様に限定されない。たとえば、本発明は、図３に示すより多い又は少ない特徴を含むシステムにおいて実施されてもよい。
【００２１】
図３に示すデバイスは、電極を含む電極システムを装備する。解析を明確にするために、ペーシング／検知電極１００、１０２、１０４、及び１０６は、ペーシング／ディフィブリレーション電極１５２、１５４、１５６、及び１５８とは論理的に分離されているものとして示される。電極１５２、１５４、１５６、及び１５８は、それぞれ、心房ディフィブリレーション電極、心室ディフィブリレーション電極、埋め込み可能ＰＣＤのハウジングの非絶縁部分、及びハウジングに沿って位置するボタン電極に対応する。電極１５２、１５４、１５６、及び１５８は、高電圧出力回路１４４に結合される。高電圧出力回路１４４は、制御バス１４６を介してカーディオバージョン／ディフィブリレーション（ＣＶ／ｄｅｆｉｂ）制御ロジック１４２によって制御される高電圧スイッチを含む。出力回路１４４内のスイッチは、どの電極が採用されるか、及びディフィブリレーションパルスの送出中に、コンデンサ１５９及び１６０を含むコンデンサバンクの正端子及び負端子に、どの電極が結合されるかを制御する。
【００２２】
電極１０４及び１０６は、心室の近くに位置し、Ｒ波センス増幅器１１４に結合される。増幅器１１４の動作は、制御ライン１１６を介してペーシング回路要素１２０によって制御される。増幅器１１４は、増幅の他に、電極１０４及び１０６によって検知された信号をフィルタリングする等、他の機能を実施することができる。増幅器１１４はまた、入力値を予め選択した心室センス閾値と比較する比較器を含むことができる。増幅器１１４は、電極１０４と１０６の間で検知された信号が心室センス閾値を超える時はいつでもＲ−ｏｕｔライン１１８上に信号を生成する。
【００２３】
電極１００及び１０２は、心房上又は心房内に位置し、Ｐ波センス増幅器１０８に結合される。増幅器１０８の動作は、制御ライン１１０を介してペーシング回路要素１２０によって制御される。増幅器１０８は、増幅の他に、電極１００及び１０２によって検知された信号をフィルタリングする等、他の機能を実施することができる。増幅器１０８はまた、入力信号を、心室センス閾値とは通常異なる予め選択した心房センス閾値と比較する比較器を含むことができる。増幅器１０８は、電極１００と１０２の間で検知された信号が心房センス閾値を超える時はいつでもＰ−ｏｕｔライン１１２上に信号を生成する。
【００２４】
スイッチマトリクス１３４は、信号解析において使用するために、利用可能な電極を広帯域（２．５〜１５０Ｈｚ）増幅器１３６に選択的に結合させる。信号解析は、アナログ回路要素、デジタル回路要素、又は両方の組み合わせを使用して実施することができる。
【００２５】
マイクロプロセッサ１２８は、データ／アドレスバス１２６を介して電極の選択を制御する。電極の選択は所望に応じて変わる場合がある。増幅器１３６は、選択された電極からマルチプレクサ１３８へ信号を提供し、マルチプレクサ１３８は、信号を、マルチビットデジタル信号へ変換するためにアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４０に提供し、記憶するためにダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）回路１３２の制御下でランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３０に提供する。
【００２６】
図３に示すＰＣＤはまた、心臓ペーシング治療、カーディオバージョン治療、及びディフィブリレーション治療を提供する回路要素を含む。たとえば、ペーサタイミング／制御回路要素１２０は、プログラム可能デジタルカウンタを含んでもよく、プログラム可能デジタルカウンタは、ＤＤＤ、ＶＶＩ、ＤＶＩ、ＶＤＤ、ＡＡＩ、ＤＤＩ、並びに単腔及び２腔ペーシングの他のモードと関連する基本時間間隔を制御する。ペーサタイミング／制御回路要素１２０はまた、多数の抗頻脈性不整脈ペーシング治療のうちの任意の治療を採用する、心房と心室の両方における抗頻脈性不整脈ペーシングに関連する補充間隔を制御してもよい。
【００２７】
