專利名稱：通過(guò)不同電極組進(jìn)行期外收縮刺激治療的遞送和感知的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)裝置，更具體地說(shuō)，涉及用于遞送期外收縮刺激治療的醫(yī)學(xué)裝置。
期外收縮刺激(ESS)治療包括，在心腔起搏的或自發(fā)的去極之后期外收縮間期(ESI)后將期外收縮起搏脈沖遞送到心腔。因此，ESS治療有時(shí)被稱為成對(duì)的、偶聯(lián)的或二偕的起搏。在第一次起搏的或自發(fā)的去極之后的不應(yīng)期以后施加期外收縮脈沖，引起該心腔隨后的電去極而不伴隨心肌收縮。因?yàn)樗痣娙O，所以期外收縮脈沖可稱為“興奮性”心臟刺激脈沖。
心腔的第二次去極相對(duì)于心臟的自發(fā)節(jié)奏有效減慢了心率，使得可以有更多的時(shí)間來(lái)填充心腔。而且，在施加期外收縮脈沖后的心臟循環(huán)中，心腔的第二次去極引起該心腔收縮力的增加。填充和收縮力的增加引起心博量的增加，在某些情況下導(dǎo)致心輸出量增加，尤其是當(dāng)ESS治療被遞送到一個(gè)或多個(gè)心室時(shí)。因此，ESS治療已被提議用于充血性心臟衰竭(CHF)和/或左心室功能失常(LVD)的治療。
一般講，用于遞送ESS治療的醫(yī)學(xué)裝置，如植入式心臟起搏器，包括連接于檢測(cè)心臟去極的電極的傳感放大器。這些醫(yī)學(xué)裝置，例如，可控制起搏和ESS脈沖遞送的時(shí)間，確證起搏和ESS脈沖奪獲(capture)心臟，并基于測(cè)得的去極來(lái)檢測(cè)心律不齊。然而，離電極最近的心肌組織通常會(huì)在通過(guò)電極遞送ESS治療后的一段時(shí)間內(nèi)暫時(shí)極化，導(dǎo)致與電極連接的傳感放大器的飽和，直到極化解除。通常，傳感放大器是空白的(blanked)，例如，在刺激脈沖的遞送之后與電極分開(kāi)一段時(shí)間，如空白期，以避免傳感放大器的飽和。
在通過(guò)電極(傳感放大器與其相連)遞送刺激脈沖后的一段時(shí)間內(nèi)，不管是飽和或者空白的，傳感放大器都不能檢測(cè)任何的心臟自發(fā)活動(dòng)。因此，當(dāng)一種醫(yī)學(xué)裝置在一個(gè)心動(dòng)周期中遞送起搏脈沖和一種或多種ESS脈沖時(shí)，傳感放大器將在心動(dòng)周期的一個(gè)很重要的時(shí)期內(nèi)不能檢測(cè)心臟的自發(fā)活動(dòng)。這使得該醫(yī)學(xué)裝置，例如，很難檢測(cè)可能致命的心律不齊。
總體上，本發(fā)明涉及遞送ESS到患者心臟的技術(shù)。一種植入式醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第一電極組將ESS刺激(在某些實(shí)施方式中為起搏刺激)遞送到心腔。所述植入式醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第二電極組感知心腔內(nèi)的電活動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，所述植入式醫(yī)學(xué)裝置可將比心臟起搏領(lǐng)域通常所用更短的空白間期應(yīng)用于與所述第二電極組連接的傳感放大器，使得該植入式醫(yī)學(xué)裝置更好地檢測(cè)心律不齊、自發(fā)活動(dòng)和誘發(fā)反應(yīng)。
在某些實(shí)施方式中，第一組電極包括負(fù)載在導(dǎo)線上的雙極電極對(duì)，該導(dǎo)線延伸到心腔中。在多種實(shí)施方式中，第二組電極包括置于心臟或其它心室之內(nèi)、周圍或之上(即心外膜)的雙極電極，這些電極的單極組合和/或至少一個(gè)與植入式醫(yī)學(xué)裝置的外殼(housing)整合的電極，第一組電極的一個(gè)或多個(gè)螺旋(coil)電極、針形(tip)電極、環(huán)狀電極，皮下電極陣列，表面電極，心內(nèi)膜電極，心外膜電極、圍心電極、基于門靜脈的電極或這些電極的組合。某些實(shí)施方式包括延伸到心腔的第二個(gè)導(dǎo)線，其負(fù)載有感知心腔內(nèi)電活動(dòng)的第二組電極。
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種方法，其中通過(guò)第一組電極將興奮性期外收縮電刺激遞送到患者心腔，通過(guò)第二組電極感知該心腔中的電活動(dòng)。
在其它實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)，它包括連接于第一和第二電極組的醫(yī)學(xué)裝置。該醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第一組電極將興奮性期外收縮電刺激遞送到患者心腔中，并通過(guò)第二組電極感知該心腔中的電活動(dòng)。
在另外一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)，它包括植入在患者中的植入式起搏器，以及從起搏器延伸到患者心腔某些位置的第一和第二導(dǎo)線。該系統(tǒng)還包括位置鄰近第一導(dǎo)線遠(yuǎn)端的第一對(duì)電極，以及位置鄰近第二導(dǎo)線遠(yuǎn)端的第二對(duì)電極。起搏器通過(guò)第一對(duì)電極將興奮性期外收縮電刺激遞送到患者心腔中，并通過(guò)第二對(duì)電極感知該心腔中的電活動(dòng)。
本發(fā)明一種或多種實(shí)施方式的詳細(xì)描述示于附圖以及下面的說(shuō)明書(shū)中。根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。


圖1是一個(gè)示意圖，表示一種示范性醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)，它包括植入在患者中的遞送期外收縮刺激治療的植入式醫(yī)學(xué)裝置。
