【手続補正書】
【提出日】平成18年3月29日(2006.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  心房細動に対する介入手段としての心房の検知および多数部位刺激
【特許請求の範囲】
【請求項１】  電気的な心臓ペーシング方法であって、
心房細動を検知することと、
心臓活動の基線を記録することと、
事前捕捉刺激手順を用いて心房を刺激することと、
捕捉状態を決定することと、
事後捕捉刺激手順を用いて心房を刺激することとを含み、
事前捕捉刺激手順と事後捕捉刺激手順とは、閾値での事後捕捉刺激を伴う閾値での事前捕捉刺激と、閾値下事後捕捉刺激を伴う閾値下事前捕捉刺激と、閾値下事後捕捉刺激を伴う閾値での事前捕捉刺激とからなる群から選択された手順である、電気的な心臓ペーシング方法。
【請求項２】  前記手順がさらに、２相刺激事後捕捉を伴う従来の刺激事前捕捉と、従来の刺激事後捕捉を伴う２相刺激事前捕捉と、２相刺激事後捕捉を伴う２相刺激事前捕捉とからなる群から選択される、請求項１に記載の電気的な心臓ペーシング方法。
【請求項３】  心房組織に隣接配置されるようになった複数の電極（１０６、１０８）と、
前記複数の電極の少なくとも１つに接続され、心房組織を刺激する電気的な刺激ドライバ（５１４）と、
ペーシング捕捉の状態を決定するようにプログラムされたプロセッサー回路構成（５０１）と、を包含した電気的な心臓ペーシングを行なう装置において、
前記複数の電極の少なくとも１つに接続されて心房細動を検知する検知増幅器（５０９）と、
該検知増幅器（５０９）に電気的に通じていて、心房活動の基線を記録するためのメモリー（５０３）と、を有しており、
心房細動が検知された場合には、電気的な刺激ドライバ（５１４）が事前捕捉刺激手順を使用し、
捕捉状態が決定された場合には、前記電気的な刺激ドライバ（５１４）が事後捕捉刺激手順を使用し、そして
事前捕捉刺激手順および事後捕捉刺激手順は、
閾値における事後捕捉刺激を伴った、閾値における事前捕捉刺激と、
閾値下事後捕捉刺激を伴った、閾値下事前捕捉刺激と、
閾値下事後捕捉刺激を伴った、閾値における事前捕捉刺激からなる群から選択されている、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項４】  請求項３に記載された装置において、前記手順が２相刺激事後捕捉を使用している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項５】  請求項３に記載された装置において、前記手順が２相刺激事前捕捉を使用している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項６】  請求項４に記載された装置において、前記手順が２相刺激事後捕捉を伴った、２相刺激事前捕捉を使用している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項７】  請求項４に記載された装置において、２相刺激が第１刺激相と第２刺激相とを心臓組織に順序どおり適用することからなり、第１刺激相が、第１相極性と、第１相振幅と、第１相形状と、第１相時間とを有しており、第２刺激相が、第１相極性と反対の極性と、第２相振幅と、第２相形状と、第２相時間とを有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項８】  請求項７に記載された装置において、第１相極性が正である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項９】  請求項５に記載された装置において、２相刺激が第１刺激相と第２刺激相とを心臓組織に順序どおり適用することからなり、第１刺激相が、第１相極性と、第１相振幅と、第１相形状と、第１相時間とを有しており、第２刺激相が、第１相極性と反対の極性と、第２相振幅と、第２相形状と、第２相時間とを有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１０】  請求項９に記載された装置において、第１相極性が正である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１１】  請求項６に記載された装置において、２相刺激が第１刺激相と第２刺激相とを心臓組織に順序どおり適用することからなり、第１刺激相が、第１相極性と、第１相振幅と、第１相形状と、第１相時間とを有しており、第２刺激相が、第１相極性と反対の極性と、第２相振幅と、第２相形状と、第２相時間とを有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１２】  請求項１１に記載された装置において、第１相極性が正である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１３】  請求項１１に記載された装置において、第１相振幅は第２相振幅未満である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１４】  請求項１１に記載された装置において、第１相振幅が基線値から第２値に傾斜している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１５】  請求項１４に記載された装置において、第２値が第２相振幅に等しい、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１６】  請求項１４に記載された装置において、第２値が最大閾値下振幅である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１７】  請求項１６に記載された装置において、最大閾値下振幅が約０．