(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓の電気的除細動を行う、そのような治療を必要とする患者のためのインプラント可能なシステムであって、前記システムが、
前記心臓の第１の部分中において所定の電流経路に沿って細動除去パルスを送出するように構成された主電極であって、前記電流経路が前記心臓の第２の部分中の弱電界領域を画定し、該弱電界領域で、細動除去ショックの電界強度が最小となるようにしてなる主電極と、
前記弱電界領域に補助パルスを送出するように構成された補助電極と、
電源と、
前記主電極と、前記補助電極と、前記電源とに動作可能に結合した制御回路であって、この制御回路が、前記補助電極を通る前記弱電界領域中における伝搬の中止を誘導するに十分な、前記補助電極を通って送出される補助パルスと、この補助パルスに続き、前記弱電界領域中での伝搬が前記のように中止されている間に、前記主電極を通って供給される細動除去パルスとを含む電気的除細動シーケンスを送出するように構成された制御回路とを備えてなり、
前記主電極として、上大静脈又は無名静脈中に位置するように構成された第１の主電極と、右心室中に位置するように構成された第２の主電極とを有し、
前記患者の左胸郭領域中に埋め込まれるように構成されたハウジングをさらに備え、前記ハウジングが前記電源と前記制御回路を含み、前記ハウジングが第３の主電極として働く活性外部部分を提供し、
前記補助電極として、左心室の後外側面上の静脈内に位置する補助電極を有し、
前記制御回路が、二相補助パルスと二相細動除去パルスを送出し、その細動除去パルスの第１の相がその補助パルスの第２の相に対して極性が反対であるように構成され、
前記二相補助パルスが前記補助電極と、電気的に共通な前記第１と第３の主電極との間に供給され、前記二相細動除去パルスが前記第２の主電極と、電気的に共通な前記第１と第３の主電極との間に供給されるか、又は前記二相補助パルスが前記補助電極と、前記第１の主電極との間に供給され、前記二相細動除去パルスが前記第２の主電極と、前記第３の主電極との間に供給されるシステム。
【請求項２】
前記制御回路が、前記補助パルスの後縁電圧が前記細動除去パルスの前縁電圧と等しいように構成されてい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】
前記制御回路が、０．５から１０ミリ秒の持続時間の二相補助パルスを送出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御回路が、前記補助パルスの終了から、２０ミリ秒以内に前記細動除去パルスを送出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記補助電極が、冠静脈洞を通って、後部心臓静脈の上１／３又は心臓大静脈の上半分中に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記補助電極が経静脈リード線によって担持されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記電源がコンデンサーを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記電源が単一のコンデンサーを含み、また、前記制御回路が、前記補助パルスと前記細動除去パルスの双方が前記単一のコンデンサーの放電によって発生するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記電源が第１と第２のコンデンサーを含み、また、前記制御回路が、前記補助パルスが前記第１のコンデンサーの放電によって発生し、前記細動除去パルスが前記第２のコンデンサーの放電によって発生するように構成されてい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】
前記電源が第１と第２のコンデンサーを含み、また、前記制御回路が、前記補助パルスが前記第１と第２のコンデンサーの放電によって発生し、前記細動除去パルスが前記第１と第２のコンデンサーの放電によって発生するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記制御回路が、前記補助パルスが前記細動除去パルスのピーク電流の５０％以下で、送出エネルギの３０％以下であるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１と第２の主電極が、共通の経静脈リード線によって担持されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記補助電極とは別の補助電極であって、右心室コーヌス近傍に位置する別の補助電極とを含んでなり、前記制御回路が前記二相補助パルスを前記補助電極と前記別の補助電極を通って送出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記別の補助電極が、右心耳の前部部分又は右心室流出路の中に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記別の補助電極が、経静脈リード線によって担持され、また、前記別の補助電極が前記経静脈リード線の末端に位置されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１と第２の主電極が、共通の経静脈リード線によって担持されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
患者の心臓の電気的除細動にとって有用なリード線を備え、前記リード線が、末端部分を有する細長い経静脈リード線であり、前記リード線が右心耳内に前記末端部分を位置させるように構成されている細長い経静脈リード線を含み、前記第1の主電極が前記リード線に接続され、また、前記末端部分に位置付けされ、さらに、前記末端部分のところで前記リード線に接続されたペース・検出電極を含んでなり、前記ペース・検出電極が前記主電極に近接した位置で前記リード線に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ペース・検出電極が１対のリング電極を備えてなることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記制御回路が、前記補助パルスの前縁電圧が前記細動除去パルスの後縁電圧に等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記電源が蓄積コンデンサーを含み、前記ハウジングが３５立方センチ未満の体積を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記電源が、バッテリをさらに含んでなることを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記制御回路が、前記細動除去パルスが前記補助パルスの後に続き、また、前記補助パルスの後縁電圧が前記細動除去パルスの前縁電圧に等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ハウジングが少なくとも５立方センチの体積を有することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記複数の主電極の各々が経静脈リード線によって担持されている請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記電源が２０から４００マイクロファラッドのコンデンサーを含む請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、心臓不整脈、特に心室性細動あるいは心室性線維攣縮（ventricular fibrillation）の治療のための方法とインプラント可能な（implantable）装置に関する。
発明の背景
インプラント可能な細動除去装置の開発における目的の１つは、ショックコンデンサー（shock capacitor）の大きさを小さくし、それによりインプラント可能な装置を小型化できるように、この装置が生起するショックの強さを弱めることである。この目標を達成するためにいくつかの方法が試みられている。Tackerらへの米国特許第4,780,145号には、心室全体にわたる電極間の電流密度が均一でない、単一パルス細動除去システムの問題が論じられている。Tackerは、２つの細動除去パルスが異なる電流経路に沿って送出される、続発パルスによる多重電流経路の細動除去方式について述べている。