圖2是一個(gè)示意圖，進(jìn)一步闡釋圖1的植入式醫(yī)學(xué)裝置以及患者的心臟。
圖3是圖1的植入式醫(yī)學(xué)裝置的功能框圖。
圖4是一個(gè)計(jì)時(shí)圖，表示圖1的本發(fā)明植入式醫(yī)學(xué)裝置所用的示范性空白間期。
圖5是一個(gè)示意圖，表示本發(fā)明醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)例。
圖6是一個(gè)示意圖，表示本發(fā)明醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)例。
圖1是一個(gè)示意圖，表示一種示范性醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)10，它包括植入患者14中的一種植入式醫(yī)學(xué)裝置(IMD)12。IMD12將期外收縮刺激(ESS)治療遞送到患者14的心臟18。在示出的實(shí)施例中，IMD10的形式是多腔心臟起搏器。
系統(tǒng)10還包括連接于IMD12并延伸到患者14的心臟18中的導(dǎo)線16A，16B，16C(總稱為“導(dǎo)線16”)。更具體地，右心室(RV)導(dǎo)線16A延伸穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)靜脈(未顯示)、上大靜脈(SVC)22、右心房28，進(jìn)入右心室20。左心室(LV)冠狀竇導(dǎo)線16B延伸穿過(guò)靜脈、SVC22、右心房28，進(jìn)入冠狀竇24內(nèi)鄰近心臟18的左心室26的自由壁的一點(diǎn)。右心房(RA)導(dǎo)線16C延伸穿過(guò)靜脈和SVC22，進(jìn)入心臟18的右心房28。
各個(gè)導(dǎo)線16包括電極(圖1未顯示)。IMD12通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線16負(fù)載的電極遞送ESS到心腔20、26、28中的一個(gè)或多個(gè)。在某些實(shí)施方式中，IMD12還通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線16負(fù)載的電極遞送起搏刺激(即，目的為引起心臟18的去極和收縮的刺激)到心腔20、26、28中的一個(gè)或多個(gè)。在示范性實(shí)施方式中，IMD 12以脈沖的形式遞送ESS和起搏刺激，在多個(gè)實(shí)施方式中，這些刺激具有單相、雙相或多相。如本領(lǐng)域所熟知的，位于導(dǎo)線16上的電極是單相或雙相的。
如下面將要更詳細(xì)描述的，IMD12通過(guò)負(fù)載在導(dǎo)線16上的一組電極來(lái)感知心腔20、26、28中的電活動(dòng)，該組電極與用于遞送ESS刺激到該心腔中的電極是不同的。換句話說(shuō)，當(dāng)IMD12通過(guò)負(fù)載于導(dǎo)線16上的第一組電極遞送ESS刺激到心腔20、26、28中之一時(shí)，IMD12通過(guò)負(fù)載于導(dǎo)線16上的第二組電極來(lái)感知該心腔中的電活動(dòng)。在IMD12還遞送起搏刺激的某些實(shí)施方式中，IMD12可通過(guò)第一組電極遞送起搏刺激到心腔。在示范性實(shí)施方式中，所述第一和第二組電極是第一和第二對(duì)電極。
一般，第二組電極的電極不與IMD12通過(guò)第一組電極遞送起搏和ESS刺激的位置緊鄰。因此，由通過(guò)第一組電極遞送刺激引起的心肌極化而導(dǎo)致的IMD12通過(guò)第二組電極檢測(cè)心臟18去極化能力的減弱不像用常規(guī)IMD時(shí)那樣大(常規(guī)的IMD是用與遞送刺激的電極同樣的一組電極來(lái)感知心臟18的電活動(dòng))。在示范性實(shí)施方式中，IMD12通過(guò)第二組電極感知時(shí)，在通過(guò)第一組電極遞送之后采用比常規(guī)IMD通常所用的空白間期更短的間期(常規(guī)的IMD是用與遞送刺激的電極同樣的一組電極來(lái)感知)。
通過(guò)用第二組電極感知心腔內(nèi)的電活動(dòng)，IMD12可檢測(cè)該心腔中由于心肌極化和較長(zhǎng)的空白間期導(dǎo)致常規(guī)IMD檢測(cè)不到的去極化。通過(guò)檢測(cè)這些去極化，IMD可更有效地檢測(cè)可能致死的心律不齊，也可檢測(cè)由通過(guò)第一組電極遞送刺激而引起的誘發(fā)反應(yīng)。在示范性實(shí)施方式中，響應(yīng)由導(dǎo)線16上的電極檢測(cè)到的心律不齊，IMD12為心臟18提供抗心動(dòng)過(guò)速起搏、心臟復(fù)律和/或除顫治療。在某些實(shí)施方式中，IMD12檢測(cè)遞送起搏和ESS刺激之后的誘發(fā)反應(yīng)以確定刺激是否奪獲心臟18，并且可根據(jù)測(cè)定的結(jié)果調(diào)節(jié)所述刺激的強(qiáng)度和/或時(shí)間以保持或重新奪獲心臟。
圖1所示系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)只是示范性的。根據(jù)本發(fā)明的IMD12可連接于任何數(shù)目的延伸到心臟18內(nèi)或其表面任何位置的導(dǎo)線16。例如根據(jù)本發(fā)明的某些醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)的實(shí)施方式包括分別延伸到右心室20或右心房28內(nèi)的單個(gè)導(dǎo)線16A或16C，或分別延伸到右心室20和右心房28內(nèi)的兩個(gè)導(dǎo)線16A和16C。一些實(shí)施方式包括位于如圖1所示位置的導(dǎo)線16A-C，以及位于右心室20之內(nèi)或與其鄰近的另外的導(dǎo)線16。其它一些實(shí)施方式包括延伸到左心房30內(nèi)某位置的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線16。
