(57)【要約】【課題】皮膚組織を刺激することによって、心筋を強く保護し、狭心痛を軽減する神経を電気的に刺激する、心臓組織を発作から保護する方法および装置を提供する。【解決手段】心臓組織を発作から保護する方法において、心臓組織の発作の発生を確認すること、および患者の体の外部表面に隣接して配置される１つまたは複数の電極を用いて、患者の体内の１つまたは複数の所定の神経に電気刺激を送出することを含む。刺激は、皮膚電極によって、患者の脊柱管に、または胸壁上に供給される。【選択図】図４
2004512104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓組織の発作の発生を確認すること、および
患者の体の外部表面に隣接して配置される１つまたは複数の電極を用いて、患者の体内の１つまたは複数の所定の神経に電気刺激を送出すること、
を含む心臓組織を発作から保護する方法。
【請求項２】
前記発作の発生を確認することは、心臓発作の１つまたは複数の兆候を確認することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発作の深刻さを確認することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記電気刺激を送出することは、前記発作の確認された深刻さに基づく強度を有する電気刺激を送出することをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記電気刺激を送出することは、
前記電気刺激を記述するデータを格納すること、
前記電気刺激の有効性を解析すること、および
後続の電気刺激送出における電気刺激の送出を調整すること、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記電気刺激を送出することは、前記発作の停止を超えて延びる期間の間、電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電気刺激を送出することは、事前選択された持続期間の間、電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つまたは複数の電極は、患者のＴ１〜Ｔ１２椎骨またはＴ１〜Ｔ１２神経の皮節のうちの１つまたは複数にほぼ隣接して配置される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電気刺激を送出することは、事前選択された皮膚領域に電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記電気刺激を送出することは、筋肉組織領域に電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記電気刺激を送出することは、患者の脊柱管に隣接する領域に電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気刺激を送出することは、患者の胸壁領域に電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電気刺激を送出することは、Ｃ１〜Ｃ８椎骨またはＣ１〜Ｃ８神経のうちの１つまたは複数の隣接する患者の体の領域に電気刺激を送出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記発作の発生を確認することは、除細動ショックが施されたことを判断することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記発作の発生を確認することは、心筋虚血を検出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記発作の発生を確認することは、不整脈事象を検出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記発作の発生を確認することは、非持続性の心室頻脈を検出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記発作の発生を確認することは、心室不整脈に対する前駆物質を検出することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
生理学的パラメータを読み取ること、および
該読み取った生理学的パラメータに基づいて電気刺激の送出を調整すること、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
複数の生理学的パラメータが読み取られ、電気刺激の送出が、前記複数の生理学的パラメータに基づいて調整される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の生理学的パラメータの重み付けに基づいて表示を得ること、および
該前兆に基づいて電気刺激の送出を調整すること、
をさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記心臓発作を示す通告を患者に与えることをさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
心臓組織の発作の発生を予想すること、および
患者の体の外部表面に隣接して配置された１つまたは複数の電極を用いて、患者の体内の１つまたは複数の所定の神経に電気刺激を送出すること、
を含む心臓組織を発作から保護する方法。
【請求項２４】
神経組織に近接した体の外部表面に隣接して配置可能な少なくとも１つの電極と、
該少なくとも１つの電極に電気刺激を送出するようになっている制御器と、