Adamsらへの米国特許第5,536,764号とBergらへの米国特許第5,344,430号の両方とも、２つ以上の続発するパルスを用いたインプラント可能な細動除去システムについて述べているが、しかしやはり全てのパルスが細動除去パルスである。同様に、Kallokへの米国特許第5,324,309号は、時間的に重なり合う続発する細動除去パルスについて述べている。Adamsらは、４つの別々の細動除去の試みの後に、ある線維攣縮あるいは細動のエピソード（fibrillation episode）において変換閾値が時間とともに増加するために治療を終了したことと、患者が長く続く細動の後に脳障害に苦しむ傾向があることを指摘している。それ故、初期の試行により細動除去に成功する可能性を増大させることが強く望まれている。それは、ショック強度の低減とは常に両立するとは限らない目標である。
他のインプラント可能な細動除去装置は、ペーシング（pacing）パルスまたは処置前パルスを用いる。Krollらへの米国特許第5,366,485号とMowerらへの米国特許第4,559,946号の両方とも、細動除去パルスとしてペーシングパルスまたは処置前パルスが同じ電極を通って送出される細動除去装置について述べている。Adamsへの米国特許第4,693,253号とHedbergへの米国特許第5,431,682号の両方とも、ペーシングパルスが細動除去の後に送出される細動除去装置について述べている。Kreyenhagenらへの米国特許第5,282,836号は、別々の細動除去電極のセットを通って送出される細動除去パルスに先立って、ペーシングパルスがペーシング電極を通って送出される、心房の細動除去装置について述べている。
Plessらへの米国特許第5,489,293号は、連続した心拍数または電位図の変化、または不整脈中の特徴を感知すると同時に、続発する細動除去ショックを迅速に与えることによって、心臓の頻脈性不整脈を治療するための低電圧細動除去装置について述べている。
Hedbergらへの米国特許第5,464,429号は、細動除去パルスに先行して送出される刺激パルスが（前者は別個の細動除去電極を通って送出される）、ペーシング電極として通常は働く電極を通って送出される装置について述べている。刺激パルスの大きさは、ペーシングパルスより大きく、細動除去パルスより小さく、また、刺激電極の周りに治療抵抗性領域（refractory area）が作り出されると言われている。しかしながら、刺激パルスは、細動除去電極の弱い電界領域に特に置かれる電極よりもむしろ、ペーシング電極として供する電極を経由して送出されている。二相細動除去パルス（biphasic defibrillation pulse）の第一相に対する、逆極性（reverse polarity）の刺激パルスの使用については開示されていない。
（InControl社の）Adamsらへの米国特許第5,282,837号（また分割出願第5,282,837号を参照）は、図１とその添付テキストにおいて、第１先端電極４２が左心室に隣接する冠状静脈洞内に、第２環状電極４４が左心房下の冠状静脈洞内に、そして第３電極４６が右心房または上大静脈内にあるように、リード線３６が冠状静脈洞内に挿入される、心房細動除去装置とその方法について述べている。第１電極は感知電極として働き、第２電極は（冠状静脈洞内において）感知と細動除去電極として働き、第３電極は感知と細動除去電極として働く（５欄５７行から６欄１２行を参照）。
Adamsらへの米国特許第5,433,729号（PCTの国際公開第WO92/18198号に対応する）は、Adamsの‘８３７のＣＩＰである。Adamsの‘７２９は、図９とその添付テキストにおいて、上述の内容に基づいて構成されたリードシステム２５０について述べている。第１（右心室）リード２５２は、長く大表面積の電極２５６、末端または先端の感知電極２５８とリング状または近位の電極２６０を備えてなる。感知電極２５８と２６０は、右心室の壁内にそしてそれと接して設置され、長い電極２５６は右心房内に置かれる。第２の（冠状静脈洞）リード２５４は、先端または末端の検出電極２６４、リング状のまたは近位の検出電極２６６と第２の長く大表面積の電極２６２を備えてなる。末端と近位の電極２６４、２６６は、どちらも左心室に隣接して大静脈内にあり、長い電極２６４は、左心房下の冠状静脈洞内にある。右心室感知電極２５８、２６０は、第一検出増幅器５０の入力サイト５０ａ，５０ｂに連結されていて、大静脈検出電極２６４、２６６は、第二検出増幅器５２の入力サイト５２ａ，５２ｂに連結されている。これは、右心室と左心室の感知を提供し、また心房へのエネルギー伝播の同期を取るための脱分極活性波の非同時的な検出を提供する（１５欄３４行から１６欄５４行；５欄６２−６４行を参照）。
（Medtronic社の）Mehraへの米国特許第5,014,696号は、冠状静脈洞の開口に隣接する領域から大静脈内まで延びた冠状静脈洞電極が、皮下プレート電極と右心室電極と組み合わせて用いられる、心内膜細動除去電極システムについて述べている。冠状静脈洞電極７８は、左心室の空洞８６を取り囲む（５欄５０行〜５１行と図５Ｂ）。それは、「電極７８が大静脈８０を通って心臓の尖７９の方に向かって上から下に延びないようにすることが重要である。」と述べられている（５欄２８行〜３０行）。（Medtronic社の）Mehraらへの米国特許第5,165,403号は、「冠状静脈洞と大心臓静脈内に」置かれる心房細動除去電極１１２について述べている。
（１９８８年１２月１５日に出願された、Medtronic社の）Bardyへの米国特許第5,099,838号は、皮下プレート電極と右心室電極との組み合わせてが用いられる大静脈内の細動除去電極について述べている。大静脈電極に関して、５欄２０行〜３３行において、「そのように取り付けられた場合、長い細動除去電極７８は、冠状静脈洞７４の開口に隣接する点から大静脈８０内に延びる」とはっきり記載している。これは、一般に心室細動除去電極７４から適切に間隔を置いた大表面積細動除去電極を提供し、左心室７７の領域内における適切な電流配分を与えている。電極７８をできるだけ心臓の周りに広げることが望ましい。しかしながら、電極７８を、大静脈８０を通って下向きに心臓の尖７９に向かって延ばさないようにすることが重要である。なぜならば、そうした場合、冠状静脈洞と右心室の電極が互いに接近して、適切な電流配分を妨げるからである。（１９９１年８月２７日に出願の）Bardyへの米国特許第5,193,535号は、さらに大静脈電極について述べている。７欄３１〜３５行において、「冠状静脈洞のリードは、冠状静脈洞内と大静脈内１１２部位に置かれる細長い電極を提供し、それは、おおよそ大静脈が心尖に向かって下方に向きを変える点に達するまで、心臓の周囲に延びている」と記載されている。
（Siemensの）Bowaldらへの米国特許第5,431,583号は、電極が冠状静脈洞を通って心臓の末梢静脈内に配置される、心室細動除去電極システムについて述べている。そこにおいて用語「末梢静脈」は、「心臓の基部と頂部の間を走る冠状の血管の静脈側」を含むものとして定義されている。これは、中小の心臓静脈と心臓の基部から頂部まで走る部分の大心臓静脈を含む。この「末梢静脈」の定義ゆえに、心臓の基部に沿って走る、先行技術の電極システムにおける電極配置の場所として用いられた大心臓静脈の部分が除外されている。電極は、内壁に対して圧力を加えるよう螺旋形をしており（４欄１４〜１７行）、血液は妨げられずにその螺旋形の内部を通って流れることができる（４欄４６〜４８行）（またBowaldへの米国特許第5,423,865号を見よ）。このようなステント型の電極は調節または除去が難しい。単純なショックのパターンのみがBowaldにおいては述べられていて、有効な電極構成とショックパターンは、示唆も開示もされていない。
（Medtronic社の）Minらへの米国特許第5,690,686号は、冠状静脈洞または大静脈若しくはその両方の電極が、右心房または上大静脈若しくはその両方の電極と皮下電極と、インプラント可能な細動除去装置のハウジングの形で連結している、心房細動除去の方法について述べている。また、その装置は心房または心室若しくはその両方の細動除去装置として使用されることが望ましいとも述べられている（２欄２６〜３５行）。
前述の観点により、本発明の第１の目的は、心外膜電極の配置のために胸腔への侵入を必要としない、心臓不整脈治療のためのインプラント可能なシステムを提供することである。
本発明の第２の目的は、特に心室性細動の場合に、第１電気的除細動パルスを投入する際の電気的除細動の成功可能性が増大されるインプラント可能な電気的除細動システムを提供することである。
本発明の第３の目的は、電気的除細動（カルジオバージョン）のショック強度、特に細動除去のショック強度の低減を可能にする、心臓不整脈治療のためのインプラント可能なシステムを提供することである。
発明の概要
本発明の第１の態様は、患者の心臓の細動除去または電気的除細動（カルジオバージョン）のためのインプラント可能なシステムである。このシステムは、複数の主電極と、電源、制御回路を備えてなる。複数の主電極は、心臓の第１の部分の所定の電流経路に沿って細動除去パルスを送出するために構成されるとともに、これらの主電極の第１の電極は、冠状静脈洞を通って左心室の表面の静脈内に配置できるよう構成されている。その制御回路は、電源と主電極と有効に結合され、またそれは、主電極を経由して細動除去パルスを送出するために構成されている。
