(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能医療デバイスであって、
複数の心臓信号を検知し、１つの心腔内において治療を送出する複数の電極と、
前記検知された複数の心臓信号のうち前記治療送出中に検知された信号に応答して、前記治療送出を制御する制御回路と、
を備え、前記治療は心房ペーシングに対応し、前記制御回路は、心室性催不整脈作用が検出されたかどうかを判定し、心室性催不整脈作用が検出されることに応答して前記治療送出を終了させる埋め込み可能医療デバイス。
【請求項２】
前記制御回路は、外部入力を受け取ることに応答して前記治療を始動する請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項３】
心室性催不整脈作用は、心室レートの変化、Ｒ波形態の変化、及び心房−心室伝導パターンの変化のうちの１つに応答して検出される請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項４】
前記制御回路は、前記検知された心臓信号のうちの前記治療送出に続いて検知された信号に応答して前記治療送出を制御する請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項５】
心室性催不整脈作用は、心室レートの変化、Ｒ波形態の変化、及び心房−心室伝導パターンの変化のうちの１つに応答して検出される請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項６】
前記複数の電極はリード線無し電極を含む請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項７】
前記制御回路は、前記心臓の前記心房と心室の間に約１：１の伝導パターンが存在するかどうかを判定し、該約１：１の伝導パターンの判定に応答して、心室性催不整脈作用が検出されたと判定される請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項８】
前記送出された治療に関連する心室性催不整脈作用の検出を記憶する記憶デバイスをさらに備える請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項９】
前記制御回路は、Ｒ波形態の変化に応答して、心室性催不整脈作用が検出されたかどうかを判定する請求項１に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【請求項１０】
心室性催不整脈作用が、前記送出された治療以前のＲ波形態に対応する所定の基準形態とは実質的に異なる、前記送出された治療中の又は治療に続くＲ波形態に応答して検出される請求項９に記載の埋め込み可能医療デバイス。
【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に関し、より具体的には、埋め込み可能なカーディオバータ−ディフィブリレータ・システム及び心房抗頻脈ペーシング治療の送出を制御する方法に関する。
【０００２】
過去において、心房不整脈は、これらの不整脈が比較的良性であると認識されることによって、過少に処置されることが多かった。比較的深刻な心室不整脈及び発作のリスクなどの、持続性の心房細動のより深刻な結果が理解されるようになるにつれて、心房不整脈を処置するための埋め込み可能な心房又は２腔カーディオバータ−ディフィブリレータを提供することに大きな関心が持たれている。
【０００３】
心房頻脈（ＡＴ）及び心房細動（ＡＦ）を含む心房不整脈は、抗頻脈ペーシング治療か、高電圧カーディオバージョン／ディフィブリレーションショックか、又は、その両方によって処置することができる。高電圧カーディオバージョン／ディフィブリレーションショックは、患者にとって非常に苦痛である可能性がある。抗頻脈ペーシング（ＡＴＰ）治療は、通常、患者によって知覚されず、一般に、高電圧治療より少ない蓄電量を消費するため、ＡＴＰ治療は、通常、心房不整脈を終了させる時に最初に試みられる。送出される最初のＡＴＰ治療が、心房不整脈を首尾よく終了させられない場合、一連のＡＴＰ治療が試みられる場合がある。心房不整脈は、直接に生命にかかわらないため、ＡＴＰ治療の失敗による、心房不整脈の変換の遅延は許容できる。ＡＴＰ治療は、一般に、不整脈を維持するリエントリー経路が遮断されるよう、心臓を「過剰駆動」ペーシングするために、高レートペーシングパルス又はパルスバーストを採用する。
【０００４】
抗頻脈ペースメーカは、Berkovits他に発行された米国特許第４，５１１，６３３号、Holley他に発行された米国特許第４，５８７，９７０号、Pless他に発行された米国特許第４，８８０，００５号、Vollmann他に発行された米国特許第４，７２６，３８０号、及びSun他に発行された米国特許第６，４００，９８６号に全体が開示される。心房細動を処置するための抗頻脈ペーシングパルスを送出するシステムは、Mongeon他に発行されたＰＣＴ公開第ＷＯ９５／２８９８８号及びCombs他に発行されたＰＣＴ公開第ＷＯ９５／２８９８７号に全体が開示される。
【０００５】
心房ＡＴＰ治療を送出することに伴う１つのリスクは、ＡＴＰ送出中か又は送出直後に心室不整脈が誘導される場合があることである。心室に対する心房ＡＴＰ治療のこの催不整脈作用は、心房ペーシングパルスが心室に急速に伝導することにより、心室不整脈が誘導されるときに起こる。心房ＡＴＰによる心室性催不整脈作用はまた、心房ペーシングリード線の設置が不適切であるか、又は外れたために、心房ペーシングパルスが、心室組織を誤って捕捉する場合に起こり得る。それほど深刻でない心房不整脈を処置するプロセスにおいて、より深刻な心室不整脈を誘導することは特に望ましくない。通常、心室頻脈又は心室細動を含む心室不整脈が、ＡＴＰ治療の直後に検出される場合、より深刻な心室不整脈を処置できるよう、たとえ心房不整脈がまだ存在しても、心房不整脈治療が動作不可能化される。
【０００６】
現在、ＩＣＤは、対になる腔（opposite chamber）の調律に無関係に検出された不整脈のタイプに基づいて不整脈治療送出を制御する。心室不整脈の検出は、一般に、心室不整脈のより深刻な性質のために、心房不整脈の検出より優先する。たとえば、不整脈検出のための優先順序付きルールベースアルゴリズムを全体的に開示し、参照によりその全体が本明細書に援用される、Olson他に発行された米国特許第５，５４５，１８６号が参照される。こうした優先順序付き不整脈検出は、最も致命的な形態の不整脈を最初に検出し、処置することにおいて重要な利点を有する。たとえば、心房情報と心室情報の両方を調査することによって、心室不整脈が診断されると、その時の心房調律とは無関係に、心室不整脈の処置のために治療が送出される。しかしながら、心房不整脈が検出され、心房ＡＴＰ治療が必要とされる場合、心室不整脈がＡＴＰ治療に続いて検出されなければ、心室調律とは無関係にＡＴＰ治療が送出される。
【０００７】
しかしながら、先の説明から、心房ＡＴＰ治療の送出時に心室性催不整脈作用を回避することが望ましいことが明らかである。したがって、催不整脈作用について心室調律を監視することを含む、心房ＡＴＰ治療の送出を制御する方法が依然として必要である。こうした方法は、好ましくは、心房不整脈を処置する結果として心室不整脈を誘導することを回避するために、心室性催不整脈作用が明らかである時に、心房ＡＴＰ治療が動作不可能化されるか、又は、中止されることを可能にする。
【０００８】
本発明は、心房ＡＴＰ治療中及び心房ＡＴＰ治療直後に、催不整脈作用の変化について心室関連信号を監視することに基づいて心房ＡＴＰ治療の送出を制御する、埋め込み可能なカーディオバータ−ディフィブリレータシステム及び方法を提供する。システムは、好ましくは、心房ＥＧＭ信号及び心室ＥＧＭ信号を検知し、心房不整脈及び心室不整脈を検出し、心房ＡＴＰ治療を含む心房不整脈治療及び心室不整脈治療を送出するための、２腔心臓刺激デバイス及び関連するリード線のセットを含む。システムは、別法として、心臓刺激デバイスのハウジング上に設置された皮下電極を介した電気的検知などの、心臓脱分極を検知するリード線無し電極システムを採用することができる。別の実施形態では、システムは、電気的心臓活動を検知するリード線の代わりに心臓活動の機械的検知を採用することができる。デバイスは、本発明によって提供される方法に従って心房ＡＴＰ治療送出を制御することを含む、検知、不整脈検出、及び不整脈治療送出オペレーションを制御する制御回路を含む。
【０００９】