を備える心臓組織を発作から保護する装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの電極は、患者の体の皮膚領域、筋肉組織および脊髄神経細胞のうちの少なくとも１つに刺激を供給する表面を含む請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
【請求項２７】
前記電気刺激を記述するデータを格納するようになっているメモリをさらに備えており、前記制御器は、前記格納されたデータを解析し、解析に応答して電気刺激を調整するようになっている請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
患者の心臓の動作特性を表す生理学的状態を検出するように構成されたセンサをさらに備えており、前記制御器は、前記生理学的状態の表示に基づいて前記少なくとも１つの電極に電気刺激を送出するようになっている請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記制御器は、事前選択された持続期間の間、前記電極への電気刺激の送出を制御する回路を含む請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
体の表面に隣接した領域に配置可能な、体の神経系の少なくとも一部を刺激することができる少なくとも１つの電極と、
トリガー手段と、
該トリガー手段の起動に応答して、前記少なくとも１つの電極に電気刺激を送出する手段と、
を備える心臓組織を発作から保護する装置。
【請求項３１】
前記トリガー手段は、人によって起動される手段を含む請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
生理学的信号を測定するセンサをさらに備えており、前記トリガー手段は、前記生理学的信号によって指示される所定の状態に基づいて起動される手段を含む請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記電気刺激を送出する手段は、所定の期間の間、前記電気刺激を送出する手段を含む請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記トリガー手段は、前記発作を予想して起動される手段を含む請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、概して、心臓内の状態を変えるために、選ばれた神経を電気的に刺激する方法および装置に関し、より詳細には、皮膚組織を刺激することによって、心筋を強く保護し、狭心痛を軽減する神経刺激に関する。
【０００２】
［関連技術の説明］
上室性不整脈、狭心症および心室機能不全または心不全などの種々の心臓状態は、脊髄、迷走神経および他の神経の電気刺激によって処置されてきた。通常、電極は脊椎エリアに隣接して患者内に埋め込まれ、電気的に励起されて、心臓の機能に望ましい効果を生ずる。たとえば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｏｒａｃｉｃ ａｎｄ Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ Ｓｕｒｇｅｒｙ， Ｖｏｌ． ５６， Ｎｏ． １， Ｊｕｌｙ １９６８，ｐｐ．７１−８２で発表されたＢｉｌｇｕｔａｙ等による「Ｖａｇａｌ Ｔｕｎｉｎｇ」と題する論文は、米国特許第３，４２１，５１１号に記載されているような、シラスティックをコーティングした双極電極を用いて迷走神経に電気刺激を送出するシステムを論述している。電極は、無傷の神経（単数または複数）のまわりに外科的に埋め込まれ、統制された電流がその神経に送出される。電極は電流を神経（複数可）に送り、患者の洞律動を維持しながら心拍数を低下させる。誘発性頻脈および異所性拍動を統制するのに小振幅刺激もまた使用されてきた。
【０００３】
狭心症および発作性房室接合部頻脈すなわち上室性頻脈はまた、埋め込み電極を介して頚動脈洞神経を刺激することによって処置されてきた。たとえば、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ， １１２：４１−５０， Ｍａｒｃｈ １９７０で発表された「Ｃａｒｏｔｉｄ Ｓｉｎｕｓ Ｎｅｒｖｅ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｎｇｉｎａ Ｐｅｃｔｏｒｉｓ ａｎｄ Ｓｕｐｒａｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ Ｔａｃｈｙｃａｒｄｉａ」と題する論文は、患者が、アンギナおよび／または上室性頻脈を感じた時に、頚動脈洞神経を電気的に刺激することのできるシステムを記載している。
【０００４】
埋め込み電極を用いて神経系に電気刺激を送出することは、しばしば、心筋虚血を伴う狭心症などの胸痛の軽減に特に有効であることがわかってきた。たとえば、Ｂｏｕｒｇｅｏｉｓに付与された米国特許第５，０５８，５８４号（その全体が参照によって本明細書に援用される）は、脊髄の硬膜外腔内の電気刺激を用いて、こうした胸痛を処置するシステムおよび方法を開示している。加速度計または他のアクティビティ（活動）センサによって読み取られて、兆候を示すアクティビティのレベルに達した後でのみこの処置が行なわれる。同様に、Ｋｉｎｇに付与された米国特許第６，０５８，３３１号（その全体もまた参照によって本明細書に援用される）は、読み取られた患者の状態に基づいて、脊髄、末梢神経または神経組織神経節への電気刺激を自動的に調整することによって虚血を処置するシステムおよび方法を記載している。Ｏｂｅｌ他に付与された米国特許第５，１９９，４２８号（その全体が参照によって本明細書に援用される）は、心筋虚血の検出時に、埋め込みパルス発生器を用いて連続したかつ／または段階的な電気パルスで硬膜外腔を刺激して、心臓負荷を軽減し、それによって、虚血事象に関連する細胞死を減らすシステムを開示している。Ｒｉｓｅに付与された米国特許第５，８２４，０２１号（その全体が参照によって本明細書に援用される）は、アンギナを軽減するために脊髄刺激を供給し、さらに、虚血事象が起こっているという通告を患者に与えるシステムおよび方法を記載している。この脊髄刺激は、虚血がすでに検出された後でのみ行なわれる。