本発明の第２の態様は、心臓の細動除去または電気的除細動（カルジオバージョン）による治療を必要とする患者のためのインプラント可能なシステムである。このシステムは、複数の主電極と、少なくとも１つの補助電極、電源、制御回路を備えてなる。この複数の主電極は、細動除去パルスを心臓の第１の部分における所定の電流経路を経由して送出するように構成されているとともに、その電流経路が心臓の第２の部分における弱電界領域を規定するようになっている。その弱電界領域は、細動除去ショックの電界強度が最小の部分またはその近辺である心臓の一部分である。少なくとも１つの補助電極は、補助パルスを弱電界領域へ送出するために構成されている。制御回路は、主電極、補助電極、電源と有効に結合され、補助電極を経由して弱電界領域内の膜透過電位を変えるに十分な補助パルスを含む電気的除細動パルス列を送出するように、またそれに引き続いて、弱電界領域内の補助パルスによって与えられる電気生理学的効果が存在する間に、主電極を経由して細動除去パルスを送出するように構成される。
前述の装置の１つの好ましい実施態様は、細動除去の治療を必要とする患者の心臓の心室にインプラント可能な装置である。そのシステムは、複数の主電極、少なくとも１つの補助電極、電源、制御回路を備えてなる。複数の主電極は、心臓の第１の部分内の所定の電流経路に沿って細動除去パルスを送出するように構成され、その電流経路が心臓の第２の部分内の弱電界領域を規定するようになっている。当該少なくとも１つの補助電極は、補助パルスを弱電界領域へ送出するために構成されていると共に、この補助電極は、冠状静脈洞を通り、左心室の表面上の血管内に位置付けるように構成されている。制御回路は主電極、少なくとも１つの補助電極と電源と有効に結合され、該制御回路が、単一相補助パルスを含む電気的除細動パルスの連続を補助電極を経由して送出し、引き続いて二相細動除去パルスを主電極経由で送出するように構成される。細動除去パルスは、補助パルス送出後２０ミリセカンド以内に送出され、細動除去パルスの第１相は補助パルスと反対の極性になっている。
主電極と補助電極は、１つ以上の経静脈リード（transvenous lead）によって担持されてもよいし、またインプラント可能な細動除去ハウジングによりその外表面において電極を担持してもよい。
本発明の別の実施態様においては、続発する電気的除細動パルスの順序を逆転してもよい。主電極経由の細動除去パルスを発し、引き続いて、弱電界領域内の一次パルスによって与えられる電気生理学的効果がまだ残っている間に補助電極経由で弱電界領域内の膜透過電位を変えるに十分な補助パルスが送出される。それ以外では、２つのショックのパラメータ（時間間隔、ショック強度、および極性）は同じである。しかしながら、補助パルスが、一次または細動除去パルスの後に送出される場合、補助パルスは、二相パルスであることが好ましい（ここで、一次パルスは単一相に選択されているかもしれない）。
本発明のさらに別の目的は、患者の心臓の電気的除細動（カルジオバージョン）または細動除去のために有効な電極リードである。そのリードは、末端部分を有する経静脈電極リード（transvenous electrode leads）を含み、端末部分の右心房心耳または右心室流出路内における位置付けのために構成され、主電極は、電極リードに接続され、その端末部分上に置かれる。
本発明の前述のそして他の目的と態様は、ここの図面と以下に示す実施例において、より一層詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を実施するための装置における好ましい電極配置のセットの図である。
図２は、本発明の装置において用いられる制御回路の概略図である。
図３は、本発明を実施するために用いることができる波形図である。
図４は、本発明を実施するために用いることができる好ましい波形図である。
図５は、本発明を実施するための装置における心臓電極の配置の好ましいセット図である。
図６は、図５に示される装置を実施するために用いられる心内膜電極の図である。
図７は、本発明の装置が、どのようにして導出治療（therapy delivered）を制御するために修正されるかを示す概略図である。
図８は、下記の実施例１に用いられる制御を含む、１３の治療手続きを示す概略図である。
図９は、図８に基づく補助ショックを用いるパルス方式のための細動除去閾値における平均送出エネルギーのヒストグラムを示すグラフである。
図１０は、ジュールではなく立ち上がり電圧として表されている送出エネルギーを除いた図９に類似しているグラフである。
図１１は、下記の実施例２に記述する閉胸した犬のモデルにおける経静脈電極（tranvenous electrodes）の配置の概略図である。
図１２は、下記の実施例２で用いられる７つの治療プロトコルの概略図である。
図１３ａは、本発明を実施するために用いることができる波形と電極構成セットの図である。
図１３ｂは、本発明を実施するために用いることができる波形と電極構成セットの図である。
図１３ｃは、本発明を実施するために用いることができる波形と電極構成セットの図である。
図１３ｄは、本発明を実施するために用いることができる波形と電極構成セットの図である。
発明の詳細な説明
本発明は、（電気的除細動（カルジオバージョン）を含む）細動除去のためのショックまたはパルスを伴う、心房性細動を含むあらゆる形態の心臓頻脈性不整脈の治療に用いることができる。特に、多形性心室性頻脈と心室性細動（線維攣縮）の治療に用いることが好ましい。
解剖学的には、心臓は、繊維性骨格と、弁、大動脈幹、肺動脈、心臓チャンバーの筋肉塊（すなわち、左右の心房および左右の心室）とを備えてなる。図１に示される心臓３０の概略図示部分は、右心室“ＲＶ”３２、左心室“ＬＶ”３４、右心房“ＲＡ”３６、左心房“ＬＡ”３８、上大静脈４８、冠状静脈洞“ＣＳ”４２、大心臓静脈４４、左肺動脈４５と、冠状静脈洞口（coronary sinus ostium）または“ｏｓ”４０を含む。
心臓内の血流の原動力は、心筋の活発な収縮によってもたらされる。この収縮は電気的信号として検出することができる。心臓の収縮は、ＳＡ結節の細胞とそれを包囲する心房の心筋繊維において始まる波動パターンからはじまり、それから心房に進み、引き続いてＡＶ結節を通過して、少し遅れて心室内に進行する電気的刺激によって引起こされる。
心拍周期の開始は、通常、体表面心電図における小さな正の波であるＰ波による。このＰ波は、心房の脱分極を引起こす。Ｐ波に引き続いて、１２０ミリセカンド（ｍｓ）の時定数を持って実質上一定である心拍周期部分が来る。
本発明の様々な実施態様を、図１を参照して示す。図１の細動除去装置１０は、密封された電気回路１５を含むインプラント可能なハウジング１３を含む（図２を参照）。このハウジングは、ハウジングの活性的な外側の部分１６を含む電極を含む。ハウジング１３はG.Bardyによる米国特許第5,292,338号に述べられている周知の技術に従って、患者の左または右の胸部内に（例えば、左または右の胸部の皮下または筋肉下、または、左または右（左が好ましい）の腹部の皮下または筋肉下であって、ここで左の胸部が最も好ましい）インプラントあるいは移植されることが好ましい。
このシステムは、第１カテーテル２０と第２カテーテル２１を備えてなる。その何れも、心臓への外科手術による切開を必要とせずに、心臓内に（典型的には上大静脈または下大静脈を通って）挿入することができる。ここで用いられる用語「カテーテル」は、「スタイレット（stylet）」を含むものであり、用語「リード」と相互に代替的に用いられる。カテーテル２０、２１のいずれも、それぞれ電極リード２０ａ，２０ｂ，２１ａを含んでいる。
図１に示すように、このシステムは、上大静脈または無名静脈内にある電極Ａ５０、右心室内にある電極Ｂ５１と左心室の後外側面上の静脈内に（例えば、後方心臓静脈の先端部の３分の１または大心臓静脈の先端部の半分内に）ある電極Ｃ５２を含んでなる。ハウジング１６の活性的な外側の部分は、第４の電極Ｄとして機能する。ここで、前述の位置における電極を記号“Ａ”から“Ｄ”で示す。
電極Ｃは、中空な電極でもよく、静脈内にあるときは、血液がその電極（例えば、血管壁として働くステント型の電極）を通って流れることができる。または電極Ｃは、中空でない電極でもよく、静脈内にあるときは、血液がその電極の周りを流れることができるように（すなわち、形および大きさにおいて）構成される。中空でない電極が好ましい。電極Ｃは、その全体が左心室の後外側面上の静脈内にあってもよく、または（細長い電極の場合のように）冠状静脈洞内に延びてもよい。