一些實(shí)施方式包括心外膜導(dǎo)線代替如圖1所示經(jīng)靜脈的導(dǎo)線16，或除如圖1所示經(jīng)靜脈的導(dǎo)線16之外還包括心外膜導(dǎo)線。此外，根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)不需要植入患者14中的IMD12，而是包括遞送刺激到心臟18的外部醫(yī)學(xué)裝置。這樣一種外部醫(yī)學(xué)裝置可通過(guò)經(jīng)皮導(dǎo)線16(該導(dǎo)線延伸穿過(guò)患者14的皮膚到心臟18之內(nèi)或之外的各個(gè)位置)或置于患者14皮膚上的透皮電極來(lái)遞送起搏和ESS刺激給心臟18。
在示范性實(shí)施方式中，IMD12以電脈沖的形式遞送ESS刺激。IMD12遞送ESS脈沖到心腔20、26、28中的一個(gè)或多個(gè)，在該心腔自發(fā)或起搏的去極化之后有一個(gè)期外收縮間期(extra-systolic interval，ESI)。在多個(gè)實(shí)施方式中，IMD12連續(xù)地、周期性地、響應(yīng)于使用者的激活、根據(jù)測(cè)得的生理參數(shù)等來(lái)遞送ESS脈沖。用于遞送ESS和控制ESS遞送的示范性技術(shù)描述于以通常方式轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利號(hào)5,213,098和6,438,408以及以通常方式轉(zhuǎn)讓的待批非臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/322,792(Atty.Dkt.P-9854.00)(2002年8月28日提交)(P-9854.00)和10/426,613(Atty.Dkt.P-11214.00)(2003年4月29日提交)中，均完整納入本文作為參考。
圖2是一個(gè)示意圖，進(jìn)一步說(shuō)明系統(tǒng)10。在某些實(shí)施方式中，各導(dǎo)線16包括伸長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)線體，其負(fù)載有多個(gè)被管狀絕緣外皮各自分開(kāi)的同心螺旋狀導(dǎo)體。與導(dǎo)線16A、16B、16C的遠(yuǎn)端鄰近的分別是雙極電極對(duì)40和42、44和46以及48和50。在示出的實(shí)施方式中，電極40、44和48的形式是環(huán)狀電極，電極42、46和50的形式是可伸長(zhǎng)的螺紋針形電極(helix tip electrode)，它們可伸縮地分別安裝在絕緣電極頭52、54和56內(nèi)。電極40-50的每一個(gè)連接于與之相連的導(dǎo)線16的導(dǎo)線體之內(nèi)的一個(gè)螺旋狀導(dǎo)線。
在示出的實(shí)施方式中，IMD10還包括無(wú)關(guān)(indifferent)外殼電極64和66，與IMD12的密封外殼68整合在一起。在某些實(shí)施方式中，IMD12通過(guò)雙極電極對(duì)40和42、44和46以及48和50中的一對(duì)或多對(duì)遞送起搏和ESS刺激到心腔20、26和28中的一個(gè)或多個(gè)。在其它實(shí)施方式中，IMD通過(guò)針形電極42、46、50的一個(gè)或多個(gè)與外殼電極64和66之一組合來(lái)遞送單極的起搏和ESS刺激到心腔20、26和28中的一個(gè)或多個(gè)。
在示范性實(shí)施方式中，IMD12通過(guò)一個(gè)或多個(gè)伸長(zhǎng)的螺旋狀電極58、60、62來(lái)遞送心臟復(fù)律和/或除顫治療到心臟18。在示出的實(shí)施方式中，螺旋狀電極58和60負(fù)載于導(dǎo)線16A，螺旋狀電極62負(fù)載于導(dǎo)線16B。螺旋狀電極58、60和62分別位于SVC22、右心室20和冠狀竇24。螺旋狀電極58-62由鉑、鉑合金或其它已知可用于植入式除顫電極的材料制成，長(zhǎng)度可約為5厘米。
如上所述，IMD12通過(guò)通過(guò)第一組電極遞送起搏和ESS刺激到心腔20、26和28中的一個(gè)或多個(gè)，通過(guò)第二組電極感知該心腔內(nèi)的電活動(dòng)。例如，在IMD12通過(guò)電極40和42遞送起搏和ESS刺激到右心室20的實(shí)施方式中，IMD12可通過(guò)電極44、46、48、50、58、60、62、64、66的任意組合來(lái)感知右心室20內(nèi)的電活動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，所述第一和第二組電極包括一個(gè)或多個(gè)公用電極。例如，在IMD12通過(guò)電極40和42遞送起搏和ESS刺激到右心室20的實(shí)施方式中，第二組電極可包括環(huán)狀電極40。
圖2所示系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)圖也只是示范性的。系統(tǒng)10可包括位于各個(gè)導(dǎo)線之上和位于心臟18內(nèi)或其表面的任意數(shù)目的電極。在某些實(shí)施方式中，例如，SVT螺旋狀電極58負(fù)載于導(dǎo)線16B或16C上。在某些實(shí)施方式中，IMD12不連接于螺旋狀電極或不包括外殼電極。此外，IMD12不需要遞送起搏刺激，它可遞送ESS刺激到心腔20、26、28、30的任何一個(gè)或多個(gè)。
圖3是一個(gè)功能框圖，說(shuō)明IMD12的示范性結(jié)構(gòu)。如圖3所示，IMD12的形式是具有基于微處理器的結(jié)構(gòu)的多腔植入式復(fù)律除顫器(或起搏器-心復(fù)律器-除顫器)。然而，該圖應(yīng)視為體現(xiàn)本發(fā)明多種實(shí)施方式的該類裝置的示范，而不應(yīng)視為限制性的。例如，據(jù)信本發(fā)明可實(shí)施于多種裝置中，包括提供ESS刺激但不提供起搏器和/或除顫器功能的裝置。
