动态房室延迟优化

文档序号:491518 发布日期:2022-01-04 浏览:53次 >En<

阅读说明:本技术 动态房室延迟优化 (Dynamic atrioventricular delay optimization ) 是由 安琪 喻映红 于 2019-11-25 设计创作,主要内容包括:讨论了一种监视和治疗心力衰竭患者的系统和方法。该系统可接收不同心率或不同患者状况下的房室(AV)传导特性。包括刺激定时参数的刺激参数可存储在存储器中。该系统可以包括刺激控制电路,该刺激控制电路被配置为使用患者AV传导特性确定指示出要更新刺激参数所位于的定时的参数更新调度表,并且在确定出的参数更新调度表中动态地更新所存储的刺激参数集合的至少一部分。针对指定的心率或心率范围可以从刺激参数的集合中选择刺激参数以便在心脏刺激期间使用。(A system and method of monitoring and treating heart failure patients is discussed. The system may receive Atrioventricular (AV) conduction characteristics at different heart rates or under different patient conditions. Stimulation parameters including stimulation timing parameters may be stored in memory. The system may include a stimulation control circuit configured to determine a parameter update schedule using the patient AV conduction characteristics indicating timings at which stimulation parameters are to be updated, and to dynamically update at least a portion of the stored set of stimulation parameters in the determined parameter update schedule. Stimulation parameters may be selected from a set of stimulation parameters for a specified heart rate or heart rate range for use during cardiac stimulation.)

动态房室延迟优化

相关申请

本申请要求根据于2018年12月14日提交的美国临时专利申请序列号62/779,786的35U.S.C.§119(e)的优先权的权益,其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文档总体上涉及医疗系统和设备,并且更具体地,涉及用于治疗心力衰竭的电刺激的系统、设备和方法。

背景技术

充血性心力衰竭(CHF)是美国和全球的主要死因。当心脏无法充分供应足够的血液以维持健康的生理状态时,就会发生CHF。CHF可以通过药物治疗或电刺激治疗(例如心脏起搏)来治疗。

可植入医疗设备(IMD)已被用于监视CHF患者并在流动式环境中管理心力衰竭。一些IMD可能包括传感器以感测来自患者的生理信号,并检测心力衰竭恶化,诸如心力衰竭失代偿。频繁的患者监视和早期检测心力衰竭恶化可能有助于改善患者预后。识别未来心力衰竭事件风险升高的患者可能有助于提供及时治疗并预防或减少住院治疗。识别和安全管理有心力衰竭恶化风险的患者可以避免不必要的医疗干预、住院治疗并降低医疗保健成本。

IMD可包括脉冲发生器和电路,其被配置为电刺激心脏或其他可兴奋组织,以帮助恢复或改善心脏性能,或纠正心律失常。电刺激治疗的一个示例是心脏再同步治疗(CRT)。典型地作为双心室(BiV)起搏或仅同步左心室(LV)起搏被递送的CRT可适用于具有中度至重度症状和心室不同步的CHF患者。CRT通过向LV和RV两者发送电刺激来保持LV和右心室(RV)同步泵血。同步刺激可以提高心脏泵血效率并增加一些CHF患者的血流量。CRT可以减少与心力衰竭恶化相关联的住院治疗和发病率,并改善生活质量。

发明内容

除了其他方面,该文档还讨论了一种用于监视和治疗心力衰竭患者的患者管理系统。该系统可以接收患者房室(AV)传导特性的信息,诸如在不同心率或患者状况下。可以存储在存储器中刺激参数,包括刺激定时参数,诸如房室延迟(AVD)值。该系统可包括刺激控制电路,其被配置为使用接收到的AV传导特性的信息确定参数更新调度表(schedule),该参数更新调度表指示出要更新刺激参数集合的至少一部分所在的定时,并且在确定出的参数更新定时处动态地更新所存储的刺激参数集合的至少一部分。针对指定的心率或心率范围,可以从所存储的刺激参数的集合中选择刺激参数诸如AVD值以便在心脏刺激期间使用。

示例1是一种医疗设备系统,包括刺激控制电路,其被配置为:使用患者的房室传导特性确定参数更新调度表,该参数更新调度表指示出要更新刺激参数所在的定时;在确定出的参数更新定时处动态地更新存储在存储器中的包括刺激定时参数的患者的刺激参数的集合的至少一部分;以及针对指定的心率或心率范围,从刺激参数的集合中选择刺激参数以便在心脏刺激期间使用。

在示例2中,示例1的主题内容可选地包括:被配置为接收患者的房室传导信息的接收电路,以及被配置为使用所选择的刺激参数递送心脏刺激的刺激器电路。刺激控制电路可以被配置为使用接收到的房室传导信息来确定患者的房室传导特性。

在示例3中,示例1-2中任意一个或多个的主题内容可选地包括刺激定时参数,其可包括房室延迟(AVD)值,并且房室传导特性包括固有房室间隔(AVI)。

在示例4中,示例1-3中的任意一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为使用房室传导特性的变异性度量来确定参数更新定时。

在示例5中,示例4的主题内容可选地包括参数更新定时,其可以包括参数更新频率。刺激控制电路可被配置为,如果房室传导特性值的变异性度量低于变异性阈值,则降低对应于心率或心率范围的参数更新频率,并且如果房室传导特性的变异性度量高于变异性阈值,则增加参数更新频率。

在示例6中,示例1-5中的任意一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为:确定对应于多个心率的房室传导特性的值;以及使用在房室传导特性的值与对应的多个心率之间的协变性度量来确定参数更新定时。

在示例7中,示例6的主题内容可选地包括协变性度量,其可以包括相关性,并且该参数更新定时可以包括参数更新频率。刺激控制电路可被配置为,如果相关性低于相关性阈值时,则降低参数更新频率,并且如果相关性高于相关性阈值,则增加参数更新频率。

在示例8中,示例6的主题内容可选地包括协变性度量,其可以包括房室传导特性相对于心率变化的变化率。参数更新定时可以包括参数更新频率。该刺激控制电路可以被配置为:如果房室传导特性的变化率低于率阈值,则降低参数更新频率,并且如果房室传导特性的变化率高于率阈值,则增加参数更新频率。

在示例9中,示例1-8中的任意一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为进一步使用心律失常、心脏传导异常、或身体活动中的一个或多个的信息确定参数更新定时。

在示例10中,示例1-9中的任意一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为在确定出的参数更新定时处测量房室传导特性,并使用所测量的房室传导特性来动态地更新刺激定时参数的至少一部分。

在示例11中,示例10的主题内容可选地包括刺激定时参数的至少一部分的动态更新,这些刺激定时参数可包括历史刺激定时参数值和所测量的房室传导特性的加权组合,其中每个按各自的权重因子进行缩放。

在示例12中,示例11的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为使用患者的身体活动的信息来调整一个或多个权重因子。

在示例13中,示例1-12中的任何一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为在存储器中存储用于多个心率或心率范围中的每个的刺激定时参数集合。

在示例14中,示例13的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为在存储器中存储包括刺激定时参数集合和对应的多个心率或心率范围的刺激参数表。

在示例15中,示例1-14中的任意一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其被可配置为:生成(1)对应于多个心率或心率范围的房室传导特性值和(2)多个心率或心率范围这二者之间的回归模型,并将其存储在存储器中;以及使用所生成的回归模型来估计在特定心率下的房室传导特性的值;以及使用所估计的房室传导特性来动态地更新刺激定时参数的至少一部分。