ペーシング回路要素１２０によって規定される間隔は、心房及び心室ペーシング補充間隔、検知されたＰ波及びＲ波が補充間隔のタイミングを再び開始するのに有効でない不応期、及びペーシングパルスのパルス幅を含むが、それらに限定されない。マイクロプロセッサ１２８は、ＲＡＭ１３０内の記憶されたデータに基づいてこれらの間隔の継続時間を決定し、これらの継続時間を、アドレス／データバス１２６を介してペーシング回路要素１２０に伝達する。マイクロプロセッサ１２８はまた、ペーシングパルスの振幅を決定し、この情報をペーシング回路要素１２０に伝達する。
【００２８】
ペーシング中、Ｐ波及びＲ波を検知したことが、ライン１１２及び１１８上の信号によって示されると、ペーサタイミング／制御回路要素１２０は、その補充間隔カウンタをリセットする。補充間隔カウンタは、選択されたペーシングモードに従って、ペーサ出力回路によってペーシングパルスのタイムアウトトリガーが生成されるとリセットされる。これらのペーサ出力回路は、電極１００と１０２に結合した心房ペーサ出力回路１２２及び電極１０４と１０６に結合した心室ペーサ出力回路１２４を含む。ペーサタイミング／制御回路要素１２０はまた、ペーサ出力回路がペーシングパルスを生成した時に補充間隔カウンタをリセットし、それによって、抗頻脈性不整脈ペーシングを含む、心臓ペーシング機能の基本タイミングを制御する。マイクロプロセッサ１２８は、補充間隔タイマによって規定された間隔の継続時間を決定し、これらの継続時間を、データ／アドレスバス１２６を使用して伝達する。検知されたＲ波及びＰ波によってリセットされた時の、補充間隔カウンタ内に存在するカウント値を使用して、Ｒ−Ｒ間隔、Ｐ−Ｐ間隔、Ｐ−Ｒ間隔、及びＲ−Ｐ間隔の継続時間が測定されてもよい。これらの測定値は、ＲＡＭ１３０に記憶され、頻脈性不整脈を検出するのに使用される。
【００２９】
マイクロプロセッサ１２８は、通常、関連する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ、図示せず）に記憶されたプログラムの制御下で割り込み駆動デバイスとして動作し、検知されたＰ波及びＲ波の発生及び心臓ペーシングパルスの生成に対応するペーサタイミング／制御回路要素１２０からの割り込みに応答する。データ／アドレスバス１２６はこれらの割り込みを提供する。これらの割り込みに応答して、マイクロプロセッサ１２８は任意の必要な数学的計算を実施し、ペーサタイミング／制御回路機構１２０は、制御する値すなわち間隔を更新することができる。
【００３０】
心房又は心室頻脈性不整脈の検出に基づいて、抗頻脈性不整脈ペーシング療法が指示されると、適切なタイミング間隔が、マイクロプロセッサ１２８からペーサタイミング／制御回路要素１２０内にロードされる。カーディオバージョンパルス又はディフィブリレーションパルスの発生が必要とされる場合、マイクロプロセッサ１２８は、補充間隔カウンタを使用して、こうしたカーディオバージョン及びディフィブリレーションパルス並びに関連する不応期のタイミングが制御される。
【００３１】
カーディオバージョンパルスを必要とする、心房細動、心室細動、又は頻脈性不整脈の検出に応答して、マイクロプロセッサ１２８は、カーディオバージョン／ディフィブリレーション制御回路要素１４２を作動させ、制御回路要素１４２は、高電圧充電制御ライン１５０を使用して、充電回路１６２に高電圧コンデンサ１５８及び１６０の充電を開始させる。ＶＣＡＰライン１４８は、高電圧コンデンサ１５８及び１６０上の電圧を監視し、マルチプレクサ１３８を通してこの情報を伝達する。この電圧がマイクロプロセッサ１２８によって設定された所定の値に達すると、Ａ／Ｄ変換器１４０は、コンデンサフル（ＣＦ）ライン１６４上に制御信号を生成して、充電を終了させる。その後、ペーサタイミング／制御回路要素１２０は、ディフィブリレーションパルス又はカーディオバージョンパルスの送出のタイミングを制御する。細動又は頻脈性不整脈の治療の送出に続いて、マイクロプロセッサ１２８は、デバイスを心臓ペーシングに戻し、ペーシング又は検知された心房若しくは心室脱分極の発生による、後続の割り込みを待つ。
【００３２】