５ボルトから約３．５ボルトである、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１８】  請求項１３に記載された装置において、第１相時間が少なくとも第２相時間と同じである、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項１９】  請求項１３に記載された装置において、第１相時間が約１ミリ秒から約９ミリ秒である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２０】  請求項１３に記載された装置において、第１相時間が約０．２ミリ秒から約０．９ミリ秒である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２１】  請求項１３に記載された装置において、第２相振幅が約２ボルトから約２０ボルトである、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２２】  請求項１３に記載された装置において、第２相時間が０．３ミリ秒未満であり、第２相振幅が２０ボルトより大きい、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２３】  請求項１１に記載された装置において、第１刺激相が所定振幅、所定極性、所定時間の一連の刺激パルスをさらに有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２４】  請求項２３に記載された装置において、第１刺激相が一連の休止時間をさらに有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２５】  請求項２４に記載された装置において、第１刺激相を適用することが、少なくとも一つの刺激パルス後に基線振幅の休止時間を適用することをさらに有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２６】  請求項２５に記載された装置において、休止時間が刺激パルスと等しい時間である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２７】  請求項１１に記載された装置において、第１相振幅が最大閾値下振幅である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２８】  請求項２７に記載された装置において、最大閾値下振幅が約０．５ボルトから約３．５ボルトである、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項２９】  請求項１１に記載された装置において、第１相時間が第２相時間と少なくとも同じである、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項３０】  請求項１１に記載された装置において、第１相時間が約１ミリ秒から約９ミリ秒である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項３１】  請求項１１に記載された装置において、第２相時間が約０．２ミリ秒から０．９ミリ秒である、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項３２】  請求項１１に記載された装置において、第２相振幅が約２ボルトから約２０ボルトである、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項３３】  請求項１１に記載された装置において、第２相時間が０．３ミリ秒未満であり、第２相振幅が２０ボルトより大きい、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項３４】  請求項１１に記載された装置において、第１刺激相が心拍後２００ミリ秒を超えて開始される、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【請求項３５】  請求項３に記載された装置において、心房細動検知が、動脈血圧、心電図偏差の率、心電図の確率密度関数からなる群から選択されたパラメータを監視することをさらに有している、電気的な心臓ペーシングを行なう装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、特に通常の律動性、電気伝導性および／もしくは収縮性に影響のある病状を有する心臓の心拍を制御するための電子刺激装置に主に関し、特に本発明は、１）心房検知、２）心房の試験的電気刺激、３）多くの心房領域がゆっくりと共通の心拍速になり、電気的かつ機能的適合性を作る複数部位刺激すなわち電気的除細動（カーディオバージョン）を利用して心房細動を克服するペースメーカに関する。これら各場合において、通常の心房律動へ瞬時回復されるあるいは電気ショックによる回復のためのエネルギ需要が低減される。