示例16是一种操作系统来控制心脏刺激的方法。该方法包括以下步骤:使用患者的房室传导特性确定参数更新定时;在确定出的参数更新定时处动态地更新存储在存储器中的包括刺激定时参数的刺激定时参数集合的至少一部分;以及针对指定的心率或心率范围从刺激参数的集合中选择刺激参数以便在心脏刺激期间使用。

在示例17中,示例16的主题可选地包括刺激定时参数,其可包括房室延迟(AVD)值,并且房室传导特性包括固有房室间隔(AVI)。

在示例18中,示例16-17中任意一个或多个的主题内容可选地包括确定参数更新定时,其可包括使用房室传导特性的变异性度量。

在示例19中。示例16-18中任意一个或多个的主题内容可选地包括确定参数更新定时,其可以包括使用(1)对应于多个心率的房室传导特性的值和(2)多个心率这二者之间的协变性度量。

在示例20中,示例16-19中任意一个或多个的主题内容可选地包括在确定出的参数更新定时处测量房室传导特性。动态地更新刺激参数的集合的至少一部分,其包括使用以下加权组合:(1)历史刺激定时参数值以及参数和(2)在确定出的参数更新定时处测量的房室传导特性,其中每个由各自的权重因子缩放。

在示例21中,示例20的主题内容可选地包括使用患者的身体活动的信息来调整一个或多个权重因素。

在示例22中,示例16-21中的任意一个或多个的主题内容可选地包括使用所选择的刺激参数递送心脏刺激。

示例23是一种医疗设备系统,包括:刺激控制电路,其被配置为根据刺激参数的集合用于向患者递送心脏刺激信号:使用患者的房室传导特性来确定参数更新调度表,其指示出要更新刺激参数的至少一部分所处的定时;以及根据确定出的时间来动态地更新刺激参数的集合的至少一部分。

在示例24中,示例23的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为动态地更新刺激定时参数、刺激电极的数量或心脏刺激信号的刺激模式中的至少一个。

在示例25中,示例24的主题内容可选地包括心脏刺激信号的刺激模式,该刺激模式可包括仅左心室起搏模式或双心室起搏模式中的至少一种。

在示例26中,示例23–25中的任何一个或多个的主题内容可选地包括刺激控制电路,其可被配置为,对于指定的心率或心率范围从刺激参数的集合选择刺激参数以便心脏刺激期间用于患者。

本发明内容概述了本申请的一些教导,并非旨在是对本主题的排他性或穷举性的治疗。关于本主题的进一步细节可在详细说明和所附权利要求中找到。通过阅读和理解以下详细描述并查看形成其一部分的附图(其每个都不应被视为具有限制意义),本发明的其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的。本发明的范围由所附权利要求及其合法等同物限定。

附图说明

在附图的图中借由示例示出了各种实施例。这些实施例是说明性的,并非旨在是本主题的穷举或排他性实施例。

图1示出了患者管理系统和该系统可以在其中操作的环境的部分的示例。

图2示出了动态受控的心脏刺激系统的示例,其被配置为生成用于更新刺激参数的个性化调度表并且递送心脏刺激以治疗HF或其他状况。

图3是示出了特征生成器电路的示例的框图,该特征生成器电路被配置为生成一个或多个特征,用于确定用于更新刺激参数的定时或频率。

图4A-4C是示出了用于动态心脏起搏中的患者状况所指示的刺激参数表的示例的图。

图5是示出了用于更新刺激参数和根据更新后的刺激参数递送心脏刺激的方法的流程图。

图6示出了示例机器的框图,本文讨论的技术(例如,方法)中的任何一个或多个可以在该示例机器上执行。

具体实施方式

流动式医疗设备(AMD)(诸如IMD、皮下医疗设备、可穿戴医疗设备或其他外部医疗设备)可用于检测心力衰竭恶化并递送心力衰竭(HF)治疗以恢复或改善心脏功能。IMD可以耦合到具有电极的植入式引线,这些电极可以用于感测心脏活动、或递送HF治疗,诸如心脏刺激。AMD可具有可编程治疗功能,其允许手动或自动调整电刺激参数,诸如刺激腔室或部位、刺激模式或刺激定时。

AMD可以被配置为刺激各种心脏腔室以恢复心脏同步性并改善血液动力学。在CRT或BiV起搏期间,同步刺激可应用于心脏的LV和RV。可以同时刺激或使用RV-LV心室间起搏延迟(VVD)顺序地刺激RV和LV起搏部位。LV和RV起搏的递送可以相对于基准点定时,诸如由心房电极(心房感测,或AS)感测的固有心房去极化、或引发心房激活的心房起搏脉冲(AP)。如果在AS或AP之后的房室延迟(AVD)的时段内未检测到固有心室去极化,则LV和RV起搏可以在AVD结束时进行递送。

除了BiV起搏之外,还可以仅在一个心脏腔室诸如LV处递送刺激。仅LV起搏可能会改善某些患者的心脏同步性,诸如需要心脏再同步的具有完整房室(AV)传导的那些患者。与BiV起搏相比,仅LV起搏可能需要更简单的可植入手术,消耗更少的电力,并提供增加的电池寿命。像这样,它在临床上是更复杂的BiV治疗方案的有效替代方案。与BiV起搏的定时类似,如果在AVD的时段内未检测到固有的LV去极化,则可以在AS或AP之后的程序化AVD结束时递送LV起搏。

AMD可以被配置为同时或顺序地刺激心脏腔室的一个或多个部位。在常规单部位起搏(SSP)中,刺激了仅特定心脏腔室(例如,LV)的一个部位。可替选地,可以使用多部位起搏(MSP)作为SSP的替代方案。MSP涉及在心动周期内固有心脏腔室中的两个或更多个部位处进行电刺激。例如,在LV MSP中,多个LV部位可能同时受到刺激,或被一个或多个LV内时间偏移(ILVD)分离。MSP可以改善某些患者的LV功能和血液动力学反应。但是,MSP可能比SSP需要更多的能量,并且还可能增加系统设计和操作的复杂性。并非所有CHF患者都可以一致地从MSP中获得比SSP更多的益处。

刺激定时参数(诸如上面讨论的AVD、VVD或ILVD)可确定心脏刺激的时序。因为这样的时序可能会影响治疗效果和患者血液动力学预后,所以对刺激定时参数的正确选择或编程在HF管理中可能很重要。例如,AVD可以使用关于患者固有AV传导特性的信息来确定,诸如心电图(ECG)中的心动周期内P波和R波之间的固有AV间隔(AVI)、或皮下测得心电图(EGM)中的心动周期内心房事件(例如心房感测的(AS)或心房起搏的(AP)事件)与心室感测的事件(VS)之间的固有AVI。在患者中,固有AVI可能不会保持恒定,而是在多种生理或功能状况下变化。例如,患者健康状况的长期变化、HF进展(诸如重塑或失代偿)、或心率、姿势、姿势转变、身体活动、睡眠/清醒状态、药物、水合作用、饮食及其他因素的短期变化可能会影响AVI。像这样,使用先前优化的AVD的心脏刺激可能在不同的患者状况下无法提供最佳患者预后。