心房ＡＴＰ治療送出を制御する方法は、心室性催不整脈作用の徴候について、ＡＴＰ治療中及びＡＴＰ治療直後に心室活動を監視することを含む。一実施形態では、心室性催不整脈作用の徴候は心室レートの加速に基づく。ＥＧＭ又は皮下ＥＣＧ信号から測定された中央Ｒ−Ｒ間隔が、所定の基準Ｒ−Ｒ間隔から加速間隔を差し引いた間隔より短くなる場合、催不整脈作用が検出される。代替の実施形態では、ＥＧＭ又は皮下ＥＣＧ信号から測定されるＰ−Ｒ間隔がＡＴＰ治療中及びＡＴＰ治療直後に監視されて、心室性催不整脈作用の徴候として、心房と心室の間に１：１伝導パターンが存在するかどうかが判定される。１：１、又は、ほぼ１：１の伝導パターンが、所定の最大心室レートを超えて持続する場合、心室性催不整脈作用が検出される。
【００１０】
さらに別の実施形態では、心室性催不整脈作用の検出は、Ｒ波の形態変化に基づく。ＡＴＰ治療中及びＡＴＰ治療直後のＲ波の形態が、心房ＡＴＰ前の基準形態と実質的に異なるか、又は、催不整脈作用の基準形態に実質的に等しい場合、心室性催不整脈作用が検出される。Ｒ波の形態は、心臓内心室ＥＧＭ、遠方界（ｆａ−ｆｉｅｌｄ）ＥＧＭ、又は皮下ＥＣＧから評価することができる。
【００１１】
心室性催不整脈作用が検出される場合、目下の心房ＡＴＰ治療が中止され、目下検出されている心房不整脈に応答するために予定された全ての後続のＡＴＰ治療が動作不可能化されるのが好ましい。予定されたＡＴＰ治療は、所定の期間の間か、又は、再動作可能化条件が満たされるまで一時的に動作不可能化され、その後、予定されたＡＴＰ治療送出は、必要に応じて再び試みられることになり、同時に、心室性催不整脈作用が監視される。心房ＡＴＰ治療を中止する理由は、日時ラベルと共にデバイスメモリに記憶される。関連する心房ＡＴＰ治療に伴う心室性催不整脈検出作用のレコードは、心房−心室相互作用、患者の催不整脈状態、及び治療応答の評価時に有用な情報を、医師に与える。
【００１２】
一実施形態では、所定数の心室性催不整脈作用の検出に応答して心房ＡＴＰ治療が動作不可能化された場合に、全ての心房ＡＴＰ治療が永続的に動作不可能化される。永続的に動作不可能化されたＡＴＰ治療は、将来のデバイスの呼び掛け／プログラミングセッション中に、臨床医によって再び動作可能化されることができる。
【００１３】
心房ＡＴＰ中に心室性催不整脈作用を監視するための、本発明に含まれる方法は、付加的に、又は、別法として、外部デバイスプログラマにおいて具体化されてもよい。外部プログラマにおいて実施されるアルゴリズムを使用した、デバイス埋め込み時か、又は後日の再診時における、心房ＡＴＰの適用及び心室性催不整脈作用の監視は、安静且つ／又はストレス誘導状況下における異なる心房ＡＴＰ治療に対する催不整脈作用のリスクを階層化するのに使用することができる。
【００１４】
図１Ａは、本発明を実施することができる例示的な埋め込み可能医療デバイスの図である。デバイス１０は、３本のリード線６、１５、及び１６によって患者の心臓に結合される。コネクタブロック１２は、３心腔又は４心腔において検知及び刺激のための電極を配置するのに使用される、右心室リード線１６、右心房リード線１５、及び冠状静脈洞リード線６の近位端を受け入れる。
図１Ａにおいて、右心室リード線１６は、右心室心臓信号を検知し、右心室においてペーシング又はショックパルスを送出するために、その遠位端が右心室（ＲＶ）内にあるように配置される。これらの目的のために、右心室リード線１６は、リング電極２４、電極ヘッド２８内に伸縮自在に搭載された伸張可能らせん電極２６、及びＲＶコイル電極２０を装備しており、電極のそれぞれは、リード線１６の本体内に含まれる絶縁導体に接続される。絶縁導体の近位端は、デバイス１０への電気接続を提供するために、リード線１６の近位端で、分岐コネクタ１４によって保持される対応するコネクタに結合される。
右心房リード線１５は、その遠位端が、右心房及び上大静脈（ＳＶＣ）に近接するように配置される。リード線１５は、右心房における検知及びペーシングのために、リング電極２１、及び電極ヘッド１９内に伸縮自在に搭載された拡張可能ならせん電極１７を装備する。リード線１５はさらに、高エネルギーショク治療を送出するためのＳＶＣコイル電極２３を装備する。リング電極２１、らせん電極１７、及びＳＶＣコイル電極２３はそれぞれ、右心房リード線１５の本体内の絶縁導体に接続される。各絶縁導体は、分岐コネクタ１３によって保持されるコネクタにその近位端で結合される。
冠状静脈洞リード線６は、冠状静脈洞及び大心臓静脈を介して心臓の左側の血管系内に進む。冠状静脈洞リード線６は、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のための電気ショックを送出するために、ＲＶコイル電極２０又はＳＶＣコイル電極２３のいずれかと組み合わされて用いられる場合があるディフィブリレーションコイル電極８を有するように、図１Ａの実施形態に示される。他の実施形態では、冠状静脈洞リード線６はまた、心臓の左腔においてペーシングし、機能を検知するための、遠位先端電極及びリング電極を装備する。コイル電極８は、近位コネクタ４への接続を提供する、リード線６の本体内の絶縁導体と結合する。
【００１５】
電極１７及び２１又は２４及び２６は、一般に「先端−リング」構成と呼ばれる２極対として、又は、一般に「筐体(can)」又は「ケース」電極と呼ばれ、不関電極として働くデバイスハウジング１１を有する単極構成で個別に用いられてもよい。デバイスハウジング１１はまた、心房又は心室のディフィブリレーションのために、１つ又は複数のディフィブリレーションコイル電極８、２０、又は２３と組み合わされる皮下ディフィブリレーション電極として働いてもよい。
【００１６】
代替のリード線システムが、図１Ａに示す３本リード線システムと置き換えられてもよいことが認識される。たとえば、リード線システムは、一体化２極リード線又は他のタイプの経静脈リード線、心外膜リード線、皮下リード線などを含んでもよい。特定の多腔心臓刺激デバイス及びリード線システムが図１Ａに示されるが、本発明に含まれる方法は、心臓刺激治療を送出するための他の心房、２腔、又は、多腔システムに適用され得る。
本発明の実施態様はまた、不整脈を検出し、処置するために、本明細書で述べたように、ペーシングリード線を採用しないデバイスを含んでもよい。たとえば、補助ロケーションなどの心臓上の或る位置で皮下又は筋肉下に埋め込まれるデバイスは、検出及び治療の送出のために、非心臓内リード線ベースの電気的検知方法を使用する可能性がある。
【００１７】
図１Ｂは、本発明を実施することができる埋め込み可能な心臓刺激デバイスの代替の実施形態の図である。図１Ｂでは、デバイスハウジング１１の少なくとも一部は、開口３０及び３２を有する絶縁性皮膜３５を備える。非絶縁開口３０及び３２は、催不整脈作用の兆候について心室調律又はＲ波形態を監視する時に、本発明に従って使用することができる、ＥＣＧ信号を検知するための皮下電極として働く。ＥＣＧの皮下測定用の電極を有する埋め込み可能なシステムは、参照によりその全体が本明細書に援用される、Kleinに発行され同一譲受人に譲渡された米国特許第５，９８７，３５２号に全体が開示される。代替の実施形態では、デバイスハウジング１１に組み込まれるか、又は、デバイス１０から延びる皮下リード線上に配置される複数の皮下電極が、複数電極によるＥＣＧ検知を達成するために使用されてもよい。埋め込み可能なモニタにおける複数電極ＥＣＧ検知は、参照によりその全体が本明細書に援用される、Yomtov他に発行された米国特許第５，３１３，９５３号に記載される。
図２は、本発明を有益に実施することができる心臓刺激デバイスの機能ブロック図である。本発明は、心房不整脈のみを処置する治療を提供するデバイス、徐脈ペーシングを含まないデバイス、又は、ディフィブリレーション治療を含まないデバイスを含む、いろいろなデバイス実施態様において有益に実施することができると考えられるため、この図は、本発明が具体化され得るデバイスのタイプの例示として考えられるべきであり、制限的なものとして考えられるべきでない。そのため、本発明の態様は、少なくとも心房抗頻脈ペーシング治療を提供する心房、２腔、又は多腔デバイスであって、徐脈ペーシング又は心臓再同期化治療などの他のペーシング治療、及び／又は、高電圧カーディオバージョン、及び／又は、ディフィブリレーション治療をさらに提供する場合があるデバイスにおいて実施され得る。本明細書に述べる方法は、好ましくは、心房不整脈と心室不整脈の両方を処置するための、ＡＴＰ治療と高電圧カーディオバージョン／ディフィブリレーション治療の両方を含む２腔心臓刺激デバイスに備えられる。図２に示す開示される実施形態は、マイクロプロセッサ制御式デバイスであるが、本発明の方法はまた、一部のデバイス機能を制御するための専用デジタル回路を使用するデバイスで実施されてもよい。