【０００５】
上述したシステムに加えて、所定の状態の開始（ｏｎｓｅｔ）に続いて神経刺激を供給する他のシステムが開示されている。Ｈａｒｔｌａｕｂに付与された米国特許第６，１３４，４７０号は、不整頻拍を終わらせるために脊髄刺激を利用するシステムを記載している。刺激は、不整頻拍またはその前駆物質が検出された後でのみ行なわれる。米国特許第３，６５０，２７７号は、高血圧を軽減するために、平均動脈血圧の上昇の検出に応答して左右頚動脈洞神経を刺激するシステムを開示している。
【０００６】
上述した神経刺激システムのそれぞれは、少なくとも１つの大きな欠点を有している。たとえば、これらの神経刺激システムは、脊柱に隣接して外科的に埋め込まれた電極に依存する。脊柱のまわりの領域へ電極をうまく配置するには、かなりの外科的な専門技術を必要とする。しかし、救急要員は、普通こうした専門技術を所有しておらず、また、その仕事に適した機器または環境を有していないことも多い。したがって、救急要員は、召集されて、苦しんでいる患者を病院へ移送するよう命ぜられ、したがって、患者に対して手当てを施す最初の医療要員となるであろうが、救急要員は電極を埋め込むことはできない。埋め込み電極がないため、治療的刺激をすぐに供給することができない。むしろ、患者が適当な医療施設に到着するまで、治療の適用が遅延する。
【０００７】
本発明は、上述した問題の１つまたは複数の影響を克服すること、または、少なくとも軽減することを対象とする。
［発明の概要］
本発明は、体の神経系の少なくとも一部に刺激を供給する神経調節システムを包含する。刺激は、体の外部表面に隣接して設置される１つまたは複数の電極を用いて供給される。刺激は、心臓発作を予想したまたは検出する時に供給される。ここで、本文脈における「心臓発作（ｃａｒｄｉａｃ ｉｎｓｕｌｔ）」は、心不全、心室頻脈、上室性頻脈、虚血、自律緊張（ｔｏｎｅ）の不均衡またはそれと同様なものなどの状態による、限定はしないが、心臓組織の機械的、化学的または電気的障害（ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ）または損傷を含むことが意図される。
【０００８】
一実施形態において、本発明は、脊椎領域に隣接し、かつ胸壁上の複数のロケーションに刺激を供給するシステムおよび方法を提供する。こうした刺激は、心臓機能を改善し、虚血発作を制限し、心臓組織の交感神経系アクティビティを軽減し、心室不整脈の可能性および／または深刻さを減じることが示されてきた。したがって、電気刺激は、処方（ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）ベータ遮断薬によって引き起こされるのと同様な効果を生ずる。このタイプの刺激は、心臓負荷を軽減し、心機能を改善し、末梢細動脈を拡張させ、四肢への血流を増加させることが示されてきた。
【０００９】
本発明によれば、１つまたは複数の電極は、Ｔ１〜Ｔ４のロケーションが好まれる場合には、１つまたは複数のＴ１〜Ｔ１２椎骨に隣接して皮膚に設置することができる。別法として、電極は、胸壁に隣接してか、あるいはＴ１〜Ｔ５の皮節（ｄｅｒｍａｔｏｍｅ）の領域内のどこにでも設置することができる。電極位置は、たとえば、左胸の胸部内において、胸筋の筋および運動点（ｍｕｓｃｌｅ ａｎｄ ｍｏｔｏｒ ｐｏｉｎｔ）上の筋膜の下に位置してよく、筋皮神経および胸神経を刺激する。別の例において、電極は、左腕の下の補助領域内に位置してよく、刺激は、筋皮神経、上腕皮膚神経および胸背神経に供給される。皮膚電極を利用するため、外科医は処置法を行なう必要はない。むしろ、誰もが、体の１つまたは複数の表面に隣接して電極を配置するだけで刺激を始動することができる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、患者または保健医療プロバイダなどの他の人によってシステムが起動されると、本発明は電気刺激を送出する。たとえば、医療補助者などの医療介護プロバイダが、刺激を始動して、心臓発作を有する患者を処置することができる。患者自身は、心臓発作の始まりを推測する場合に、こうした治療を始めることができる。この治療が、おそらく心臓内での交感神経系アクティビティを減らすことで、不整脈、細動および細胞死を防ぐことができることを、研究が示してきた。患者は、別法として、運動を行なうことを予想して刺激を始動することができる。外科医は、ステントの挿入などの外科的処置法または心臓組織を引き裂く可能性のある任意の他の処置法を行なうことを予想して刺激を始動することができる。神経刺激は、高電圧ショックが患者に送出された後、医療補助者によって手動で始動されることができる。こうした刺激は、心臓を安定させ、細動または不整脈の再発を防ぐ。こうした刺激は、発作の間中続き、任意選択で、発作に続く所定期間の間続いてもよい。
【００１１】
別の実施形態によれば、本発明のシステムは、閉ループモードで動作することができる。このモードでは、１つまたは複数の生理学的パラメータを、生理学的センサを用いて読み取ることができる。読み取られた生理学的信号を使用して、発作の始まりを予測または検出することができる。これらの信号を使用して、パルス幅、パルス振幅、パルス周波数およびそれと同様なものなどの刺激パラメータを調整することもできる。
