JP4557964B2 - 心臓ペーシングを改善するための方法および装置 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願番号60/442376(代理人文書番号21308−000700US(2003年1月24日出願);同60/442441(代理人文書番号21308−000800US(2003年1月24日出願);および60/451176(代理人文書番号21308−001000US(2003年3月27日出願);の優先権の利益を主張する。これらの全ての仮特許出願の開示は、完全に、本明細書中に参考として援用される。
本発明は全体として、医学的方法、装置、およびシステムに関する。さらに具体的には、本発明は、心臓ペーシングを改善するための方法、装置、およびシステムに関する。
心臓ペーシングを改善する方法、装置、およびシステムは、一般に、少なくとも一つの心臓特性を測定し、測定特性(単数または複数)に基づいて少なくとも一つの心臓パフォーマンスを計算し、心臓ペーシングデバイスの少なくとも一つの機能的パラメータを調節することを実現する。この調節過程は、計算された心臓パフォーマンスパラメータ(単複)に基づいて行われる実施態様もあるが、一方、調節が計算値に基づいて行われない実施態様もある。デバイスは、少なくとも1本のカテーテル(例えば、1個以上のセンサーおよび/または活性化素子を備えた多重化カテーテル)、少なくとも一つのインプラント(例えば、心臓壁に埋め込みが可能なセンサー)、または、両者の組み合わせを含んでもよい。各種心臓パフォーマンスパラメータおよび/またはペーシングデバイス・パフォーマンスパラメータについて重みづけをし、パラメータとそれぞれの重みを用いて、ペーシングデバイスに施すべき一つ以上の調節操作を決定する。ある場合には、調節操作は自動的に実行される。ある実施態様では、データ、例えば、心臓パフォーマンスパラメータおよび/またはペーシングデバイス・パフォーマンスパラメータのデータが、ディスプレイデバイスを介してユーザーに表示されてもよい。ある実施態様では、ユーザーは、ディスプレイ上でどのパフォーマンスパラメータを見るか、各種パラメータに与える重み、調節を決定するのにどのパラメータを用いるか等を選択できるようになっていてもよい。
心臓ペーシングを改善する方法、装置、およびシステムは、一般に、少なくとも一つの心臓特性を測定し、測定特性(単数または複数)に基づいて少なくとも一つの心臓パフォーマンスを計算し、心臓ペーシングデバイスの少なくとも一つの機能的パラメータを調節することを実現する。ある実施態様では、ペーシングデバイスの調節後、心臓特性がもう一度測定され、パフォーマンスパラメータがもう一度計算され、ペーシングデバイスがもう一度調節される。この一連の調節、測定、および計算は任意の回数実行してよく、それによって、複数のデータポイントが得られ、医師はこれを用いて、ペーシングデバイスのタイミング特性を選択/調節することが可能になる。
表Iに記載されるパラメータを測定するためには様々なセンサーの利用が可能である。好ましいのは、本発明の埋め込みセンサーデバイスに組み込まれた前述のプラットフォームに適合するように小型化が可能なセンサーである。前述のように、プラットフォームは、1mm2から200mm2の範囲の面積を持つのが好ましく、好ましくは2mm2から100mm2、多くの場合5mm2から50mm2の範囲である。中継器との、あるいは、ある場合には、患者の外部に配される送信器/受信器との高周波(RF)通信には、典型的には、大きなプラットフォームサイズが用いられる。典型的には、中継器は、心臓の右側、または、心膜中に置かれる。比較的小さいプラットフォームサイズは、典型的には、センサー設置、例えば、左側心臓表層の上または中への設置を意図されるセンサーに用いられる。センサーは、これら利用可能面積よりも小さい、典型的には0.001mm2から1mm2、好ましくは0.01mm2から0.1mm2の足型を持つことが好ましい。もちろんこのサイズ制限は、呼気量、呼気の酸素濃度、外部心拍数等を測定する必要のあるセンサーには適用されない。例えば、ある実施態様では、周囲圧力、または、周囲圧力の代理圧を測定するのに1個以上のセンサーが用いられる。周囲圧力は、様々な目的に、例えば、心臓空間内の測定圧との比較に用いられる。ある実施態様では、このセンサーは、患者の内部に、例えば、鎖骨近傍の皮下に、または、その他の適当な部位に埋め込まれ、一方、別の実施態様では、このセンサーは、患者の体外に置かれる。次に、1個以上の心臓空間の任意の圧を、その空間(単複)における絶対圧(単複)を測定し、周囲圧力(または雰囲気代理圧)センサーを用いて周囲圧力を測定し、絶対圧から周囲圧力を差し引くことによって定めてもよい。
一つの実施態様では、カテーテル102が、左心臓のカテーテル挿入工程に用いられ、従って、左室に関連する心臓パラメータを測定する。一方、他の実施態様は、心臓の他の部屋に対して最適化され、従って、心臓の他の三つの部屋のうちの一つ以上のパラメータを測定する。従って、本出願では、LVEDPおよび(拡張末期圧)は、場合によっては相互交換的に使用されることがある。なぜなら、LVEDPは、単にEDPの一例だからである。
LVEDVを決定するために最近用いられる一つの方法は、心臓の1枚以上のX線画像と、電子カーソルによる心室輪郭の手書きを用いる。次に、この輪郭を、経験的な推定式と結びつけて使用し、拡張末期の心臓容量の推定値を計算する。この技術は面倒で手間がかかり、多数の拡張末期容量を推定するのには実際的ではない。さらに、心臓の、僅かに1枚か2枚の投影図を用いるだけなので、測定にはかなりの誤差が含まれる。
拡張末期容量を推定するもう一つの方法は、カテーテル上に取り付けた温度センサーアレイを用いて、血液の温度を定めることである。より低い温度の、ある量の血液を、拡張期に心室に注入する。正確度を向上させるために、この希釈液の温度を、それがカテーテルを離れる直前に測定してもよい。次に、注入された血液の容量(VI)、血液の比熱(CB)、希釈液の比熱(CI)、血液の希釈されていない時の温度(TB),希釈液の温度(TI)、および拡張末期における希釈血液の平均温度(TD)を知ったならば、下記の式を用いて拡張末期容量(VD)を計算することが可能である。すなわち、