図１Ｂに示す電極システムに関して、デバイス１０は、心臓リード線６、１５、１６及びそのそれぞれの電極並びに皮下電極３０及び３２への電気接続を達成する複数の接続端子を備える。接続端子３１１は、単極刺激又は検知の間に不関電極として用いるためのハウジング１１への電気接続を提供する。接続端子３２８及び３２９は、ＥＣＧ信号の検知時に使用するための、ハウジング１１に組み込まれた皮下電極３０及び３２への接続を提供する。接続端子３２０、３１０、及び３１８は、コイル電極２０、８、及び２３それぞれへの電気接続を提供する。接続端子３１１、３２０、３１０、３１８、３２８、及び３２９はそれぞれ、本発明に従って心室性催不整脈作用を監視するために使用される、一体化２極ＥＣＧ信号又は皮下ＥＣＧ信号の選択的な検知を可能にするスイッチマトリックス２０８に接続される。接続端子３１１、３２０、３１０、及び３１８はそれぞれ、さらに高電圧出力回路２３４に結合されて、１つ又は複数のコイル電極８、２０、及び２３並びに任意選択でハウジング１１を使用して、心臓への高エネルギーショックパルスの送出を容易にする。
接続端子３１７及び３２１は、右心房に配置されるらせん電極１７及びリング電極２１への電気接続を提供する。接続端子３１７及び３２１はさらに、Ｐ波などの心房信号を検知する心房センス増幅器２０４に結合される。接続端子３２６及び３２４は、右心室に配置されるらせん電極２６及びリング電極２４への電気接続を提供する。接続端子３２６及び３２４はさらに、心室信号を検知するための心室センス増幅器２００に結合される。心臓内の２極又は単極ＥＧＭ信号を選択的に検知するために、接続端子３１７、３２１、３２６、及び３２４はまた、スイッチマトリクス２０８に結合する。
【００１８】
心房センス増幅器２０４及び心室センス増幅器２００は、好ましくは、調整可能な検知閾値を有する自動利得制御式増幅器の形をとる。心室センス増幅器２００及び心房センス増幅器２０４の全体の動作は、参照によりその全体が本明細書に援用される、Keimel他による米国特許第５，１１７，８２４号に開示される動作に対応してもよい。心房センス増幅器２０４によって受信される信号が、心房検知閾値を越える時はいつでも、Ｐ−ｏｕｔ信号ライン２０６上に信号が生成される。心室センス増幅器２００によって受信される信号が、心室検知閾値を越える時はいつでも、Ｒ−ｏｕｔ信号ライン２０２上に信号が生成される。
スイッチマトリクス２０８を用いて、利用可能な電極のうちのどれが、デジタル信号解析で使用するために広帯域増幅器２１０に結合されるかが選択される。電極の選択は、データ／アドレスバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４によって制御される。選択された電極構成は、デバイス１０の種々の検知機能、ペーシング機能、カーディオバージョン機能、及びディフィブリレーション機能について所望に応じて変わってもよい。バンドパス増幅器２１０に結合するために選択された電極からの信号は、マルチプレクサ２２０に供給され、その後、ダイレクトメモリアクセス回路２２８の制御下でランダムアクセスメモリ２２６に記憶するために、Ａ／Ｄ変換器２２２によってマルチビットデジタル信号に変換される。マイクロプロセッサ２２４は、デジタル信号解析技法を使用して、ランダムアクセスメモリ２２６に記憶されたデジタル化信号を特徴付けし、当技術分野で知られている多くの信号処理方法の任意の方法を使用して、患者の心調律を認識し分類する。本発明の一実施形態によれば、デジタル信号解析は、心室性催不整脈作用を検出するために、心室ＥＧＭ信号及び／又は皮下ＥＣＧ信号に対して実施される。
【００１９】
テレメトリ回路３３０は、埋め込み可能な抗不整脈デバイスにおいて通例であるように、アンテナ３３２によって、外部プログラマ３３１からダウンリンクテレメトリを受信し、外部プログラマ３３１へアップリンクテレメトリを送出する。外部プログラマ３３１からの受信されたテレメトリは、マルチプレクサ２２０を介してマイクロプロセッサ２２４へ供給される。プログラマ３３１へアップリンクされるべきデータ及びテレメトリ回路３３０のための制御信号は、アドレス／データバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４によって供給される。埋め込み可能デバイスでの使用について知られている多くのタイプのテレメトリシステムが使用されてもよい。
図２に示す回路の残りは、心臓ペーシング、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のに専用であり、本発明の目的のために、従来技術において知られている回路に対応することができる。図２に示す例示的な実施形態では、ペーサタイミング及び制御回路２１２は、プログラム可能デジタルカウンタを含み、プログラム可能デジタルカウンタは、種々の単腔、２腔、又は多腔ペーシングモード、或いは心房又は心室に送出される抗頻脈ペーシング治療と関連する基本時間間隔を制御する。ペーサ回路２１２はまた、マイクロプロセッサ２２４の制御下で心臓ペーシングパルスの振幅を決定する。
【００２０】
ペーシング期間に、ペーサタイミング及び制御回路２１２内の補充間隔カウンタは、それぞれライン２０２及び２０６上の信号によって示されるＲ波又はＰ波を検知するとリセットされる。選択されたペーシングモードに従って、ペーシングパルスが、心房ペーサ出力回路２１４及び心室ペーサ出力回路２１６によって生成される。ペーサ出力回路２１４及び２１６は、スイッチマトリクス２０８を介して、ペーシングのための所望の電極に結合される。補充間隔カウンタは、ペーシングパルスが生成されるとリセットされ、それによって、抗頻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。
補充間隔の継続時間は、データ／アドレスバス２１８を介してマイクロプロセッサ２２４によって求められる。検知されたＲ波又はＰ波によってリセットされた時の補充間隔カウンタに存在するカウント値を用いて、Ｒ−Ｒ間隔、Ｐ−Ｐ間隔、Ｐ−Ｒ間隔、及びＲ−Ｐ間隔を測定することができ、その測定値は、メモリ２２６に記憶され、これを用いて、種々の不整脈の発生が診断される。本発明によれば、記憶された間隔は、心房ＡＴＰ治療に対する心室の反応を評価する際に、心室性催不整脈作用を示す間隔の変化を検出するために使用することができる。
【００２１】
マイクロプロセッサ２２４は、割り込み駆動式デバイスとして動作し、検知されたＰ波及びＲ波の発生に対応する、及び、心臓ペーシングパルスの生成に対応する、ペーサタイミング及び制御回路２１２からの割り込みに応答する。マイクロプロセッサ２２４によって実施される任意の必要な数学的計算、及び、ペーサタイミング／制御回路２１２によって制御される値又は間隔の任意の更新は、こうした割り込みに続いて起こる。ランダムアクセスメモリ２２６の一部は、一連の測定された間隔を保持することが可能ないくつかの再循環バッファとして構成されてもよく、測定された間隔は、不整脈を診断するために、また、本発明に従って、心房ＡＴＰ治療中の心室性催不整脈作用の変化を検出するために、ペース又はセンス割り込みに応答してマイクロプロセッサ２２４によって解析されることができる。
【００２２】
本発明は、不整脈の発生を検出するために、当技術分野において知られている任意の不整脈検出アルゴリズムを採用することができる。たとえば、心房細動及び頻脈の検出のための、共に参照によりその全体が本明細書に援用される、Olson他に発行された先に引用した米国特許第５，５４５，１８６号及びGillberg他に発行された米国特許第５，７５５，７３６号に開示される検出方法が採用されてもよい。別法として、いずれも参照により本明細書に援用される、Nappholz他に発行された米国特許第５，１６１，５２７号、Greenhunt他に発行された米国特許第５，７２０，２９５号、又はOliveに発行された米国特許第５，１０７，８５０号に開示されるものなどの、埋め込み可能なカーディオバータ−ディフィブリレータと共に使用するための他の既知の検出アルゴリズムが採用されてもよい。
【００２３】
本発明を採用するデバイスは、先に説明したように、心室頻脈性不整脈を処置する能力を含んでもよい。こうした機能が望まれる場合、先に引用したOlson特許及びGillberg他の特許の検出方法、並びに、いずれも参照によりその全体が本明細書に援用される、Duncanに発行された米国特許第５，６２０，４７１号、Pless他に発行された米国特許第４，８８０，００５号、及びMcClure他に発行された米国特許第５，５６０，３６９号に開示される検出方法を含む、従来技術の心室頻脈性不整脈検出方法のいずれが採用されてもよい。