【００１２】
さらに別の実施形態によれば、本発明のシステムは、過去の電気刺激を示すデータ信号を格納して、将来の刺激を最適化することができる。格納されたこのデータはまた、状態の処置および診断のために、保険医療専門家が使用することができる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、心臓組織を発作から保護する方法が提供されている。この方法は、将来のまたは現在の心臓発作を確認すること、および、発作の発生を確認することに応答して、患者の体内の１つまたは複数の所定の神経に皮膚電気刺激を送出することを含む。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、心臓組織を発作から保護する装置が提供されている。この装置は、神経組織に近接して、患者の体の表面に隣接する領域に配置可能な少なくとも１つの電極と、発作の始まりに関してある期間の間、電極に電気刺激を送出するようになっている制御器とからなる。
【００１５】
本発明には種々の変更形態および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態は、図面において例として示され、本明細書において詳細に述べられる。しかし、特定の実施形態の本明細書での記載は、開示されている特定の形態に本発明を限定することを意図しないが、逆に、併記の請求項によって規定される本発明の精神および範囲内に入る全ての変更物、均等物および代替物を包含することを意図されることが理解されるべきである。
【００１６】
［特定の実施形態の詳細な説明］
本発明の例示的な実施形態が以下に説明される。明確にするために、実際の実施態様の全ての特徴が本明細書において述べられるわけではない。もちろん、こうした実際のいずれの実施形態の開発においても、システム関連の制約およびビジネス関連の制約に従うことなど、開発者の特定の目的を達成するのに、多数の実施態様固有の決定がなされねばならず、その決定は実施態様ごとに変わることが理解されるであろう。さらに、こうした開発努力は複雑で時間がかる可能性があるが、それでも、本開示の利益を得る当業者にとっては決まりきった仕事であることが理解されるであろう。
【００１７】
本発明による、改善された心臓機能を提供する方法および装置の例示的な実施形態が図に示されている。本応用を全て読めば当業者には直ぐに明らかになるように、本方法および装置は、本明細書に説明されている実施形態以外の種々のシステムに応用可能である。
【００１８】
本明細書に記載される方法および装置は、以前は、埋め込み電極を利用して神経刺激を行なうシステムからのみ得られた、多くの利点を提供する。すなわち、外科的処置法を避ける、脊椎エリアに隣接する皮膚刺激は、以前には、神経刺激に関連するだけの多くの利点を有利に生成することを思いがけなく示した。
【００１９】
概して、本発明は、心臓発作または冠状動脈インターベンション中の梗塞エリアを最小にし、不整脈を防ぎ、狭心発作を制限する方法および装置を対象とする。説明される実施形態において、本発明は、皮膚電気刺激を利用して、心室機能不全、心不全、虚血、不整脈などを処置する。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、システム１００は、それぞれ脊椎領域に隣接するロケーションおよび胸壁上のロケーションで患者１０２に刺激を供給する。こうした刺激は、心臓機能を改善し、虚血発作を制限し、心臓組織の交感神経系アクティビティを軽減して、心室不整脈の可能性および／または深刻さを軽減することが示されてきた。したがって、電気刺激は、処方ベータ遮断薬によって引き起こされるのと同様な効果を生ずる。このタイプの刺激は、心臓負荷を軽減し、心臓機能を改善し、末梢細動脈を拡張し、四肢への血流を増やすことを示した。刺激はさらに、血管拡張薬として知られ、高血流領域から低血流領域へ血流の向きを変えるのに役立つ可能性のある、ＣＧＲＰ、ＮＯおよびＶＩＰなどのニューロペプチドを生成することができる。このことはさらに心臓の効率を改善する。虚血性拡張型心筋症患者において、この治療は心内膜下虚血を抑圧すなわち軽減し、したがって、心臓を保護することができる。電気刺激はさらに、適当な血液供給がない場合でも心臓組織の活動／効率および機能の改善をもたらすことができる。
【００２０】
電極１０８は、限定はしないが、経皮的電気神経学的刺激器（ＴＥＮＳ）ユニットと共に通常使用されるような、従来の表面取り付け電極を含む、種々の形態のうちの任意の形態をとることができる。これらの表面取り付け電極は、種々の、従来の機械的または化学的機構のうちの任意の機構によって患者１０２に固定されるか、または、摩擦および重力によって所定位置に簡単に保持されることができる。皮膚刺激と共に使用するための、当技術分野で既知の任意の電極および関連回路が、本発明の範囲内での使用に適している可能性がある。こうしたシステムは、たとえば、米国特許第４，６９４，８３５号、第４，４５８，６９６号、第５，４９６，３６３号に開示されている。
【００２１】
制御器１０４は、導線またはワイヤなどの従来の導電リンク１０６を介して、患者の体の種々の領域に取り付けられた１つまたは複数の皮膚電極１０８に結合される。たとえば、Ｔ１〜Ｔ４のロケーションが好まれる場合には、電極１０８は、Ｔ１〜Ｔ１２の椎骨のうちの１つまたは複数に隣接して皮膚上に適用されてもよい。別法として、電極は、胸壁に隣接して（図１Ｂ参照）か、または、Ｔ１〜Ｔ５皮節の領域（すなわち、Ｔ１〜Ｔ５から始まるか、または、Ｔ１〜Ｔ５に突き出る神経が分布する体の領域）内のどこにでも設置してもよい。電極位置は、たとえば、左胸の胸部内において、胸筋の筋および運動点上の筋膜の下に位置してよく、筋皮神経および胸神経を刺激する。別の例において、電極は、左腕の下の補助領域内に位置してよく、刺激は、筋皮神経、上腕皮膚神経および胸背神経に供給される。この位置で、電極は、通常の狭心痛／心臓発作痛と同じ皮節内に神経刺激の流れ（ｎｅｕｒａｌ ｔｒａｆｆｉｃ）を供給するであろう。