電極Ｃの位置は、冠状静脈洞に、まず従来のガイド線が通る案内カテーテルを契合させることで決めることができる。回転する案内カテーテルの先端は、蛍光透視鏡の案内にしたがって望まれる位置まで進む。その上に電極Ｃが取り付けられているリード２１は、ガイド線を通り過ぎて適切な位置まで進む。ガイド線は引っ込められ、電極Ｃはリードシステムに組み込まれる。そのような電極は、ここでは中空でない電極であると考えられている。
図２は、検出された心臓信号を増幅するための１つ以上の増幅器（図示しない）を含む電子回路１５を収容するインプラント可能ハウジング１３の１つの実施例を示している。増幅された信号は、心室性細動あるいは心室性線維攣縮（または、装置が構成されている特定の治療に応じて、他の不整脈）が存在するかどうかを判断する検出器７０によって解析される。検出器７０は、当業者に周知のいくつかの中の１つでよい。図示されているように検出信号は電極Ａ５０によって与えられるが、検出電極は、二極構造のような複数の信号を伴う複数の検出電極であってもよく、またそれは、例えばＣＳのような従来技術において周知の別の心臓領域内に置かれる電極であってもよい。ここでは、検出器への入力ラインは、もし検出のみを提供するのであれば、検出器への入力を供給する複数のラインであってもよい。
細動除去電極は、代替例として、心臓周期を検出するように構成されてもよいし、それに隣接する位置に置かれたより小さな検出電極を有するものであってもよく、制御装置によって指示される所定の心臓領域へ所定の刺激ショック出力を与えるとともに、電子装置のパッケージへ入力を与える。
電子回路１５はまた、コントローラ７４へ同期化情報を供給するための心臓周期モニター（「同期化モニター７２」）を含む。以下に述べるように、同期化は一般にＲＶ内での心臓の活動を検出することによって行われるが、この同期化は、細動除去電極と組み合わせることができる他の検出電極、または、心室性線維攣縮（細動）を誘発する可能性を低減するために、心臓周期の敏感な時間間隔の間、細動除去ショックパルスが送出されないようにするために別個に用いることができる他の検出電極を含むことができる。
多数のキャパシタおよび制御回路の構成を用いることができる。電源は単一のキャパシタを含むことができ、また制御回路は、補助パルスおよび細動除去パルスの両方が単一のキャパシタの放電によって発生するように構成してもよい。電源は第１キャパシタおよび第２キャパシタを含んでもよく、また制御回路は、補助パルスが第１キャパシタの放電によって発生し、細動除去パルスが第２キャパシタの放電によって発生するように構成してもよい。さらに別の実施態様に於いては、電源は第１および第２キャパシタを含み、また制御回路は、補助パルスが第１および第２キャパシタの両方の（同時的または逐次的な）放電によって発生し、細動除去パルスも同様に第１および第２キャパシタの放電によって発生するように構成してもよい。
本発明を実施するために用いてもよい１つの細動除去波形を図３に示す。図３は、二相性で切断または打ち切られた（truncated）指数関数波形を示す。ここで述べられたように様々な異なる波形を用いることができる一方で、補助パルスが一次パルスまたは細動除去パルスに先行して送出され、かつ補助パルスが異なる電流経路を通って送出されたときに、驚くほど良い結果が得られる。特に驚くべき発見は、補助パルスが細動除去パルスの第１位相とは反対の極性にあるときに、さらに良い結果が得られることである。そのような、単一相補助先行パルスを伴う二相切断指数関数波形の一次パルスを図４に示す。前記の波形は、当業者に周知の方法によって変更することがでる（例えば、切断された波形を送出できる、波形は時間依存性のまたは時間に関して固定された傾斜である等）。
補助パルスの持続時間は、０．５または１ミリセカンドから５または１０ミリセカンドの間でもよく、一般に２ミリセカンドのパルスが好ましい。補助パルスの終了から一次パルスの立ち上がりまでの時間間隔は、１または２ミリセカンドから１０、１５または２０ミリセカンドの間でもよく、一般に約５ミリセカンドの遅れが好ましい。
最適な、補助パルスと一次パルスの間隔は、治療が施されるときの心筋組織のリズムおよび状態のタイプによって変更することができる。それ故、制御回路はまた、心臓のリズムの特徴（例えば、活性時間間隔または連続する活性時間間隔の動体的パターン）を検出し、そして最適な補助ショックと一次ショックの時間間隔を（例えば、マイクロプロセッサのメモリに記憶されたルックアップ表から）選択するように構成してもよい。
一次パルスおよび補助パルスのパーセント傾斜は、それぞれ１０、２０または３０パーセントから５０または６０パーセントの間でもよい。パーセント傾斜＝｛（Ｖｏ−Ｖｆ）×１００｝／Ｖｏである。ここで、Ｖｏはパルスの初期電圧、Ｖｆはパルスの最終電圧である。Ｖｆは、連続する多数の相を有するショックの最終相の最終電圧のことである。
一般に制御回路は、補助パルスがピーク電流の４０％または５０％を超えないように、また細動除去パルスの送出エネルギー（ジュールで）の２０％または３０％を超えないように構成される。好ましい実施態様においては、補助パルスの後縁電圧は、細動除去パルスの立ち上がり電圧に（±１０ボルトで）等しい。特定の電圧、電流およびエネルギー出力は、組織の状態および治療される特定の疾患といった要因に依存する。一般に補助パルスは、２０または３０ボルトから２００または２５０ボルトの間のピーク電圧を有し、５０から１５０ボルトのピーク電圧範囲が好ましい。補助パルスのエネルギーは、０．０１から１または２ジュールの間でよい。細動除去パルスのエネルギーは、５または１０ジュールから３０、４０または５０ジュールの間でもよい。目下の発明の目的は、インプラント可能な細動除去装置の小型化を可能にすることであり、それは前述の細動除去パルスのエネルギー範囲によって可能となる。こうして、本発明のさらに別のアスペクトは、ハウジング、ハウジングに収容される電源、およびハウジングに収容されかつ電源に有効に結合された制御回路を備えたインプラント可能な細動除去装置である。制御回路は、前述の連続した電気的除細動パルスを送出するために構成される。前述の範囲に基づいて、電源におけるキャパシタの最大蓄電容量は、５．０１から５２ジュールの間でもよく、１０または１５から２０ジュールの間が最も好ましい。こうして、そのような電源のためのハウジングの体積は、３５立方センチメートル以下であることが好ましい（しかし典型的には少なくとも５立方センチメートル）。
前述の好ましい波形のためのいかなる特定の理論にも拘束されないことを望むが、ペーシングパルス以上かつ細動除去パルス以下の大きさを有する補助パルスは、興奮性の復活の固有パターンに有効に作用して実質的に変更し、それによって、膜透過電位の上昇を経て、不活性ナトリウムイオン伝導チャネルによって、伝播の局所的な停止を引起こすものと考えられる。重要なことは、補助パルスによって影響を受けた組織部分は、一次または細動除去パルスについての弱電界領域内にある組織であるということである。補助パルスが作用する弱電界領域は、一次パルスの最弱電界領域を含むように選ばれるべきである。好ましい実施態様において、その弱電界領域は一般に、先端から基部へ延びる、左心室の左側面である。
本発明のインプラント可能システムの多くの異なる実施態様が、特定の電極の使用および組み合わせのための制御回路の特定の構成にしたがって、図１、２の装置および図３、４の波形を用いて実行することが可能である。
表１は、本発明の第１の実施態様を示す。頻脈性不整脈の状態が検出され、コントローラ７４内のアルゴリズムによって再確認された後、図３の電気ショックの形態における治療が、キャパシタ７８の放電によって、心臓に施される。この実施態様のための好ましい電極の組み合わせを、下の表１に示す。ここにおける全ての表において、“＋”は、電極が電気的に共通であることを表し、また“−＞”は、電流（逆も可）を表す。
0004430744.tif 000002
表２は、本発明の第２の実施態様を示す。この実施態様は、補助パルスの使用を導入し、４つの可能な構成を図４に示す。補助パルスは、一次パルスまたは細動除去パルスとは異なる電極を通って送出される。
0004430744.tif 000003
表２に従って構成された装置の１つの実施態様において、制御回路は、１つのキャパシタのみが両方のパルス送出に関わり、また治療効果を達成するために、異なる電極セットの放電回路への切替えが行われるように構成される。この実施態様に於いては、補助パルスの後縁は一次パルスの前縁に等しい。
表２に従って構成された装置の別の実施態様において、制御回路は、補助パルスおよび一次パルスが別々のキャパシタから発生するように構成される。例えば、もしキャパシタ放電波形の時定数を制御することが設計の目的であるならば（時定数は抵抗およびキャパシタンスの産物である）、さらにまた、補助経路に沿ったショックへの抵抗（電圧の電流に対する比）が、一次経路に沿ったそれよりも２重に高いと仮定するならば、そのときは補助キャパシタのキャパシタンスは、一次ショックキャパシタのそれの半分でもよい。さらに、２つのキャパシタ方式の場合は、パルスの相対的強さを別々にすることができる。このようにして、最小補助ショック強度を適用して補助ショックおよび一次ショックの間の相乗的作用を生じ、それにより、効果的な細動除去のためのショック強度要求を最小化する。