【０００２】
（発明の背景）
心房の不調に伴う死亡率は、即刻ではないが、高い。律動性の心房の不調（すなわち、心房細動、種々の心房不整脈、Ａ−Ｖブロックなどの伝導性異常）は血栓症、塞栓、鼓動および／もしくは心臓麻痺を併発し、これらは患者をかなり危険状態にする。
【０００３】
心房検知
律動性の心房不調や心室機能に対する付随的影響に対処するべくペースメーカを使用する様々な解決策が開発されている。さらに、具体的な心室不調の性質を判断し、かつ不調が心房からくるのか心室からのものかを判断するペースメーカシステムのための従来的解決策が開発されている。この一つの解決策は、経時確立密度関数（ｐｄｆ）を測定／判定する心室検知を利用することである。例えば、Ｃｏｈｅｎの米国特許第５１６３４２９号には、心室心機能を推定する多数の基準のうちの一つとして狭囲ｐｄｆデータを利用することが開示されている。Ｎ．Ａ．Ｅｓｔｅｓ  ＩＩＩ、Ａ．Ｍａｎｏｌｉｓ、Ｐ．Ｗａｎｇ等の著“埋め込み式電気除細動器”にも、心室細動を決定するためにｐｄｆデータを使用することが開示されている。またＥｐｓｔｅｉｎ等の米国特許第５２４１８３０号には、心機能を推定するべく集合的に使用される各種のデータ形式の一つとして設定されたｐｄｆデータを使用することが開示されている（これについては後述する）。心房心機能を推定するための確率密度関数データの使用は、いまだ開示されておらず、しかもこれは、以下に詳述するように非常に特異な困難性を有するものとなっている。
【０００４】
心房の試験的電気刺激
少ない特定のケースにおいて、ペースメーカ手順が利用されている。すなわち、心房に電気的刺激を与えて、これに対する生理学的な応答を観察して最良のすなわち最も適した手順を決定するのに役立てて現況の心機能不全の介入、治療あるいは回復に利用している。例えば、Ｄｕｎｃａｎの米国特許第５６２０４７１号には、観察される心室不規則性が実際に心房不整脈に起因しているのか否かを判断するために３つの基本手順が開示されている。一つの手順は、試験的心房電気刺激を含むものであり、全３つの手順は、心房および心室始動（ｆｉｒｉｎｇ）速度、心房および心室における始動／心拍の安定性、心室始動が心房始動を追随しているか否かの３つのパラメータに対する心房と心室の双方の律動を監視している。第１の手順において、心室始動速度が心房始動速度より小さい場合で（心房心拍の心室追随が無い場合を意味する）始動速度が安定している場合は、心室頻脈が推測され、心室刺激が行われる。一方（第２手順）、心室始動速度が不安定であれば、心房不整脈が推測され、心房刺激が行われる。第３の手順は、心室始動速度が心房始動速度に等しい場合に、心房始動の心室追随が無い事実にもとづいている。ペースメーカによる早期心房刺激に続いて心室追随があるかないかにより心室追随があるか無いかが決定される。心房始動の心室追随がある場合、不整脈のメカニズムは、心房頻脈と推測される。しかしながら、心房始動の心室追随が無いなら心室頻脈と推定され、心室刺激がなされる。
【０００５】
Ｅｐｓｔｅｉｎ等への米国特許第５，４２１，８３０号明細書には，血流力学あるいは他の身体機能を検知する付加的なセンサーからのデータと同様に、患者のぺースメーカー（を介した電気的な試験刺激）からのデータに基づいた心房機能を記録し、試験しかつ解析するための一般的な手段を開示している。綜合的な心房内電気記録（心房と心室の機能状態の両方を反映している）またはまさしく選択されたデータ（例えば、Ｐ−ＰまたはＲ−Ｒの間隔、心拍度数、不整脈継続時間、スルーレート、確立密度機能等）は記録されかつ解析される。電気的な試験パルスに対する患者の心房応答および心室応答がまた記録される。要するに、このシステムは、ペースメーカが特定の患者または与えられた患者の特定の状況（例えば、練習あるいは作業中）のための最適な設定を達成するさらに容易なオーダメード設定に対する手段を提供する。
【０００６】
Ｄｒａｎｅ等への米国特許第５，２１５，０８３号明細書には、また、患者の心臓のための異なった可能な刺激の手順の微細なチューニングおよび評価において助けとなる電気的試験刺激の使用を開示している。特に、電気的試験パルスは、互換性のプログラム化された療法の有効性を評価する際に使用するための心室細動または頻脈を引き起こすために採用される。
【０００７】
多数位置心房刺激