【００２４】
さらに、患者が外部コントローラによって治療の送出を始動させるようにデバイスが構成されてもよく、その結果、デバイスは、治療の送出の必須条件として、それ自体の検出方法を採用しなくてもよい。これについては、参照によりその全体が本明細書に援用されるPrieve他に発行された米国特許第５，７５５，７３７号に開示される患者起動器(activator)が採用されてもよい。患者起動器の特定の選択は、本発明の成功には重要ではなく、心房治療の送出を始動させる任意の使用可能な方法が、有益に採用されてもよい。
【００２５】
心房又は心室頻脈性不整脈が検出され、抗頻脈性不整脈ペーシング療法が望まれる場合、抗頻脈性不整脈ペーシング治療の生成を制御する適切なタイミング間隔が、マイクロプロセッサ２２４からペーサタイミング及び制御回路２１２にロードされて、回路２１２内の補充間隔カウンタの動作が制御され、Ｒ波及びＰ波の検出が補充間隔カウンタの再始動に無効である不応期間が規定される。別法として、いずれも参照によりその全体が本明細書に援用される、先に引用したPless他に発行された米国特許第４，８８０，００５号、Berkovits他に発行された米国特許第４，５７７，６３３号、Vollmann他に発行された米国特許第４，７２６，３８０号、Holley他に発行された米国特許第４，５８７，９７０号に記載される、抗頻脈ペーシングパルスのタイミング及び生成を制御するための回路が使用されてもよい。
【００２６】
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生成が必要とされる場合、マイクロプロセッサ２２４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ショック及びディフィブリレーションショックのタイミング、並びに関連する不応期を制御する。カーディオバージョンパルスを必要とする心房細動又は心室細動或いは頻脈性不整脈の検出に応答して、マイクロプロセッサ２２４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２３０を始動し、制御回路２３０は、高電圧充電制御ライン２４０の制御下で、充電回路２３６を介して、高電圧コンデンサ２４６、２４８の充電を開始する。高電圧コンデンサ上の電圧は、ＶＣＡＰライン２４４を介して監視され、マルチプレクサ２２０を通過し、マイクロプロセッサ２２４によって設定された所定の値に達することに応答して、コンデンサフル(Cap Full)（ＣＦ）ライン２５４上に論理信号の生成をもたらし、充電を終了させる。その後、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は、ペーサタイミング／制御回路２１２によって制御される。
【００２７】
心室カーディオバージョンショック及びディフィブリレーションショックの送出及び同期化並びにそれらに関連するタイミング機能の制御に適したシステムの一実施形態は、参照によりその全体が本明細書に援用される、Keimelによる同一譲受人に譲渡された米国特許第５，１８８，１０５号において詳細に開示される。知られているいずれの心室カーディオバージョンパルス制御回路又はディフィブリレーションパルス制御回路も、本発明と共に使用可能であると考えられる。たとえば、いずれも参照により本明細書に援用される、１９８３年５月２４日にZipesに発行された米国特許第４，３８４，５８５号、Pless他に発行された米国特許第４，９４９，７１９号、及びEngel他に発行された米国特許第４，３７５，８１７号に開示されるカーディオバージョンショック及びディフィブリレーションショックのタイミング及び生成を制御する回路が、採用されてもよい。さらに、いずれも参照によりその全体が本明細書に援用される、Combs他によって出願された、先に引用したＰＣＴ特許公開第ＷＯ９５／２８９８７号、及び、Mongeon他によって出願されたＰＣＴ特許公開第ＷＯ９５／２８９８８号に記載されるように、心房頻脈性不整脈を終了させるために、高周波パルスバーストが電極端子３１７及び３２１に送出されてもよい。以降で「抗頻脈ペーシング」（ＡＴＰ）という用語が使用される場合、高周波パルスバースト治療を含むことが想定される。
【００２８】
図示のデバイスでは、カーディオバージョンショック又はディフィブリレーションショックの送出は、制御バス２３８を介した制御回路２３０の制御下で、出力回路２３４によって達成される。出力回路２３４は、単相パルスを送出するか、２相パルスを送出するか、ハウジング３１１が陰極として働くか、陽極として働くか、どの電極がパルス送出に関わるかを判定する。
【００２９】
最新の埋め込み可能カーディオバータ／ディフィブリレータでは、医師によって事前に特定の治療がデバイスにプログラムされ、治療メニューが通常は提供される。たとえば、心房頻脈又は心室頻脈を最初に検出すると、抗頻脈ペーシング治療が選択され、頻脈が診断される腔か、又は、両方の腔へ送出され得る。頻脈が再検出されると、より攻撃的な抗頻脈ペーシング治療がスケジュールされ得る。抗頻脈ペーシング治療を繰り返し試みて失敗した場合、その後は、より高いレベルのカーディオバージョンパルスが選択され得る。頻脈を終了させるための治療はまた、検出される頻脈のレートに伴って変わる場合があり、検出される頻脈のレートが増加するにつれて、治療は攻撃性が増す。たとえば、検出される頻脈のレートがプリセットされた閾値を超える場合、カーディオバージョンショック送出の前に、抗頻脈ペーシングが、より少ない回数試みられてもよい。従来技術の頻脈検出及び処置治療の説明と共に先に引用した参照文献は、ここでも同様に適用できる。
【００３０】
心房細動が識別される場合、最初に試みられる治療として、心房抗頻脈ペーシングが採用されてもよい。後続の治療は、通常５ジュールを超える、高振幅ディフィブリレーションショックの送出であり得る。カーディオバージョンには、より低いエネルギーレベルが採用されてもよい。現在利用可能なＩＣＤの場合と同様に、また、先に引用した参考文献で説明されるように、ディフィブリレーションショックの振幅は、細動を終了させるための１回又は複数回の初期ショックの失敗に応答して増やされてもよいことが想定される。抗頻脈性不整脈治療のこうしたプリセット式治療メニューを示す従来技術の特許は、先に引用された、Haluska他に発行された米国特許第４，８３０，００６号、Vollmann他に発行された米国特許第４，７２６，３８０号、及びHolley他に発行された米国特許第４，５８７，９７０号を含む。
【００３１】
図３は、本発明による心房ＡＴＰ治療の送出を制御する方法のフローチャートである。心房ＡＴＰ治療は、ランプＡＴＰ、バーストＡＴＰ、及び高周波バースト治療を含んでもよいが、それに限定されない。ランプＡＴＰ治療中に、１つのシーケンス内でのペーシングパルス間隔を減少させながら、１回又は複数回の心房ペーシングシーケンスが送出される。バーストＡＴＰ治療は、通常、一定レートの複数のパルスを含む。高周波バーストは、同様であるが、プログラム可能な継続時間の、通常２０〜６０Ｈｚの非常に速い一連のパルスを有する。バーストＡＴＰ治療の変形は、それぞれが１つ又は複数の早期ペーシングパルスを伴う、１つ又は複数のバーストを含む。
【００３２】
方法３５０は、デバイスが、心房ＡＴＰ治療に対する必要性が存在すると判定すると開始する。少なくとも１つの自動ＡＴＰ治療が、ＡＴ治療又はＡＦ治療のメニュー内に含まれるようにプログラムされる時、心房ＡＴＰ治療に対する必要性は、通常、ＡＴ又はＡＦの検出によって生じる。心房ＡＴＰ治療に対する必要性は、別法として、患者始動式治療トリガーの結果であってもよい。心房ＡＴＰ治療に対する必要性は、別法として、心房ＡＴＰに対する心室反応を評価するために送出される、医師始動式心房ＡＴＰ治療の結果であってもよい。ステップ３６０にて、心室信号の監視が始まり、ステップ３６５にて、予定された心房ＡＴＰシーケンスが始まる。
【００３３】
以下でより詳細に述べるように、心室信号の監視は、任意の催不整脈性変化の前の心室活動に関連する１つ又は複数の基準値が得られるように、ＡＴＰシーケンスの前に始めることができる。代替の実施形態では、所定の基準値が、前もってデバイスに記憶又はプログラムされ、心室監視は、予定されたＡＴＰ治療と同時に始まる。
【００３４】