下の表３および図５は、本発明の別の実施態様を示す。そこにおいて、電極Ｃ５２があるとき、細弱電界を経験している心臓領域において心内膜静脈透過の細長いリード２３の上に付加的な電極Ｅ５３を置くことにより有利な効果が強められる。この場所における弱電界領域は、右心室コーヌスの部位内にある。具体的には、電極Ｅは、右心房心耳または右心室流出路内に置くことができる。このために、電極はリード本体の最末端部分に置かれるべきである。この実施態様における電極組み合わせのための１つの構成が表３に示される。
0004430744.tif 000004
適当な経静脈（transvenous）の細長い電極リード２３の２つの実施態様が図６に示される。それに伴う図６ａは、リード２３の先端に置かれるペース／検出電極５４を示す。一方、主電極５３の遠端は、ペース／検出電極のごく近傍の組織からの検出へのショックの影響を最小化するように、先端から１０乃至１５ミリメートルの距離に置かれる。心房の活動の検出は、ペース／検出電極５４および、電極Ｄ１６のように心臓から離れたショックコイルまたは電極のような、いくつかの不活性電極間の電位差を測定することによって行われる。６ｂの実施態様において、一対のペース／検出電極５４、５４′は、主電極５３の近傍に置かれる。主電極は、長さが１５から２５ミリメートルで、最も好ましいのは２０ミリメートルであり、直径が約４から６フレンチであるのが好ましい。一対のリング電極（長さが２−４ミリメートルで、直径は少なくともリード本体のそれに等しい）は、主電極から１０乃至２０ミリメートルの近傍に置かれる。システム１０が心房および心室内の電気的律動をモニターするように構成されているときは、リード２４上のペーシングおよび検出能力が特に重要である。
下の表４は、図４の波形を作る図３の装置とともに、本発明の３つの追加的な実施態様を示す。
0004430744.tif 000005
図７は、本発明を実施するのに関わる電極が、持ち込まれた治療を変更するためにどのようにして用いられるかを概略的に示すフローチャートである。図７において、電極Ｃは、電極リズム情報の検出を可能にし、さらに、インプラントされた装置が、特定のリズム特性に適応させた治療を選択する情報を用いることを可能にする。図７において、電極ＣおよびＢは検出の間電気的に共通であり、結合された信号は、検出モジュールに送り込まれ、引き続いて、特性の抽出、検出された特性を考慮した治療の適用、および治療の実施がなされる。例えば、ショックが送出される時間は、細動除去ショックのための最適時間を選択して最も重要な電気生理学的効果を生み出すアルゴリズムによって決定される。治療の他の適用例は、補助パルスおよび一次パルス間の連結間隔である。単独でまたは結合され重みをつけられて用いられ得る特徴は、平均活性化間隔、正および負の勾配閾値である。共通の電極ＣおよびＤの代りに、電極Ｂ、Ｃおよび共通の不活性電極（電極ＡまたはＤ）間において記録された電気記録図を、別々に検出モジュール６０に送り込むことができる。特徴抽出アルゴリズムは、それぞれの電気記録図信号からの特徴を、個別的にまたは弁別的に吟味調査することができる。すでに述べたように、抽出された特徴は、それから治療の適用を導き治療の実施を最適化するために用いられる。
本発明の追加的な実施態様が下の表５に示される。それは、図５に示される電極配置および図１３に与えられる波形と併せて、本発明のショックおよび電極のための追加的な構成を表す。
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表５において、電流は、陽極（＋）から負極（−）への矢印の方向によって表される。最も好ましい構成は、表５および図１３Ｃにおける５番である。二相の一次パルスまたは細動除去パルスの後に二相補助パルスが続き、補助パルスの第１位相は一次パルスの第２位相と逆の極性にあり、一次パルスは右心室電極Ｂおよび２つの電気的に共通な電極Ａ、Ｄ間に送出され、補助パルスは、左心室電極Ｃおよび２つの電気的に共通な電極Ａ，Ｄ間に送出される。
本発明の代りの実施態様において、表２から表５で示されている実施態様のための一次パルスおよび補助パルスの順序は、逆転されてもよい。
前述のシステムは、インプラントあるいは移植された細動除去または電気的除細動（カルジオバージョン）のシステムを提供するために、従来の外科手術の技術を用いて、またはここで公開された内容を考慮した熟練外科医にすでに周知の技術を用いて、患者にインプラントすることができる。
本発明の機能およびその結果へ影響を与えることなく、追加的な特徴をまた加えることができる。そのような追加的な特徴は、雑音抑制または多重波検出装置（ＲおよびＴ）、明白な故障を低減するための書き込みチェック、電気的除細動の前の警告、プログラム化された遅延介入、二極構造の検出電極、エネルギー流出低減のための断続的に活性化される細動除去検出器、パルス発生器からのラインを最小化するためのスイッチ装置等のような安全機能を含むが，しかしそれに限定されるものではない。
システムは、インプラント可能なシステムとして上述されてきたが、本発明はまた、患者の心臓内で短時間の間電極を位置付けするためのカテーテルを用いる外部システムに組み込むことができる、ということが当業者に周知である。
本発明は、以下の限定的でない実施例においてさらに説明される。
例１
閾値下の臨界的に時間が定められた１相性の心外膜の前ショックが、豚における経静脈法の２相細動除去閾値を減少させる。
本実施例は、１相の補助ショックの強度と１相の補助ショックの時期的に早発（temporal prematurety）とが、２相の初期ショックの細動除去閾値の強度にかなりの影響を与えることを示している。
動物モデルの調製：家畜豚（３０〜３５ｋｇ）に筋肉注射でケタミン（takemine:２０ｍｇ／ｋｇ）を注射して安定させた。約１５分後、耳の主要な静脈に刺した２０ゲージの針を介してベントバルビタールナトリウム（３０ｍｇ／ｋｇ）の静脈ボーラス注射をして麻酔を誘発した。気管内チューブを挿入し、カフを膨張し、閉路換気を供給した。心電計モニターリードを、前肢と後肢の清潔にして剃った部分に配置した。動物を、仰向けにして両肢を縛りテーブルに固定した。ペントバルビタールナトリウム（０．０５ｍｇ／ｋｇ／分）の静脈点滴を継続して、外科用の深い麻酔を維持した。静脈注射のスクシニルコリン（１ｍｇ／ｋｇ）で骨格筋麻痺を誘発し、一時間毎に、０．２５から０．５０ｍｇ／ｋｇの投薬量を維持した。適当な程度に麻酔を滴定するために、ペントバルビタールナトリウム（１０〜２０ｍｇ）の静脈注射をさらに行った。殺菌した０．９％塩水溶液（２〜５ｍｌ／ｋｇ／分）を内部頚静脈に刺される中心静脈カテーテルを通して注入した。大腿部の動脈を外科的に露出し、鼠径静脈切開（inguinal cutdown）をして分離した。４フレンチのポリウレタン製カテーテルを挿入し、その先端を大動脈に下向きに進ませた。中心動脈圧は、連続して、モニター（Hewlett Packard Corp.）に表示された。麻酔の程度を、継続して、強い肢圧に対する心臓反射や、顎の調子、基礎心臓速度、基礎心臓圧を試験して観察した。動脈血液電解（Ｋ+，ＨＣＯ3とＣａ+）、血液ガス（ｐＯ2，ｐＣＯ2）とｐＨを３０〜６０分毎に測定した。電解を水和（作用）流体に添加して、換気速度と換気量を調節して異常値を修正する。食道の温度を連続して観察した。正常体温（３６℃〜３８℃）を維持するために加熱水循環マットを用いた。
正中胸骨切開術で胸部を切開した。開創器を取り付け、心臓と周囲の臓器を露出した。心膜を心臓の基底と頂部とを接続する軸に沿って注意して切開した。心膜架台を形成して胸部空洞内に非開胸位置に心臓を持ち上げた。それぞれの実験の間、正常な生理塩水をその表面に流して、プラスチックのシートを胸部にかぶせて、空洞を心臓の表面を湿った状態にし、かつ暖かく保った。
細動除去用電極配置：初期ショック用に２個と１相補助ショック用に２個と、４個の細動除去用電極をこの研究に用いた。市販のリードシステムに取り付けられる細動除去用電極（ENDOTAK▲Ｒ▼モデル００９４,CPI/Guidant Corp.,St.Paul,MN）を右の頚部静脈切開を通して導入した。遠位コイル電極（長さ４．０ｃｍ）を右の心室尖に蛍光透視鏡ガイダンスで進ませた。近位コイル（長さ６．８ｃｍ）を遠位先端で右心房と上大静脈との接合の頭部１から２ｃｍに配置した。遠位と近位カテーテル電極をすべての二相ショックを送出するために用いた。
1相補助ショックを送出するために、直径２ｍｍのプラチナ被膜チタンコイルから作られる同軸楕円によって形成される心外膜を左心室の自由壁の側部先端面に縫い合わせた。このコイルパッチ電極は、約１５ｃｍ2に制限し、頂部から底までの約２／３の距離に、頂部から延在した。６．８ｃｍの長さの６フレンチチタンコイル電極、帰電極を左頚部静脈に配置した。