多数位置心房刺激の使用は、細動、電気的除細動、ペーシング、直流電場生成のような種々の目的のために開示されている。一例がＣｏｍｂｓ等の米国特許第５，５６２，７０８号明細書に提供され、これは、延ばされた低エネルギの電気的なインパルスを与えるため一方または両方の心房に埋め込まれた大きな表面電極（各々が多数の電極を有効に含む）の採用を開示している。電気的なインパルスは、心房表面に亘る多数位置で同時に適用され、そして、心房細動が心房組織の大きな部分を除除に同調させることによって中断される。これらのペースメーカの電極は、従来の細動および電気的除細動のようなペーシングに加えて種々の目的のために使用される。
【０００８】
Ｎｏｒｅｎｓ等への米国特許第５，６４９，９６６号明細書には、細動を克服すべく閾値下直流電場を適用する目的のために多数の電極の使用が開示されている。直流電場の適用の割合は、活動電位が誘発されないように十分に低いものである。また、極性は周期的に変化される。一実施例において、４つの電極が心臓内の単一平面の内部に位置決めされ、その平面の内部で実質的にはいずれの方向にも双極子の場を可能にする。
【０００９】
Ｃａｕｓｅｙ等への米国特許第５，４１１，５４７号明細書には、複合網目パッチ電極のセットを使用したことが開示されていて、各電極が、電気的除細動―除細動の目的のために、陽極パッチおよび陰極パッチを含んでいる。双方向心房衝撃がこれらの電極によって可能にされる。
【００１０】
Ｋｒｏｌｌに付与された米国特許第５，３９１，１８５号は、多くの電極を用いて心房除細動を行うことを示している。心房除細動の進行中に心室細動を引き起こす可能性は、心房刺激を、心室サイクルのＱＲＳ相内に入るように同期させることによって、大きく低減される。
【００１１】
Ｎｉｃｋｏｌｌｓ外に付与された米国特許第５，１８１，５１１号は、抗頻脈心臓ペーシング治療における多数の電極の使用を示している。電極は、各々が電気検知役を勤める（変位点の場所を突き止める）のみならず、変位点の位置にて刺激を与えるための実際の電極を生ずるように一斉に機能もする。
【００１２】
現在の必要性
律動性の心房不調領域において必要なものは、心房試験刺激および分析機能に結合される心房検知・測定機能とも組み合わせて、多数の心房位置を同調させる（ｅｎｔｒａｉｎ）手段である。心房試験刺激および分析機能は、機能不全の性質と、実施する最も有望ないし効き目のある矯正治療とをより良く決定するのに必要である。また、心房試験刺激の使用は、選択した刺激レジメ（状況）が他の心臓病患者に概して効いたとしても、或る心臓（若しくは特定の医学的ないし病理学的状態にある或る心臓）が選択した刺激レジメにどのように反応するか、医師には直感的に判り得ないという根本的な理由で決定的に必要である。かくして、試行錯誤試験機能は、しばしば難治の患者に効かない伝統的な刺激レジメを備えたペースメーカーに使用可能である必要がある。多数位置刺激機能は、不整脈や細動などに直面して、より迅速かつ効果的に心房を心転換するために必要である。心房を検知し測定データを用いることは、心臓の生理学的状態に関する情報、すなわち心房不整脈や細動が有るかどうか、どこに変位点があるかを、医師および／またはペースメーカーの回路論理により良く与えるのに必要である。かくして、必要なのは、心房検知および測定機能、心房電気試験刺激および分析機能、そして多数位置刺激機能、これら要素の３つ全てを組み合わせるペースメーカーである。
【００１３】
最後に、心筋層を横切って一層迅速に移動することができ、より遠い距離から心臓部分を同調する能力と共に、向上した心臓同調化（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）を提供する刺激手順についても必要性がある。
【００１４】
（発明の概要）
従って、本発明の目的は、多くの位置から心房をペーシングすることのできるペースメーカーを提供することである。
本発明の他の目的は、心房の電気的および機能的整合を生じるように多くの位置にて心房を刺激することによってゆっくりと心房を同調させ、その結果、心臓の向上したポンプ効率を得ることのできるペースメーカーを提供することである。
本発明のさらに別の目的は、心房を刺激し、その結果による心房および心室機能への影響を観察し測定することによって、心房細動および心房不整脈を検出することができるペースメーカーを提供することである。
【００１５】
本発明の更なる目的は、心房の鼓動速度を決定し且つ心房の生理学的機能を評価するために、心房から確立密度機能データを得て分析することができるペースメーカーを提供することである。
本発明の更なる目的は、電子刺激装置の電極を静脈内に挿入することができる多くの位置から心房を刺激する電子刺激装置を提供することである。
本発明の別の目的は、装置の各電極が独立した発電器を有している、多数の位置から心房を刺激する電子刺激装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、各位置が別個に同調されて迅速に同じ位相へ導かれる、多数の位置から心房を刺激する電子刺激装置を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる目的は、多数の部位から通常の心拍を模して連続して部位にむけて、心房を刺激する心房刺激装置を提供することである。