本发明人已经认识到在用于治疗HF的心脏起搏治疗中的若干技术挑战。一项挑战与个性化和动态HF治疗有关,以解决心脏起搏治疗效果的患者间差异,以及至少由于患者状况的长期或短期变化引起的心脏起搏效果随时间推移的患者内变化。及时调整刺激参数诸如AVD能够改善总体治疗功效。另一个挑战涉及保证足够的心室起搏治疗(例如,CRT),特别是对起搏依赖的患者。例如,在治疗优化以更新刺激参数期间,可能需要暂时暂停心室起搏治疗。一些常规起搏系统可以在治疗优化期间重新配置起搏电极(例如,LV起搏电极)以感测心脏电活动。例如,当患者状况发生变化时,对AVI的频繁评估可能需要将起搏电极重新配置为感测电极以感测心室的激活。频繁的电极重新配置可能会增加起搏系统的复杂性,对诸如固件周期等的计算资源提出更高的要求,增加设计和运营成本,并缩短电池寿命。为重新评估AVI而暂停起搏可能会对患者的预后产生不利影响。

本文档对HF的心脏起搏治疗中的上述挑战提供了技术解决方案,并且因此可以改进基于设备的HF管理的医疗技术。除了其他方面,本文档还提供了用于动态地更新刺激参数(包括刺激定时参数,诸如AVD值)的装置和方法。此处讨论的动态参数更新还可应用于其他刺激参数,诸如用于确定刺激部位或刺激模式。动态参数更新可以针对个别患者以及患者生理或功能状况定制心脏起搏治疗。在一些示例中,对应于众多患者状况(例如心率,心房起搏或心房感测的事件,姿势)的刺激参数值(例如,AVD值)可以存储在刺激参数表中。患者状况所指示的对刺激参数的调整可导致个性化的起搏治疗,以满足患者的需求。动态调整可以特定于心率或心率范围,或者基于逐搏(beat-to-beat)。除了改进的治疗效果和患者预后之外,本文讨论的系统和方法还可以降低与HF管理相关联的医疗保健成本。此外,本文档提供了可能影响刺激定时和治疗效果的状况的识别。这可以有利于医疗保健提供者跟踪患者HF进展并改善患者管理。

本文档还讨论了一种用于使用患者AV传导特性(例如,固有AVI)确定参数更新调度表的方法,该参数更新调度表指示出要更新刺激参数所在的定时。所存储的刺激参数的集合的至少一部分可以在确定出的参数更新调度表中进行更新。如上所述,常规心脏起搏治疗可能不得不在治疗优化期间频繁地暂停以感测AV传导特性。这不仅会影响患者的预后,还会增加设备的复杂性和成本。本文档中讨论的个性化参数更新定时可以基于患者状况(例如,心率、AV传导特性等)动态确定。这不仅可以对于患者状况及时地定制刺激参数和治疗,还可以减少总体起搏暂停时间。因此,可以改善患者预后和设备功能。

除了在各种患者状况下基于设备的心力衰竭患者管理的医疗技术的改进之外,本文讨论的系统、设备和方法还可以允许更有效的设备存储器使用,诸如通过存储和更新在临床上与患者的长期和短期变化状况更相关的刺激定时参数。除了治疗益处之外,本文档中讨论的个性化和动态调整治疗还可以节省设备功率并延长电池寿命。使用针对特定患者状况定制的个性化HF治疗,可以安排、规定或提供更少的不必要的干预或住院治疗;因此,可以实现总体成本节省。

图1示出了患者管理系统100和患者管理系统100可以在其中操作的环境的部分的示例。患者管理系统100可包括流动式医疗设备,诸如可通过一根或多根引线108A-108C电耦合到心脏105的可植入医疗设备(IMD)110,以及可以经由通信链路103与IMD 110通信的外部系统120。IMD 110的示例可以包括但不限于起搏器、除颤器、CRT设备、心脏重塑控制治疗(RCT)设备、神经调节器、药物递送设备、生物治疗设备、诊断设备(诸如心脏监护仪或环记录器)或患者监护仪及其他。IMD 110可以耦合到监视医疗设备,诸如床边或其他外部监护仪,或者可以由其代替。除了IMD 110之外或代替IMD 110,可以使用其他流动式医疗设备,其可以包括皮下医疗设备,诸如皮下监护仪或诊断设备,或外部监视或治疗医疗设备,诸如自动体外除颤器(AED)或动态心电(Holter)监护仪;可穿戴医疗设备,诸如基于贴片的设备、智能手表或智能配件;或床边监护仪。

IMD 110可以包括气密密封罐112,其可以容纳电子电路,该电子电路可以感测心脏105中的生理信号并且可以将一个或多个治疗电脉冲递送到目标区域,诸如在心脏中,诸如通过一根或多根引线108A-108C。患者管理系统100可以包括仅一根引线,诸如108B,或者可以包括两根引线,诸如108A-108B。

引线108A可以包括可以连接到IMD 110的近端和可以放置在诸如心脏105的右心房(RA)131的目标位置处的远端。引线108A可以具有可以位于或靠近其远端的第一起搏感测电极141,以及可以位于或靠近电极141的第二起搏感测电极142。电极141和142可以诸如经由引线108A中的单独导体电连接到IMD 110,诸如以允许感测右心房活动和心房起搏脉冲的可选递送。引线108B可以是除颤引线,其可以包括可以连接到IMD 110的近端和可以放置在诸如心脏105的右心室(RV)132的目标位置处的远端。引线108B可以具有位于远端处的第一起搏感测电极152、可以位于电极152附近的第二起搏感测电极153、可以位于电极153附近的第一除颤线圈电极154、以及可以位于距远端一定距离处(诸如用于上腔静脉(SVC)放置)的第二除颤线圈电极155。电极152至155可以诸如经由引线108B中的单独导体电连接到IMD 110。电极152和153可以允许感测心室EGM并且可以可选地允许递送一个或多个心室起搏脉冲,并且电极154和155可以允许递送一个或多个心室复律/除颤脉冲。在示例中,引线108B可以仅包括三个电极152、154和155。电极152和154可以用于感测或递送一个或多个心室起搏脉冲,并且电极154和155可以用于递送一个或多个心室复律或除颤脉冲。引线108C可以包括可以连接到IMD 110的近端和可以放置在诸如心脏105的左心室(LV)134中的目标位置处的远端。引线108C可以通过冠状窦133植入并且可以放置在LV上方的冠状静脉中,以便允许向LV递送一个或多个起搏脉冲。引线108C可以包括可位于引线108C的远端处的电极161和可位于电极161附近的另一个电极162。电极161和162可以电连接到IMD 110,诸如经由引线108C中的单独导体以便允许感测LV EGM并且可选地允许从LV递送一个或多个再同步起搏脉冲。附加电极可以被包括在引线108C中或沿着引线108C。在示例中,如图1中示出的,第三电极163和第四电极164可以被包括在引线108中。在一些示例中(图1中未示出),引线108A-108C中的至少一个、或除了引线108A-108C之外的附加引线可以植入皮肤表面下而不是在至少一个心脏腔室内,或者在心脏组织处或靠近心脏组织。