ＡＴＰシーケンスが開始すると、心室性催不整脈作用の徴候が検出されたかどうかについての判定が行われる。心室監視は、ＡＴＰシーケンスにわたって続き、心房ＡＴＰ中及び心房ＡＴＰ直後のＡＴＰ治療の心室性催不整脈作用の徴候を検出するために、ＡＴＰシーケンスの終了後に所定期間又は所定数の心周期にわたってさらに続いてもよい。以下でさらに詳細に述べるように、心室性催不整脈作用は、心室レート、Ｒ波の形態、及び／又は、心房−心室伝導パターン、或いは、心室不整脈の前兆を識別するための当技術分野で知られている任意の方法に基づいて検出することができる。
【００３５】
心室レートの変化は、ＥＧＭ信号又はＥＣＧ信号からＲ−Ｒ間隔を検知することによって判定され得る。別法として、心室レート変化は、心室又は心房の血圧、心室壁運動、胸部インピーダンス、心音、又は血流などであるがそれらに限定されない、心臓活動の他のセンサから受け取った他の心室活動関連信号から導出されてもよい。
【００３６】
心房ＡＴＰ送出中に、又は、心房ＡＴＰ送出直後に、ステップ３７０にて、心室性催不整脈変化が検出されない場合、方法３５０は、終了ステップ３８０にて終了する。心室性催不整脈変化が検出される場合、ステップ３７５にて、目下のＡＴＰシーケンスがすぐに中止される。
【００３７】
図３の方法３５０は、埋め込み可能な心臓刺激デバイスの実施形態において述べられたが、本明細書に述べる方法は、患者の催不整脈状態及び種々の心房ＡＴＰ治療に対する心室反応を評価するため、デバイス埋め込み時か、又は後日の再診時に使用するために、埋め込み式デバイスと通信する外部プログラマにおいて実施されてもよい。種々の心房ＡＴＰ治療に対する催不整脈作用のリスクは階層化することができ、この情報は、ＡＴ／ＡＦ治療をプログラムする時に医師によって使用されることができる。本発明の態様はまた、診断目的で、心房ＡＴＰ治療に対する患者の心房及び心室の反応を評価するのに使用される外部プログラマ及び外部カーディオバータ／ディフィブリレータシステムにおいて具体化されてもよい。催不整脈リスクを評価する方法は、患者の催不整脈状態に関する付加的な情報を提供するために、運動中又は薬剤誘導式ストレス試験中に適用されてもよい。
【００３８】
図４Ａは、心室レートの催不整脈変化に基づいて心房ＡＴＰ治療送出を制御するための、本発明の実施形態による方法のフローチャートである。心房ＡＴＰ中の心室レートの加速は、心室不整脈をもたらす可能性がある、心房ＡＴＰパルスの心室への急速な伝導の結果である場合がある。方法４００は、初期化ステップ４０５にて、心房ＡＴＰ治療に対する必要性が判定されると始まる。ステップ４１０にて、心室Ｒ−Ｒ間隔の監視が始まる。ステップ４１５にて、基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックが求められ、記憶される。基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックは、ＡＴ又はＡＦの検出が行われる時か、又は、患者始動式治療がトリガーされる時に、デバイスメモリの再循環バッファに記憶された所与の数のＲ−Ｒ間隔に基づいて求めることができる。別法として、所与の数のＲ−Ｒ間隔は、基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックを求める時に使用するために、ステップ４１０にて、Ｒ−Ｒ間隔監視の開始時に測定されてもよい。
【００３９】
基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックは、心房ＡＴＰパルスの心室への急速な伝導による心室レート加速を検出するために、比較を行うことになる代表的なＲ−Ｒ周期長である。基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックは、心房ＡＴＰ前のＲ−Ｒ間隔に基づいていくつかの方法で計算することができる。たとえば、基準Ｒ−Ｒ間隔は、心房ＡＴＰ前の所与の数のＲ−Ｒ間隔の平均値又は中央値、心房ＡＴＰ前の所与の数のＲ−Ｒ間隔からの最小Ｒ−Ｒ間隔、又は、所与の数の心房ＡＴＰ前のＲ−Ｒ間隔からの最小移動平均又は中央Ｒ−Ｒ間隔として計算することができる。代替の実施形態では、基準Ｒ−Ｒ間隔は、プログラム可能な又は固定の間隔であってよい、デバイスメモリに記憶されるプリセット式間隔である。
【００４０】
ステップ４２０にて、心房ＡＴＰが始まる。ステップ４２５にて、心房ＡＴＰ中のＲ−Ｒ間隔メトリックが求められる。Ｒ−Ｒ間隔メトリックは、心房ＡＴＰの開始から始まるＲ−Ｒ間隔の測定に基づいて計算され、Ｒ−Ｒ基準間隔メトリックと同じ方法か、又は、異なる方法で計算することができる。心房ＡＴＰ中のＲ−Ｒ間隔メトリックは、たとえば、所与の数の連続するＲ−Ｒ間隔の移動平均値／中央値、又は、所与の数の連続するＲ−Ｒ間隔からの最小Ｒ−Ｒ間隔などとして計算された、目下のＲ−Ｒ間隔に等しくてもよい。
【００４１】
決定ステップ４３０にて、Ｒ−Ｒ間隔メトリックは、基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックと比較される。心房ＡＴＰ中又は心房ＡＴＰ直後の、測定又は計算されたＲ−Ｒ間隔メトリックが、所定の加速間隔（ＡＣＣ  ＩＮＴ）だけ基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックより小さい場合、心室性催不整脈作用の徴候として心室レート加速が検出される。加速間隔は、固定値又はプログラム可能な値であるか、或いは、基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックのパーセンテージに基づく値でもよい。
【００４２】
ステップ４３０にて行った比較結果が否定的である場合、心室性催不整脈作用は検出されない。方法４００は、ステップ４３５に進んで、ＡＴＰ治療シーケンス全体が終了し、且つＡＴＰ後の監視期間が経過したかどうかを判定する。終了及び経過していない場合、ステップ４４０にて、予定されるＡＴＰシーケンスの送出が、（ＡＴ／ＡＦが終了するまで）必要に応じて続く。予定されるＡＴＰ治療は、複数のＡＴＰ治療の複数のシーケンスを含んでもよい。ＡＴ／ＡＦが検出されており、且つ、心房ＡＴＰが送出されている限り、次のＲ−Ｒ間隔メトリックを求めるためのステップ４２５に戻ることによって、心室レートの連続する監視が方法４００によって実施される。Ｒ−Ｒ間隔監視は、ＡＴＰ治療が終了した後、所定の期間又は所定数の心周期の間、続くことができる。タイマ又は心室事象カウンタに基づいて求めることができるＡＴＰ後の監視期間が、心室性催不整脈作用が検出されずに経過した後、方法４００は、ステップ４４５にて終了する。ＡＴＰ治療は、催不整脈作用なしで送出されたことになる。
【００４３】
しかしながら、心房ＡＴＰ中又は心房ＡＴＰ後の監視期間中の任意の時に、決定ステップ４３０において、測定されたＲ−Ｒ間隔メトリックを基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックと比較することに基づいて心室性催不整脈作用が検出される場合、ステップ４４７にて、目下の心房ＡＴＰ治療がすぐに中止される。ＡＴＰ治療を中止すると、ステップ４５０にて、心房ＡＴＰ動作不可能化カウンタが１つ増加する。心房ＡＴＰ動作不可能化カウンタを使用して、心房ＡＴＰが心室性催不整脈の変化の検出によって中止された回数がカウントされる。動作不可能化カウンタは、心室性催不整脈監視機構が、医師によって最初に動作可能化される時に、前もって０に初期化されている（図４Ａには示さず）。
【００４４】
決定ステップ４５５にて、動作不可能化カウンタ値は、永続的な動作不可能化値と比較される。永続的な動作不可能化値は、ＡＴＰ治療が永続的に動作不可能化される前に心房ＡＴＰ治療が中止され得る回数に対応する、固定の又はプログラム可能な数であり得る。永続的な動作不可能化値は、たとえば、１〜５程度であってよい。永続的な動作不可能化値に達する場合、ステップ４６５にて、心房ＡＴＰ治療が永続的に動作不可能化される。ステップ４６７にて、日時情報及びＡＴＰ治療を永続的に動作不可能化する理由が記憶される。医師は、将来のデバイス呼び掛けセッションにおいて、ＡＴ／ＡＦ検出のレコード、並びに送出された心房ＡＴＰ治療及び中止された心房ＡＴＰ治療のレコードと共に、この情報を調査することができる。心房ＡＴＰ治療は、医師によって再び動作可能化されることができ、それによって、心房ＡＴＰ動作不可能化カウンタは０に再初期化される。医師は、催不整脈性であると認められたＡＴＰシーケンスが、調整又はプログラムされたＡＴ／ＡＦ治療メニューから除去されるように心房ＡＴＰ治療を再プログラムする時に、記憶された情報を使用することができる。記憶されたデータはまた、患者の催不整脈状態を評価し、心房ＡＴＰ治療に対する心房及び心室の反応を評価する時に医師にとって有益であり、心室不整脈治療及び／又は抗不整脈医療治療を管理する時に有益であり得る。