【００１７】
本発明の更なる目的は、心臓の活動を監視し、そのような活動の基線が０でなくなったことを確認することによって、心臓捕捉を決定することである。
【００１８】
本発明の更なる目的は、線維組識の増強による閾値の上昇を減少させることである。
【００１９】
本発明は、独特の特徴と能力の集合を備えた心臓ペースメーカを提供することによって、上記した目的を達成する。特に、多数の心房部位を同調する手段は、多数の電極の使用によって提供される。多数の電極は、多くの部位の刺激能力だけでなく、多くの部位での検知（ｐｄｆ測定）能力を有しており、これは、三角測量によって、心房変位点の部位を決定する能力を実質的に提供する。多くの部位での刺激能力は、本来的に、より効果的な同調および／または不整脈や細動などにおける心房の心臓転換に備える態勢の装置を提供する。この多部位刺激／検知能力と組合せて、試行錯誤の試験および分析を実行し最良の刺激手順を決定したり、与えられた手順を精密に調整したり、一般的な患者の生理学的／病理学的状態の変化および／または患者の心臓の特定の変化に応じて手順を調整する手段が設けられている。
【００２０】
２相刺激の使用を本発明に取り入れることは、心臓の炎症を減らし、線維組識の増強により閾値上昇を減らし、電極の電池寿命を延ばす追加的利点を提供する。
【００２１】
更に、試行錯誤の試験を行ない、これによりデータの解析を含ませる能力は、心臓の生理的な状態のより完全でより最終的な決定を可能にする。この決定は、分析が適切なソフトウェアによって自動的に行なわれるときに瞬間的に行われ得る。
【００２２】
要するに、本発明は、現在の技術が可能にするよりもより多くの患者の心房のための機能的能力を有する心臓ペースメーカを提供する。多電極の戦略的配置からのより大きな心臓「範囲」は、心臓不整脈や細動などをより早く是正することを可能にする。同様に、多くの部位での電極の使用は、是正刺激手順をより良く適用するように、心臓の変位点の部位に配置する能力を含む、より正確な検知を可能にする。更に、試行錯誤の試験／分析手順を適用する能力は、電気伝導性や、収縮性や、リズムなどの機能不全のより早い分析および是正を可能にする。このようにして、本発明は、心臓ペースメーカに関する心臓ケア手順における進歩を構成する。患者にとっての最終結果は、より良い処置であり、更には、より良いそしてより早い処置からのより良い予後である。
【００２３】
２相ペーシングに関する方法および装置は、第１と第２の刺激相からなり、各刺激相は、極性と、振幅と、形状と持続時間を有する。好適な実施例において、第１と第２の相は、異なる極性を有している。１つの代替的実施例において、２つの相は、異なる振幅である。第２の代替的実施例において、２つの層は、異なる持続時間である。第３の代替的実施例において、第１の相は、細断波形状である。第４の代替的実施例において、第１相の振幅は、傾斜している。第５の代替的実施例において、第１相は、心臓の鼓動の周期の完了から、２００ミリ秒管理される。好適な代替的実施例において、刺激の第１相は、長い持続時間の最大の閾値下の振幅における陽極パルスであり、刺激の第２相は、短い持続時間で高振幅の陰極パルスである。上記の代りの実施例は異なった態様で組合せることができることに注意すべきである。また、これらの代りの実施例は単なる例示のために示されるのみであり、限定するものではないことに注意すべきである。
【００２４】
高められた心筋機能は本願の２相刺激を介して得られる。刺激特性またはコンディショニング特性の陽極刺激と陰極刺激の組合せは、増加された刺激閾値の欠点を除外しながら陽極刺激の改良された伝導性や収縮性を維持する。その結果は増加された伝播速度の脱分極波である。この増加された伝播速度は、優れた血流と収縮を生じる心筋脱分極の増加された同期と減少された異種性（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｉｃｉｔｙ）を生じる。より低い電圧レベルで改良された刺激はまた：１／瘢痕組織増強の減少と、それによる捕捉閾値の上昇傾向を減少し；２／ペースメーカー電池の寿命を増加するように導く電力消費の減少と；３／横隔膜の叢の刺激または肋間筋ペーシングにより患者の不快さを減少する可能性を生じる。
【００２５】
（好ましい実施例の説明）
電気的刺激はリード線または電極を介して伝えられる。これらのリード線は心外膜（心臓の外表面）または心内膜（心臓の内表面）または心外膜と心内膜との何らかの組み合わせである。リード線は当業者には十分周知である。リード線機構は単相式または２相式とすることができる。単相式のリード線はリード線それ自体の上に一つの電極、陰極を有する。電流は陰極から流れて、心臓を刺激し、パルス発生器のケース上で陽極に戻り回路を完成する。２相式リード線は先端で互いに短い距離の二つの極をリード線上に有し、両電極は心臓内に置かれる。
【００２６】