別の実施態様では、拡張末期容量を推定する方法は、恐らく光ファイバーを組み込んだ、光源アレイと光学センサーを用いる。既知の濃度の染料を含む、ある容量の溶液を注入し、拡張期に心室に分散させる。血液中の染料の濃度は、吸収または蛍光法によって測定してもよい。例えば、蛍光法は、一つの波長の光を血液中に照射し、異なる(蛍光)波長における光の強度を検出することを必要とする。血液中の染料濃度は、励起光の強度を上回る蛍光強度の比の直線関数である。そこで、注入された血液の容量(VI)、希釈されていない血液における染料濃度(DB)、希釈液における染料濃度(DI)、および拡張末期における希釈血液の平均染料濃度(DD)を知ったならば、下記の式を用いて拡張末期容量(VD)を計算することが可能である。すなわち、
別の実施態様では、心室に流体を導入せずに、拡張末期容量を定めることは有利と思われる。ある実施態様では、静止値から、拡張末期容量または拡張末期圧を導くことはさらに有利であろう。これを実現するためには、カテーテルは、少なくとも希釈液(熱的、伝導的、または、染料希釈液を要するが、あるいは、前記好ましい実施態様の場合と同様、容量測定に超音波を用いるのであれば何も必要としない)と同じ容量を保持できるバルーンを含んでもよい。バルーンは先ず前回サイクルの収縮期において心室内で膨らませ、対応する量の血液が心室から駆出されるのを助長する。拡張末期容量を、それに影響を与えずに定めるために、バルーンは、拡張期、同時に心室に注入された希釈液の容量と等しい容量だけ、完全に凋ませる。従って、バルーンが凋むにつれて、希釈液が、心室内の圧を増加も、低下もさせずに心室に添加される。拡張末期容量を定量している間、拡張末期容量および/または拡張末期圧を、静止状態から下げると有用である。これは、先ず、収縮相で、あるいは、繰り返しサイクルの場合には、大動脈弁が閉鎖した直後に、バルーンを膨らますことによって実現される。次に、心室の拡張充填期において、一定量の希釈液がその心室に注入される。バルーンは同時に、完全に、加えた希釈液の容量よりも大きな容量で凋ませられて、拡張末期圧と容量を低下させる。拡張末期容量は、前述の希釈法の一つを用いて決定する。一つの実施態様では、一つ以上の超音波トランスジューサーを用いて、心室容量を連続的に測定し、一方、バルーンは収縮期に膨らませられ、拡張期に凋ませられ、拡張末期圧および/または容量を低下させる。
LVESVを測定する一つの方法は、前記の容量連続測定システムのうちの一つを用いて、LVVをそれが最小になる時点で記録することである。LVESVを測定するための別法は、大動脈流速が、その最大値後最初にゼロになる時点のLVVである。この二つの記録容量の差は、僧帽弁逆流、および大動脈弁閉鎖後における左から右への分路流の結合に等しい。
駆出分とは、典型的には、拡張末期容量と、収縮末期容量との差の、拡張末期容量に対する比と定義される。この計算は、EDVおよびESVを測定する前述の方法から任意に選ばれるものによって実行が可能である。
一つの実施態様では、血液速度または流速センサーは、カテーテルの結合され、大動脈の中に挿入される。このセンサーは、定期的に、例えば、約1ミリ秒に1回血流速度をサンプルし、その情報を、コントローラーまたは他のプロセッサーに送信する。次に、コントローラーは、1秒(または、次の工程を代表する他の類似の期間)に渡って収集した読み取り値を平均することによって平均流速を定める。このサンプリング時間の間、心拍出量は、公認された方法のうちの一つ、例えば、酸素消費を用いるフィックの法則、または希釈法(熱希釈、コンダクタンス希釈、または、染料の希釈)によって独立に測定される。(Grossmanの「心臓カテーテル導入法および血管造影法(“Cardiac Catheterization and Angiography”)」、pp.101−117はこれらの方法を詳細に記述する)。このようにして測定された心拍出量は、平均速度または流速によって除せられて換算係数を定める。この係数では、速度または流速センサー近傍の大動脈断面は、サンプルされたサイクルおよびそれに続くサイクルの間、十分に定常であることを仮定する。血液速度または流速を測定する異なるいくつかの方法、例えば、熱希釈、せん断力測定、ピトー管法(停滞流対動態流)、超音波ドップラー、および/または、適当な、他の任意の方法が可能である。一旦換算係数が定められたならば、1回拍出量は任意のサイクルについて決定が可能で、換算係数と、そのサイクルを通しての速度の積分値の積に等しい。1回拍出時間も、連続する、拡張末期事象間の期間として計算される。次に、心拍出量は、単位を補正するように調整された、1回拍出時間における1回拍出量の比として計算される。心係数とは、体表面積(BSA)で除した心拍出量であり、BSAは、患者の身長と体重に基づく既知の値である。1回拍出量係数とは、BSAで除した1回拍出量である。
一つの実施態様では、心予備力を測定する方法は、先ず、一つの心臓サイクルの開始時にLVEDPを測定し、次に、前述の方法を用いて、そのサイクルの間において心拍出量を測定することを含む。この測定を任意の数繰り返し、複数のデータペア(LVEDP、CO)が採取される。次に、拡張期に、ある量の流体を左室に注入し、得られた拡張末期圧を記録する。そのサイクルの心拍出量を、前述の方法を用いて記録し、新しいデータポイント(LVEDP、CO)を記録する。この過程を望むだけ繰り返して、一組の(n>=2)データペアを生成する。次に、最小二乗法を用いて、データポイントを貫いて回帰直線が適合される。この線の勾配が心予備力に等しい。心予備力係数は、BSAで除した心予備力に等しい。