IMD 110可以包括可以感测生理信号的电路。生理信号可包括EGM或表示心脏105的机械功能的信号。气密密封罐112可用作电极,诸如用于感测或脉冲递送。例如,来自引线108A-108C中的一个或多个的电极可与罐式外壳112一起使用,诸如用于EGM的单极感测或用于递送一个或多个起搏脉冲。来自引线108B的除颤电极可以与罐式外壳112一起使用,诸如用于递送一个或多个心脏复律/除颤脉冲。在示例中,IMD 110可以感测诸如位于罐式外壳112或引线108A-108C中的一个或多个上的电极之间的阻抗。IMD 110可以被配置为:在电极的配对之间注入电流,感测电极的相同或不同配对之间的合成电压,并使用欧姆定律确定阻抗。阻抗可以在双极点配置(其中电极的相同配对可以用于注入电流和感测电压)、三极点配置(其中用于电流注入的电极配对和用于电压感测的电极配对可以共享共同电极)、或四极点配置(其中用于电流注入的电极可能不同于用于电压感测的电极)中感测。在示例中,IMD 110可以被配置为在RV引线108B上的电极和罐式外壳112之间注入电流,并且感测相同电极之间或RV引线108B上的不同电极和罐式外壳112之间的合成电压。可以从可以集成在IMD 110内的一个或多个生理传感器感测生理信号。IMD 110还可以被配置为感测来自一个或多个外部生理传感器或可以耦合到IMD 110的一个或多个外部电极的生理信号。生理信号的示例可以包括以下中的一个或多个:ECG、心内EGM、心率、心率变异性、胸内阻抗、心内阻抗、动脉压、肺动脉压、左心房压、RV压、LV冠状动脉压、冠状动脉血温、血氧饱和度、一种或多种心音、身体活动或劳力水平、对活动的生理反应、姿势、呼吸、体重或体温及其他。

在某些示例中,系统100可以包括不经由引线108A-108C系到IMD 110的一个或多个无引线传感器。无引线流动式传感器可以被配置为感测生理信号并与IMD 110无线通信。在一些示例中,IMD 110可以是无引线医疗设备。与诸如图1中示出的IMD 110的系留设备不同,无引线医疗设备不需要在电极和设备主体之间延伸的引线、导线或系绳。无引线医疗设备可以包括锚定或固定机构,用于将设备主体定位在目标植入物侧,诸如左心室、右心室、左心房或右心房之一的心内膜表面、或心脏的一部分的心外膜表面。无引线医疗设备可经静脉递送并定位在心脏上的血管内,诸如冠状静脉,其中无引线医疗设备上的一个或多个电极可直接或间接接触心脏的心外膜表面。这种无引线医疗设备的示例可以包括在题为“LEADLESS CARDIAC PACEMAKER HAVING A SENSOR WITH A LOWER POWER MODE”的Maile等人的共同转让的美国专利申请公开US2016/0051823中公开的无引线心脏起搏器(LCP),其全部内容通过引用并入本文。

以上借由示例而非借由限制的方式描述了这些引线和电极的布置和功能。取决于患者的需要和可植入设备的能力,这些引线和电极的其他布置和使用是可能的。

患者管理系统100可以包括动态受控的刺激电路113。动态受控的刺激电路113可以根据患者当前的生理或功能状况动态地确定治疗参数。患者状况(诸如患者健康状态、HF进展、重塑或失代偿、心率、姿势、姿势转变、身体活动、睡眠/清醒状态、药物、水合作用、饮食及其他因素)可能会影响心脏的电和机械属性,并且从而影响HF治疗效果。动态受控的刺激电路113可以使用传感器输入来确定刺激参数(例如,AVD)。在示例中,刺激参数可以连同相应的患者身体和生理状况一起布置在存储在存储器中的表中。在一些示例中,动态受控的刺激电路113可以基于传感器输入确定刺激部位(诸如在仅LV起搏和BiV起搏之间)或刺激模式(诸如在SSP和MSP之间)。动态受控的刺激电路113可以使用患者AV传导特性(诸如固有AVI)确定参数更新调度表(诸如要更新刺激参数所在的定时),并在确定出的参数更新定时处更新所存储的刺激参数的至少一部分。对于指定的心率(固有心率或心房起搏的心率)或心率范围,动态受控的刺激电路113可以从刺激参数的集合中选择刺激参数(例如,AVD值),并根据所选择刺激参数递送心脏起搏。刺激参数的个性化更新和动态受控的心脏起搏的示例在下面描述,诸如参考图2。

外部系统120可以允许对IMD 110进行编程,并经由通信链路103接收来自IMD 110的信息。外部系统120可以包括本地外部IMD编程器。外部系统120可以包括远程患者管理系统,其可以诸如从远程位置监视患者状态或调整一种或多种治疗。远程患者管理系统可以评估收集到的患者数据并提供警报通知,以及其他可能的功能。在示例中,远程患者管理系统可以包括中央服务器,其充当用于收集到的患者数据存储和分析的中央集线器。服务器可以配置为单、多或分布式计算和处理系统。远程患者管理系统可以附加地或可替选地包括一个或多个本地配置的客户端或安全地连接到服务器的远程客户端。客户端的示例可以包括个人台式机、笔记本电脑、移动设备或其他计算设备。系统用户(诸如临床医生或其他合格的医学专家)可以使用客户端安全地访问在服务器的数据库中聚集的存储的患者数据。

通信链路103可以包括感应遥测链路、射频遥测链路或电信链路中的一个或多个,诸如互联网连接。通信链路103可以提供IMD 110和外部系统120之间的数据传输。发送的数据可以包括例如由IMD 110获取的实时生理数据、由IMD 110获取并存储在其中的生理数据、治疗历史数据或指示IMD操作状态的数据、对IMD 110的编程指令(以便配置IMD 110以执行一个或多个动作,包括例如数据采集、设备自诊断测试或治疗递送)。

动态受控的刺激电路113可以在外部系统120处实施(诸如使用从IMD 110提取的数据或存储在外部系统120内的存储器中的数据)。动态受控的刺激电路113的部分可以分布在IMD 110和外部系统120之间。

可以使用硬件、软件或硬件和软件的任何组合来实施IMD 110或外部系统120的部分。IMD 110或外部系统120的部分可以使用可以被构造或配置为执行一个或多个特定功能的专用电路来实施,或者可以使用可以被编程或以其他方式配置为执行一个或多个特定功能的通用电路来实施。这种通用电路可以包括微处理器或其一部分、微控制器或其一部分、或可编程逻辑电路或其一部分。例如,除其他外,“比较器”可以包括电子电路比较器,其可以被构造为执行两个信号之间的比较的特定功能,或者可以包括可以被实施为通用电路的一部分的比较器,其可以由指示通用电路的一部分执行两个信号之间的比较的代码驱动。尽管参考IMD 110进行了描述,但是患者管理系统100可以包括皮下医疗设备(例如,皮下ICD、皮下诊断设备)、可穿戴医疗设备(例如,基于贴片的感测设备)或其他外部医疗设备。

图2示出了动态受控的心脏刺激系统200的示例,其可以被配置为生成用于更新刺激参数的个性化调度表。这种个性化调度表的示例是:可以使用患者AV传导特性或其他患者生理或功能状况来确定的参数更新定时。系统200可以在根据参数更新定时的时间或更新频率下更新刺激参数,并选择在心脏刺激期间使用的刺激参数。

动态受控的心脏刺激系统200可以包括传感器电路210、刺激控制电路240、存储器电路250和用户接口260中的一个或多个。在一些示例中,系统200可以另外包括被配置为递送或调整治疗诸如心脏起搏治疗的治疗电路270。心脏监视系统200的至少一部分可以在诸如IMD 110之类的AMD中实施,或分布在AMD或与诸如外部系统120之类的外部系统之间。