図１は植え込み型電子刺激装置１０２とその組合されたリード線と電極機構を、心臓と結合した、平面図を示す。図示のように、装置は、右心房付加物リード線１０６と、右心房中隔リード線１０８と、第１冠状静脈洞リード線１１０および第２冠状静脈洞リード線１１２を含む。これらの多数の小型電極のそれぞれは静脈内に挿入可能であり、個々の発電器を含む。
【００２７】
図２は人間の心臓に対するリード線と電極の別の位置を示す、植え込み型電子刺激装置１０２の平面図を示す。図示のように、該装置は右心房付加物リード線１０６と、右心房中隔リード線１０８と、第１冠状静脈洞リード線１１０と、第２冠状静脈洞リード線１１２および左自由壁リード線２０４を含んでいる。これらの多数の小型電極のそれぞれは静脈内に挿入可能であり、個々の発電器を含む。個々の発電器の使用により、各電極は異なるタイミングにされうる。好ましい実施例では、左自由壁リード線２０４は、隔壁２０６に孔を開け、左自由壁リード線を隔壁を通して心臓の左側に通すことによって配置される。上記のリード線の配置は図示の目的のためだけのものであり、限定するものではない。様々な配置で置かれる多数のリード線が使用可能である。
【００２８】
各位置（リード線配置領域）は、個々に同調されうる、そして同じ相にされうる。好適実施例において、各位置は徐々に同相にされるが、或る状況では、各位置を迅速に同相にすることが必要なこともある。代替実施例において、該位置は連続にされて通常の心拍をまねることができる。多位置刺激能力に加えて、各電極の検知回路はまた多位置検出も可能にする。三角分割により、多位置検出は任意の心房変位点の位置を決定する手段を提供する。
【００２９】
図２Ａを参照すると、ブロック図は植え込み型ペースメーカ１０２の主な機能要素を示す。マイクロプロセッサ５０１と関連してペーシング／制御回路５００は頻脈（および／または徐脈）の発生を検出し、そしてそれに応じて制御母線５１２を介して利用可能な種々のペーシング治療の送達を制御する。心房細動の検出は当該分野で周知の種々の検出方法を用いるマイクロプロセッサ５０１により行ってもよい。一般に、心房細動は長く続く高速の心房脱分極に応じて検出してよい。心房細動に対しより大きい特異性が望ましい場合、速度波形の規則性の分析も採用してよい。心房脱分極の速度の減少および／またはその規則正しさの増大に応じて心房細動の終了を検出してよい。
【００３０】
マイクロプロセッサ５０１の作動は、読取り専用記憶装置５０５とランダムアクセス記憶装置５０３に記憶されたプログラムによって制御される。装置の作動は、植え込み型刺激具において一般的である制御兼遠隔送信回路を用いて記憶装置５０３に記憶されたプログラムを変えることによって、医者によって変更されても良い。マイクロプロセッサ５０１、記憶装置５０３、５０５および制御論理５００へ、またこれらからの通信はアドレス／データ母線５０７を用いて行われる。
【００３１】
心房検出回路５０９は当該分野で周知の従前の装置に採用された心房心拍検出回路に等価の通常の心拍検出増幅回路でありうる。
【００３２】
植え込まれたペースメーカ１０２は心房ペーシング・ドライバー５１４から電極へペーシングパルスを選択的に送達させるスイッチ配列５１６を有する。配列５１６は、ペーシング／制御回路５００の制御下で活動して電極１０６、１０８または電極１１０、１１２または該電極の他の組合せへの回路５１６を選択する１個以上のＦＥＴおよび／またはＳＣＲスイッチの単なる集まりとして具現してもよい。かくして、心房抗頻脈（すなわち抗徐脈ペーシング）は展開したペーシング電極の任意の組合せを用いて行われる。
【００３３】
好適実施例において、刺激は、閾値下レベルで刺激が管理される捕捉が生じるまで、閾値で管理される。代替実施例において、（１）刺激は、閾値で開始され閾値に留まる、（２）閾値下で開始され閾値下に留まる、（３）捕捉に先立っては従来通りで、次に２相、（４）捕捉に先立っては２相、次に従来通り、または（５）ずっと２相である。
【００３４】
閾値は心筋を刺激（捕捉）するのを達成する最小電圧レベル（または一定電圧を用いるパルス幅）を指す。捕捉することは、所与の刺激の故に被動鼓動を生じさせることである。かくして、パルスが無いと、鼓動が生じない。捕捉しないパルスは、閾値下である（パルスが膜電位を幾分そして過渡的に混乱するのが示されるとしても）。かくして、閾値下パルスが後の電気伝導に影響を及ぼすことがあるが、被動鼓動を開始する機構によってはそうならない。一般に、閾値を決定するため、電圧（またはパルス幅）は、捕捉が得られるかまたは失われるまで、変動（上方または下方）する。
【００３５】
従来の刺激は当該分野の専門家に周知であり、多相波形と同様に単相波形（陰極または陽極）を含み、ここで非刺激性のパルスは最小の大きさがあり、例えば電極上の残留電荷を消散するため用いられる。
【００３６】
図３から図７は２相刺激手順の範囲を示す。これらの手順はＭｏｗｅｒの米国特許出願第０８／６９９５５２号に開示されていて、その全部を参照によって本明細書に援用する。
【００３７】
図３は振幅１０４と持続時間１０６を有する陽極刺激１０２から成る第１の刺激相が与えられる２相電気刺激を示す。第１の刺激相は同じ振幅と持続時間とを有する陰極刺激１０８から成る第２の刺激相によって直ちに引き継がれる。