出力回路１４４は、制御バス１４６を介して制御回路要素１４２によって指示されると、カーディオバージョンパルス又はディフィブリレーションパルスを送出する。出力回路１４４は、単相パルス又は２相パルスのいずれが送出されるか、電極の極性、及びどの電極がパルス送出に関与するかを決定する。出力回路１４４は、電極が、パルス送出中に互いに結合されるかどうかを制御する高電圧スイッチを含んでもよい。代わりに、パルス送出中に互いに結合されることが意図される電極は、デバイスハウジングの内部又は外部のいずれかで、互いに永続的に結合されるだけであってよい。同様に、一部の埋め込み可能ディフィブリレータにおいて、極性がプリセットされてもよい。
【００３３】
インピーダンス測定ロジックインタフェース（ＬＩＭＬＩ）１８０が設けられ、定期的ベースで自動的に、又はテレメトリによって受信したプログラム式コマンドに応答して、アドレス／データバス１２６上でマイクロプロセッサ１２８によって指示された場合に、利用される。本発明によれば、インピーダンスは、以下で詳細に述べるように、種々の電極を使用して、体組織内に延びる選択されたベクトルに沿って測定される。
【００３４】
本発明の一実施形態は、閾値以下のレベルで組織を刺激し、デバイスに結合した種々の電極を使用して種々のベクトルにわたって種々のインピーダンス値を検知するようになっているファームウェアを有する、ペーシングデバイスを利用する。現在利用可能な埋め込み式心臓デバイスは、分時換気量及び生理的活動を測定するのに使用されるインピーダンス検知能力を有する。心臓組織を刺激し、組織にわたるインピーダンスを測定するのに適した回路要素及びシステムは、たとえば、参照により本明細書に援用される、米国特許第５，５６２，７１１号（Yerich他）に記載される。他のインピーダンス測定回路要素は、参照により本明細書に援用される、米国特許第６，０７０，１００号（Bakels他）に開示される。
【００３５】
インピーダンス測定値は、「未処理」測定値及び「処理済み」測定値を含むことが理解される。処理済み測定値は、２つ以上の測定値の平均で形成される「平均」測定値、フィルタリングされたインピーダンス測定値で形成される「フィルタリング済み」測定値、インピーダンス測定値の１次又は高次の微分係数で形成される「微分係数」インピーダンス測定値、インピーダンス測定値のセットからの最も高い、又は、最も低いインピーダンス測定値で形成される「選択された」インピーダンス測定値、ピーク又は谷から取得されるか、又は、呼吸周期又は心周期に対してゲート制御される「ゲート制御された」インピーダンス測定値、及び、反転されたインピーダンス測定値で形成される「反転された」インピーダンス測定値を含む。選択されたインピーダンス測定値を使用して、たとえば１〜１０個のような少数のインピーダンス測定値を含む時間領域からインピーダンスの最小又は最大を捕捉することができる。２対以上の検知電極を有する実施形態では、２つ以上の検知電極インピーダンス測定値が加算されて、「増大した」インピーダンス測定値が形成される可能性がある。同様に、１つ又は複数の検知電極測定値が、１つ又は複数の他の検知電極測定値から減算され、「減算された」インピーダンス測定値が形成されてもよい。増大したインピーダンス測定値および減算されたインピーダンス測定値は共に、検知電極へ向かう刺激電流経路が遭遇する類似性又は差異から採取される、価値のある情報を提供することができる。別段の記載がなければ、本発明による全ての方法において使用されるインピーダンス測定値は、上述した、未処置及び処理済みのインピーダンス測定値、並びにそれらの組み合わせの任意のものであり得る。
【００３６】
ここで述べるシステムは、これらのリード線位置、電極サイズ、及び電極の数に制限される必要がないことも理解される。本システムの他の実施形態は、多極電極（単一リード線上に３つ以上の電極）、ディフィブリレーションコイル、及び／又はペースメーカ筐体、及び／又は筐体上のボタン電極を含む。一部の実施形態では、インピーダンス測定は、必ずしも互いに排他的ではない、２つ以上の刺激電極と２つ以上の検知電極の間で行われる可能性がある。すなわち、刺激電極の一部はまた、検知電極であってもよい。
【００３７】