IMD12包括微處理器70。微處理器70執(zhí)行存貯于存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令，所述存儲(chǔ)器例如是只讀性存儲(chǔ)器(ROM)(未顯示)、電可擦可編程ROM(EEPROM)和/或隨機(jī)存取存貯器(RAM)72，所述程序指令控制微處理器70以執(zhí)行歸于微處理器70的功能。微處理器70通過(guò)地址/數(shù)據(jù)總線74連接于IMD12的多個(gè)其它組件，例如與這些組件通信和/或控制這些組件。
IMD12感知心臟18內(nèi)的電活動(dòng)，遞送ESS刺激到心臟18，在某些實(shí)施方式中，遞送起搏刺激到心臟18。在示范性實(shí)施方式中，起搏器計(jì)時(shí)/控制電路76通過(guò)經(jīng)電極40-50的一個(gè)或多個(gè)輸出電路78-82來(lái)控制ESS和起搏脈沖的遞送。具體地，輸出電路78連接于電極48、50以遞送ESS和/或起搏脈沖到右心房28，輸出電路80連接于電極40和42以遞送ESS和/或起搏脈沖到右心室20，輸出電路82連接于電極44、46以遞送ESS和/或起搏脈沖到左心室26。輸出電路78-82包括已知用于以脈沖形式存貯和遞送能量的電路，例如開(kāi)關(guān)、電容器等。
起搏器計(jì)時(shí)/控制電路76包括可編程的數(shù)字計(jì)數(shù)器，它控制遞送ESS脈沖的時(shí)間，其值是基于通過(guò)數(shù)據(jù)總線74從微處理器70收到的信息來(lái)設(shè)置的。在示范性實(shí)施方式中，電路76控制起搏或自發(fā)的去極化和將期外收縮脈沖遞送到心臟之間的間隔時(shí)間即期外收縮間期(ESI)，用于遞送ESS。電路76還優(yōu)選控制與起搏相關(guān)的逸搏間期，如與選定模式的起搏相關(guān)的心房和/心室逸搏間期。在某些實(shí)施方式中，IMD12遞送心臟再同步治療(CRT)，電路76控制兩心室起搏遞送的V-V間期。
起搏器/計(jì)時(shí)控制電路76在檢測(cè)R-波或P波之后或產(chǎn)生起搏脈沖之后重設(shè)間期計(jì)數(shù)器，從而控制心臟起搏功能和ESS的基礎(chǔ)計(jì)時(shí)。由起搏電路76確定的間期也可包括不應(yīng)期，其間感知的R-波和V-波不能有效重啟逸搏間期的計(jì)時(shí)以及起搏脈沖的脈寬。這些間期的長(zhǎng)短是由微處理器70響應(yīng)于RAM72中的數(shù)據(jù)來(lái)確定的，并且通過(guò)地址/數(shù)據(jù)總線74與電路76相聯(lián)系。ESS和/或起搏脈沖的振幅，例如存貯在輸出電路78-82的電容器中的能量，也是由在微處理器70控制下的電路76確定的。
微處理器70的功能是作為中斷驅(qū)動(dòng)裝置，響應(yīng)于來(lái)自起搏器計(jì)時(shí)/控制電路76的對(duì)應(yīng)于感知的P-波和R-波的發(fā)生和對(duì)應(yīng)于心臟起搏脈沖的中斷。電路76通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線74將這樣的中斷提供給微處理器70。在這些中斷之后，微處理器70進(jìn)行的任何必要的數(shù)學(xué)計(jì)算，且起搏器計(jì)時(shí)/控制電路76控制的數(shù)值或間隔被更新。
IMD12通過(guò)通過(guò)傳感放大器84、88、92感知心臟18內(nèi)的電活動(dòng)，所述傳感放大器84、88、92分別感知右心房28、右心室20和左心室26內(nèi)的電活動(dòng)。如上所述，IMD12通過(guò)與用于遞送ESS和起搏刺激到某心腔的電極不同的一組電極來(lái)感知心臟18的心腔內(nèi)的電活動(dòng)。在示出的實(shí)施方式中，為了將第二組電極與傳感放大器84、88、92連接，可將任意的電極40-50和58-64通過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣變換電路(matrix)96選擇性連接于傳感放大器84、88、92中的一個(gè)或多個(gè)?？赏ㄟ^(guò)地址/數(shù)據(jù)總線74將電極/放大器任務(wù)提供給開(kāi)關(guān)矩陣變換電路96并根據(jù)需要由微處理器70加以改變，也可由使用者通過(guò)本領(lǐng)域已知的裝置遙感勘測(cè)技術(shù)來(lái)編程或改變。
傳感放大器84、88、92的形式為自動(dòng)增益可控放大器，它提供可根據(jù)測(cè)得的P-波或R-波振幅的變化而調(diào)節(jié)的感知閾。每當(dāng)在與之相連的電極間感知的信號(hào)超過(guò)當(dāng)前感知閾時(shí)，傳感放大器84、88、92分別在RA輸出線86、RV輸出線88和LV輸出線92上產(chǎn)生信號(hào)。這樣，傳感放大器84、88、92分別用于檢測(cè)右心房、右心室和左心室自發(fā)的去極化，例如P-波和R-波。
如圖3所示，在ESS和起搏刺激遞送之后，起搏器計(jì)時(shí)/控制電路76將空白信號(hào)施于傳感放大器84、88、92。在示范性實(shí)施方式中，空白信號(hào)導(dǎo)致所述放大器與它們所選的電極不再連接，如本領(lǐng)域所知，出現(xiàn)空白間期。因?yàn)閭鞲蟹糯笃?4、88、92不與電極對(duì)48和50、40和42、44和46分別連接，因此由電路76施加的空白間期可能比常規(guī)IMD所用的間期要短。如上所述，更短的空白間期使得所述傳感器可在各心動(dòng)周期的更多(時(shí)間)部分內(nèi)感知去極化，使IMD12更有效地檢測(cè)誘發(fā)反應(yīng)和心律不齊。