心予備力を測定する一つの方法は、先ず、LVEDPと、一つの心臓サイクルの開始時を測定し、次に、前述の方法を用いて、そのサイクルの1回拍出量を測定することである。この測定は、任意の回数繰り返してよく、また複数のデータペア(LVEDP、SV)を採取してもよい。次に、ある量の流体を、拡張期に左室に注入し、得られた拡張末期圧を記録する。そのサイクルの1回拍出量を前述の方法を用いて記録し、新たなデータポイント(LVEDP、SV)が記録される。この過程を望むだけ繰り返して、一組の(n>=2)データペアを生成する。次に、最小二乗法を用いて、データポイントを貫いて回帰直線が適合される。この線の勾配が1回拍出量予備力(SR)に等しい。1回拍出量予備力係数(SRI)は、BSAで除したSRに等しい。
心筋仕事量(MyW)は、単一心臓サイクルにおいて、心筋によって心臓中の血液に対して為された仕事を含む。これは、VがV(最大)からV(最小)に変動する際の、圧とdVの積分値、マイナス、VがV(最小)からV(最大)に変動する際の、圧とdVの積分値と数学的には定義される。従って、これは、収縮期において心臓組織によって為された仕事、マイナス、拡張期において生体によって心臓組織に対して為された仕事である。従って、心筋仕事量は、容量が減少する時の圧と容量の積分値と、容量が増加する時の圧と容量の積分値との差として表される。すなわち、
一つの実施態様では、心筋仕事予備力は、先ず、任意の心臓サイクルのLVEDPを記録し、次に、そのサイクルの心筋仕事量を計算することによって計算される。この測定を任意の数繰り返し、複数のデータペア(LVEDP、MyW)を採取する。次に、ある量の流体を拡張期に左室に注入し、得られた拡張末期圧を記録する。そのサイクルにおける心筋仕事量を前述の方法を用いて記録し、新たなデータポイントを記録する(LVEDP、MyW)。この過程を望むだけ繰り返して、一組の(n>=2)データペアを生成する。次に、最小二乗法を用いて、データポイントを貫いて回帰直線が適合される。この線の勾配は心筋予備力(MyR)に等しい。心筋予備力係数(MRI)は、BSAで除した心筋予備力に等しい。
1回拍出仕事量(SW)は、典型的には、循環系に対して左室によって為された仕事と定義される。この関係は、図4Aおよび4Bにグラフ形で表示される。本発明の一つの実施態様では、1回拍出仕事量は、大動脈に駆出された容量と、心室によって増大された圧との積の積分値を計算することによって定められる。ある実施態様では、平均充填圧が定められ、収縮期の心室圧から差し引かれる。次に、この差に、大動脈に流入する血液量を掛ける。次に、この積を、単一拍出について積分して1回拍出量を計算する。すなわち、
従って、SWは、心筋仕事量と区別することが可能である。この二つのパラメータの差は、逆流が測定に関与する度合いの差を含む。心筋仕事量は、心臓が果たす仕事を測定する。一方、SWは、心臓が、循環系に対して果たす仕事を測定する。本発明によって測定が可能なさらにもう一つのパラメータである心効率(CE)は、心筋仕事量に対するSWの比と定義されるが、心臓が、心筋の仕事を、拍出の仕事に変換する効率の尺度である。このパラメータは、例えば、両心室デバイスによって、その性能を最適化するために使用することが可能である。
心増幅(CA)は、拡張末期容量のマージン増加による1回拍出量のマージン増加と定義される。一つの実施態様では、心増幅は、先ず、ある任意の心臓サイクルのLVEDVを記録し、次に、そのサイクルの1回拍出量を計算することによって計算される。この測定を任意の数繰り返し、複数のデータペア(LVEDV、SV)を採取する。次に、ある量の流体を拡張期に左室に注入し、得られた拡張末期容量を記録する。そのサイクルにおける1回拍出量を前述の方法を用いて記録し、新たなデータポイントを記録する(LVEDV、SV)。この過程を望むだけ繰り返して、一組の(n>=2)データペアを生成する。次に、最小二乗法を用いて、データポイントを貫いて回帰直線が適合される。この線の勾配は心増幅に等しい。
一つの実施態様では、弁圧勾配(VG)は、大動脈弁圧勾配の場合のように、一つは心臓弁の上流に、他方は下流に置かれた二つの圧センサーを用いることによって直接測定してもよい。別の実施態様では、僧帽弁の場合のように、VGはやや間接的に測定される。すなわち、僧帽弁では、上流圧は、既知の肺毛細管楔入圧測定法を用いて測定され、下流圧は左心室で測定される。いずれの場合も、弁を横切る圧勾配は、適当な充填期間を通じて測定され、一方、弁を通過する血流も同時に定量される。大動脈弁の場合、弁を通過する血流は、大動脈中の、前述の換算率既知の速度センサーによって測定され、僧帽弁の場合は、血流は、心室容量の拡張変化、マイナス、大動脈の換算率既知の速度センサーによって測定された、もしあれば、大動脈逆流として測定される。充填期間を通じて、複数のデータペアが、(△P、Q)の形で記録される。式中、△Pは圧勾配であり、Qは、弁を通過する瞬間的な流量速度である。次に、任意のサイクルにおける最大圧勾配(△P)が、そのサイクルのVGとして記録される。
であり、式中、COはcc/分で表した心拍出量、HRは拍動数/分、DFPは、秒/拍で表した充填期間、および△Pは、mmHgで表した、僧帽弁を横切る平均圧勾配である。この技術によって、流速と圧勾配の瞬時測定値を用いることにより弁面積のリアルタイム推定を実行することが可能である。従って、僧帽弁面積は
であり、式中、Qは、任意の時点において弁を通過する容量流速であり、△Pは、ほぼ同じ時点における圧勾配である。(この圧勾配は、通常は、右心カテーテルの支援を受けて測定され、肺毛細管楔入圧と左室圧の差である)。この式を用いて−ゴーリンおよびゴーリンの元の式を改変したもの−開口直径を、時間の関数として測定することが可能である。
フランク・スターリング(F−S)曲線は、文献において数多くの定義を持つ。それらは皆一般に、左室拡張末期容量(LVEDV)、または左室拡張末期圧(LVEDP)の変化による左室の血行出力の変化に関わる。F−S曲線のもっとも普遍的なタイプは、心拍出量対LVEDP、心拍出量対LVEDV、1回拍出仕事量対LVEDP、1回拍出仕事量対LVEDV、およびLVESP/LVEDP対LVEDVである。