【００３８】
図４は振幅２０４と持続時間２０６を有する陰極刺激４０２から成る第１の刺激相が与えられる２相電気刺激を示す。第１の刺激相は同じ振幅と持続時間とを有する陽極刺激２０８から成る第２の刺激相によって直ちに引き継がれる。
【００３９】
図５は振幅３０４と持続時間３０６を有する、低レベル、長持続時間の陽極刺激３０２から成る第１の刺激相が与えられる２相刺激の好適実施例を示す。第１の刺激相は従来の振幅と持続時間とを有する陰極刺激４０８から成る第２の刺激相によって直ちに引き継がれる。異なる別の実施例においては、陽極刺激５０２は、（１）最大閾値下振幅、（２）３ボルト以下、（３）約２ミリ秒から約８ミリ秒の持続時間、および／または（４）心拍後２００ミリ秒以上与えられる。最大閾値下振幅は、本出願の目的では、収縮を引出すことなく与えられ得る最大刺激振幅として定義される。好適実施例においては、陽極刺激は約２ボルトで約３ミリ秒の持続時間である。異なる別の実施例では、陰極刺激は、（１）短持続時間、（２）約０．３ミリ秒から約１．５ミリ秒、（３）大振幅、（４）約３ボルトから約２０ボルトの範囲、および／または（５）０．３ミリ秒以下の持続時間、２０ボルト以上の電圧である。好適実施例では、陰極電圧は約６ボルト、約０．４ミリ秒与えられる。これら実施例、並びに、本明細書を読む時に明白となる代替例及び変形例によって開示された態様においては、活性化なし最大膜電位は刺激の第１相によって達成される。
【００４０】
図６は２相刺激の代替好適実施例を示し、陽極刺激４０２から成る第１刺激相は立ちがり強度レベル４０６で、時間４０４にわたって与えられる。立ち上がり強度レベル４０６の傾斜は直線又は非直線であり得、傾斜は変わり得る。この陽極刺激は、従来の強度と持続時間の陰極刺激４０８から成る第２刺激相によって直ちに引き継がれる。代替実施例においては、陽極刺激４０２は、（１）３ボルト以下の最大副閾値振幅に立ち上がり、（２）約２から８ミリ秒の持続時間であり、および／または、（３）心拍後２００ミリ秒以上与えられる。さらに、他の代替実施例では、陰極刺激４０８は、（１）短持続時間、（２）約０．３から１．５ミリ秒、（３）大振幅、（４）約３から２０ボルトの範囲、及び／又は、（５）０．３ミリ秒以下の持続時間で２０ボルト以上の電圧である。これら実施例、並びに、本明細書を読む時に明白となる代替例及び変形例によって開示された態様においては、活性化なし最大膜電位は刺激の第１相によって達成される。
【００４１】
図７は振幅５０４と一連の陽極パルス５０２を有する第１の刺激相が与えられる２相電気刺激を示す。ある実施例では、休止時間５０６は刺激時間５０８と等持続時間であって、基線振幅で与えられる。代替実施例においては、休止時間５０６は刺激時間５０８と異なる持続時間であり、基線振幅で与えられる。休止時間５０６は、従来の強度と持続時間の陰極刺激５１０から成る第２刺激相がシリーズ５０２の完了を直ちに引き継ぐ場合を除いて、各刺激時間５０８の後に起こる。代替えの実施例では、（１）陽極刺激のシリーズ７０２を通して移送される合計の電荷は、最大閾値下のレベルであり、および／または（２）第１の刺激パルスのシリーズ７０２は、心臓の拍動後に２００ミリ秒にわたって与えられている。さらに代替えの実施例では、陰極の刺激５１０は、（１）短い期間であり、（２）約０．３ミリ秒〜約１．５ミリ秒であり、（３）高い振幅であり、（４）３ボルトから１２ボルトのおおよその範囲内にあり、および／または（５）０．３ミリ秒未満で且つ１２ボルトよりも大きな電圧である。
【００４２】
図８は、本発明の実際を例示している。検知は、心房の細動８０２の存在を決定するために使用される。検知は直接あるいは間接であることができる。例えば、直接検知は、多数の心房の検知電極からのデータにもとずくことができる。検知電極は、電気信号により描かれるように、心臓の動きを検知する。例えば、この分野で知られているように、Ｒ‐波は心室の組織の脱分極に際して生じ、Ｐ‐波は心房組織の脱分極に際して生じる。これらの電気信号を監視することにより、ＩＤＣの制御／タイミングの回路は、患者の心臓の拍動の速さと規則性を決定することができ、それにより、心臓が不整脈をおこしているか否かを決定することができる。この決定は、検知されたＲ‐波および／またはＰ‐波の速度を決定し且つこの決定した速度を種々の参照速度と比較することで、おこなうことができる。
【００４３】
直接検知は、一次速度、突然の発作および安定性などの変動する規準に基づくことができるが、これには限定されない。一次速度検知器の唯一の規準は心臓の速度である。この一次速度の規準を当てはめたとき、もし心臓の速度が予め定めたレベルを超えると、そのとき処置が開始される。突然の発作規準に対し設定された検知電子器機はゆっくりと発生するこれらの変化を無視し、且つ即座の発作性の不整脈のような突然の変化があったときに処置を始める。したがって、このタイプの規準は、洞頻脈を差別する。速度の安定性も重要な規準である。例えば、心室の装置での処置は、変動する速い速度については保証されず、ここでは心房の装置での処置が示される。