埋め込み式デバイス筐体１４に接続されるか、又は、リード線２２及び２４に接続される電極の任意の組み合わせの間で、種々の経路又はベクトルが描かれ得る。経路又はベクトルにわたるインピーダンスを測定するために、１つの電極はエミッタの役割を果たし、一方、別の電極はコレクタの役割を果たすことができ、さらに別の電極対は、これらの電極間の電位を測定するのに使用される。エミッタ及びコレクタは、２極構成又は３極構成において、電圧を検知するためにそれぞれ使用される電極対と、一方又は両方の電極を共有することができる。４極構成では、エミッタ、コレクタ、及び測定用電極対は別々の電極である。「ベクトル」及び「経路」という用語は、本出願では交換可能に使用することができる。
【００３８】
たとえば、インピーダンス変化を測定するのに使用される第１ベクトルであるベクトル１は、ＲＶコイル３６と筐体１４の間の刺激経路及び検知経路によって形成される。ベクトル１は、エミッタとしてＲＶコイル３６及びコレクタとして筐体１４を利用し、ＲＶコイル３６及び筐体１４において電圧を測定する２極ベクトルである。インピーダンス変化はまた、ＲＶリング電極（Ｖｒ）４０から筐体１４への刺激経路、及びＲＶコイル３６から筐体１４への検知経路によって形成される別のベクトルであるベクトル２にわたって測定されてもよい。ベクトル２は、エミッタとしてＲＶリング電極４０及びコレクタとして筐体１４を利用し、ＲＶコイル３６及び筐体１４を電圧測定ポイントとして使用する３極ベクトルである。
【００３９】
インピーダンス変化はまた、ＲＶリング電極４０から筐体１４への刺激経路及び検知経路によって形成されるベクトルであるベクトル３にわたって測定されてもよい。ベクトル３は、エミッタとして右心室リング電極４０及びコレクタとして筐体１４を利用し、同様に、右心室リング電極４０及び筐体１４を電圧測定用電極として使用する心室２極ベクトルである。インピーダンス変化はまた、ＲＶリング電極４０から筐体１４への刺激経路、及びＲＶ先端電極（Ｖｔ）４４から筐体１４への検知経路によって形成される別のベクトルであるベクトル４にわたって測定されてもよい。ベクトル４は、エミッタとして右心室リング電極４０及びコレクタとして筐体１４を利用し、同様に、右心室先端電極４４及び筐体１４を電圧測定用電極として使用する心室３極ベクトルである。ＲＶコイル電極４０から筐体１４への刺激経路及びＲＶコイル電極４０からボタン電極１５８への検知経路によって形成される別のベクトルであるベクトル５が使用されてもよい。ベクトル５は、エミッタとして右心室コイル４０及びコレクタとして筐体１４を使用し、右心室コイル４０及び筐体１４上のボタン電極１５８を電圧測定用電極として利用する３極ベクトルである。
【００４０】
上述したベクトルは、本発明に従って使用することができる可能なリード線、電極、及びベクトルのうちのごく一部である。使用することができる他の電極は、心内膜又は心外膜に設置される電極と共に冠状静脈洞を介して設置されるリード線を含む、上大静脈コイル、右心房リング電極、右心房先端電極、左心房コイル、左心房リング電極、左心房先端電極、左心室リング電極、左心室先端電極を含む。本発明において有利に使用することができる、いくつかのインピーダンス測定用電極及びベクトルは、参照により本明細書に援用される米国公開特許出願第２００２／０００２３８９号に説明される。より多くの組み合わせが、検討によって視覚的に創造される可能性があり、本発明者にはよく知られており、当業者には明らかになるであろう。さらなる組み合わせは、図に示す電極に限定されない付加的な電極を使用して作成されてもよい。
【００４１】
ベクトル６は、エミッタとして右心室リング電極４０及びコレクタとして右心房リング電極３２を利用し、右心室先端電極４４及び右心房先端電極２８を電圧測定用電極として使用するＡＶ４極ベクトルである。ベクトル７は、エミッタとして右心室リング電極３２及びコレクタとして筐体１４を利用し、右心房先端電極２８及び筐体１４を電圧測定用電極として利用する緩徐(brady)３極ベクトルである。
【００４２】