本発明の一つの実施態様に従って生成され、要すれば随意に表示されてよい情報が示される。この情報は、一般に、「圧−容量ループ」と呼ばれるが、この情報は、様々の形態で表示される。一つの実施態様では、カテーテルを用いて腔内の圧と容量を、同時に、ほとんど同時に測定することによって圧−容量ループを作成する。容量は、上に詳細に論じたように、6個の互いに直交する超音波トランスジューサーを用いて測定してもよい。6個のトランスジューサーを用いて、トランスジューサーデバイス162から、心臓空間の内壁の様々な場所までの距離が測定される。この6個の距離は、内接卵円形に対する曲率半径を表す。あるいは別に、容量を測定するために、1個以上のフェイズドアレイ・トランスジューサーを用いてもよい。一つの実施態様では、複数のフェイズドアレイ・トランスジューサーの内、少なくとも二つを、カテーテルの軸の周囲に軸方向に配置させる。別の実施態様では、4個のフェイズドアレイ・センサーが、カテーテルの周囲の軸方向に配置される。
さらに別の実施態様では、ある薬物の、各種心臓および/または循環系機能に対する、一つ以上の用量/反応特性を測定するために、本発明の方法が用いられる。任意の薬物に対して大抵の患者はいく分独特の反応をするものであるから、任意の薬物について用量/反応曲線を知ることは、類似の薬物同士間の定量性に基づく選択、選択された薬物の最適用量レベルの定量的予測、および薬物併用の短期作用の定量的比較を可能とする。
上記の数字のいくつかは無次元であり、患者間での数値の比較、例えば、肥大値(H)および弾性値(EおよびME)の比較を可能とする。しかしながら、他の例では、心臓パフォーマンス計算値は無次元ではないので、数値が無次元となり、患者間で比較ができるようになるためには「正規化」しなければならない。例えば、心室パフォーマンス値(I)は、△P/△F値にセンサーの面積、または、患者の心臓または心室の面積を掛けることによって正規化しなければならない。心筋障害値(M)は、測定(SA/(SALV+SARV)を実行するのに用いたセンサー面積の、患者の心臓面積に対する比を用いて正規化される。
1)ペーシング無し。
2)最小電力消費、単一リードペーシング。
3)最小電力消費、両心室ペーシング。
4)A−V順序ペーシング(心房を心室の前に収縮させることによって心房拍出量を最適化する)。
5)最適効率設定(心筋仕事量単位当たりの1回拍出量を最大にする)。
6)最適心拍出量設定(低い心効率の犠牲において心拍出量を最大にする)。
a)医師によってプログラムされ、現場では変えられない。上記のうちのいくつかの組み合わせが、指定のスケジュールに従って、または、何か厳密な規約制度に従って選択される。(例えば、午後10時以降、および午前7時前は、各3サイクルにつき2回使用し、3番目は発射しない。午前7時と午後10時の間は#4のみを使用)。
b)血行動態測定値、その日の時間、あらかじめ設定された限界、活動センサー、心筋測定値、またはその他のパラメータの組み合わせに基づいてペーシングデバイスによって自動的に決められる。
Claims (88)
- 心臓ペーシングを改善するためのシステムであって、
心臓内に配置される1個以上のパラメータ測定デバイスを用いて前記心臓の少なくとも一つの特性を測定するための手段、
前記少なくとも一つの測定された特性を用いて少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータを計算するための手段、および
心臓ペーシングデバイスの少なくとも一つの機能的パラメータを自動的に調節するための手段、を備え、
前記少なくとも一つの機能的パラメータを自動的に調節するための手段が、
第1心臓パフォーマンスパラメータ計算値に対して第1相対的重みを割り当てるための手段、
第2心臓パフォーマンスパラメータ計算値に対して第2相対的重みを割り当てるための手段、
前記心臓ペーシングデバイスの少なくとも一つの装置性能パラメータを確定するための手段、
前記装置性能パラメータに第3相対的重みを割り当てるための手段、ならびに
前記第1および第2心臓パフォーマンスパラメータ計算値、前記少なくとも一つの装置性能パラメータ、ならびに前記第1、第2、および第3相対的重みに基づいて、前記少なくとも一つの機能的パラメータになされるべき前記少なくとも一つの調節を決定するための手段を備え、
ここで、前記心臓パーフォーマンスパラメータが、駆出分、心拍出量、心係数、一回拍出量、一回拍出量係数、圧予備力、予備容量、心予備力、心予備力係数、1回拍出量予備力係数、心筋仕事量、心筋仕事係数、心筋予備力、心筋予備力係数、1回拍出仕事量、1回拍出仕事係数、1回拍出仕事予備力、1回拍出仕事予備力係数、収縮駆出期間、1回拍出パワー、1回拍出パワー予備力、1回拍出パワー予備力係数、心筋パワー、心筋パワー係数、心筋パワー予備力、心筋パワー予備力係数、心筋パワー要求、dP/dt、d2P/dt、駆出収縮性、心効率、心増幅、弁勾配、弁勾配予備力、弁面積、弁面積予備力、弁逆流、弁逆流予備力、前記心臓による電気放射パターン、心臓静脈における酸素濃度、および二酸化炭素の酸素に対する比からなる群から選択され、
そして、前記少なくとも一つの装置性能パラメータが、前記心臓ペーシングデバイスのエネルギー消費率、最大電流、および最大電圧からなる群から選択され、
そして前記心臓ペーシングデバイスの前記少なくとも一つの機能的パラメータが、前記心臓ペーシングデバイスが活性化される対象として選択された電極、前記心臓ペーシングデバイス活性化のパルス幅、パルス振幅、パルス持続時間、心臓1サイクル当たりのパルス数、パルス極性、パルスのエネルギー効率、心臓のサイクルに対するパルスのタイミング、および前記心臓ペーシングデバイスの複数の電極から発せられるパルス同士のタイミングからなる群から選択される、システム。 - 前記少なくとも一つの機能的パラメータは、前記少なくとも一つの計算された心臓パフォーマンスパラメータに基づいて自動的に調節される、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの特性を測定するための手段は、少なくとも一つの心臓壁に埋め込まれた少なくとも一つのセンサーデバイスによって測定するために適している、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの特性を測定するための手段は、前記心臓の少なくとも一つの部屋に配される少なくとも一つのカテーテルデバイスによって測定するために適している、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの特性を測定するための手段は、少なくとも一つの心臓壁に埋め込まれた少なくとも一つのセンサーデバイスによって測定するためにさらに適している、請求項4に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つのカテーテルは、前記心臓の右側のみに配されるカテーテルを含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つのカテーテルは多重化カテーテルを含む、請求項4に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの多重化カテーテルは、前記心臓の左心室と右心室のうちの少なくとも一つの内部に、少なくとも部分的に配される、請求項7に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの特性を測定するための手段は、圧、容量、血流速度、血液酸素濃度、二酸化炭素濃度、壁応力、壁厚、力、電荷、電流、および電気伝導度のうちの少なくとも一つを測定するために適している、請求項1に記載のシステム。
- 各特性は、前記心臓の部屋、前記心臓の壁、および前記心臓に隣接する血管のうちの少なくとも一つにおいて測定される、請求項9に記載のシステム。
- 前記測定するための手段は、
前記心臓の左側の少なくとも一つの部屋における少なくとも一つの血液酸素濃度を測定するための手段、および
前記心臓の右側の少なくとも一つの部屋における少なくとも一つの血液酸素濃度を測定するための手段、
を備える、請求項9に記載のシステム。 - 全身血管抵抗を測定するための手段、および
前記測定された血液酸素濃度、および前記全身血管抵抗のうちの少なくとも一つに基づいて前記心臓ペーシングデバイスを自動的に調節するための手段、
をさらに備える、請求項11に記載のシステム。 - 前記少なくとも一つの特性を測定するための手段は、分路を有する患者において少なくとも一つの血液酸素濃度を測定するための手段を含む、請求項1に記載のシステム。
- パラメータ測定デバイスの少なくとも一部を、肺動脈、上大静脈、下大静脈、および右心室のうちの少なくとも一つの中に配置するための手段をさらに含み、前記パラメータ測定デバイスの前記部分は、血液の酸素含量を測定する手段を含む、請求項13に記載のシステム。
- 前記自動的に調節するための手段は、前記パラメータ測定デバイスによって測定された少なくとも一つの血液酸素含量に基づいて前記心臓ペーシングデバイスの前記少なくとも1つの機能的パラメータを調節するために適している、請求項14に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、1本以上のペーシングリードを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記ペーシングリードのうちの少なくとも1本は、その長さに沿って配された少なくとも2個以上の電極を含む、請求項16に記載のシステム。
- 前記2個以上の電極は、前記少なくとも1本のペーシングリードと多重化される、請求項17に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの機能的パラメータを調節するための手段は、心臓ペーシングデバイスの活性化される対象として選択された電極、心臓ペーシングデバイス活性化用のパルス幅、パルス振幅、パルス持続時間、前記心臓の1サイクル当たりのパルス数、パルス極性、パルスのエネルギー効率、前記心臓のサイクルに対するパルスの互いに対するタイミング、および前記ペーシングデバイスの複数の電極から発せられるパルス同士のタイミングのうちの少なくとも一つを調節するために適している、請求項1に記載のシステム。
- 第3心臓パフォーマンスパラメータ計算値に対して第3相対的重みを割り当てるための手段、
および
前記第1、第2、および第3心臓パフォーマンスパラメータ計算値、および前記第1、第2、および第3相対的重みに基づいて、前記少なくとも一つの調節を決定するための手段、
をさらに備える、請求項1に記載のシステム。 - 前記心臓パフォーマンスパラメータのうちの少なくとも一つに相対的重みを割り当てる少なくとも一つの指令を、ユーザーから受容するために手段をさらに備え、前記少なくとも一つの機能的パラメータを調節するための手段は、前記少なくとも一つの心臓パフォーマンスのパラメータと、各心臓パフォーマンスパラメータに割り当てられた相対的重みに基づいて、前記少なくとも一つの機能的パラメータに対して実施すべき調節を決定するために適している、請求項1に記載のシステム。
- 少なくとも一つの装置性能パラメータに対して相対的重みを割り当てる追加指令を、ユーザーから受容するための手段をさらに備え、前記少なくとも一つの機能的パラメータを調節するための手段は、前記少なくとも一つの心臓パフォーマンスのパラメータ、前記少なくとも一つの装置性能パラメータ、およびそれぞれに割り当てられた前記相対的重みに基づいて、前記調節を決定するために適している、請求項21に記載のシステム。
- 少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータ計算値を、データとしてユーザーに提供するための手段をさらに備え、請求項1に記載のシステム。
- 前記データは、ディスプレイモニターにおいて一つ以上の画像として提供される、請求項23に記載のシステム。
- 前記心臓パフォーマンスパラメータ計算値のうちの一つ以上をユーザーに提供するように指示する少なくとも一つの指令をユーザーから受容するための手段をさらに備える、請求項23に記載のシステム。
- 前記調節後に前記心臓の少なくとも一つの特性を測定するための手段、
前記少なくとも一つの再測定された特性を用いて前記少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータを計算するための手段、および