传感器电路210可以包括用于感测心脏信号的感测放大器。心脏信号可以从不同的心脏腔室感测到,诸如RA、RV、左心房(LA)或LV中的一个或多个。当心脏经历固有节律诸如窦性节律时,或者当根据刺激协议(诸如以指定频率或时序在心房、心室或其他部位处起搏)刺激心脏时,可感测心脏信号。心脏信号的示例可包括心脏电信号,诸如从体表无创感测到的ECG、从皮下放置的电极感测到的皮下ECG、或从罐式外壳112或引线108A-108C中的一个或多个上的电极感测到的心内EGM。借由示例而非限制,可以使用包括心房电极141或142之一的感测矢量来感测心房激活(由AS表示),可以使用包括RV电极152-154之一的感测矢量来感测右心室激活(RVS),并且可以使用包括LV电极161-164之一的感测矢量来感测左心室激活(LVS)。

附加地或可替选地,心脏信号可以包括指示心脏机械活动或患者血液动力学状态的信号。在示例中,心脏信号可以包括从被配置为感测患者心音的加速计或麦克风感测到的信号。在示例中,心脏信号可以包括心脏或胸腔阻抗信号。心脏机械信号可以包括血压传感器信号或指示心脏机械活动或血液动力学状态的任何其他传感器信号。

在一些示例中,传感器电路210可以同时或顺序地感测来自心脏腔室的不同部位(诸如LV处的多个部位)的两个或更多个心脏信号。传感器电路210可以使用相应的感测矢量来感测来自两个或更多个LV部位的LV EGM。LV感测矢量的示例可以包括双极感测矢量,诸如在161-164当中选出的电极配对之间。可替选地,LV感测矢量可以在电极161-164之一与定位于不同腔室或不同引线上的另一个电极(例如RV引线108B上的152-155之一,或RA引线108A上的电极141或142)之间。LV感测矢量的另一个示例可以包括单极感测矢量,其包括罐式外壳112和电极161-164中的一个。

传感器电路210可以处理感测到的心脏信号,包括放大、数字化、滤波或其他信号调节操作。传感器电路210可以包括或耦合到特征生成器212,该特征生成器212被配置为从经处理的心脏信号生成信号特征。信号特征的示例可以包括指示固有心脏活动的时间或形态特征,诸如可以从表面ECG、皮下ECG或心内EGM检测到的P波、Q波、R波、QRS波群或T波、诱发的心脏活动的定时和强度,诸如响应于心脏电刺激的诱发的电或机械激活。定时测量的示例可以包括在不同心脏腔室处感测到的心脏激活之间(例如,心房和心室之间的AVI、或RV-LV间隔)、或不同起搏部位之间(例如,感测各种LV部位之间的延迟)的时间延迟。

在示例中,特征生成器212可以使用由传感器电路210接收的信号来确定心率。在示例中,心率是在没有心房起搏的情况下的固有心率。在另一个示例中,在心房起搏期间检测心率。这种心房起搏的心率基本上等于心房起搏频率。心率可用于为参数更新安排时间,以诸如确定参数更新定时。在示例中,参数更新定时包括参数更新频率。心率还可以用于从存储在存储器250中的刺激参数集合中选择刺激参数。在示例中,特征生成器212可以确定固有AV传导特性,诸如固有AVI。在示例中,当心室起搏(例如,CRT)暂时暂停时测量固有AVI。在示例中,可以使用心房到RV间隔(AVR)和心房到LV间隔(AVL)的组合来确定固有AVI。在一些示例中,可以在起搏期间使用对应于假性融合搏动的AVD和AVI之间的偏移来估计AVI。偏移可以被存储在存储器中。在变化的患者状况下,可以使用导致假性融合的AVD和所存储的偏移的组合来估计AVI。起搏期间基于假性融合的AVI估计的示例在Ternes等人的题为“SYSTEMS AND METHODS FOR DYNAMIC CONTROL OF HEART FAILURE THERAPY”的共同转让的美国专利申请号16/007,094中公开,其全部内容通过引用并入本文。

在一些示例中,传感器电路210可以另外接收关于患者长期或短期生理或功能状况的信息。长期或短期患者状况的变化可能会影响心脏电和机械属性以及患者的血液动力学反应。因此,如果不及时和适当地调整以适应不断变化的患者状况,治疗可能不太有效。可以在传感器电路210处接收生理信号,诸如心脏、肺、神经或生化信号。生理信号的示例可以包括ECG、心内EGM、心率信号、心率变异性信号、心血管压力信号、心音信号、呼吸信号、胸阻抗信号、呼吸音信号或血液化学测量或一种或多种生物标志物的表达水平。功能信号的示例可以包括患者姿势、步态、平衡或身体活动信号及其他。传感器电路可以使用运动传感器(诸如加速度计、陀螺仪(其可以是一轴、两轴或三轴陀螺仪)、磁力计(例如,指南针)、倾角计、测角仪、高度计、电磁跟踪系统(ETS)或全球定位系统(GPS)传感器及其他)来感测功能信号。在另一示例中,功能信号可以包括关于睡眠状态信号的信息,诸如睡眠或清醒状态、睡眠位置切换的频率或持续时间、睡眠倾斜度或睡眠质量的其他指示符。在另一个示例中,功能信号可以包括关于食物或饮料摄入(例如,吞咽)、咳嗽或吸入检测的信息。在一些示例中,关于患者生理或功能状况的信息可以存储在存储设备中,诸如电子病历(EMR)系统,并且传感器电路210可以被配置为响应于用户输入或由特定事件触发而接收来自存储设备的患者状况。

在一些示例中,传感器电路210可以接收关于患者病史、药物摄入、住院治疗、外科手术、心脏重塑、心力衰竭恶化事件(诸如心力衰竭失代偿)或HF合并症的信息。在一些示例中,传感器电路210可以接收设备植入信息,诸如可植入引线的位置。例如,LV引线108C可以植入自由壁、前部、侧部或后部、以及其他可能的LV位置处。LV引线位置可能会影响治疗效果,并且可用于确定刺激部位、模式和定时参数。在一些示例中,传感器电路210可以另外包括患者超声心动图导出的测量结果,诸如射血分数、心脏收缩力、心脏定时或主动脉速度、以及其他血液动力学参数或其他临床诊断。

刺激控制电路240可以在特定时间或根据特定更新频率更新一个或多个刺激参数,并选择用于心脏刺激期间的刺激参数。刺激参数可以包括一个或多个刺激定时参数,诸如AVD。刺激控制电路240可以实施为微处理器电路的一部分,其可以是专用处理器,诸如数字信号处理器、专用集成电路(ASIC)、微处理器或用于处理包括身体活动信息的信息的其他类型的处理器。可替选地,微处理器电路可以是通用处理器,其可以接收并实施执行本文描述的功能、方法或技术的指令集。