図４は、当業者にはよく知られており個別に示す必要がない２つの他のベクトルと、先に述べた種々のベクトルとに対する表すなわち感受性マトリクスを示す。図４は、さらに説明するように、種々の生理的インピーダンス因子に対する種々のベクトルの感度すなわち感受性を含む。図４に含まれる種々の因子は、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積である。ベクトル１〜７は、先に述べたものと同様である。図４の「ベクトル」と表示した欄は、刺激電極対／検知電極対を含む。そのため、ベクトル２は、右心室リングと筐体の間の刺激及び右心室コイルと筐体の間の検知のことを言う。図４を精査すると、たとえば、ベクトル３は、他の種々の生理的因子と比べて血液抵抗率の変化に対する感度が非常に高いことが示されている。ベクトル２は、ベクトル３より血液抵抗率の変化に対する感度がはるかに低いことがわかる。ベクトル１及び２は、血液抵抗率に対する感度が著しく変わるが、残りの因子に対しては非常に類似した感度を有することもまたわかる。ベクトル１〜４並びに６及び７についての感度すなわち感受性は、数学的モデリングから理論的に導出され、検証されている。感度すなわち感受性は、本発明の教示を使用して、当業者による試験を通してさらに洗練され、較正される可能性がある。ベクトル５は、身体的・生理的な考慮事項に基づいて推定された図４の値及び表の他の値を含む。
【００４３】
以下の方程式１３は、選択されたベクトルについての所定期間におけるインピーダンス変化を、図４の因子の感度すなわち感受性の関数として与える。インピーダンスへの実質的な寄与はあるが、インピーダンス変化への実質的な寄与がない、他の因子が存在する場合がある。１つのこうした例は、距離が一定のままであることが予想される２つの電極間の距離である。本出願で使用されるように、インピーダンスへの寄与は、変化が所定期間にわたって予想され得るインピーダンス寄与のことを言う。
ΔＺ＝αＬ＊ＱＬ＋αＢ＊ＱＢ＋αＨＭ＊ＱＨＭ＋αＳＭ＊ＱＳＭ＋αＨＶ＊ＫＨＶ＋αＬＶ＊ＫＬＶ
（１３）
ＱはΔρ／ρに等しく、ＫはΔＶ／Ｖに等しい。Ｌは肺抵抗率を表し、Ｂは血液抵抗率を表し、ＨＭは心筋抵抗率を表し、ＳＭは骨格筋抵抗率を表し、ＨＶは心臓容積を表し、ＬＶは肺容積を表す。以下で説明するように、一部の方法において、肺抵抗率及び心臓容積、即ちＬ及びＨＶは、うっ血性心不全における流体過負荷の場合のように、心不全のインンジケータである単一パラメータとして一括して扱うことができる。
【００４４】
方程式１３と共に、図４の表の値を使用し、本発明の概説のために先に述べた種々の方法を使用して、ここで、生理的に意味のある因子の変化を導出することができる。
血液抵抗率の変化は、処置中の医師にとって関心があることが多い。血液抵抗率の変化は、電解質の平衡異常(imbalance)、及び、同様に、血液抗凝結薬又は他の処方された投薬の有効性を示す可能性がある。図４を精査すると、ベクトル１及び２は、血液抵抗率の変化に対する感度が異なるが、図４の他の因子に対して、２つのベクトル間で実質的に同じ感度を有することが示されている。これは、ベクトル１及び２を評価して、血液抵抗率の分数変化を求めることができることを示す。ベクトル１についての値を方程式１３に挿入し、ベクトル２についての値を方程式１３に挿入することによって、ＱＢの値を求めることが可能になる。インピーダンスは、時刻１でベクトル１にわたって測定され、同様に時刻１で、又は、時刻１の極短時間後、たとえば、時刻１の数マイクロ秒後に、ベクトル２にわたって測定される可能性がある。後で、たとえば、数時間後、数日後、又は数週間後に、ベクトル１及び２にわたるインピーダンスを、時刻２で評価することができる。ベクトル２についての所定期間におけるインピーダンスの変化は、ベクトル１についての所定期間におけるインピーダンスの変化から減算することができ、以下の方程式１４の結果が導かれる。
ΔＺＶ１−ΔＺＶ２＝０＊ＱＬ＋（０．１３−０．０２３）＊ＱＢ−０．０１＊ＱＨＭ＋０＊ＱＳＭ−０＊ＫＨＶ＋０．００２＊ＫＬＶ                      （１４）