【００４４】
代替の実施例で、検知は間接的であることができる。間接的検知は、動脈の血圧、心電図偏差の速度或いは心電図の確率密度機能（ｐｄｆ）のような種々の作用的因子のいずれかに基づくことができる。ｐｄｆを包括的な心電図および／またはＲ波に適用することがこの技術で知られているが、基線のｐｄｆが心房の異常の決定を示すことは予想外の発見である。ここで、電極は心房用の特定のものであり、上記Ｒ波に関するデータは相殺される。従って、処置を投与するか否かは、信号が基線のまわりに広がる時間のｐｄｆ監視によっても影響される。
【００４５】
最後に、不整脈が心房からくるのか或いは心室からくるのかを決定するため、試験的インパルスを一つの室に付与し、捕獲が生じ且つそのリズムをかき乱すかどうかを見ることもできる。例えば、心室リズムでは、心房試験インパルスは心房を捕獲できるが、心室リズムはその後に変化しないままである。心房リズムで（或いは洞リズムで）、もし心房試験パルスが捕獲するならば、全ての引き続く心拍のタイミングは変化しない。パルスが捕獲されるか否かを決定するために、心拍直後の基線を調べることができ、それが零と（あるいは基線テンプレートと）異なっているか否かを決定できる。くわえて、このリズムのｐｄｆパターンは変化したとして示すことができ、捕獲を推定できる。
【００４６】
従って、好適な実施例では、電子検知機器は多数の規準に基づく。加えて、本発明は、当業者に知られている基準および上記の規準を含む種々の規準に基づく電子検知機器に応答して適切な処置が心房あるいは心室に与えられるように、一つ以上の室で作動する装置を意図している。
【００４７】
もし、心房細動が起こったら、心臓活動の基線すなわちテンプレートを８０４で記録できる。このテンプレートは心電図データ、機械的動作および／または確率密度関数データのようなパラメータに基づかせることができる。別の実施形態では、このテンプレートは捕捉が起こった後で確立される。
【００４８】
ペーシングが８０６で始まる。好適実施態様において、捕捉が起こるまで刺激が閾値で与えられ、捕捉が起こった時に閾値下のレベルの刺激が与えられる。別の実施態様においては、刺激は：（１）閾値に始まり且つ閾値にとどまる；（２）閾値下で始まり且つ閾値下にとどまる；（３）捕捉より前に従来型その後２相；（４）捕捉より前に２相その後従来型、あるいは（５）全体を通じて２相。
【００４９】
心房はこの初期ペーシング期間を通して監視され、８０８で捕捉の状態を確定する。捕捉は多くの装置で確定することができる。初めに、捕捉またはその失敗は心房のリズムを監視することによって確定することができる。捕捉の失敗は心拍のタイミング変化を生じる。
【００５０】
第２に、捕捉またはその失敗は、前述したテンプレートの監視によって確定することができる。テンプレートが事前刺激を確立すると、基線中の変化は捕捉を示す。捕捉が起こった後でテンプレートが確立されると、テンプレート特性の変化が捕捉の失敗を示す。テンプレートはいつでも確立および／または更新されうる。
【００５１】
いったん捕捉が起こると、同調された部位の刺激手順が８１０で調整される。第１実施形態において、同調された部位の刺激速度が同時に遅くされ、その後、停止する。第２実施形態において、電導の広がりは遅くされる。第３実施形態において、刺激速度は増加してその後停止する。捕捉の発生に基づいて刺激速度を調整することに加えて、刺激手順は、（１）従来型の刺激が捕捉より前に与えられ、２相刺激が捕捉後に与えられる；（２）２相刺激が捕捉より前に与えられ、従来型の刺激が捕捉後に与えられるか（３）２相刺激が捕捉より前に与えられ、２相刺激が捕捉後にも与えられ続けるように、調整することができる。
【００５２】
このようにして本発明の基本原理を述べてきたが、上述の詳細な開示事項は実施例のみを提供しようと意図したものであり、本発明を限定するものではないことは当業者には容易に理解できるであろう。様々な改変、改善および変更がなされるであろうし、これらは当業者に意図されたものであるが、本明細書には述べない。これらの変更、改変および改良は本明細書によって意図されたものであり、本発明の範囲内にある。更に、本明細書で述べたペーシングパルスは適切なプログラムを備えた現存するペースメーカーの能力内でうまく作動する。従って、本発明は特許請求の範囲およびこれの均等物のみで限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
人間の心臓に対するリード線と電極の位置を示す。
【図２】
人間の心臓に対するリード線と電極の別の位置を示す。
【図２Ａ】
植え込まれたペースメーカーの主な機能構成要素のブロック図を示す。
【図３】
先頭陽極二相刺激の概略図。
【図４】
先頭陰極二相刺激の概略図。
【図５】
従来の陰極刺激によって追従された、低レベルで長時間持続の先頭陽極刺激の概略図。
【図６】
従来の陰極刺激によって追従された、傾斜された低レベルで短時間持続の先頭陽極刺激の概略図。
【図７】
従来の陰極刺激によって追従され連続して与えられた、低レベルで短時間持続の先頭陽極刺激の概略図。
【図８】
本発明の実施を示す。