心臓ペーシングデバイスの少なくとも一つの機能的パラメータを自動的に調節するための手段、
をさらに備える、請求項23に記載のシステム。 - 前記測定、計算、および調節は複数回行われ、前記心臓パフォーマンスパラメータ計算値は、前記ペーシングデバイスの機能的パラメータの調節の度ごとにデータの形でユーザーに提供される、請求項26に記載のシステム。
- 前記データは、ディスプレイモニターにおいて三次元グラフの形でユーザーに提供される、請求項27に記載のシステム。
- 自動的に調節するための手段は、各心臓サイクル中に作動しないようなタイミングで前記心臓ペーシングデバイスを作動させるように該デバイスを設定するための手段を備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記タイミングは、2サイクル毎に1度、3サイクル毎に1度、および4サイクル毎に1度の作動からなる群より選択される、請求項29に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスを設定するための手段は、可能な作動パターンの群の内から少なくとも一つの作動パターンを選択するための手段をさらに備える、請求項29に記載のシステム。
- 自動的に調節するための手段は、前記心臓ペーシングデバイスによって、前記心臓の少なくとも第1部屋を、前記心臓の少なくとも第2部屋を刺激する前に、刺激するための手段を備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、右心室を刺激する前に右心房を刺激する、請求項32に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、両心室を刺激する前に両心房を刺激する、請求項32に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、左心室を刺激する前に右心室を刺激する、請求項32に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、右心房を刺激する前に右心室を刺激する、請求項32に記載のシステム。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、右心室または右心房を刺激する前に、左心室を刺激する、請求項32に記載のシステム。
- 前記自動的に調節するための手段は、
前記パラメータ測定デバイスによって測定された少なくとも一つの左心室拡張末期圧を、あらかじめ定義された左心室拡張末期圧制御範囲と比較するための手段、および
前記心臓ペーシングデバイスを前記比較に基づいて調節するための手段、
をさらに備える、請求項32に記載のシステム。 - 少なくとも一つの右心室圧を測定するための手段、および
前記心臓ペーシングデバイスを、前記比較と前記右心室圧測定値に基づいて調節するための手段、
をさらに備える、請求項38に記載のシステム。 - 自動的に調節するための手段は、前記心臓ペーシングデバイスに指令して、前記心臓の少なくとも第1弁を、前記心臓の少なくとも第2弁を刺激する前に、刺激させるために適している、請求項1に記載のシステム。
- 前記測定するための手段は、
前記心臓の右心房および右心室のうちの少なくとも一つの中に配置された第1リードを用いて少なくとも第1圧を測定するための手段、ならびに
前記心臓の左心室を被う冠状静脈に配置された第2リードを用いて少なくとも第2圧を測定するための手段、
を備える、請求項1に記載のシステム。 - 周囲圧力を測定するための手段をさらに備える、請求項41に記載のシステム。
- 計算するための手段は、前記第2圧から左心室圧を推定するために適している、請求項41に記載のシステム。
- 前記調節するための手段は、前記第1および第2リードの作動タイミングを調節するために適している、請求項41に記載のシステム。
- 前記作動タイミングを調節するための手段は、左心室拡張末期圧を最小にするように前記タイミングを調節するために適している、請求項44に記載のシステム。
- 前記作動タイミングを調節するための手段は、少なくとも一つのセンサーによって測定された少なくとも一つのパラメータ測定値に応じて、左心室拡張末期圧を最小にするように前記タイミングを調節するために適している、請求項44に記載のシステム。
- 前記作動タイミングを調節するための手段は、左心室拡張末期圧を上げて、心拍出量を増すように前記タイミングを調節するために適している、請求項44に記載のシステム。
- 前記作動タイミングを調節するための手段は、少なくとも一つのセンサーによって測定された少なくとも一つのパラメータ測定値に応じて、心拍出量を増すように前記タイミングを調節するために適している、請求項44に記載のシステム。
- 心臓ペーシングを改善する装置であって、
心臓の少なくとも一つの特性を測定する、少なくとも一つの測定デバイス、および
前記少なくとも一つの測定デバイスと結合したプロセッサーを含み、前記プロセッサーは、前記少なくとも一つの特性の測定値に基づいて少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータを計算し、心臓ペーシングデバイスに対して実施すべき少なくとも一つの調節を決定し、前記少なくとも一つの調節を前記心臓ペーシングデバイスに送信し、
前記少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータは、駆出分、心拍出量、心係数、一回拍出量、一回拍出量係数、圧予備力、予備容量、心予備力、心予備力係数、1回拍出量予備力係数、心筋仕事量、心筋仕事係数、心筋予備力、心筋予備力係数、1回拍出仕事量、1回拍出仕事係数、1回拍出仕事予備力、1回拍出仕事予備力係数、収縮駆出期間、1回拍出パワー、1回拍出パワー予備力、1回拍出パワー予備力係数、心筋パワー、心筋パワー係数、心筋パワー予備力、心筋パワー予備力係数、心筋パワー要求、dP/dt、d2p/dt、駆出収縮性、心効率、心増幅、弁勾配、弁勾配予備力、弁面積、弁面積予備力、弁逆流、および弁逆流予備力のうちの少なくとも一つを含み、