刺激控制电路240可以包括电路组,该电路组包括其他电路或子电路,诸如参数更新调度器电路241、刺激定时调节器电路242和刺激参数选择器电路243中的一个或多个。这些电路可以单独地或组合地执行本文描述的功能、方法或技术。在示例中,电路组的硬件可以不可变地被设计为执行特定操作(例如,硬连线)。在示例中,电路组的硬件可以包括可变连接的物理组件(例如,执行单元、晶体管、简单电路等),其包括物理上被修改(例如,不变聚集粒子的磁性地、电地、可移动放置等)以编码特定操作的指令的计算机可读介质。在连接物理组件时,硬件组成的底层电气属性例如从绝缘体变为导体,或反之亦然。该指令使能嵌入式硬件(例如,执行单元或加载机构)经由可变连接在硬件中创建电路组的成员,以在操作时执行特定操作的部分。因此,当设备操作时,计算机可读介质通信地耦合到电路组成员的其他组件。在示例中,物理组件中的任一个可以用在多于一个电路组的多于一个的成员中。例如,在操作中,执行单元可以在一个时间点处在第一电路组的第一电路中使用并且在不同的时间由第一电路组中的第二电路再用或者由第二电路组中的第三电路再用。

参数更新调度器电路241可以被配置为确定个性化参数更新调度表,诸如参数更新定时。参数更新定时可使用患者生理或功能信息生成,诸如心率或AV传导特性,其诸如由传感器电路210接收。在一些示例中,刺激定时参数(例如,AVD值)可对应于多个心率范围。参数更新调度器电路241可分别为多个心率或心率范围确定参数更新定时。用于一个心率范围的参数更新定时可以与用于另一心率范围的参数更新定时不同。例如,对于60-70bpm的第一心率范围,AVD可以以每10分钟一次的第一频率更新。对于80-90bpm的第二心率范围,AVD可以每5分钟一次的第二频率更新。用于多个心率范围的参数更新定时其每个可以使用在对应的心率范围中测量的AV传导特性来确定。下面讨论确定个性化参数更新定时的示例,诸如参考图3。

刺激定时调节器电路242可以被配置为使用患者生理或功能信息,诸如AV传导特性的测量结果,来确定或更新刺激定时参数。刺激定时参数可以在特定时间或以特定周期性更新频率来确定或更新,诸如根据由参数更新调度器电路241提供的参数更新定时。刺激定时参数定义了用于递送心脏刺激脉冲的时序。定时参数的示例可以包括AVD、VVD或ILVD。在示例中,刺激定时调节器电路242可以使用患者固有AVI来确定或更新AVD。AVI可以在确定出的参数更新定时下测量。在示例中,刺激定时调节器电路242可以设置计时器,其持续时间对应于参数更新定时,诸如10分钟。计时器可以在AVI评估后立即重置为持续时间值,并随着时间的流逝倒计时直到计时器持续时间到时为止,此时可以进行另一次AVI测量。

刺激定时调节器电路242可以使用以下加权组合确定或更新刺激定时参数:(1)历史刺激定时参数值和(2)AV传导特性的确定值二者(每个都由各自的权重因子缩放)。在示例中,AVD可以使用固有AVI值递归地更新,如下所示:

AVD(n)=a*AVD(n-1)+b*AVI(n) (1)

其中AVD(n)表示新更新后的AVD值,AVD(n-1)表示更新前的历史AVD值,并且AVI(n)表示以根据参数更新定时的时间或频率确定出的当前固有AVI值。在示例中,刺激定时调节器电路242可以使用患者身体活动的信息来调整权重因子“a”或“b”中的一个或多个。在较高的身体活动水平下,固有AVI可能会发生更大的变化。AVD可以被调整以解决AVI中活动所指示的变化。在示例中,响应于升高的身体活动水平,刺激定时调节器电路242可以减小权重因子“a”以减小历史AVD值的影响,和/或增加权重因子“b”以增加当前AVI的灵敏度。

在示例中,刺激定时调节器电路242可以使用在右心室(AVR)处测量出的AVI和在左心室(AVL)处测量出的AVI的组合来确定或更新AVD。AVR表示心房感测到的(AS)或心房起搏的(AP)激活与感测到的RV激活(RVS)之间的间隔。AVL表示从AS或AP激活到感测到的LV激活(LVS)之间的间隔。题为“SYSTEMS AND METHODS FOR DYNAMIC CONTROL OF HEARTFAILURE THERAPY”的Ternes等人的共同转让的美国专利申请号16/007,094讨论了一种使用AVR和AVL的线性组合来确定AVD的方法,其公开内容通过引用整体并入本文。

存储器电路250可以被配置为存储刺激参数的集合,诸如AVD。刺激定时参数可以对应于多个心率或心率范围中的每个。在一些示例中,刺激定时参数可以进一步对应于其他患者状况,诸如心房感测的(AS)事件或心房起搏的(AP)事件、不同姿势或一天中的不同时间。存储器电路250可以耦合到刺激定时调节器电路242,其可以用刺激参数的新值更新所存储的刺激参数的集合的至少一部分,诸如根据等式(1)更新的AVD。当分别针对不同心率或心率范围、AS或AP事件、不同姿势或其他患者状况确定AVD并将其存储在存储器中时,刺激定时调节器电路242可相应地更新对应患者状况下的AVD,诸如根据上述等式(1)通过使用在相应患者状况期间测量的AVI。在一些示例中,存储器电路250可以存储刺激参数表,其包括刺激定时参数值和对应的多个心率或心率范围,可选地连同一个或多个其他患者状况(例如,姿势)、或一天中的时间的信息,如下图4A-图4C中示出的。

耦合到存储器电路250的刺激参数选择器电路243可以从存储在存储器中的刺激参数的集合中选择刺激参数,包括由刺激定时调节器电路242提供的动态更新的刺激定时参数,以便在心脏刺激期间使用。刺激参数选择器电路243可以从所存储的刺激参数中搜索接收到的患者状况(例如,心率、AS或AP事件、姿势或一天中的时间),并识别对应于该患者状况的所推荐的刺激参数(例如,AVD)。

刺激参数选择器电路243可以另外被配置为根据接收到的患者状况确定心脏腔室或心脏腔室上的一个或多个心脏部位以用于起搏。在示例中,刺激参数选择器电路243可以在仅LV起搏和BiV起搏之间进行选择。BiV起搏是指同时地或以指定的时间偏移顺序地刺激LV和RV两者。在一些患者中,BiV起搏可能比被配置用于仅刺激LV的仅LV起搏提供更好的心脏同步性和心脏收缩力。然而,患者生理或功能状况的变化(例如,心率增加、或从仰卧到站立的姿势转变)可能会改变AV状况、心室收缩力或其他心脏属性。可能需要切换起搏腔室以及其他治疗调整,以保持足够的治疗效果。刺激参数选择器电路243可响应于患者状况的变化发起刺激部位评估,并基于心率增加和AV传导异常的指示符(诸如AVI的延长或AVI的不规则性增加)在仅LV起搏和BiV起搏之间进行确定。

附加地或可替选地,刺激参数选择器电路243可以被配置为根据接收到的患者状况在单部位起搏(SSP)和多部位起搏(MSP)之间确定。MSP可以在一个或多个心脏腔室或任何腔室周围组织的内部或心外膜表面上的两个或更多个部位处递送。在MSP期间,脉冲串可以在两个或更多个心脏部位处同时递送,或者在小于心动周期的感测到的或起搏的时间间隔值的心室内延迟下顺序地递送。刺激模式选择器电路243可以响应患者状况的变化发起刺激模式评估,并使用从RV部位到各个候选LV部位(诸如对应于LV电极161-164的那些)测量出的心室间间隔在两个或更多个LV部位处在SSP起搏和MSP起搏之间进行确定。心室间间隔表示RV和各个LV部位之间的不同步程度。刺激参数选择器电路243可扫描多个候选LV电极以识别其对应心室间间隔满足指定状况(诸如患者状况所指示的阈值)的那些LV部位,并基于候选电极识别选择SSP或MSP。题为“SYSTEMS AND METHODS FOR DYNAMIC CONTROL OFHEART FAILURE THERAPY”的Ternes等人的共同转让的美国专利申请号16/007,094公开了患者状况所指示的刺激部位选择(例如,在仅LV起搏和BiV起搏之间)和刺激模式选择(例如,在SSP和MSP之间)的示例,其公开内容通过引用整体并入本文。