【００４５】
決定ステップ４５５にて、永続的な動作不可能化値に達しなかった場合、ステップ４７０にて、ＡＴＰ治療は、一時的に動作不可能化される。そのため、目下のＡＴ／ＡＦ検出又は患者始動式治療トリガーに応答する送出について予定された任意の残りの心房ＡＴＰシーケンスは、一時的に動作不可能化される。続いて、一時的動作不可能化タイマがセットされ、方法４００は、ステップ４７５にて、一時的動作不可能化時間が経過するのを待つ。代替の実施形態では、一時的動作不可能化時間の終了以外の、又は、それに加えての再動作可能化基準が規定されてもよい。たとえば、一時的に動作不可能化された心房ＡＴＰ治療は、指定された時刻に再び動作可能化されてもよい。別法として、心房ＡＴＰ治療は、心室調律の状態に基づいて再び動作可能化されてもよい。たとえば、一時的に動作不可能化された心房ＡＴＰ治療は、心室レートが、所定の最大値より小さい時、指定された範囲内である時、予め決めた安定性基準に合う時、及び／又は他の心室調律関連基準に合う時に再び動作可能化されてもよい。
【００４６】
ステップ４８０にて、心房ＡＴＰ治療は再び動作可能化される。ＡＴ／ＡＦがまだ検出されている場合、ＡＴＰ治療シーケンスは再開することができ、方法４００は、ステップ４０５にて再び始まることになる。ＡＴ／ＡＦエピソードが自発的に終了した場合、心房ＡＴＰ治療は、将来のＡＴ／ＡＦ検出（又は、患者始動式治療トリガー）に応答して送出されてもよく、方法４００は、心房ＡＴＰが必要であると判定されると開始する。心房ＡＴＰ治療を一時的に動作不可能化し、それらを後で再び動作可能化することによって、患者が催不整脈作用の低い状態にある時に、首尾よく心房ＡＴＰ治療を送出することが可能になる。
【００４７】
図４Ｂは、本発明による、心室レートの催不整脈変化に基づいて心房ＡＴＰ治療送出を制御する方法のフローチャートである。図４Ｂでは、方法４０１に含まれるステップは、図４Ａの方法４００に含まれる同じ番号のついたステップに対応する。しかしながら、方法４０１では、ステップ４１０において催不整脈変化について心室レート監視を開始した後に、基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックを求めるステップは、所与の数であるＮ個のＲ−Ｒ間隔について、所与の数であるＭ個の連続するＲ−Ｒ間隔の移動平均値／中央値を求め、記憶するステップ４１３、及び、基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックを、ステップ４１３で求めた最小平均値又は中央値と等しく設定するステップ４１７を備える。一実施形態では、移動平均値又は中央値は、心房ＡＴＰ送出を開始する前に起こる３２個の連続するＲ−Ｒ間隔について５個の連続するＲ−Ｒ間隔から求められる。基準Ｒ−Ｒ間隔メトリックは、最小移動平均値／中央値に等しく設定される。
【００４８】
ステップ４２０にて、心房ＡＴＰが始まる。ステップ４２７にて、心房ＡＴＰ中の心室レートの加速を検出するためのＲ−Ｒ間隔メトリックが、例えば５などの所与の数であるＰ個の連続するＲ−Ｒ間隔の移動平均値又は中央値として測定される。心房ＡＴＰ中に移動平均値又は中央値を計算するのに使用される連続するＲ−Ｒ間隔の数、Ｐは、心房ＡＴＰ前の移動平均値又は中央値を計算するのに使用される連続するＲ−Ｒ間隔の数、Ｍと等しくても、異なってもよい。ステップ４３１にて、移動平均又は中央Ｒ−Ｒ間隔が、ステップ４１７で求めた基準Ｒ−Ｒ間隔と比較される。移動平均／中央Ｒ−Ｒ間隔が、基準Ｒ−Ｒ間隔から加速間隔（ＡＣＣ  ＩＮＴ）を差し引いた間隔より小さい場合、心室レートの加速が、心室性催不整脈作用の徴候として検出される。この実施形態では、決定ステップ４３３にて、心室性催不整脈作用を検出し、心房ＡＴＰを中止するための付加的な心室レート基準が適用される。平均／中央Ｒ−Ｒ間隔が、さらに所定の最小Ｒ−Ｒ間隔より小さいと決定ステップ４３３にて判定される場合、ステップ４４７にて、心房ＡＴＰが中止される。方法４０１は、図４Ａのステップ４５０に進み、一時的又は永続的に心房ＡＴＰを動作不可能化するために、上記のステップ４５０〜４８０が実施される。
【００４９】
移動平均／中央Ｒ−Ｒ間隔が、基準Ｒ−Ｒ間隔から加速間隔を差し引いた間隔より小さくないと決定ステップ４３１にて判定される場合、又は、平均／中央Ｒ−Ｒ間隔が、最小Ｒ−Ｒ間隔より小さくないと決定ステップ４３３にて判定される場合、方法４０１は、ステップ４３５に進む。心房ＡＴＰ及び心室レートの監視は、予定された心房ＡＴＰシーケンスが終了し（又は、ＡＴ／ＡＦが終了し）、心房ＡＴＰ後の監視期間が経過してしまうまでか、又は、ステップ４３１及びステップ４３３において適用された心室レート加速及び心室レート基準が満たされることに基づいて心室性催不整脈作用が検出されるまで、図４Ａに関連して先に述べたように続く。
【００５０】
図４Ａ及び図４Ｂに示す方法は、ＥＧＭ信号又はＥＣＧ信号から検知されたＲ−Ｒ間隔に基づいて行われる心室レート及び心室レート加速の判定に関して述べられたが、先に述べたように、催不整脈心室レート変化を検出するために、心室レート及び心室レート加速の変化を導出することができる他の心臓関連信号が、別法として、採用されてもよい。
【００５１】
図５は、本発明による、Ｒ波形態における催不整脈変化に基づいて心房ＡＴＰ治療送出を制御する代替の方法のフローチャートである。図５では、方法５００に含まれるステップは、図４Ａの方法４００のステップと同じ番号のついたステップに対応する。方法４００と同様に、方法５００は、ステップ４０５にて、心房ＡＴＰ治療が必要であると判定されると始まる。しかしながら、催不整脈Ｒ波形態の変化を検出するために、催不整脈レート変化を検出するためのＲ−Ｒ間隔の監視ではなく、心室Ｒ波形態の監視が、ステップ５０５にて始まる。Ｒ波形態は、Ｒ−Ｒ間隔を求めるのに使用された電極とは異なる対の電極であってよい任意の対の利用可能な電極（心臓内電極又は皮下電極）から測定することができる。
【００５２】
ステップ５１０にて、心房ＡＴＰ前の基準Ｒ波形態メトリックが求められ、記憶される。一実施形態では、Ｒ波形態メトリックは、心房ＡＴＰの送出前に検知された所定の数のデジタル化されたＲ波信号に基づいて求められる。１つ又は複数のＲ波形態メトリックが、１つ又は複数のデジタル化されたＲ波信号から求められてもよい。Ｒ波形態メトリックは、検知されたＲ波形態及び／又はＱＲＳ幅測定値と比較するのに使用されるＲ波形態テンプレートであってよいが、それに限定されない。
【００５３】
代替の実施形態では、洞性Ｒ波に関連する１つ又は複数の基準Ｒ波形態メトリックを求め、記憶するステップ５１０が、医師の監督下で実施されてもよい。Ｒ波形態メトリックは、特定の患者について知られている洞性Ｒ波特性に従って、医師によってプログラムされてもよく、又は、１つ又は複数のメトリックが、患者が洞調律にあるとわかっている時点で自動的に求められてもよい。この実施形態のさらに別の変形では、正常洞性Ｒ波形態ではなく、既知の催不整脈Ｒ波形態に関連するＲ波形態メトリックが求められ、記憶されてもよい。
【００５４】
ステップ４２０にて、心房ＡＴＰが始まる。ステップ５２５にて、心房ＡＴＰ中に受け取ったデジタル化されたＲ波信号から１つ又は複数のＲ波形態メトリックが求められ、決定ステップ５３０にて、基準Ｒ波形態メトリック（複数可）と比較される。心房ＡＴＰ中に測定されたＲ波形態メトリックを基準Ｒ波形態メトリックと比較することによって、Ｒ波は、「催不整脈性」又は「正常」として分類され得る。催不整脈Ｒ波が識別される場合、ステップ５３５にて催不整脈カウンタが更新される。催不整脈カウンタを使用して、催不整脈性であるようにみえる心房ＡＴＰ中に検知されたＲ波の数がカウントされる。
【００５５】
決定ステップ５４０にて、催不整脈カウンタに記憶された値が、アボート（abort：中止）心房ＡＴＰ値と比較される。アボート心房ＡＴＰ値は、１以上であり得る固定値又はプログラム可能な値であってもよい。アボート心房ＡＴＰ値は、心室性催不整脈作用を検出し、心房ＡＴＰを中止するために必要とされる、識別された催不整脈Ｒ波の数である。アボート心房ＡＴＰ値に達しない場合、方法５００はステップ４３５に進んで、残りの心房ＡＴＰシーケンス（複数可）及び心房ＡＴＰ後の任意の監視期間中に、Ｒ波形態を監視し続ける。
【００５６】
しかしながら、アボート心房ＡＴＰ値に達したと決定ステップ５４０にて判定された場合、方法５００は、ステップ４４７にて、目下のＡＴＰシーケンスをすぐに中止する。ステップ４５０〜４８０は、図４Ａに関連して先に述べたように実施される。ステップ４８０にて、一時的に動作不可能化された心房ＡＴＰを再び動作可能化した後、催不整脈カウンタは、０の初期値にリセットされる。