ＱＨＭによる寄与の差は小さく、ＫＬＶによる寄与の差と同様に無視することができる。ＱＢの値を求めると、ＱＢ＝（ΔＺＶ１−ΔＺＶ２）／０．１０７である。そのため、ＱＢは、方程式１３、感受性マトリクス表、及びベクトル１及び２からの測定値を使用して決定される。ＱＢを決定する時に必要とされる数学的解析は、いくつかの方法で実施することができる。一部の方法において、所定期間におけるインピーダンス変化は、埋め込み式医療デバイスによって定期的に測定され、記憶される。記憶された値は、定期的に、又は、要求に応じて、テレメトリデバイスによって取り出されることができる。テレメトリデバイス自体、又は別個のコンピューティングデバイス、又は埋め込み式デバイス自体が、所定期間における血液抵抗率の変化を決定するために、上述した方法を実施することができる。血液抵抗率、又は本発明による任意の他の因子のこの変化は、プロットされ、解析され、又は更なる解析のために、処置中の医師へ送信されることができる。血液抵抗率又は本発明における任意の他の因子の著しい変化は、特に注目すべきものとしてフラグが立てられるか、又は、示され得る。方法によっては、患者と医師の間の一方向又は双方向の、インターネット及びウェブサイトを含むコンピュータネットワークを含む可能性がある患者警告システムを介して、患者及び／又は処置中の医師に警告する。
【００４５】
心筋抵抗率の相対変化もまた関心が持たれる。心筋の抵抗率は、心筋の灌流の程度の関数として変化し得る。たとえば、冠状動脈によって供給される血液の減少によって引き起こされる、灌流の低下は、重篤な閉塞すなわち心筋梗塞を示す可能性がある。そのため、心筋の相対抵抗率の変化は、特に重要な因子である。図４を精査すると、ベクトル２及び３は、心筋抵抗率の変化に対する感度が異なるが、他の実質的に寄与する因子についてはほぼ同じままであることが示されている。ベクトル２及び３は、実際には血液抵抗率に対する感度が異なるが、血液抵抗率の変化ＱＢは先に求められている。ベクトル２及びベクトル３に対する図４からの値を、方程式１３に代入することができる。次に、ベクトル２において評価される方程式１３は、ベクトル３における方程式１３についての値から減算することができ、方程式１５が得られる。
ΔＺＶ３−ΔＺＶ２＝０．０２０＊ＱＬ＋１．２５７＊ＱＢ−０．４４＊ＱＨＭ＋０．０４＊ＱＳＭ−０．０００３＊ＫＨＶ＋０．００３＊ＫＬＶ          （１５）
ＱＢに対する値は既に知られている。ＱＬ、ＱＳＭ、ＫＨＶ、及びＫＬＶについての寄与は、ＱＢ及びＱＨＭの寄与より大幅に小さく、したがって、最初に０として扱うことができる。ＱＢについて先に得た値を使用すると、ＱＨＭを求める方程式１６が得られる。
ＱＨＭ＝（（ΔＺＶ３−ΔＺＶ２）−１．２５７＊ＱＢ）／０．４４  （１６）
こうして、心筋灌流を示すＱＨＭが求められた。他の因子に関して説明したように、ＱＨＭの相対変化すなわち分数変化は、ＱＨＭの変化を自動的に計算および解析しながら、ベクトル２及び３にわたる所定期間におけるインピーダンスの変化を測定することによって決定することができる。
【００４６】
骨格筋抵抗率の変化ＱＳＭもまた関心が持たれる。骨格筋抵抗率の著しい変化は、埋め込み式医療デバイスを含むポケットを囲む筋肉の炎症又は浮腫を示す可能性がある。ＱＳＭの変化は、ポケット内の血腫、出血によって示される可能性がある。ＱＳＭの著しい変化はまた、ポケットの感染を指示する可能性がある。
【００４７】
図４を精査すると、ベクトル５は、他のベクトルに比べて、骨格筋について大きな感度差を有することが示されている。先に説明したように、ベクトル５は、感度について予想される値の推定値である。ＱＢ及びＱＨＭが既に知られているため、血液抵抗率及び心筋抵抗率についての値は、正確な値に関して重要ではない場合があることが留意されてもよい。重要なことは、他のベクトルに対するベクトル５の骨格筋についての感度の変化が、かなり大きな差であることである。先に述べた方法を使用して、ベクトル５及び別のベクトル、たとえばベクトル１について方程式１３を評価することによって、ＱＳＭを求めることができる。ＱＢ及びＱＨＭの値が既に知られており、肺抵抗率、心臓容積、及び肺容積の感度差が著しく小さい状態で、ベクトル１及び５に対する方程式１３の差が評価されると、ＱＳＭが求めることができる。図４の値が与えられると、任意の他の因子の知識を必要とすることなく、ベクトル１及び５を使用して、別の方法でＱＳＭが求められる。こうして、ＱＳＭの変化を評価することで、ポケット内の血腫又は感染が示され、それは、処置中の医師が関心を持つ変化として示され得る。
【００４８】