用户界面260可以包括输入设备,其使能系统用户对用于电刺激或用于感测心脏信号的参数进行编程。输入设备的示例可以包括键盘、屏幕键盘、鼠标、轨迹球、触摸板、触摸屏或其他指向或导航设备。输入设备可以使能系统用户激活HF治疗的自动编程,诸如在特定患者状况下自动确定刺激部位、刺激模式和刺激定时参数。输入设备还可以使能系统用户确认、拒绝或以其他方式修改自动确定出的治疗程序。

用户接口260可以包括用于显示治疗程序的显示器,诸如自动确定出的刺激部位、刺激模式和刺激定时参数。输出单元230可以包括用于产生信息的硬拷贝的打印设备。信息可以以表、图表、趋势、图或任何其他类型的文本、表格或图形呈现格式呈现。用于显示的附加信息可以包括从传感器电路210感测到的心脏信号、从感测到的心脏信号导出的信号特征或测量结果(例如,AVI)、从传感器电路210接收到的患者生理或功能状况的信息、或设备状态信息(诸如引线阻抗和完整性)、电池状态(诸如电池的剩余寿命)或心脏刺激阈值、或与一个或多个心脏部位处的刺激相关联的并发症及其他。

治疗电路270可以被配置为根据由刺激控制电路240生成和推荐的参数值来生成治疗。治疗可以包括经由引线108A-108C中的一个或多个以及各自附接的电极递送到起搏部位的电刺激。治疗电路270可以被配置为递送仅LV起搏或BiV起搏。附加地或可替选地,治疗电路270可以被配置为生成用于刺激一个心脏部位的SSP、或用于在同一心动周期内刺激心脏的两个或更多个部位的MSP。在示例中,MSP可以在LV内递送。LV MSP可以具有单极起搏配置,其中只有一个电极(例如,阴极)是LV电极,并且另一个电极(例如,阳极)是IMD罐式外壳112。在另一个示例中,真正的双极点配置可以被使用,其中阴极和阳极两者都是LV电极。在又一示例中,可以使用扩展的双极点配置,其中一个电极(例如,阴极)是LV电极,并且另一个电极(例如,阳极)是RA电极(诸如电极141或142之一)或RV电极(诸如电极152-155之一)。在另一个示例中,可以使用三极点配置,其可以包括两个共同用作阴极的LV电极,或者诸如选自共同用作阳极的RA和RV电极的两个电极。在示例中,一个或多个LV电极可以分布在一个或多个LV引线、导管或无系绳(untethered)起搏单元中。

在一些示例中,治疗电路270可以发起或调整非心脏组织(诸如神经组织)处的电刺激或其他治疗类型(诸如心脏复律治疗、除颤治疗或包括将药物递送至组织或器官的药物治疗)。在一些示例中,治疗电路270可以修改现有治疗,诸如调整刺激参数或药物剂量。

图3是示出了特征生成器电路320的示例的框图,该特征生成器电路320被配置为生成一个或多个特征来供参数更新调度器电路241使用,以确定用于更新刺激参数的定时或频率。特征生成器电路320可以是系统200的特征生成器电路212的实施例。在示例中,患者AV传导特性的变异性度量(诸如AVI变异性321)可以使用AV传导特性的值生成。变异性度量的示例可以包括范围、方差或标准偏差,以及其他统计量度。如果变异性度量低于变异性阈值,则参数更新调度器电路241可以降低参数更新频率,并且如果变异性度量高于变异性阈值,则增加参数更新频率。在示例中,可以将AV传导特性的变异性度量与一个或多个阈值进行比较以将患者分类为多个变化水平之一,诸如高变化水平、中变化水平和低变化水平。参数更新调度器电路241可以将参数更新频率设置为与变化水平一致,使得例如高变化水平对应于较高的参数更新频率(即,更频繁的更新)。在一些示例中,AV传导特性的变异性度量可以在一段时间内(诸如指定的天数)被记录。参数更新调度器电路241可以使用一个或多个记录的变异性度量值来动态地更新参数更新频率。

作为非限制性示例,初始参数更新定时可以被编程为以预定更新频率更新AVD,诸如每10分钟一次。如果固有AVI是高度可变的并且超过变异性阈值,则参数更新调度器电路241可以将AVD更新频率增加到例如每8分钟一次。然而,如果固有AVI测量值的变异性较小且低于变异性阈值,则AVD更新频率可以保持不变,或者降低到例如每12分钟一次。AVI变异性的增加可能指示传导异常、心律失常或其他不良心脏状况的发生。更频繁和及时地更新AVD可以改善心脏起搏效果和患者血流动力学预后。相反,变化较小的AVI可能指示稳定的AV传导和整体稳定的心脏状况。不更新参数或更新频率较低不会对起搏治疗效果产生不利影响,并且可以减少起搏暂停时间(例如,其用于重新评估AVI和更新AVD)以及设备操作模式切换(例如,在心室起搏和传感之间),这可以有益于患者,尤其是那些需要不间断起搏治疗的患者。

在另一个示例中,可以在AV传导特性(例如,固有AVI)和心率之间生成协变性度量。AV传导特性可以在一定的心率范围内测量。协变性度量表示AV传导特性对心率变化的灵敏度。灵敏度较高时,心率的适度波动可以带来AVI的实质性变化。因此,更频繁的AVI再评估和AVD更新可以确保AVI变化的及时捕捉,并相应地调整治疗以满足患者的需求。

协变性度量的示例是AVI-HR相关性322,其可以使用AVI值和相应的心率来计算。如果相关性低于相关性阈值,则参数更新调度器电路241可以降低参数更新频率,并且如果相关性高于相关性阈值,则增加参数更新频率。协变性度量的另一个示例可以包括AVI相对于心率变化的变化率323。如果AV传导特性的相对变化率低于率阈值,则参数更新调度器电路241可以降低参数更新频率,并且如果AV传导特性的相对变化率高于率阈值,则参数更新调度器电路241可以增加参数更新频率。在示例中,AVI的变化率323可以由AV传导特性值和相应心率之间的线性回归的斜率表示。如果斜率低于斜率阈值,则参数更新调度器电路241可以降低参数更新频率,如果斜率高于斜率阈值,则增加参数更新频率。

特征生成器电路320可以附加地或可替选地生成指示心脏节律或心脏功能变化的一个或多个特征,包括例如心律失常指示符324或传导异常指示符325。心律失常的经历(episode),或传导异常(例如,频率依赖性束支传导阻滞)的发作,可能会干扰患者固有AVI。因此,参数更新调度器电路241可以增加参数更新频率以确保递送适当的起搏治疗,以满足患者需求。在另一示例中,特征生成器电路320可以生成身体活动的指示符326。身体活动的增加可能加速心率,或者触发频率依赖性传导异常或某些类型的心律失常(例如,窦性心动过速),从而在患者固有AVI中引入变化。因此,更频繁的AVD更新可能有助于确保及时递送适当的起搏治疗。