電極を挿入後、切開された心膜の縁は、架台つなぎを交差して、ゆるやかな牽引療法をして向かい合わせた。胸部開創器をはずしたが、胸部を外科的に閉鎖しなかった。創傷した胸部を不浸透性のプラスチックのドレープでおおい、心臓を暖かく湿った状態に保った。
試験方法：それぞれの動物における各１３回実験処理について細動除去閾値を無作為の順序で測定した。
細動：心室性細動を、右心室に配置した心内膜リードのページング先端電極に使用された６０Ｈｚ交流電流（５０〜１００ｍＡピークツーピーク値）で誘発した。すべてのエピソードにおいて、細動除去試験ショックを送出する前に、細動を少なくても１０秒、多くても１２秒にわたって持続させた。試行により細動を止め損ねたとき、経静脈法のカテーテルリードステムを介して与えられる救済ショックにより、心臓の細動を直ちに止めさせた。動物は、それぞれの試験ショックの間少なくとも４分間回復させた。
細動除去波形：外部の細動除去器を用いて、２つの異なる電流経路に１相と２相の打ち切られた形の指数関数的なショックを送出した。単相ショックを“補助”パルス、２相ショックを“一次”パルスとここでは称する。同時に加えられるとき、両パルスの立上がり縁が時間的に一致することになる。続発してショックを与えるとき、補助パルスと一次パルスの結合間隔は、補助パルスの立下がり縁と一次パルスの立上がり縁との間の時間として定義される。
すべての２相ショックは、ＶＥＮＴＡＫ（R）の外部の電気的除細動器・細動除去器（モデル2815,CPI／Guidant Corp.,St Paul,MN）によって送出された。この装置は、全体的に見て８０％の固定チルトを有するショックを送出する。静電電気容量は、１４０μＦである。総波形持続時間は、ショックインピーダンスによって異なる。第一の相は、常時総持続時間の６０％であった。立上がり縁電圧は１ボルトのステップで調節可能である。
研究用細動除去器で単相ショックを送出した。研究用細動除去器は、１５０μＦの効果的な静電電気容量で一定持続時間ショック（１〜２０ｍｓ）を送出する。本研究において、１相補助パルスは、常時持続時間５ｍｓであった。両ショック生成装置のコンデンサー放電の開始は、外部的に低振幅（１〜５ボルト）パルスを用いて誘発された。市販の電流源（Bloom Stimulator,Bloom & Assoc.,Reading,PA）を用いて、補助パルスと一次パルスとの間の相対タイミングを制御するために用いられる１ｍｓトリガーパルスを２つの異なる出力チャネルに生成した。
細動除去が電極極性によって影響されることが示されたので、細動除去電極の極性をそれぞれの実験において制御した。左心室電極を細動除去器出力回路のアノード端子（正）に常時接続し、右心室細動除去コイル電極をカソード端子（負）に常時接続した。
実験記録：一般に、それぞれの実験は、電気的に誘発される心室性細動の多数のエピソードによって存立した。それぞれの細動除去試験の観察された結果に設定した規則を適用して、それぞれの実験処置の細動除去閾値を明確に限定可能にしたショック強度を選択した。細動除去閾値を測定するために、改変されたPurdue技術を用いた。簡単に言えば、試験ショックの強度を結果（成功または失敗）に応じて調節した。最初の動物におけるそれぞれの処置の第一の細動除去試験ショックは、４００Ｖであった。その後の実験において、先の動物から中間の動物へと初期試験ショック強度を調節した。第一の試験ショックが失敗した場合、次のショック電圧を８０Ｖ増加し、成功した場合には８０Ｖに減少した。成功した試験（成功から失敗または失敗から成功）の第一の逆の結果後、ショック強度ステップを４０Ｖに減少した。試験は、第二の結果の逆を得るまで続けられ、その後、失敗した場合強度を２０Ｖ増加し、成功した場合強度を２０Ｖ減少した。心室の細動を止めた最低のショック強度を細動除去閾値として定義した。
本研究において、われわれは、１）補助パルスのピーク電圧と２）補助パルスと一次パルスの結合間隔による第一のショックの細動除去閾値の２つの変化の影響を調査した。一次パルスのみを制御処理として用いた。５０Ｖ，１００Ｖおよび１５０Ｖの３つの単相補助パルス強度を試験した。補助パルスと一次パルスの結合間隔を組み合わせてそれぞれの補助パルス強度を試験した。補助パルスの立下り縁と一次パルスの立上がり縁との間の時間として限定された４つの補助パルスと一次パルスの結合間隔の５ｍｓ（同時にショックを送出する）、１ｍｓ、２０ｍｓおよび４０ｍｓを試験した。２つの変化と制御の組み合わせは、第９図に示されるように１３の処置を生じた。実験処置をそれぞれの動物で無作為に試験した。
データ取得：ショック強度の測定が細動除去電極に対して直接行われるとき、細動除去閾値の測定はより正確で精密である。したがって、細動除去パルスの電流と電圧とは、波形分析器（モデル６１００，Ｄａｔａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，Ｉｎｃ．，Ｄａｎｖｅｒｓ，ＭＡ）による４：１と２００：１の分割機で測定された。アナログ電流と電圧信号を２０ｋＨでディジタル化して、バッファに保存した。それぞれの細動除去が視覚検査されとき、ディジタル化された波形を表示した。カスタム分析器ソフトウェアを用いて、立上がり縁と立下り縁の時間と振幅を限定して、それぞれのパルスに送出されたショックインピーダンスと総エネルギーを計算した。送出されたピーク電圧、ピーク電流、ショックインピーダンスおよびエネルギーをそれぞれの試験ショックで記録した。
分析と結果：それぞれの処置の細動除去閾値でそれぞれのパルスのピーク電圧、ピーク電流、送出されたエネルギーおよびショックインピーダンスを８つの動物で計算した。補助パルスを使用する処置のため、平均総送出エネルギー値は、単相パルスに送出されるエネルギーを含む。平均ピーク電流とピーク電圧値は、常に、２相一次パルスの強度を反映する。
Ｓｔｕｄｅｎｔ  Ｎｅｗｍａｎｎ−Ｋｅｕｌの試験での変化の繰り返された測定分析を用いて、処置中のピーク電圧、ピーク電流、送出されたエネルギーおよびショックインピーダンスを計算した。手段間の相違は、Ｐ＜０．０５のとき、かなりであると考えられる。特に記載されていない場合、すべて報告された値は、平均±ＳＤである。
実験処置のそれぞれの細動除去閾値において送出される平均エネルギーは、第９図に示されている。制御処置の平均細動除去は２４±１０．４Ｊであった。単相補助パルスが２相一次パルスに同時に送出されるとき、細動除去閾値は、かなり低かった（〜５０％）。５０、１００および１５０Ｖの単相パルスで送出された平均エネルギーは、それぞれに、０．０９Ｊ，０．３８Ｊおよび０．８７Ｊであった。が、同時処置間ではあまり相違はなかった。同様に、１ｍｓの補助パルスと一次パルスの結合間隔による処置用の細動除去閾値は、制御よりかなり低く、同時処置とは異なり、単相パルスの強度が、細動除去閾値の減少量に影響を与えたことを示す傾向があった。
続いて起こる細動除去閾値に必要なピーク電圧は、送出されるエネルギーの傾向に非常に類似する傾向がある。第１０図は補助パルスを伴う細動除去閾値および補助パルスを伴わない細動除去閾値の一次パルスの平均ピーク電圧を示している。補助パルスと一次パルスとが同時に印可されるとき、ピーク電圧細動除去閾値は、約２５％減少された。２０ｍｓおよび４０ｍｓの補助パルスと一次パルスの結合間隔では、細動除去閾値は、５０Ｖおよび１００Ｖの補助ショックの制御に比べて相違がなかった。が、２０ｍｓ補助パルスと一次パルスの結合間隔を有する１５０Ｖ補助ショックの細動除去閾値は、制御処置（Ｐ＜０．０５）に比べてかなり低かった。
例２
二重ショックのシングルコンデンサ使用
非開胸における細動除去方法：
本実施例は、シングルコンデンサ使用と経静脈法リードシステムとによる上述の実施例１に明らかにされる二重ショック細動除去治療の可能性を立証する。
動物モデルの準備：総計６種類の動物を調査した。調整の方法は、本質的にそれぞれの動物に対して同一であった。必要な場合、雑種犬（２６−３６ｋｇ）をケタミン（１０ｍｇ／ｋｇ）の筋肉注射をして安定させた。約１５分後、橈側皮静脈に通されるカテーテルを介してペントバルビタールナトリウム（３０ｍｇ／ｋｇ）の静脈ボーラス注射をして麻酔を誘発した。気管内チューブを挿入し、カフcuffを膨張し、閉路換気を供給した。心電計モニターリード線を前肢と後肢の清潔にして剃った部分に置いた。動物を、仰向けにして両肢を縛りテーブルに固定した。深い麻酔の外科的面をペントバルビタールナトリウム（０．０５ｍｇ／ｋｇ／分）の連続点滴で維持した。静脈注射のスクシニルコリン（１ｍｇ／ｋｇ）で骨格筋麻痺を誘発し、一時間毎に、０．２５から０．５０ｍｇ／ｋｇの投薬量で維持させた。ペントバルビタールナトリウム（１０−２０ｍｇ）の静脈注射をさらに行い、外科的処置を行う前に適当な程度に麻酔を滴定した。殺菌した０．９％塩水溶液（２−５ｍｌ／ｋｇ／分）を内部頚静脈に刺される中心静脈カテーテルを通して注入した。大腿部の動脈を外科的に露出し分離した。