示出的IMD12的結(jié)構(gòu)只是示范性的。例如，IMD12不一定包括開(kāi)關(guān)矩陣變換電路96，和/或電極不一定通過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣變換電路96選擇性連接于傳感放大器84、88、92。在某些實(shí)施方式中，傳感放大器84、88、92中的一個(gè)或多個(gè)直接并永久性連接于第二組電極。此外，雖然圖3中所示傳感放大器84、88、92各連接于第二組電極，但本發(fā)明不限于此，相反在某些實(shí)施方式中，這些傳感放大器中的一個(gè)或多個(gè)各自連接于雙極電極對(duì)40和42、44和46以及48和50中的一個(gè)。
在某些實(shí)施方式中，IMD12用本領(lǐng)域已知的心動(dòng)過(guò)速和纖維性顫動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和算法來(lái)檢測(cè)心臟18的心室和/或心房的心動(dòng)過(guò)速和纖維性顫動(dòng)。例如可通過(guò)檢測(cè)均率顯示為心動(dòng)過(guò)速的持續(xù)一系列短R-R或P-P間期或連續(xù)一系列的短R-R或P-P間期來(lái)確證心室或心房心動(dòng)過(guò)速或纖維性顫動(dòng)的存在。IMD12也可通過(guò)電極58-62中的一個(gè)或多個(gè)將一個(gè)或多個(gè)抗心動(dòng)過(guò)速起搏(ATP)治療遞送到心臟18，和/或?qū)⒊澔蛐呐K復(fù)律脈沖遞送到心臟18。
電極58-62連接于除顫電路98，該電路在微處理器70控制下遞送除顫和/或心臟復(fù)律脈沖。除顫電路98包括能量存貯電路如電容器，用于將存貯電路連接到電極58-62的開(kāi)關(guān)，以及用于控制存貯電路與電極的連接以產(chǎn)生具有所需極性和形狀的脈沖的邏輯電路。微處理器70可用逸搏間期計(jì)數(shù)器來(lái)控制這種除顫脈沖以及相關(guān)的不應(yīng)期的計(jì)時(shí)。當(dāng)患者12有心動(dòng)過(guò)速病史或?yàn)榱藨?yīng)對(duì)與ESS治療相關(guān)的心動(dòng)過(guò)速的可能性，IMD10可包括除顫器功能。在某些實(shí)施方式中，微處理器70分析代表心臟18電活動(dòng)的電描記圖信號(hào)以(例如)檢測(cè)心律不齊。開(kāi)關(guān)矩陣變換電路96用于選擇將可用的電極40-50和58-66中的哪些連接于寬帶(0.5-200Hz)放大器100以用于數(shù)字信號(hào)分析。電極的選擇是由微處理器70通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線74來(lái)控制的，這些選擇可根據(jù)需要而變化。來(lái)自開(kāi)關(guān)矩陣變換電路96選擇的電極并經(jīng)放大器100放大的模擬信號(hào)被A/D轉(zhuǎn)換器102轉(zhuǎn)換為多位數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)由微處理器70做數(shù)字化處理。在某些實(shí)施方式中，所述數(shù)字信號(hào)存貯在受直接存貯器存取電路(DMA)104控制的RAM72中，用于以后被微處理器70分析。
雖然本文描述的是基于微處理器的起搏器實(shí)施方式IMD10，但本發(fā)明可實(shí)施于各種包括一個(gè)或多個(gè)處理器的植入式醫(yī)學(xué)裝置中，所述一個(gè)或多個(gè)處理器可以是微處理器、控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、線場(chǎng)可編程門陣列(FPGAs)，或其它數(shù)字邏輯電路。
圖4是一幅計(jì)時(shí)圖，它表示本發(fā)明的IMD12所用的示范性空白間期。更具體地說(shuō)，圖4表示在一個(gè)心動(dòng)周期中IMD12所用的空白周期，在所述一個(gè)心動(dòng)周期中，起搏脈沖110和112分別被遞送到右心房28和右心室20，ESS脈沖114被遞送到右心室20(在起搏脈沖112遞送之后持續(xù)期外收縮間期)。如圖4所示，在遞送脈沖110-114之后，IMD12，更具體的說(shuō)是起搏器計(jì)時(shí)/控制電路76，將空白間期施加到傳感放大器84、88、92。圖中表示了IMD12所用的空白間期128-132，與常規(guī)IMD(通過(guò)電極40和42感知右心室20內(nèi)的電活動(dòng))通常所用的空白間期116-126進(jìn)行比較。
如圖4所示，當(dāng)常規(guī)IMD通過(guò)連接于傳感放大器的一對(duì)電極遞送脈沖時(shí)，200毫秒(ms)級(jí)的同腔空白間期116、124、126施于傳感放大器。當(dāng)脈沖被遞送到另一腔時(shí)，30ms級(jí)的短得多的跨腔(cross-chamber)空白間期118、120、122施于傳感放大器。如圖4所示，在一個(gè)心動(dòng)周期中，常規(guī)IMD右心室傳感放大器的總空白可達(dá)到430ms之多。如此長(zhǎng)的總空白時(shí)間可顯著削弱用于感知快速心室節(jié)律如心室心動(dòng)過(guò)速和纖維性顫動(dòng)的檢測(cè)算法，以及IMD12檢測(cè)誘發(fā)反應(yīng)以執(zhí)行奪獲檢測(cè)功能的能力。當(dāng)除ESS脈沖被遞送到心室之外，心房代償起搏脈沖(未顯示)也被遞送到心房時(shí)(其作用在上述納入的文獻(xiàn)中有更詳細(xì)描述)，常規(guī)IMD傳感放大器的總空白時(shí)間甚至更長(zhǎng)。
因?yàn)镮MD12通過(guò)第二組電極感知右心室20中的電活動(dòng)，更短的“遠(yuǎn)場(chǎng)(far-feild)”心室空白間期130和132取代同腔空白間期124、126施于傳感放大器80。遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期130和132可為30-120ms，產(chǎn)生的每周期總空白時(shí)間為90-270ms。遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期130和132的長(zhǎng)度可根據(jù)希望IMD12在心動(dòng)周期的更長(zhǎng)(時(shí)間)部分中進(jìn)行檢測(cè)的目的而選擇和調(diào)整。例如，30ms級(jí)的較短空白間期對(duì)于檢測(cè)誘發(fā)反應(yīng)可能是必需的，而對(duì)于檢測(cè)心律不齊可能需要120ms的較長(zhǎng)空白間期，從而可避免將誘發(fā)反應(yīng)計(jì)數(shù)為搏動(dòng)。