【００５７】
一実施形態では、ステップ５１０で実施される基準Ｒ波形態の決定は、Gillberg他に対する米国特許第６，３９３，３１６号に全体が開示されるように、デジタル化されたＲ波のウェーブレット変換を実施することを含む。Koyrakh L.等著「埋め込み可能ＩＣＤのＥＧＭ形態識別のためのウェーブレット変換に基づくアルゴリズム（Wavelet transform based algorithms for EGM morphology discrimination of implantable ICDs）」Computers in Cardiology. 2002;26:343-346も参照される。本発明で使用することができる波形形態を比較する代替の方法は、先に引用したGillbergに対する‘３１６号特許に同様に記載される、距離範囲(area of distance)又は相関波形解析メトリックを使用することを含む。
【００５８】
ウェーブレット変換方法は、基本的に、「テンプレートマッチング」、すなわち、既知のテンプレートＥＧＭ信号と、未知の調律からのＥＧＭ信号との数学的な比較に基づく。本発明によれば、この比較は、心房ＡＴＰ中にＲ波形態の催不整脈変化を求めるための基礎を形成する。
【００５９】
テンプレート取得は、自動的に、又は医師の監督によって実施することができる。個人間の変動、並びにＥＧＭ検知電極のタイプ及びロケーションの差によりＥＧＭ波形が変動するため、テンプレートは患者ごとに取得されることが望ましい。テンプレートは、正常洞調律中に取得されるか、又は、心室性催不整脈作用又は心室不整脈に関連する記憶されたデータから取得することができる。Ｒ波テンプレートを設定するのに使用されるデジタル化されたＥＧＭセグメントは、好ましくは、Ｒ波に限定される。Ｒ波に関連するＥＧＭデータの断片は、Gillbergに対する‘３１６号特許に全体が述べられるように、各心室検知事象において形態窓を中央に置くことによって、取得することができる。この実施形態では、基準Ｒ波テンプレートを求めるステップ５１０にて、ＥＧＭデータセグメントに対してウェーブレット変換が実施される。
【００６０】
基準Ｒ波テンプレートは、正常洞性Ｒ波、催不整脈性Ｒ波、又は既知の不整脈Ｒ波に対応してもよい。別法として、テンプレートは、正常Ｒ波及び催不整脈性Ｒ波及び／又は不整脈Ｒ波に対応して取得することができる。ステップ５３０にて、心房ＡＴＰ中に取得されたデジタル化されたＲ波が、１つ又は複数の基準テンプレートと比較されて、デジタル化されたＲ波が所与のテンプレートに実質的に等しいか又は等しくないかに応じて、Ｒ波が正常、催不整脈性、又は不整脈として分類される。このテンプレート比較に基づいて、Ｒ波が催不整脈性（又は不整脈）として分類される場合、ステップ５３５にて、催不整脈カウンタが増加する。
【００６１】
本発明の別の実施形態では、心室性催不整脈作用を検出する形態解析は、心房ＡＴＰ中にＱＲＳ幅を測定し、測定されたＱＲＳ幅を、正常洞調律又は心房ＡＴＰ前の拍動と関連する基準ＱＲＳ幅と比較することを含む。ＱＲＳ幅は、その後、拍動を「正常」拍動又は「催不整脈性」拍動として分類するのに使用される。
【００６２】
本発明によって採用されるＥＧＭ幅を求める好ましい方法は、参照によりその全体が本明細書に援用される、Mader他に発行された米国特許第５，３１２，４４１号に全体が開示される。Ｒ波の開始点及び終了点の識別は、所定の量を上回る量だけ、又は、下回る量だけ先行する信号と異なる一連の順次デジタル化信号の発生によって達成される。Ｒ波の幅は、識別された開始点と終了点の間の間隔として規定される。ステップ５１０にて、基準ＱＲＳ幅は、予め決められるか、又は、心房前の拍動中に測定されてもよい。基準ＱＲＳ幅は、比較的狭い洞性Ｒ波と、洞性Ｒ波より広い場合がある催不整脈性Ｒ波とを区別するのに使用される。この実施形態では、ステップ５２５にて、目下検知された心室事象についてのＱＲＳ幅、又は、心房ＡＴＰ中のＱＲＳ幅の移動平均値又はＱＲＳ幅の他のメトリックが求められる。ステップ５３０にて、測定されたＱＲＳ幅が、基準ＱＲＳ幅と比較される。この比較に基づいて、ＱＲＳ幅が催不整脈性と判定される場合、ステップ５３５にて催不整脈カウンタが増加する。
【００６３】
代替の実施形態では、洞性ＱＲＳ群を催不整脈性ＱＲＳ群から確実に識別する、ＥＧＭ特徴の形態解析又は他の解析を実施するための、当技術分野で知られている他の方法又は将来開発される方法が、本発明において首尾よく使用されることができる。
【００６４】
図６Ａは、心室性催不整脈の徴候について心房−心室伝導パターンを解析することに基づいて、心房ＡＴＰ送出を制御するための本発明の代替の実施形態のフローチャートである。方法６００に含まれるステップは、図４Ａに関連して先に述べた方法４００に含まれる同じ番号のついたステップに対応する。しかしながら、方法６００では、ステップ４０５にて心房ＡＴＰ治療が必要であることが検出されると、ステップ４２０にて、心房ＡＴＰがすぐに始まる。心室性催不整脈の徴候として、心房と心室の間で１：１又はほぼ１：１の伝導パターンを検出するために、ステップ６０５にて、心房ＡＴＰ中にＰ−Ｒ間隔が監視される。
【００６５】
監視されたＰ−Ｒ間隔に基づいて、決定ステップ６１０にて、１：１又はほぼ１：１の伝導が検出されない場合、方法６００は、ステップ４３５に進んで、予定された心房ＡＴＰシーケンス（必要である限り）の送出と、心房ＡＴＰ及び心房ＡＴＰ後の任意の監視期間中の１：１伝導パターンの監視とを続ける。決定ステップ６１０にて、１：１又はほぼ１：１の伝導パターンが検出される場合、ステップ４４７にて、目下の心房ＡＴＰシーケンスがすぐに中止される。ペーシングレートを増加させながら持続する、心房ＡＴＰ中の１：１又はほぼ１：１の伝導パターンは、心室不整脈を誘導する場合がある。ステップ４５０〜４８０は、図４Ａに関連して先に述べたように実施される。
【００６６】
図６Ｂは、心室性催不整脈の徴候について心房−心室伝導パターンを解析することに基づいて、心房ＡＴＰ送出を制御する本発明の方法のより詳細なステップを要約するフローチャートである。図６Ｂでは、方法６０１に含まれるステップは、図６Ａの方法６００に含まれる同じ番号のついたステップに対応する。方法６０１において、心室性催不整脈の徴候として１：１伝導を検出するためにＰ−Ｒ間隔を監視するステップは、ステップ６０７〜６４０を含む。ステップ６０７にて、Ｐ−Ｒ間隔は、検知されたＰ波と検知されたＲ波の間の間隔として測定される。別法として、Ｐ−Ｒ間隔は、心房ペーシングパルスと直後に続くＲ波の間で測定されてもよい。ステップ６１５にて、方法６０１は、Ｐ−Ｒ間隔長に基づいて、Ｒ波が、心房活性化に対応又は関連するか（心房Ｐ波か、心房ペースのいずれか）を判定する。一実施形態では、Ｐ−Ｒ間隔が、指定された伝導間隔範囲内にある場合、ステップ６１５にて、検知されたＲ波が心房活性化に関連すると判定される。
【００６７】
Ｒ波が心房活性化に関連しないと決定ステップ６１５にて判定される場合、ステップ６２５にて、非１：１伝導カウンタは、１カウントだけ増加する。非１：１伝導カウンタは、心房活性化に関連しないＲ波をカウントするのに使用される。測定されたＰ−Ｒ間隔に基づいて、Ｒ波が心房活性化に関連すると判定される場合、ステップ６２０にて、１：１伝導カウンタは、１だけ増加する。１：１伝導カウンタは、おそらく心房から伝導した脱分極に対応するＲ波をカウントするのに使用される。これらのカウンタは共に、催不整脈監視機構（図６Ｂには示さず）がイネーブされる時に、前もって、０のカウントに初期化されている。
【００６８】
非１：１又は１：１の伝導カウンタを増加させた後、方法６０１は、決定ステップ６３０にて、所望の数であるＹ個の測定されたＰ−Ｒ間隔が評価されたかどうかを判定する。評価されていない場合、方法６０１は、ステップ４３５に進んで、予定された心房ＡＴＰシーケンス中、及び、心房ＡＴＰ後の監視期間の間にＰ−Ｒ間隔を監視し続ける。所望の数であるＹ個のＰ−Ｒ間隔が測定され、評価された場合、方法６０１は、ステップ６３５にて、１：１又はほぼ１：１の伝導が存在するかどうかを判定する。一実施形態では、１：１又はほぼ１：１の伝導は、Ｙ個の測定されたＰ−Ｒ間隔のうちの最小の数であるＸ個のＰ−Ｒ間隔が、心房活性化の心室への伝導を表す場合に確定される。伝導拍動と非伝導拍動の比は、１：１伝導カウンタに記憶された値と非１：１伝導カウンタに記憶された値を比較することによって求めることができる。一実施形態では、４個の心室脱分極のうちの３個の心室脱分極が、心房活性化に対応する場合、調律が、ほぼ１：１として識別される。