４フレンチポリウレタン製カテーテルを挿入し、その先端を大動脈に下向きに進ませた。中心動脈圧は、連続して、モニター（Ｈａｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ  Ｃｏｒｐ．）に表示された。麻酔の程度を、日常の業務として、強度の肢圧や、顎の調子、基礎心臓速度、血圧に反応する心臓反射を試験して観察した。動脈血液電解、血液ガスおよびｐＨを、３０−６０分毎に測定した。電解を水和（作用）流体に添加して、換気速度と換気量を調節して異常値を修正した。食道の温度を連続して観察した。正常体温（３６℃−３８℃）を維持するために加熱水循環マットを用いた。
胸部は、正中胸骨切開術で切開された。開創器を取り付け、心臓および周囲の臓器を露出した。心膜を心臓の基底と頂部とを接続する軸に沿って注意して切開した。心膜架台を形成して胸部空洞内に非開胸位置に心臓を持ち上げた。胸部が本研究の初期段階の間開かれているとき、正常な塩水をその表面に流して、プラスチックのシートを胸部にかぶせて、空洞を心臓の表面を湿った状態にし、かつ暖かく保った。
細動除去用電極配置：初期ショック用に２個と単相補助ショック用に２個と、４個の細動除去用電極をこの研究に用いた（第１１図を参照）。市販のリードシステムに取り付けられる細動除去用電極（ＥＮＤＯＴＡＫ▲Ｒ▼ｍｏｄｅｌ  ００９４，ＣＰＩ／Ｇｕｉｄａｎｔ  Ｃｏｒ．，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）を右の頚部静脈切開を通して導入した。遠位コイル電極（長さ４．０ｃｍ）を右の心室尖に蛍光透視鏡ガイダンスで進ませた。近位コイル（長さ６．８ｃｍ）を遠位先端で右心房と上大静脈との接合の頭部１から２ｃｍに配置した。遠位と近位カテーテル電極をすべての二相ショックを送出するために用いた。
単相補助ショックを送出するために用いられる左心室電極への経静脈法導入を模擬実験するために選んだ。左心室電極の位置を制御したいので、このアクセスを取った。蛍光透視鏡のみを用いて左心室電極を非開胸に導入して配置することは従来にないことである。不適当な位置は、本研究の結果に悪い影響を与えることになる。したがって、開胸モデルを模擬実験することに努力してきた。本目的を達成するために、左心室コイル電極（３フレンチ，３ｃｍの長さ、チタンで被膜した白目プラチナ）を後心臓静脈に挿入した。さらに、左心室電極を配置した後、胸部を閉じて真空にした。本処置により、細動除去試験を行ったときに、非開胸の音量導体標数が、あったことを確信した。後−横左心室を露出するために心臓の頂を持ち上げて、３フレンチコイル電極を後心臓静脈に挿入した。約１ｃｍが静脈の外にあるように、１８ゲージのカテーテルの短い部分を一部挿入した。静脈の逆流により位置が適当であったことを確信した。細動除去コイルの特別に設計された先端をミクロ導入シースとして作用するカテーテルとかみ合わせた。カテーテルと細動除去電極とを注意深く静脈に進ませて、ひと針で固定した。この技術を用いて、６種類の動物のすべての後心臓静脈内に左心室細動除去電極に配置することに成功した。
単相補助ショックの帰電極、６．８ｃｍの長さの６フレンチチタンコイル電極を左頚部静脈に配置した。第１１図参照。
電極を挿入後、切開された心膜の縁は、架台つなぎを交差して、ゆるやかな牽引療法をして向かい合わせた。胸部開創器を除去し、胸部は外科的には三層に閉鎖された。試験チューブを挿入し、連続して吸引をして、胸の空洞を真空にした。
試験方法：細動除去閾値をそれぞれの動物における７回の実験処理のそれぞれについて無作為の順序で測定した。
細動：心室性細動を、右心室に配置された心内膜リードのページング先端電極に印可された６０Ｈｚ交流電流（５０−１００ｍＡピークツーピーク値）で誘発した。すべてのエピソードにおいて、細動除去試験ショックを加える前に、細動を少なくて１０秒、多くて１２秒持続させた。試験が細動を止め損ねたとき、経静脈法のカテーテルシステムを介して与えられる救済ショックで、心臓の細動を直ちに止めさせた。動物は、それぞれの試験ショックの間少なくとも４分間生き返らせた。
細動除去波形：外部の細動除去器を用いて、２つの異なる電流経路に単相と２相の打ち切られた形の（truncated）指数関数的なショックを送出した。単相ショックを“補助”パルス、２相ショックを“一次”パルスとここでは称する。
三つのパルス概要を本研究において試験し、第１２図に示されている。単向性ショックが、制御処置として用いられた。単向性で続発性のショックが、試験処置として用いられた。従来の経静脈法ショックベクトル（ＲＶ-＞ＳＶＣ）を用いて単向性ショックを与えた。単向性ショックをショックベクトルＲＶ＋ＬＶ-＞ＳＶＣで電極に印可した。前の章に記述されている方法に類似する方法で、続発性ショックを与えた。が、本研究において、試験された補助−一次結合間隔（補助パルスの立下り縁と一次パルスの立上がり縁との間の時間として限定されている）は、１ｍｓ，５ｍｓ，１０ｍｓおよび２０ｍｓであった。
すべての続発性ショック処置のために、シングルコンデンサの波形を模倣した。このように、補助パルスの立下がり縁は、一次パルスの立上がり縁に等しく（±１０Ｖ）に設定された。
２相一次ショックを、研究用細動除去器によって上述の実施例１に記述されているＶＥＮＴＡＫ▲Ｒ▼の外部電気的細動除去器・細動除去器によって送出した。研究用細動除去器をプログラムに組み込み、シングルコンデンサによる切断された指数関数波形を模倣した。第一の相の持続時間は、４ｍｓ、第二の相の持続時間は、３ｍｓであった。第一の相の立下がり縁は、第二の相の立上がり縁に等しかった（±１０Ｖ）。
全ての単相ショックは、研究用細動除去器で送出した。研究用細動除去器は、１５０μＦの効果的な静電電気容量で一定持続時間ショック（１〜２０ｍｓ）を送出する。本研究において、単相補助パルスは、常時持続時間５ｍｓであった。両ショック生成装置のコンデンサ放電の開始は、外部的に低振幅（１〜５ｖｏｌｔｓ）パルスを用いて誘発された。市販の電流源（Ｂｌｏｏｍ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ，Ｂｌｏｏｍ  ＆  Ａｓｓｏｃ．，Ｒｅａｄｉｎｇ，ＰＡ）を用いて、補助パルスと一次パルスとの間の相対タイミングを制御するために用いられる１ｍｓトリガーパルスを２つの異なる出力チャネルに生成した。
細動除去が電極極性によって作用されることが示されたので、細動除去電極の極性をそれぞれの実験において制御した。左心室電極を細動除去器出力回路のアノード端子（正）に常時接続し、右心室細動除去コイル電極をカソード端子（負）に常時接続した。２指向性ショックを与えるとき、心室電極を右心室電極に沿って、外部細動除去器のカソード端子に接続した。
実験記録：一般に、それぞれの実験は、上述の実施例１に記述されるように実施された。心室の細動を止めた最小のショック強度が、細動除去閾値として限定された。
データ取得：データ取得は、本質的には、上述の実施例１に記述されのと同じ方法で実施された。
分析と結果：データ分析は、本質的には、上述の実施例１に記述されるのと同じ方法で実施された。
第１２図に関して示されるように、細動除去閾値で送出されたエネルギー必要条件は、二重ショック処置４，５，６でかなり低く、７（Ｐ＜０．０５）であった。単向性ショック（処置１と３）および二指向性ショック（処置２）の細動除去閾値で送出された平均エネルギー間の相違は、統計的に有意ではなかった。さらに、２０ｍｓの結合間隔を有する続発性ショックが、１ｍｓの結合間隔を有する続発性ショックと比べてより多くの細動除去のエネルギーを必要とした（１５．４±７．２１Ｊ対１０．２±４．１Ｊ、Ｐ＝０．０７６）ことを示す傾向があるが、続発性ショックの細動除去閾値で送出された平均エネルギー間の相違は、統計的に有意ではなかった。
例３
ＬＶ電極を組み込んでいる続発性波形細動の効力に関する前ショックと後ショックの傾き変化の効果
本実験において、続発性波形の最大効果を左心室電極（ＬＶＡ）を組み込んでいる４個の電極構成を用いて１０匹の豚で試験した。広い範囲（２０〜６０％）にわたって前ショックと後ショックのチルトを変化させて、９つの左心室（ＬＶ）前ショック／右心室（ＲＶ）後ショック波形を試験した。TREADTM装置（Guidant Corporation Cardiac Pacemakers（CPI）,4100 Hamline Avenue North,St.Paul,MN55112-5798から購入可能）とＲＶ前ショック／後ショック波形を制御として用いた。
方法：豚には、テラゾール（Telazol）、ケタミンとキラジン（xylazine）の混合物（５０ｍｇ／ｍｌのチルタミン（tiletamine）、５０ｍｇ／ｍｌのケタミン、５０ｍｇ／ｍｌのキラジン（xylazine）の２．５ｍｌのＩＭ注入で事前に麻酔をかけ、それからカニューレを挿入された耳の静脈を介して注入されるペントタル（pentothal）ナトリウム（５０ｍｇ／ｍｌ）で麻酔をかけた。これらはカフcuffのついた気管内チューブで豚に挿管され、人工呼吸器を取り付けられ、酸素／イソフルレイン（isoflurane）の混合物で維持される。