圖5和6是示意圖，表示根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)140、150的另外的實(shí)例。具體地，系統(tǒng)140、150表示可根據(jù)本發(fā)明使用的導(dǎo)線16的另外的結(jié)構(gòu)。例如，醫(yī)學(xué)裝置140包括一個(gè)延伸到心臟18的右心房28的導(dǎo)線16C和一個(gè)延伸到右心室20的導(dǎo)線16A。在這些實(shí)施方式中，IMD12可通過(guò)電極40、42遞送ESS脈沖給右心室20，通過(guò)電極40、48、50、58、60、64、66的任意組合感知右心室內(nèi)的電活動(dòng)。
圖6所示的醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)150包括一個(gè)延伸到心臟18的右心房28的導(dǎo)線16C和延伸到右心室20的兩個(gè)導(dǎo)線16A和16D。通過(guò)在右心室20內(nèi)提供兩個(gè)導(dǎo)線，醫(yī)學(xué)系統(tǒng)150的IMD12更有效地感知右心室18內(nèi)的電活動(dòng)，而沒(méi)有使用遞送ESS和起搏刺激的那組電極。具體說(shuō)，在示范性實(shí)施方式中，IMD12通過(guò)雙極電極對(duì)40、42和152、154中的一對(duì)遞送刺激，通過(guò)另一對(duì)感知電活動(dòng)。電極152、154的形式分別是環(huán)狀或針形電極，針形電極154是可伸縮地安裝在絕緣電極頭156內(nèi)的可伸長(zhǎng)的螺紋針形電極。
在示出的實(shí)施方式中，導(dǎo)線16A延伸到右心室20的尖部(apex)，導(dǎo)線16D延伸到右心室20的中隔(septum)?；蛘?，在某些實(shí)施方式中，導(dǎo)線16D可延伸到右心室20的心室流出道(VOT)。在示范性實(shí)施方式中，IMD12通過(guò)在通常的尖部位置的電極40、42感知電活動(dòng)(可提高IMD12用常用的心律不齊檢測(cè)技術(shù)來(lái)辨別心律不齊的能力)，并遞送ESS和起搏脈沖電極152、154到另外的位置，例如中隔壁(septal wall)或VOT。此外，將起搏刺激遞送到非尖部位置，如中隔壁或VOT，可改善產(chǎn)生的心室收縮的同步性。
已描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方式。這些以及其它實(shí)施方式都在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)。另外，醫(yī)學(xué)裝置技術(shù)領(lǐng)域所熟知的，本發(fā)明的方法可在處理器控制的任何合適的裝置中實(shí)施。因此，體現(xiàn)為可用于實(shí)施這些方法的可執(zhí)行指令的方法可存貯在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。如果所述方法存貯其上，則本發(fā)明清楚地包括所有類型的這類計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括通過(guò)第一組電極遞送興奮性期外收縮電刺激到患者心臟的腔中；和通過(guò)第二組電極感知所述腔中的電活動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一組和第二組電極適于長(zhǎng)期植入在患者中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一組和第二組電極適于長(zhǎng)期置于心臟內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一組和第二組電極是第一對(duì)和第二對(duì)電極。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一組電極包括第一針形電極和第一環(huán)狀電極，并且第二組電極包括下列電極中的一個(gè)第一環(huán)狀電極、第二針形電極、第二環(huán)狀電極、螺旋電極、基于罐的(can-based)電極、圍心電極、心外膜電極、心內(nèi)膜電極、基于門靜脈的電極。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一組和第二組電極的電極操作性連接于一個(gè)醫(yī)學(xué)電導(dǎo)線。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一組電極的電極操作性連接于第一導(dǎo)線，所述第二組電極的電極操作性連接于第二導(dǎo)線，所述第一組和第二組電極適于延伸到所述心臟的腔內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述遞送興奮性期外收縮電刺激到腔中包括遞送興奮性期外收縮電刺激到心臟右心室，所述感知腔中的電活動(dòng)包括感知右心室內(nèi)的電活動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述遞送興奮性期外收縮電刺激到右心室中包括遞送興奮性期外收縮電刺激到緊鄰心臟流出道和心室中隔之一的位置，感知右心室內(nèi)的電活動(dòng)包括從緊鄰心臟尖部的位置感知電活動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，感知心臟內(nèi)的電活動(dòng)包括響應(yīng)于通過(guò)第一組電極遞送的興奮性期外收縮電刺激而將遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期施于與第二電極組相連的傳感放大器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期的長(zhǎng)度小于約300毫秒。