肺容積の分数変化であるＫＬＶの値もまた、本発明による方程式及び適切な感度係数を使用して、評価することができる。図４の精査は、ベクトル１と２の間の小さな感度の変化すなわち感度差を示す。これらの感度差は、他の因子について前に遭遇した差に対して小さい。この小さな感度差は、得られる値がノイズによってもたらされている可能性があること、及び、値の不確実性を意味する。そのため、得られるＫＬＶ値の精度は、図４で見られる感度値のみを使用すると的確でない可能性がある。それでも、ベクトル１及びベクトル２についての値を方程式１３に代入し、ベクトル１についての値をベクトル２についての値から減算することによって、ＫＬＶを求めることができる。心臓容積の感度についての値は、ベクトル１と２の間で互いに等しく、したがって、方程式の要素としての心臓容積が除去される。得られるＫＬＶは、平均肺容積についての所定期間における変化を示す。ＱＢ、ＱＨＭ、及びＱＳＭは先に求められており、ＫＬＶを決定し、所定期間にわたって変化を留意して報告しながら、追跡することができる。
【００４９】
肺抵抗率変化及び心臓容積変化、ＱＬ及びＫＬＶは、心不全を示すため、１つのグループとして関心が持たれる。肺抵抗率変化及び心臓容積変化以外の全ての因子について方程式１３がこうして解かれると、所定期間におけるインピーダンスの変化は、方程式の一方の辺に肺抵抗率変化及び心臓容積変化のみを残して、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、及び肺容積を反映することができる。そのため、肺抵抗率変化及び心臓容積変化の組み合わせは、同様に、１つのグループとして追跡することができる。肺抵抗率変化及び心臓容積変化の組み合わせの変化もまた、所定期間にわたって追跡することができ、著しい変化は、留意され、報告され、処置中の医師によってさらに解析される。この組み合わせた変化は、うっ血性心不全を追跡する時に特に、価値があり得る。
【００５０】
図５は、本発明による、生理的因子を監視するために所定期間におけるインピーダンス変化を分離する方法を示すフローチャートである。本発明によれば、本発明の心臓障害を識別する方法を利用する埋め込み可能医療デバイスは、図４の表に挙げた全ての又は任意の数の因子の変化を決定するようにプログラムすることができる。たとえば、図５に示すように、本発明による、患者の生理的状況に寄与する複数の生理的因子を監視する方法は、図４の表の任意の数のベクトルに沿ってインピーダンスを測定するステップ２００と、たとえば、数時間、数日、数週間等の所定の期間を待つステップ２０２と、ベクトルに沿ってインピーダンスを再測定するステップ２０４とを含む。所定のベクトルに沿う測定された２つのインピーダンスに基づいて、ステップ２０６において、インピーダンスの相対変化が決定される。表４の表を使用して、肺抵抗率、血液抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積等の、含まれる生理的因子のうちの所望のプログラムされる生理的因子が識別され、ステップ２０８において、プログラムされる生理的因子について、最小限度に寄与する因子が決定される。次に、ステップ２１０において、プログラムされる生理的因子についての抵抗率の相対変化が決定され、結果は、ステップ２１２において、記憶されるか、又は、プログラマ、ネットワーク、データ伝送バス、又は患者警告デバイス等の外部デバイスへ出力される。
【００５１】
たとえば、所望のプログラムされる生理的因子が血液抵抗率である場合、インピーダンスは、図４の表のベクトル１及び２に沿って測定され、最小限度に寄与する因子は、肺抵抗率、心筋抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積であると決定される。次に、この生理的因子についての抵抗率の相対変化は、上述したように、方程式１３から得られる血液抵抗率ＱＢ＝（ΔＺＶ１−ΔＺＶ２）／０．１０７を得るための方程式を使用して決定され、ΔＺＶ１−ΔＺＶ２は、ステップ２０６において決定されたインピーダンスの相対変化に等しい。
【００５２】