前記プロセッサーは、前記心臓パフォーマンスパラメータのうちの少なくとも一つに相対的重みを割り当て、前記心臓パフォーマンスパラメータ、およびそれぞれのパラメータに割り当てられた前記相対的重みに基づいて前記調節を計算することによって、前記少なくとも一つの調節を決定し、
前記プロセッサーは、前記心臓ペーシングデバイスから少なくとも一つの心臓ペーシングデバイス性能パラメータを受容し、前記プロセッサーはさらに、前記デバイス性能パラメータのうちの少なくとも一つに対して新たな相対的重みを割り当て、前記心臓パフォーマンスパラメータ、デバイス性能パラメータ、およびそれぞれのパラメータに割り当てられた相対的重みに基づいて、前記少なくとも一つの調節を計算する、装置。 - 前記少なくとも一つの測定デバイスは、前記心臓の少なくとも一つの壁の内部に埋め込みが可能な少なくとも一つのセンサーを含む、請求項49に記載の装置。
- 前記少なくとも一つの埋め込み可能なセンサーは、圧センサー、容量センサー、大きさセンサー、温度センサー、熱センサー、酸素センサー、二酸化炭素センサー、電気伝導度センサー、電位センサー、pHセンサー、化学センサー、流速センサー、光学センサー、音響センサー、ヘマトクリットセンサー、および粘度センサーのうちの少なくとも一つを含む、請求項50に記載の装置。
- 前記少なくとも一つの測定デバイスは、前記心臓の少なくとも一つの部屋の内部に配置が可能な、少なくとも1本のカテーテルを含む、請求項49に記載の装置。
- 前記少なくとも1本のカテーテルは少なくとも1本の多重化カテーテルを含む、請求項52に記載の装置。
- 前記少なくとも1本の多重化カテーテルは、圧センサー、容量センサー、大きさセンサー、温度センサー、熱センサー、酸素センサー、二酸化炭素センサー、電気伝導度センサー、電位センサー、pHセンサー、化学センサー、流速センサー、光学センサー、音響センサー、ヘマトクリットセンサー、および粘度センサーからなる群より選択される少なくとも一つのセンサーを含む、請求項53に記載の装置。
- 前記少なくとも1本の多重化カテーテルは、少なくとも一つの活性化素子をさらに含み、前記少なくとも一つの活性化素子は、電流または電圧の供給、電位の設定、生体電位の形成、心臓ペーシング、物質または局部の加熱、圧変化の誘起、物質の放出または捕捉、発光、音または超音波エネルギーの放射、および放射線放射からなる群より選択される機能を実行する、請求項54に記載の装置。
- 前記少なくとも一つの測定デバイスは、前記心臓の少なくとも一つの壁の内部に埋め込みが可能な少なくとも一つのセンサーをさらに含む、請求項52に記載の装置。
- 前記少なくとも一つの埋め込み可能なセンサーは、圧センサー、容量センサー、大きさセンサー、温度センサー、熱センサー、酸素センサー、二酸化炭素センサー、電気伝導度センサー、電位センサー、pHセンサー、化学センサー、流速センサー、光学センサー、音響センサー、ヘマトクリットセンサー、および粘度センサーのうちの少なくとも一つを含む、請求項56に記載の装置。
- 前記プロセッサーは前記心臓ペーシングデバイスと結合され、それによって、前記プロセッサーが前記デバイスの1個以上の機能的パラメータを自動的に調節することができる、請求項49に記載の装置。
- 前記プロセッサーは、前記少なくとも一つの調節を、無線接続を経由して前記心臓ペーシングデバイスに送信する、請求項49に記載の装置。
- 前記プロセッサーは、ディスプレイデバイスと結合可能であり、それによって、前記プロセッサーは、ユーザーが見られるように、前記心臓パフォーマンスパラメータの少なくとも一つを前記ディスプレイデバイスに送信することができる、請求項49に記載の装置。
- 前記プロセッサーはさらに、ユーザーが見られるように、少なくとも一つの心臓ペーシングデバイス性能パラメータを前記ディスプレイデバイスに送信する、請求項60に記載の装置。
- 前記プロセッサーは、前記ユーザーから一つ以上の指令を受容し、前記指令は、前記デバイスに表示される一つ以上の心臓パフォーマンスパラメータおよびペーシングデバイス性能パラメータの選択と、前記心臓ペーシングデバイスに対する前記少なくとも一つの調節を計算するに当たって前記プロセッサーによって使用される一つ以上の心臓パフォーマンスパラメータおよびペーシングデバイス性能パラメータの選択と、前記心臓パフォーマンスパラメータおよびペーシングデバイス性能パラメータのうちの少なくとも一つに対して割り当てられる相対的重要度の選択とからなる群より選択される、請求項49に記載の装置。
- 前記プロセッサーは、前記ユーザーからの前記一つ以上の指令に少なくとも一部は基づいて、前記少なくとも一つの調節を計算する、請求項62に記載の装置。
- 前記ユーザーが前記プロセッサーに対して一つ以上の指令を入力することができるよう、さらに入力手段を含む、請求項62に記載の装置。
- 前記心臓パフォーマンスパラメータの少なくとも一つをユーザーに表示するために、前記プロセッサーと結合したディスプレイデバイスをさらに含む、請求項49に記載の装置。
- 前記ユーザーが前記プロセッサーに対して一つ以上の指令を入力することができるよう、前記プロセッサーと結合した入力手段をさらに含む、請求項65に記載の装置。
- 前記心臓に電気刺激を与えるために、前記プロセッサーと結合した心臓ペーシングデバイスをさらに含む、請求項49に記載の装置。
- 前記心臓ペーシングデバイスは、1本以上のペーシングリードを含む、請求項67に記載の装置。
- 前記ペーシングリードの少なくとも1本は、その長さに沿って配置される二つ以上の電極を含む、請求項68に記載の装置。
- 前記二つ以上の電極は、前記少なくとも1本のペーシングリードと多重化される、請求項69に記載の装置。
- 心臓ペーシングを改善するシステムであって、
心臓ペーシングデバイス、
心臓の少なくとも一つの特性を測定するための少なくとも一つの測定デバイス、および
前記少なくとも一つの測定デバイスおよび前記心臓ペーシングデバイスと結合するプロセッサーを含み、前記プロセッサーは、前記少なくとも一つの特性測定値に基づいて少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータを計算し、前記心臓ペーシングデバイスに実施すべき少なくとも一つの調節を決定し、前記少なくとも一つの調節を前記心臓ペーシングデバイスに送信し、