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期的長(zhǎng)度約為30-120毫秒。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括基于電活動(dòng)檢測(cè)心臟的心律不齊。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述感知腔內(nèi)的電活動(dòng)包括感知由興奮性期外收縮電刺激的遞送引起的誘發(fā)反應(yīng)。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)第一組電極遞送起搏刺激到所述腔中。
16.一種醫(yī)學(xué)裝置系統(tǒng)，包括；第一組和第二組電極；和一種連接于所述第一組和第二組電極的醫(yī)學(xué)裝置，其中該醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第一組電極遞送興奮性期外收縮電刺激到心臟的腔中并通過(guò)第二組電極感知所述腔中的電活動(dòng)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組和第二組電極的電極適于長(zhǎng)期植入在患者中。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組和第二組電極的電極適于長(zhǎng)期與心臟電連接。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組和第二組電極是第一對(duì)和第二對(duì)電極。
20.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一組電極包括第一針形電極和第一環(huán)狀電極，并且第二組電極包括下列電極中的至少兩個(gè)第一環(huán)狀電極、第二針形電極、第二環(huán)狀電極、螺旋電極、皮下電極、基于罐的電極、表面電極、圍心電極、心外膜電極、心內(nèi)膜電極、基于門靜脈的電極。
21.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括導(dǎo)線，其中所述第一組和第二組電極的電極操作性連接于所述導(dǎo)線。
22.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括第一和第二導(dǎo)線，其中第一組電極的電極操作性連接于第一導(dǎo)線，第二組電極的電極操作性連接于第二導(dǎo)線，并且所述第一組和第二組電極適于延伸到所述腔內(nèi)。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述腔是右心室，第一組電極的至少一個(gè)電極適于長(zhǎng)期置于緊鄰心室流出道和心室中隔之一的位置，第二組電極的至少一個(gè)電極適于長(zhǎng)期置于緊鄰心臟尖部的位置。
24.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述腔是右心室。
25.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)裝置包括連接于感知心臟內(nèi)的電活動(dòng)的第二組電極的傳感放大器，該裝置響應(yīng)于通過(guò)第一組電極遞送的興奮性期外收縮電刺激將遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期施于該傳感放大器。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期的長(zhǎng)度小于約300毫秒。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期的長(zhǎng)度約為30-120毫秒。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述空白間期中所述醫(yī)學(xué)裝置使傳感放大器與第二組電極分開(kāi)。
29.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感放大器通過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣轉(zhuǎn)換電路選擇性連接于第二組電極。
30.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)裝置基于心臟內(nèi)感知到的電活動(dòng)來(lái)檢測(cè)心臟的心律不齊。
31.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第二組電極感知由興奮性期外收縮電刺激的遞送引起的誘發(fā)反應(yīng)。
32.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)裝置包括心臟起搏器，并通過(guò)第一組電極遞送起搏刺激。
33.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述醫(yī)學(xué)裝置適于長(zhǎng)期植入在患者中。