所望の生理的因子が心筋抵抗率である場合、インピーダンスは、図４の表のベクトル１、２及び３に沿って測定され、最小限度に寄与する因子は、肺抵抗率、骨格筋抵抗率、心臓容積、及び肺容積であると決定される。血液抵抗率について抵抗率の相対変化が決定され、上述したように方程式１６を使用して、心筋抵抗率について抵抗率の相対変化が決定されて、ΔＺＶ３−ΔＺＶ２は、ステップ２０６において決定されたインピーダンスの相対変化に等しい。
【００５３】
同じ方法で、所望の生理的因子が骨格筋抵抗率である場合、インピーダンスは、図４の表のベクトル１、２、３及び５に沿って測定され、最小限度に寄与する因子は、肺抵抗率、心臓容積、及び肺容積であると決定される。抵抗率の相対変化が、方程式１３によって、血液抵抗率及び心筋抵抗率について決定された値を使用して、骨格筋について決定される。ステップ２０６で決定されるインピーダンスの相対変化は、ベクトル１と５が利用される場合、ΔＺＶ５−ΔＺＶ１であり、ベクトル２と５が利用される（ＱＢは上述したように、ベクトル１と２を使用して決定される）場合、ΔＺＶ５−ΔＺＶ２であり、ベクトル３と５が利用される（ＱＢ及びＱＨＭは、ベクトル１〜３を使用して決定される）場合、ΔＺＶ５−ΔＺＶ３であり、ベクトル４と５が利用される（ＱＢ及びＱＨＭは、ベクトル１〜３を使用して決定される）場合、ΔＺＶ５−ΔＺＶ４である。以下に述べるように、肺抵抗率及び心臓容積は、方程式１３を使用して同じ方法で計算され、この時、ベクトル６と７は、ステップ２０６において決定されたインピーダンスの相対変化が、たとえば、ΔＺＶ６−ΔＺＶ５で、先に求められた残りの因子についての値が使用されるように利用される。
【００５４】
本発明は、種々のリード線の場所の精査から、当業者によって拡張される可能性がある。ある例では、筐体上の第１ボタンから筐体上の第２ボタンへのベクトルは、肺容積の変化に対する感度が高い可能性が低い。同じ位置に置かれた電極は、たとえ、感度が高くても、同じ因子に対して同じ感度を有する可能性がある。別の例では、ＲＶコイル及びＳＶＣコイルからのベクトルは、心臓容積に対しては感度が高いが、骨格筋の変化に対しては感度がはるかに低い。
【００５５】
本発明は、本発明による方法を実施するプログラム又はロジックを実行する埋め込み可能心臓デバイスを、その範囲内に明示的に含む。本発明の範囲はまた、埋め込み可能医療デバイスのインピーダンスデータに対して、直接的に又は間接的に、実行されることが可能なコンピュータプログラム又はロジックを含む。本発明による方法を実施する、又は、実行する命令を有するコンピュータ読み取り媒体もまた、本発明の範囲内にある。インピーダンス因子を分離する方法、これらの方法を実施するデバイス、これらの方法を実施するコンピュータプログラム、及びこれらの方法を実施するプログラムを含むコンピュータ読み取り可能媒体もまた、本発明の範囲内にある。コンピュータ読み取り可能媒体は、フロッピーディスク（登録商標）、従来型ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、不揮発性ＲＯＭ、及びＲＡＭ等の、任意のタイプのコンピュータ読み取り可能メモリを含む。
【００５６】
本発明の特定の実施形態が示され、述べられたが、修正が行われてもよい。したがって、添付の特許請求の範囲において、本発明の真の精神及び範囲内に入る、全てのこうした変更及び修正を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】２つの生理的インピーダンス変化因子を横切るインピーダンスベクトルの概略図である。
【図２】本発明による、心臓にわたって、且つ／又は、心臓の近くでインピーダンス変化を測定する例示的な埋め込み式医療デバイスの概略図である。
【図３】本発明を実施することができる埋め込み可能医療デバイスの機能概略図である。
【図４】インピーダンスに寄与するいくつかの生理的因子におけるインピーダンス変化に対する、いくつかのベクトルの感度係数すなわち感受性係数の表である。
【図５】本発明による、生理的因子に対して所定期間にわたるインピーダンス変化を分離する方法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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