蛍光透視法のもとに、ENDOTAK▲Ｒ▼リード（Guidant Corporation Cardiac Pacemakers（CPI）より購入可能）を右心室に頚部静脈通して挿入した。MINI II型の“活性容器（active can）”エミュレーター（容器canという）を挿入するために、鎖骨下の皮下のポケットを左胸郭に設けた。血圧を観察すために動脈線を頚動脈に設置した。
本研究のＬＶＡリードとして３ｃｍのＤＢＳ電極を用いた。ＬＶＡリード線をインプラントするために、第一に、正中胸骨切開術を行った。それから露出した心膜を切開し、電極を側管状静脈の通路に近い位置にある心外膜に縫い合わせた。心膜をそれから縫い合わせて閉じた。第５肋骨間の胸壁を通してＬＶＡリード線を取り出した。排水のために胸部管を付け加えた。それから胸骨切開を閉じ、胸部を真空にした。プロトタイプのＬＶＡリードを模擬実験するために、外部抵抗の１５オームをＬＶＡリード線に接続した。前ショックと後ショックのＲＶベクトルは、ＲＶ-＞上大静脈（ＳＶＣ）＋容器ｃａｎであった。前ショックと後ショックとのＬＶベクトルは、ＬＶ->ＳＶＣ＋容器ｃａｎであった。実験記録は、１１の試験構成を有していた。
１．ＴＲＩＡＤ（ＲＶ-＞ＳＶＣ＋容器ｃａｎ（コントロール））
２．ＬＶ前ショック、２０％チルト前ショック／２０％チルト後ショック
３．ＬＶ前ショック、２０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック
４．ＬＶ前ショック、２０％チルト前ショック／６０％チルト後ショック
５．ＬＶ前ショック、４０％チルト前ショック／２０％チルト後ショック
６．ＬＶ前ショック、４０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック
７．ＬＶ前ショック、４０％チルト前ショック／６０％チルト後ショック
８．ＬＶ前ショック、６０％チルト前ショック／２０％チルト後ショック
９．ＬＶ前ショック、６０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック
１０．ＬＶ前ショック、６０％チルト前ショック／６０％チルト後ショック
１１．ＲＶ前ショック、５ｍｓ固定持続時間前ショック／４０％チルト後ショック（コントロール）
ＬＶ前ショック試験波形（上記番号２−１０）は、第１３ｃ図番号５と表５番号５の波形に対応し、一貫して、５ｍｓ遅延を伴う固定チルト２相の、６０：４０持続割合、切断された指数関数波形の前ショックであり、それから、固定チルト、６０：４０持続割合、２相の切断された指数関数波形の前ショックであった。ＲＶ前ショック波形（ＩＩ）は、５ｍｓの遅延を伴う５ｍｓ固定持続時間単相前ショックであり、また４０％固定チルト、６０：４０２相後ショックであった。
模擬試験を行った静電（電気）容量は、すべての続発性試験構成では１５オームであった。ＡＷＡＧの任意の波形生成器を用いて波形を送出した。電圧、電流とエネルギーデータを、自動化されたデータ収集システムで収集した。
ショックコイルに対して直列に配置した２個の９ボルトの電池で、細動を誘発した。表面ＥＣＧの乱れと血圧の減少とによって細動を確認した。試験ショックを行う前に、１０秒間にわたって細動を許した。失敗した場合、２８１５ＥＣＤを用いて、動物を生き返らせた。失敗した後、前ショックの立上がり縁電流を１０パーセント増加し、成功した後、１０パーセント減少した。いずれにしても、細動誘発試行の間の２分で動物を回復させた。３回の反転が観察されるまで、増加と減少の処置を続けた。
結果：結果を下記の表６に要約する。
0004430744.tif 000007
低い第一のショックチルトを有する波形は、送出されたエネルギー観点から見ると良好であったが、電圧と蓄積されたエネルギー観点から見ると良くなかった。ＬＶ前ショックは、注目に値するほどＲＶ前ショックより優ってはいなかった（上述の番号１１を参照）。最良の波形は、４０／４０ＬＶ前ショック波形（上述の番号６）であり、小蓄積されたエネルギー条件を有するＴＲＩＡＤ波形（上述の番号１）に比べて、かなり低い電流、電圧とエネルギーを有した。
例４
ＲＶ前ショック二重波形細動除去に関する前ショックと後ショックとの傾き変化の効果
続発性波形の最大効果を、左心室電極（ＬＶＡ）を組み込んでいる４個の電極構成を用いて１０匹の豚で試験した。前ショックチルト（tilt）／後ショックチルトを変化する７つのＲＶ前ショック／ＬＶ前ショック波形を試験した。前ショック／後ショック極性、１相／２相処置、２相／２相の前ショック／後ショック処置と様々な構成をも試験した。標準のTRIAD構成とＬＶ前ショック／ＲＶ後ショック波形を制御として用いた。
方法：本質的に上述の例と同一の方法で、本例を実施した。重ねて、前ショックと後ショックとのＲＶベクトルは、ＲＶ-＞ＳＶＣ＋容器ｃａｎであった。前ショックと後ショックとのＬＶベクトルは、ＬＶ-＞ＳＶＣ＋容器ｃａｎであった。
実験は、９つの試験構成を有した。
１．ＴＲＩＡＤ（ＲＶ-＞ＳＶＣ＋容器ｃａｎ（制御）
２．ＲＶ２相前ショック、４０％チルト前ショック／２０％チルト後ショック  正  正、
３．ＲＶ  ２相前ショック、４０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック  正  正、
４．ＲＶ  ２相前ショック、６０％チルト前ショック／２０％チルト後ショック  正  正、
５．ＲＶ  ２相前ショック、６０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック  正  正、
６．ＲＶ  ２相前ショック、４０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック  正  負（後ショックの第一の相は、後ショックの第一の相に対向する極性にある）、
７．ＲＶ  １相前ショック、４０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック  正  負、
８．ＲＶ  １相前ショック、４０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック  正  正、
９．ＬＶ  ２相前ショック、４０％チルト前ショック／４０％チルト後ショック  正  正、
正は、ＲＶ負->ＳＶＣ正＋容器ｃａｎ正の極性を示す。
波形２〜５を、ＲＶ前ショック波形の前ショックまたは後ショック若しくはその両方のチルト関係を試験するようにデザインした。４０％と６０％との前ショックチルトと、２０％と４０％との後ショックチルトを用いた。波形３との組み合わせて、波形６，７と８を設計して、逆極性の後ショックを用いての効果、また単相前ショックあるいは２相前ショックを用いての効果を研究した。前の実施例で効能があることが分かった波形９のＬＶ前ショック波形を追加制御として含むことにした。
結果  結果を下記の表７に要約する。
0004430744.tif 000008
すべての二重ショック波形は、送出されたエネルギー、電圧と蓄積されたエネルギーについて、TRIADグループ（１）に比べてかなり良好であった。前ショックと後ショックの４０％のチルトは、効能があり、電圧、電流とエネルギー条件に関して良い妥協策であった。前ショックに対してＲＶを用いると、前ショックチルトと後ショックチルトに対してＬＶを用いるのと同じ効果がある（構成３対９）。２相または１相前ショックは、重要でなかった（構成２，３対７，８）。前ショックと後ショックの相対極性は、１相前ショックに対して重要である（構成７対８）が、２相に対して重要でない（構成３対６）。構成６が現在では最も好ましい。
前述のことは、本発明を例証するものであり、制限として解釈されるものではない。本発明は、下記の請求の範囲で明確にされ、そこに含まれる請求の範囲と同等のものである。
【図１】
0004430744.tif 000009
【図２】
0004430744.tif 000010
【図３】
0004430744.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
0004430744.tif 000015
【図７】
0004430744.tif 000016
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004430744.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
0004430744.tif 000021
【図１３Ａ】
0004430744.tif 000022
【図１３Ｂ】
0004430744.tif 000023
【図１３Ｃ】
0004430744.tif 000024
【図１３Ｄ】
0004430744.tif 000025