34.一種醫(yī)學(xué)裝置，包括適于植入到患者中的植入式起搏器；第一和第二導(dǎo)線，所述導(dǎo)線各具有連接于起搏器的近端和適于操作性連接于患者心腔的遠(yuǎn)端；置于第一導(dǎo)線遠(yuǎn)端的第一對(duì)電極；和置于第二導(dǎo)線遠(yuǎn)端的第二對(duì)電極，其中所述起搏器通過(guò)第一對(duì)電極遞送興奮性期外收縮刺激到所述腔中，并通過(guò)第二對(duì)電極感知該腔中的電活動(dòng)。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一對(duì)電極包括第一針形電極和第一環(huán)狀電極，并且第二對(duì)電極包括下列電極中的至少兩個(gè)第二針形電極、第二環(huán)狀電極、螺旋電極、基于罐的電極、連接于第二導(dǎo)線的電極、皮下電極、表面電極、圍心電極、心外膜電極、心內(nèi)膜電極、基于門靜脈的電極。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述腔是心臟的右心室，第一針形電極適于長(zhǎng)期置于緊鄰心室流出道和心室中隔之一的位置，第二針形電極適于長(zhǎng)期置于緊鄰心臟尖部的位置。
37.存貯用于實(shí)施一種方法的可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括用于通過(guò)第一組電極將興奮性期外收縮電刺激遞送到患者心腔中的指令；通過(guò)第二組電極感知所述腔中的電活動(dòng)的指令。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述第一組和第二組電極適于長(zhǎng)期植入在患者中。
39.如權(quán)利要求38所述的介質(zhì)，其特征在于，所述第一組和第二組電極適于長(zhǎng)期置于心臟內(nèi)。
40.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，所述第一組和第二組電極是第一對(duì)和第二對(duì)電極。
41.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，所述第一組電極包括第一針形電極和第一環(huán)狀電極，并且第二組電極包括下列電極中的一個(gè)第一環(huán)狀電極、第二針形電極、第二環(huán)狀電極、螺旋電極、基于罐的電極、圍心電極、心外膜電極、心內(nèi)膜電極。
42.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，所述第一組和第二組電極操作性連接于一個(gè)醫(yī)學(xué)電導(dǎo)線。
43.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，所述第一組電極的電極操作性連接于第一導(dǎo)線，所述第二組電極的電極操作性連接于第二導(dǎo)線，所述第一和第二導(dǎo)線適于延伸到所述腔中。
44.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，所述用于將興奮性期外收縮電刺激遞送到腔中的指令還包括用于將興奮性期外收縮電刺激遞送到心臟右心室的指令，所述用于感知腔中電活動(dòng)的指令包括感知右心室中的電活動(dòng)。
45.如權(quán)利要求44所述的介質(zhì)，其特征在于，所述用于將興奮性期外收縮電刺激遞送到右心室中的指令還包括用于將興奮性期外收縮電刺激遞送到緊鄰心臟流出道和心室尖部之一位置的指令，所述用于感知右心室內(nèi)電活動(dòng)的指令包括用于從緊鄰心臟尖部的位置感知電活動(dòng)的指令。
46.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，用于感知心臟內(nèi)電活動(dòng)的指令還包括用于響應(yīng)通過(guò)第一組電極遞送的興奮性期外收縮電刺激而將遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期施于與第二組電極相連的傳感放大器的指令。
47.如權(quán)利要求46所述的介質(zhì)，其特征在于，所述遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期的長(zhǎng)度小于約300毫秒。
48.如權(quán)利要求46所述的介質(zhì)，其特征在于，所述遠(yuǎn)場(chǎng)空白間期的長(zhǎng)度約為30-120毫秒。
49.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，還包括基于電活動(dòng)檢測(cè)心臟的心律不齊。
50.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，其特征在于，所述用于感知腔內(nèi)電活動(dòng)的指令包括用于感知由興奮性期外收縮電刺激的遞送引起的誘發(fā)反應(yīng)的指令。
51.如權(quán)利要求37所述的介質(zhì)，還包括用于通過(guò)第一組電極遞送起搏刺激到所述腔中的指令。
全文摘要
公開(kāi)了遞送ESS到患者心臟的技術(shù)。一種植入式醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第一電極組將ESS刺激(在某些實(shí)施方式中為起搏刺激)遞送到心腔。所述植入式醫(yī)學(xué)裝置通過(guò)第二電極組感知心腔內(nèi)的電活動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，所述植入式醫(yī)學(xué)裝置可將比心臟起搏領(lǐng)域通常所用更短的空白間期應(yīng)用于與所述第二電極組連接的傳感放大器，使得植入式醫(yī)學(xué)裝置更好地檢測(cè)心律不齊和誘發(fā)反應(yīng)。多種電極可與本發(fā)明聯(lián)用，包括但不限于，針形、環(huán)狀、螺旋、基于罐的(can－based)、心內(nèi)膜、心外膜、圍心、基于門靜脈、皮下和/或表面電極。
文檔編號(hào)A61N1/362GK1863575SQ200480029162
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月7日
發(fā)明者G·C·齊爾默, C·D·德諾, N·V·謝斯 申請(qǐng)人:麥德托尼克公司