【００２２】
制御器１０４は、外部デバイスまたは埋め込み可能なデバイスの形態をとることができる。制御器１０４が外部デバイスである場合、制御器は、初めての、またはそうでなければ予想されない、心室機能不全または虚血発作のエピソードなどの、予期せぬ心臓事象を経験する患者に治療信号を供給するのに有益である。
【００２３】
制御器１０４は、自動または手動操作のいずれにもプログラムすることが可能である。手動モードでは、制御器は手動トリガーに応答して刺激を始める。この手動トリガーは、スイッチ、または音声起動式インタフェースまたはタッチ起動式インタフェースを含む任意の他のタイプのインタフェースであってよい。このトリガーは、たとえば、患者または保健医療プロバイダによって起動されるであろう。所望であれば、起動は、電話リンク９９または他の通信リンクを用いて遠隔で行なわれるであろう。起動は、所望であれば、パスワードまたはその他の方法で保護されるであろう。
【００２４】
手動による刺激の始動は種々の状況で行なうことができる。たとえば、医療補助者などの医療介護プロバイダは、刺激を始動して、心臓発作を有している患者を処置することができる。心臓発作の始まりが推測される場合、患者自身がこうした治療を始動することができる。この治療が、おそらく、心臓内での交感神経系アクティビティを減らすことで、不整脈、細動および細胞死を防ぐことができることを、研究が示してきた。患者は、別法として、運動を行なうことを予想して刺激を始動することができる。外科医は、ステントの挿入などの外科的処置法または心臓活動を乱す（ｄｉｓｒｕｐｔ）可能性のある任意の他の処置法を行なうことを予想して、刺激を始動することができる。こうした予想した心臓刺激の送出が、後続の虚血事象による心臓筋細胞の損傷を最小にすることが本出願人によって確認された。神経刺激は、高電圧ショックが患者に送出された後に医療補助者が手動で始動することができる。こうした刺激は、心臓を安定させ、細動または不整脈の再発を防ぐ。任意の他の予想される、または起こっている心臓発作は、保健医療プロバイダまたは患者が、制御器１０４をトリガーして、１つまたは複数の電極を介して刺激を始動させるようにすることができる。こうした刺激は、発作の間中続き、任意選択で、発作に続く所定期間の間続いてもよい。これらの実施形態は、アンギナを軽減する電気刺激を含む、数年にわたって行なわれた研究を通して得られたデータに基づいている。
【００２５】
別の例において、刺激は、除細動ショックの送出中に感覚異常用のしきい値未満の（ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）レベルで供給されて、不整脈およびショックに関連する知覚される痛みを軽減し、心臓を安定させ、不整脈の再発を防ぐのに役立つであろう。別法として、経皮的刺激が１週間以上行なわれて、心臓の安定を実現するであろう。
【００２６】
一実施形態において、ロケーションＴ１〜Ｔ４における脊髄の皮膚電気刺激は、患者が運動にとりかかる前に行うことができる。こうした刺激は、心臓の交感神経系活動（ｏｕｔｆｌｏｗ）の短期抑制を生ずるらしく、この短期抑制は、次に、虚血状態からの損傷を防ぐように神経の化学的性質の変化をもたらす。刺激は所定の期間の間供給され、その期間は、一実施形態においては、心臓処置法を行なうか、または運動にとりかかる直前の約３０分である。刺激の量はまた、予想される運動のレベルに基づいて選択することができる。
【００２７】
別の実施形態において、皮膚電気刺激は、Ｔ１〜Ｔ４の代わりに頭および首の後の上の上頚部レベルＣ１〜Ｃ４で行なってもよい。このエリアの刺激は、通常、あご痛および首痛を軽減するために行なわれるが、こうした刺激が、アンギナも軽減し、心臓発作の前に行なわれると重要な心臓保護を提供できることがわかった。
【００２８】
一実施形態において、制御器はまた、自動的に刺激を始動することができる。たとえば、上述した方法で心臓を安定させるために、高電圧ショックの送出に続いて自動外部除細動器（ＡＥＤ）によって、神経刺激を自動的に始動することができる。
【００２９】
別の実施形態において、刺激は、制御器１０４によって得られる生理学的測定値によって自動的に始動されることができる。すなわち、制御器１０４は、患者の心臓事象を読み取ることができるタイプの１つまたは複数の従来のセンサ（図示せず）を有してよい。このセンサは、たとえば、当技術分野では既知の方法でＥＣＧ信号を測定するための、電極１０５などの外部設置電極を含んでよい。センサ１１０などの他のセンサを患者１０２の体に隣接して配置して、導線１１２上で制御器１０４に戻すように伝達される、種々の生理学的状態を読み取ることができる。測定される生理学的状態を使用して、刺激を始動することができる。たとえば、当技術分野では既知の、血圧、温度および／または他の外部配置可能なセンサもまた、制御器１０４に結合することができる。患者が、内部センサおよび通信回路を含む埋め込み可能な医療デバイスを有して、センサ測定値が制御器１０４に送られるようにする場合、これらの内部センサから得られる測定値を、自動動作のために制御器１０４が使用することもできる。刺激の送出を始動することに加えて、センサ測定値を使用して、刺激に関連するパラメータを制御することができる。たとえば、測定された生理学的状態は、制御器１０４によって施されている治療に対する患者の応答の表示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）として使用することができる。