【００６９】
決定ステップ６３５にて、１：１又はほぼ１：１の伝導が検出されない場合、方法６０１は、ステップ４３５に進んで、心室性催不整脈について監視し続ける。ステップ６３５にて１：１伝導が検出される場合、方法６０１は、ステップ６４０にて、この１：１伝導が、ある最大レート限界より大きい心室レートで起こっているかどうかを判定する。最大レート限界は、１：１伝導が、それを超えると催不整脈であると考えられる心室レートである。最大レート限界は、所定の固定値又はプログラム可能な値であってもよい。最大レート限界を超えない場合、ステップ６４５にて１：１カウンタがリセットされ、方法６０１は、ステップ４３５に戻る。１：１又はほぼ１：１の伝導が最大心室レート限界を超えて起こる場合、ステップ４４７にて、目下の心房ＡＴＰシーケンスはすぐに中止される。方法６０１は、図６Ａのステップ４５０に進んで、心房ＡＴＰ治療が、図４Ａに関連して先に述べたように、一時的又は永続的に動作不可能化されることになるかどうかを判定する。
【００７０】
心房ＡＴＰ中に１：１又はほぼ１：１の伝導を検出するために、特定のアルゴリズムが図６Ｂに関連して述べられたが、１：１又はほぼ１：１の伝導パターンを検出するための、当技術分野で知られている他の方法が、本発明によって採用されてもよいことが認識される。
【００７１】
図４Ａ〜図６Ｂに関連して述べた方法は、心室レート加速、１：１心房−心室伝導、又は、Ｒ波形態の変化に基づいて催不整脈の徴候を検出するためのアルゴリズムを説明するが、心臓関連信号を検知することに基づいて、心房ＡＴＰ中又は心房ＡＴＰ直後に心室性催不整脈を検出する他の方法が、心房ＡＴＰ治療の送出の制御に使用されてもよいことが認識される。さらに、心室レート、１：１伝導パターン、Ｒ波形態に関連する基準及び／又は他の心室性催不整脈検出基準の組み合わせが、心房ＡＴＰ治療の送出の制御に使用されてもよいことが考えられる。
【００７２】
図７は、いくつかの催不整脈検出基準のうちの任意の基準に基づいて心房ＡＴＰ治療を制御する方法の概要を提供するフローチャートである。図７の方法７００に含まれるステップは、図３の方法３５０に含まれる同じ番号のついたステップに対応する。ステップ３５５にて心房治療が必要であることが検出され、ステップ３６０にて、心室信号を監視して、心房ＡＴＰ前の任意の基準値が求められた後、ステップ３６５にて、心房ＡＴＰが始まる。方法７００では、心室性催不整脈変化を検出するステップ３７０は、それぞれの検知されたＲ波（又は、測定されたＲ−Ｒ間隔又はＰ−Ｒ間隔）に対していくつかの催不整脈検出基準を適用することを含む。こうした基準は、高速心室レート基準（ステップ３６６）、心室レート加速基準（ステップ３６７）、催不整脈Ｒ波形態基準（ステップ３６８）、及び／又は、１：１伝導基準（ステップ３６９）を含んでもよいが、それに限定されない。これらの基準はそれぞれ、心室レート、心室レート加速、Ｒ波形態、又は、１：１伝導基準に関連する１つ又は複数の要件を含む場合がある。たとえば、心室レート基準は、心房ＡＴＰ中の移動平均又は中央Ｒ−Ｒ間隔がある最小間隔より小さいことを必要とする場合があり、これは高速心室レートを示す。心室レート加速基準は、それぞれ、図４Ａ及び４Ｂの方法４００又は４０１に関連して述べたアルゴリズムに従って満たされ得る。Ｒ波形態基準は、図５の方法５００に関連して述べたアルゴリズムに従って満たされることができ、１：１伝導基準は、それぞれ、図６Ａ及び６Ｂの方法６００又は６０１に関連して述べたアルゴリズムに従って満たされることができる。
【００７３】
催不整脈検出基準は、催不整脈活動を正常活動から区別するための、指定した閾値又は範囲を使用するのではなく、検知された心臓活動の統計的評価に従って規定することができることがさらに考えられる。たとえば、指定された心室レートの増加を使用するのではなく、心房ＡＴＰ前の心室間隔の統計的分布の変化が、単純なレート変化に基づく手法ではなく統計的手法を使用して、心房ＡＴＰ中及び心房ＡＴＰ後の変化と比較される可能性がある。
【００７４】
同時に、又は、ほぼ同時に、所定の基準のいずれかに従って心室性催不整脈の徴候を検出するために、心房ＡＴＰ治療中の心室信号の監視を実施することができる。決定ステップ３７３にて、任意の１つ又は複数の基準が満たされる場合、ステップ３７７にて、目下の心房ＡＴＰシーケンスは中止される。図７に示す実施形態では、ＡＴＰ送出と同時に、又は、その直後に、血行力学的不安定性を検出する任意選択のステップ３７５が含まれる。ＡＴＰ送出中又は心房ＡＴＰ後の監視期間中に、血行力学的不安定性が、血圧低下又は心室壁運動の減少などの心臓関連信号に基づいて検出される場合、ステップ３７５にて、心房ＡＴＰは中止される。心房ＡＴＰ中又は心房ＡＴＰ後の監視期間中にいずれの心室性催不整脈基準も満たされず、且つ、ステップ３７５にて血行力学的不安定性が検出されない場合、ステップ３８０にて、方法７００は終了する。
【００７５】
心室性催不整脈の徴候を検出するための基準は、優先順序付けされることができるため、優先度の高い基準が満たされる場合、ＡＴＰ治療はすぐに中止され、一方、比較的優先度の低い基準は、心房ＡＴＰ治療を中止する前に付加的な基準を満たすことが必要とされる場合がある。
【００７６】
本発明は、心房ＡＴＰに対する心室反応を監視することに関して述べられたが、本発明の態様は、複数部位又は多腔の治療の送出を制御する時に使用するようになっていてもよく、その場合、治療は、１つ又は複数の部位又は１つ又は複数の腔において送出され、催不整脈反応を検出するために、同じか又は異なる心腔の１つ又は複数の異なる部位において、心臓信号が監視される。
【００７７】
上述した技法の一部は、図２に示すマイクロプロセッサ２２４又はペーサタイミング／制御回路２１２などのプログラム可能なプロセッサ用の命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体として具体化されてもよい。プログラム可能なプロセッサは、独立して、又は、連携して働くことができる、１つ又は複数の個々のプロセッサを含んでもよい。「コンピュータ読み取り可能媒体」は、読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ、及び磁気又は光記憶媒体を含むが、それらに限定されない。媒体は、上述した、心室性催不整脈の徴候を検出すると心房抗頻脈ペーシング治療の送出を動作不可能化する、すなわち、中止する方法を、プロセッサに実施させる命令を含む。
【００７８】
以上の通り、心房ＡＴＰ治療に関連する心室性催不整脈の監視に基づいて心房ＡＴＰ送出を制御するための埋め込み可能カーディオバータ−ディフィブリテータシステム及び方法が述べられた。本発明は、本明細書に提示された特定の実施形態に従って述べられたが、これらの実施形態は、添付の特許請求の範囲に関して、例示的であって、制限的でないことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】患者の心臓内に埋め込まれたリード線のセットに結合された例示的な埋め込み可能心臓刺激デバイスの図である。
【図１Ｂ】皮下ＥＣＧ電極を含む代替の心臓刺激デバイスの図である。
【図２】本発明を有益に実施することができる埋め込み可能な心臓刺激デバイスの機能ブロック図である。
【図３】本発明による心房ＡＴＰ治療の送出を制御する方法のフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施形態による、心室レートの催不整脈変化に基づいて心房ＡＴＰ治療送出を制御する方法のフローチャートである。
【図４Ｂ】心室レートの催不整脈変化に基づいて心房ＡＴＰ治療送出を制御する方法に含まれるより詳細なステップを提供するフローチャートである。
【図５】Ｒ波形態における催不整脈変化に基づいて心房ＡＴＰ治療送出を制御する代替の方法のフローチャートである。
【図６Ａ】心室性催不整脈の徴候について心房−心室伝導パターンを解析することに基づいて、心房ＡＴＰ送出を制御するための本発明の代替の実施形態のフローチャートである。
【図６Ｂ】心室性催不整脈の徴候について心房−心室伝導パターンを解析することに基づいて、心房ＡＴＰ送出を制御する方法に含まれる、より詳細なステップを要約するフローチャートである。
【図７】いくつかの催不整脈検出基準のうちの任意の基準に基づいて心房ＡＴＰ治療を制御する方法のフローチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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