前記少なくとも一つの心臓パフォーマンスパラメータは、駆出分、心拍出量、心係数、一回拍出量、一回拍出量係数、圧予備力、予備容量、心予備力、心予備力係数、1回拍出量予備力係数、心筋仕事量、心筋仕事係数、心筋予備力、心筋予備力係数、1回拍出仕事量、1回拍出仕事係数、1回拍出仕事予備力、1回拍出仕事予備力係数、収縮駆出期間、1回拍出パワー、1回拍出パワー予備力、1回拍出パワー予備力係数、心筋パワー、心筋パワー係数、心筋パワー予備力、心筋パワー予備力係数、心筋パワー要求、dP/dt、d2p/dt、駆出収縮性、心効率、心増幅、弁勾配、弁勾配予備力、弁面積、弁面積予備力、弁逆流、および弁逆流予備力のうちの少なくとも一つを含み、
前記プロセッサーは、前記心臓パフォーマンスパラメータのうちの少なくとも一つに相対的重みを割り当て、前記心臓パフォーマンスパラメータ、およびそれぞれのパラメータに割り当てられた前記相対的重みに基づいて前記調節を計算することによって、前記少なくとも一つの調節を決定し、
前記プロセッサーは、前記心臓ペーシングデバイスから少なくとも一つの心臓ペーシングデバイス性能パラメータを受容し、前記プロセッサーはさらに、前記デバイス性能パラメータのうちの少なくとも一つに対して新たな相対的重みを割り当て、前記心臓パフォーマンスパラメータ、デバイス性能パラメータ、およびそれぞれのパラメータに割り当てられた相対的重みに基づいて、前記少なくとも一つの調節を計算する、システム。 - 前記心臓ペーシングデバイスは、1本以上のペーシングリードを含む、請求項71に記載のシステム。
- 前記ペーシングリードの少なくとも1本は、その長さに沿って配置される二つ以上の電極を含む、請求項72に記載のシステム。
- 前記二つ以上の電極は、前記少なくとも1本のペーシングリードと多重化される、請求項73に記載のシステム。
- ユーザーにデータを提供するために前記プロセッサーと結合したディスプレイデバイスをさらに含み、前記プロセッサーは、前記心臓パフォーマンスパラメータ計算値の少なくとも一つに関わるデータを前記ディスプレイデバイスに送信する、請求項71に記載のシステム。
- 前記プロセッサーは、ユーザーが見られるように、少なくとも一つの心臓ペーシングデバイス性能パラメータを前記ディスプレイデバイスにさらに送信する、請求項75に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの測定デバイスは、前記心臓の少なくとも一つの壁の内部に埋め込みが可能な少なくとも一つのセンサーを含む、請求項71に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの測定デバイスは、前記心臓の少なくとも一つの部屋の内部に配置が可能な、少なくとも1本のカテーテルを含む、請求項71に記載のシステム。
- 前記少なくとも1本のカテーテルは少なくとも1本の多重化カテーテルを含む、請求項78に記載のシステム。
- 前記少なくとも1本の多重化カテーテルは、圧センサー、容量センサー、大きさセンサー、温度センサー、熱センサー、酸素センサー、二酸化炭素センサー、電気伝導度センサー、電位センサー、pHセンサー、化学センサー、流速センサー、光学センサー、音響センサー、ヘマトクリットセンサー、および粘度センサーからなる群より選択される少なくとも一つのセンサーを含む、請求項79に記載のシステム。
- 前記少なくとも1本の多重化カテーテルは、少なくとも一つの活性化素子をさらに含み、前記少なくとも一つの活性化素子は、電流または電圧の供給、電位の設定、生体電位の形成、心臓ペーシング、物質または局部の加熱、圧変化の誘起、物質の放出または捕捉、発光、音または超音波エネルギーの放射、および放射線放射からなる群より選択される機能を実行する、請求項80に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの測定デバイスは、前記心臓の少なくとも一つの壁の中に埋め込みが可能な少なくとも一つのセンサーをさらに含む、請求項78に記載のシステム。
- 前記少なくとも1本の埋め込み可能なセンサーは、圧センサー、容量センサー、大きさセンサー、温度センサー、熱センサー、酸素センサー、二酸化炭素センサー、電気伝導度センサー、電位センサー、pHセンサー、化学センサー、流速センサー、光学センサー、音響センサー、ヘマトクリットセンサー、および粘度センサーのうちの少なくとも一つを含む、請求項82に記載のシステム。
- 前記プロセッサーは、無線接続を介して前記心臓ペーシングデバイスに結合する、請求項71に記載のシステム。
- 前記プロセッサーはディスプレイデバイスに結合され、前記プロセッサーは、ユーザーが見られるように、前記心臓パフォーマンスパラメータの少なくとも一つを前記ディスプレイデバイスに送信する、請求項71に記載のシステム。
- 前記プロセッサーは、前記ユーザーから一つ以上の指令を受容し、前記指令は、前記デバイスに表示される一つ以上の心臓パフォーマンスパラメータおよびペーシングデバイス性能パラメータの選択と、前記心臓ペーシングデバイスに対して実施される少なくとも一つの調節を計算するに当たって前記プロセッサーによって使用される一つ以上の心臓パフォーマンスパラメータおよびペーシングデバイス性能パラメータの選択と、心臓パフォーマンスパラメータおよびペーシングデバイス性能パラメータのうちの少なくとも一つに対して割り当てられる相対的重要度の選択とからなる群より選択される、請求項71に記載のシステム。
- 前記プロセッサーは、前記ユーザーからの前記一つ以上の指令に少なくとも一部は基づいて、前記少なくとも一つの調節を計算する、請求項86に記載のシステム。
- 前記ユーザーが前記プロセッサーに対して一つ以上の指令を入力することができるよう、前記プロセッサーと結合した入力手段をさらに含む、請求項86に記載のシステム。
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