ポジティブな生理学的反応は、治療が所望の成果をあげているという表示として使用することができる。読み取られた生理学的状態を使用して、刺激のパラメータを調整することができる。たとえば、制御器１０４は、心臓の脈圧を測定し、記録できる。心臓脈圧の変化またたＳＴ部分の変化または不整脈拍動を閉ループシステムで使用して、刺激の送出を調整することができる。たとえば、制御器１０４が、心臓脈圧がある期間の間に下がったことを検出する場合、刺激のパラメータは心臓脈圧を上げるように調整することができる。一方、制御器１０４が一定で、適切な心臓脈圧を観測する場合、所望の成果が刺激によって得られているため、刺激が続けられることができる。制御器１０４が持続して高い、またはさらには上昇し続ける心臓脈圧を観測する場合、刺激のパラメータはＳＴ部分の下降／上昇を減らすか、または不整脈拍動の発生を減らすように調整することができる。
【００３０】
ＳＣＳのために測定され、閉ループ制御システムのフィードバックとして使用することができる他のパラメータは、限定はしないが、圧力−容積（ＰＶ）ループ、圧力−面積（ＰＡ）ループ、圧力−寸法（ＰＤ）ループ、拡張期圧および収縮期圧、推定される肺動脈圧、ある期間にわたる心臓脈圧の変化、前駆出タイミング間隔、ＳＴ部分変化、心拍数変化、不整脈カウントおよび血液の化学的性質測定値を含む。上述のものの任意の組み合わせを使用して、電極１０８に送出される電気刺激のタイミング、波形および振幅を決定することができる。示される代表的なセンサ１１０が、読み取られる生理学的パラメータに依存して、種々の形態のうちの任意の形態をとることができることを、当業者は理解するであろう。概して、これらのフィードバックパラメータを検出し、使用して、大きさ、持続期間および周波数などの所定の刺激パラメータを制御することができる。通常、刺激は、約５０〜１００Ｈｚの範囲の周波数で、かつ約２０〜６０Ｖまでの電圧で、約２００〜４００マイクロ秒の持続パルスの範囲内にあるが、他の電圧振幅および周波数を使用することができる。たとえば、より大きな刺激パラメータ（より大きな大きさ、より高い周波数および／またはより長いパルス持続期間）を用いれば、より大きなベータ遮断薬タイプ（交感神経系アクティビティの停止）の効果の可能性がある。このことによって、心拍数が減り、血流が変わり（冠状動脈供給の増加）、心臓保護が改善し、負荷すなわち需要が減少するであろう。別の例は、読み取られた患者の心臓事象情報に応答して、適当な、事前設定されたパラメータを使用することである。たとえば、患者が、代償不全、心室機能不全または心不全事象を有している場合、「より激しい（ｓｔｒｅｎｕｏｕｓ）」刺激パラメータを使用して、最大量の保護および交感神経系アクティビティの局所的な停止を実現することができる（たとえば、より大きい大きさ、より広いパルス幅およびより高い周波数）。拡張終期圧の上昇などの、あまり深刻でない事象については、「あまり激しくない」刺激パラメータを使用して、心臓機能に対して増分調整を提供することができる。
【００３１】
図２は、制御器１０４の一実施形態のブロック図を示す。通常、制御器１０４は、１つまたは複数のドライバ回路２００および受信回路２０２からなる。ドライバ回路２００は、通常、ライン１０６上で、刺激信号を電極１０８に供給する働きをする。すなわち、ソフトウェアまたはハードウェア制御下で動作するプロセッサ２０４は、ドライバ回路２００に指示して、周波数、電圧および大きさなどの事前に選択された所望のパラメータのセットを有する刺激信号を生成することができる。受信回路２０２は、通常、ライン１１２上でセンサ１１０からの信号を受信し、これらの信号をデジタル形式などの形態に処理する働きをする。これらの信号は、プロセッサ２０４によって解析される、かつ／またはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）などのメモリ２０６に格納されることができる。メモリ２０６はまた、プロセッサ２０４の動作を制御するのに使用されるソウトウェアを格納することができる。
【００３２】
自動モードまたは「閉ループ」モードの制御器１０４の全体的な通常動作は、図３に示すフローチャートを参照することによって理解することができる。本明細書に示すフローチャートを使用して、プロセッサ２０４が実行できるソフトウェアまたはフローチャートに記載する機能を果たすように動作するよう構成されたハードウェアのいずれかを表すことができることを、当業者は理解するであろう。図３で示すプロセスは、心臓事象は、自動かまたは手動のいずれかで検出することができるという仮定によってブロック２５０で始まるが、いずれにしても治療は制御器１０４によって施される。
【００３３】
ブロック２５０にて、プロセッサ２０４は、受信回路２０２を介して測定された生理学的パラメータを受け取る。ブロック２５２にて、プロセッサ２０４は、測定されたパラメータを、対応する所望の範囲と比較する。ブロック２５４にて判断されて、測定されたパラメータが所望範囲内である場合、プロセッサ２０４は、ブロック２５０に戻り、プロセスが繰り返される。一方、測定されたパラメータが所望の範囲外である場合、ブロック２５６にて、プロセッサ２０４は、刺激パラメータを調整し、調整することによって、所望の範囲内に入るように調整されている患者の生理学的パラメータが得られることになる。その後、プロセスはブロック２５０に戻り、プロセスが新たに始められる。
【００３４】
患者の間の生理学的差のために、刺激パラメータに対する調整は、全ての患者において即時の、的確な変化を生ずるわけではないことを理解すべきである。むしろ、各患者は、刺激パラメータの変化にほぼ独自に応答するであろうことが予想される。したがって、本明細書で述べるフィードバック配置構成の動作に統制可能な可変性を付加することが有益である可能性がある。たとえば、刺激パラメータが変化できる、または特定の患者に対するヒストグラムを生成することができるレートを制御することは有益である可能性がある。独創的なシステムは、パルス幅、周波数、デューティサイクルおよび時間変化するパターンなどの送出された刺激に関連するパラメータを記録する能力を含むであろう。これらのパラメータおよび患者の応答は、たとえばメモリ２０６に記録することができる。患者の応答に基づいて、刺激の効力が評価されて、送出される刺激が心臓の効率をさらに改善するように調整されることができる。この「ティーミング（ｔｅａｍｉｎｇ）」能力によって、システムが、以前の患者データに基づいて刺激を最適化することが可能になり、その結果、個々の患者のニーズに対して処置が自動的に調整される。
【００３５】
本発明の別の態様によれば、電気刺激は、傍脊柱筋の緊張が高まる時に供給される。その理由は、この高まりが、内臓の合併症を示しているからである。この筋肉の高まりの検出は、たとえば、外部に配置したストレインゲージを用いて行われるであろう。したがって、電気刺激は、実際の虚血の始まりの前に印加されるため、心臓組織は、予想した方法で保護されることができる。電気刺激はまた、筋肉の緊張が所定の硬直度のままである間続く可能性がある。一実施形態において、加速度計または他の適当なセンサなどのレート応答型センサを使用して、アクティビティのレベルを読み取り、アクティビティレベルに応じて刺激レベルを調整することができる。
【００３６】
一実施形態において、システムは、パルス幅、周波数、デューティサイクル、波形および時間変化するパターンなどの、送出された刺激に関連するパラメータを記録する能力を含むであろう。当技術分野では既知のタイプの虚血検出システムを用いて行なわれることができる、虚血事象の検出に基づいて、電気刺激の効力が評価され、その結果、送出された刺激を次の処置セッション中に調整することができる。この「学習」能力によって、システムは、以前の患者データに基づいて処置を最適化して、刺激を個々の患者のニーズに対して自動的に調整することが可能になる。
【００３７】
本発明のさらに別の実施形態において、システムは、複数のスケーリングされたパラメータを使用して、皮膚刺激を始動すべき時を判断することができる。図４は、このタイプの治療を行なうために、複数のセンサ測定値を使用するシステムおよび方法を示すフロー図である。図４において、センサ３０２ａ〜３０２ｃとして示す１つまたは複数のセンサを使用して、生理学的状態を測定する。測定された信号は、１つまたは複数の比較器３０４ａ〜３０４ｃによってしきい値と比較される。比較の結果は、合算され、またはその他の方法で処理され、処理されたデータセットはライン３０９上に供給される。この結果が、ブロック３１０で判断されて、電気刺激が必要とされることを示している場合、治療が始動する。ブロック３１２で示すように、処理回路によって治療が始動され、制御される。この処理回路３１２は、送出される治療のレベルを調整するのに使用される閉ループフィードバック制御を提供する。治療が止められると、ブロック３２２に示すランプ降下回路を使用して、刺激を徐々に止めることができる。
【００３８】
上述したように、皮膚電極システムによって送出された電気刺激は、予想される心臓発作、または虚血を引き起こすであろう事象の前に送出されると大きな利益を提供する。利益は、急性梗塞を最小にすること、すなわち防ぐこと、および再灌流不整脈を軽減することを含む。一実施形態において、治療は、虚血などの発作の始まりが予想される前に３０分以上送出される。できるだけ、上述の治療は発作の前に実施されるべきである。本発明の範囲内に含まれる例示的な多くの実施形態のいくつかは、図５Ａ〜図５Ｅに示されている。
【００３９】
図５Ａは、バイパス、アンギオプラスティまたはステントのような予定された心臓インターベンションの前の刺激の送出を説明するフローチャートである（ブロック５００）。刺激は、インターベンションの前に、３０〜１２０分などの所定時間の間加えられるであろう（ブロック５０２）。悪影響を最小にするため、すなわち血管の開放性を高める、または最大にするために、処置法後、数時間または数日間刺激を続ける可能性がある（ブロック５０４）。
【００４０】
図５Ｂは、特定時刻の刺激の送出を説明するフローチャートである（ブロック５１０）。たとえば、刺激は、患者が朝起きた時に供給することができる。タイマーを利用して、しきい値未満の刺激を始動するか、または別法として、感覚異常を提供するためにしきい値以上の刺激を始動することができる。例えば３０分の所定時間（ブロック５１２）後、または適当なレベルの心臓血管保護が生じたことを読み取った生理学的パラメータが示す時（ブロック５１４）、患者は注意を促される（ブロック５１６）。このことは、たとえば、より強い感覚異常を生成する刺激を使用することによって行われるであろう。
【００４１】
図５Ｃは、患者が肉体的アクティビティを予想し、治療を手動でトリガーするために始動される刺激の送出を説明するフローチャートである（ブロック５２０）。これは、たとえば、電源を起動することによって始動することができる。
【００４２】
一実施形態において、アクティビティの期待強度または他のオプションのパラメータもまた指定することができる（ブロック５２２）。刺激が特定の時間の間、送出された後（ブロック５２４）、かつ／または適当なレベルの心臓保護が生じたと判断された後（ブロック５２６）、デバイスは、アクティビティが始動されてよいという表示を供給する（ブロック５２８）。所望であれば、刺激はアクティビティの間中続く可能性がある。
【００４３】
図５Ｄは、予想した方法でアクティビティの第１合図で（ブロック５４０）、または虚血、悪性心室不整脈エピソード、および／または上述した他の発作の任意のものが予想されるという第１前兆で（ブロック５４４）始動される刺激を説明するフローチャートである。このタイプの前兆は上述した１つまたは複数の読み取り機構によって検出することができる。
【００４４】
図５Ｅは、虚血負荷および全虚血負荷のリアルタイム記録に基づいて始動される刺激を説明するフローチャートである（ブロック５５０および５５２）。これらの測定値が虚血の全体的な増加、または虚血の始まりの可能性の増加を示す場合（ブロック５５２）、所望であれば、予防のための刺激量が増やされるであろう（ブロック５５６）。
【００４５】
図５Ｆは、心臓発作が推測されている間の、保護のための治療の送出を説明する。最適な回復を容易にするために、心臓発作がはっきりと推測される場合、刺激が、適切な形態でできるだけ早急に保険医療専門家によって加えられることができる（ブロック５６０および５６２）。これは、上述した経皮的電極システムを用いて行われる。この刺激は、さらに心臓組織を保護するために、兆候がおさまった後にも続く可能性がある（ブロック５６４）。
【００４６】
表１は、本発明によって供給される皮下電気刺激に関連する利益のいくつかを説明する。表１はさらに、所望の効果を得るために刺激を送出する時に監視することができる１つまたは複数の生理学的パラメータを列挙する。
【００４７】
刺激の利点
【００４８】
【表１】
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神経調節システムにおける閉ループ動作の他の態様は、「Ｃｌｏｓｅｄ−Ｌｏｏｐ Ｎｅｕｒｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃａｒｄｉａｃ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」（整理番号Ｐ１０１２４）（その全体が参照によって本明細書に援用される）と題する、本出願書類と一緒に同一日に提出された、同一譲受人に譲渡された特許出願に記載されている。
【００４９】
上で詳細に述べたように、独創的なシステムおよび方法の一態様は、皮下電気刺激を始動させ、送出するために、閉ループ制御を使用するシステムおよび方法を提供する。しかし、上述したように、本発明はまた、刺激が患者または別の人によってトリガーされる開ループモードで利用することもできる。図３で示すように、システムはまた、激しい活動または苦痛などの肉体的状態の始まりに基づいて刺激を起動する能力を患者に提供することができる。患者始動式治療は、医師によって指定されるプログラム可能な機能によって制限すなわち制御することができる。また、タイマーを備えて、一日のうちの１回または複数回、治療を始動し、制御するようにすることもできる。
【００５０】
一実施形態において、患者および／または医師に、虚血の危険が増したことを示す患者の状態を変えることを知らせる通知機能が設けられる。本発明はさらに、閉ループフィードバック技法が望ましくない状況をもたらす時には治療を中止または制限する手段を含んでよい。
【００５１】
上に開示した特定の実施形態は、例示のためだけであり、本発明は、本明細書の教示の利益を得る当業者には明らかな、異なっているが等価な方法で修正および実施することができる。さらに、冒頭の請求項に述べられている以外、本明細書に示される構成またはデザインの詳細に対して何の制限も意図されない。したがって、上に開示した特定の実施形態は変更または修正することができ、こうした変形形態の全ては、本発明の範囲および精神内であると考えることができることは明らかである。したがって、本明細書で求められる保護は、冒頭の特許請求項に記載される。
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１Ａは、電極をその上に配置された患者の後方視の様式化された図である。
図１Ｂは、電極をその上に配置された患者の前方視の様式化された図である。
【図２】
図２は、図１の制御器の様式化されたブロック図である。
【図３】
図３は、図１および図２の制御器によって実行することができる制御ルーチンの様式化されたフローチャートである。
【図４】
図４は、このタイプの治療を行なうために、複数のセンサ測定値を使用することができるシステムおよび方法を説明するフローチャートである。
【図５】
図５Ａは、バイパス、アンギオプラスティまたはステント処置法のような予定される心臓インターベンション前の皮膚刺激の送出を説明するフローチャートである。
図５Ｂは、特定の時刻の皮膚刺激の送出を説明するフローチャートである。
図５Ｃは、患者が肉体的アクティビティを予想し、手動で治療をトリガーするために始動される皮膚刺激の送出を説明するフローチャートである。
図５Ｄは、予想した方法でアクティビティの第１合図で、または、発作が予想されるかもしれないという第１前兆で始動される皮膚刺激を説明するフローチャートである。
図５Ｅは、虚血負荷および全虚血負荷のリアルタイム記録に基づいて始動される皮膚刺激を説明するフローチャートである。
図５Ｆは、心臓発作が推測されている間の、保護のための治療の送出を説明する図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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2004512104.tif 000018
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
2004512104.tif 000048
2004512104.tif 000049
2004512104.tif 000050
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