图4A-图4C是示出了患者状况指示出的刺激参数值的图,其可以存储在用于动态心脏起搏的存储器中。刺激参数可以存储在表中,诸如表410、420或430,其包括推荐的刺激定时值以及一个或多个相应的患者状况。每个表条目可以包括在相应患者状况下的推荐AVD值。借由示例而非限制,图4A示出了刺激参数表410,其包括具有相应的心率范围(HR)的刺激定时值,诸如AVD值,以及作为心房感测到的(AS)事件或心房起搏的(AP)事件的心房激活模式。AS事件的AVD称为感测到的AVD,并且AP事件的AVD称为起搏的AVD。图4B示出了刺激参数表420,其是由患者姿势扩充的表410的变体。借由示例,被包括在表420中的姿势包括仰卧、坐姿或站立姿势。图4C示出了刺激参数表430,其是表410的另一个变体,由一天中的时间的信息(诸如白天或夜间)来扩充。可替选地,一天中的时间可以包括24小时时段内一天期间的多个时间段。在各种示例中,表410、420或430可以被扩充以包括其他患者状况,诸如活动(步行或跑步)、睡眠、饮食、水合作用、药物摄入、心率、心率变异性、心律失常事件(例如,心房颤动、室性心动过速、室性早搏、心律失常后)。可以在类似于表310或330的刺激参数表中实施患者状况的各种组合或排列,其在本文档的范围内。这些患者状况(单独或组合地)可能影响心脏组织属性和患者血液动力学。结果,在一种情况下编程的治疗在不同情况下可能并不同样有效。可以在不同的患者状况下推荐不同的AVD值,以实现期望的治疗效果和患者预后。

在各种示例中,刺激参数表的至少一些条目可以附加地或可替选地包括除AVD之外的刺激定时参数的推荐值。在示例中,表条目可以包括在心率、姿势和心房激活模式的相应患者状况下的推荐的RV-LV延迟(VVD)。VVD表示用于BiV起搏或CRT治疗的心动周期内LV起搏脉冲和RV起搏脉冲之间的偏移,诸如由系统用户选择或由刺激参数选择器电路243确定。在一些示例中,可以将VVD设置为零,使得同时递送LV起搏和RV起搏。在另一示例中,至少一些表条目可以包括推荐的LV内时间偏移(ILVD)。ILVD表示当LV MSP由系统用户选择或由刺激参数选择器电路243确定时,在心动周期内的不同LV部位处分别递送的LV起搏脉冲之间的偏移。LV MSP可以经由如图1中示出的LV电极161-164中的两个或多个递送。

在各种示例中,刺激参数表可以被扩充以包括除了刺激定时参数之外的信息。在示例中,表410-430的至少一些条目可以附加地或可替选地包括关于刺激部位的信息,诸如仅LV起搏或BiV起搏的指示,或关于刺激模式的信息,诸如SSP或MSP的指示。因此,扩充表在各种患者状况下提供有关刺激部位、模式和定时值的综合治疗推荐。在示例中,扩充表的条目可以被构造为存储器电路250中的类结构,其包含刺激部位、模式和定时参数中的一个或多个的值。例如,一个表条目可包括(AVD、仅LV起搏),并且另一表条目可包括(AVD、BiV起搏、VVD、MSP、ILVD)。在示例中,表条目中的一个元素(例如,AVD值、BiV起搏或MSP)可以应用于共享共同状况的多个表条目。例如,如果推荐BiV起搏用于由坐姿、AS和HR大于100bpm定义的状况,则只要包含“坐”姿,BiV起搏就可以被推荐用于所有状况,而无关乎心率范围、或心房激活模式(AS或AP)。在另一个示例中,如果MSP被推荐用于由站立姿势、AS和70-80bpm内的HR定义的状况,则只要包含“站立”姿势,MSP就可以被推荐用于所有状况,而无关乎心率范围、或心房激活模式。

在一些示例中,可以构造多个刺激定时参数值表并将其存储在存储器电路250中,诸如仅包含各种患者状况下的AVD值的AVD表、仅包含各种患者状况下的VVD值的VVD表、或仅包含各种患者状况下的ILVD值的ILVD表。该表可以包括不同的患者生理或功能状况。在示例中,刺激参数选择器电路243可以参考VVD表以在选择BIV起搏时在特定患者状况下确定最佳VVD值。在另一示例中,刺激参数选择器电路243可以参考ILVD表以在选择MSP模式时在特定患者状况下确定最佳ILVD值。在另一个示例中,刺激参数选择器电路243可以参考AVD表以确定特定患者状况下的最佳AVD,而不管起搏部位或起搏模式如何。

图5是示出用于更新刺激参数和根据更新后的刺激参数递送心脏刺激的方法500的流程图。刺激参数(诸如刺激定时参数)可以在个性化参数更新定时处更新。个性化参数更新定时可以对患者需要定制刺激参数,并且可以减少由于刺激参数更新而导致的整体起搏暂停时间。方法500可以在诸如IMD 110或动态受控的心脏刺激系统200的植入设备中实施并由其执行。

方法500开始于510,其中可以使用心脏信号(其诸如由传感器电路210接收)来评估患者房室(AV)传导特性。心脏信号的示例可以包括心电信号,诸如从一根或多根导线108A-C或罐外壳112上的电极感测到的,诸如表面ECG、皮下ECG或心内EGM。心脏信号可以附加地或可替选地包括指示心脏机械活动或患者血液动力学状态的信号。AV传导特性的示例可以包括在心房激活(例如,心房感测的(AS)事件或心房起搏的(AP)事件)和心室感测的事件之间的固有房室间隔(AVI)。当心室起搏暂时停止时,可以测量固有AVI。在一些示例中,可以使用在RV处测量的AVI(心房到RV间隔,AVIR)和在LV处测量的AVI(心房到RV间隔,AVIR)的组合来确定固有AVI。在一些示例中,代替暂停心室起搏以直接测量AVI,可以在起搏期间,诸如通过测试过程,使用对应于假性融合搏动的AVD和AVI之间的偏移来估计AVI。偏移可以被存储以供将来使用。

在520处,可以使用来自步骤510的测量的或以其他方式估计的AV传导特性(例如,AVI)来确定个性化参数更新调度表,诸如参数更新定时。在示例中,参数更新定时包括参数更新频率。在示例中,可以使用AV传导特性的值的变异性度量来确定或更新参数更新定时。如果变异性度量低于变异性阈值,则可以降低参数更新频率,并且如果变异性度量高于变异性阈值,则可以增加参数更新频率。在示例中,可以将AV传导特性的变异性度量与一个或多个阈值进行比较以将患者分类为多个变化水平之一,诸如高变化水平、中变化水平和低变化水平。参数更新频率可以设置为与变化水平一致,使得例如,高变化水平对应于更高的参数更新频率(即,更频繁的更新)。在另一示例中,参数更新定时可以使用以下两项之间的协变性度量来确定或更新:(1)对应于多个心率的AV传导特性的值和(2)多个心率。心率可以是在没有心房起搏下的固有心率。可替选地,心率可以在心房起搏期间获取,其基本上等同于心房起搏频率。协变性度量表示AV传导特性(例如,固有AVI)对心率变化的灵敏度。协变性可以包括在AVI值和对应的心率之间的相关性。如果相关性低于相关性阈值,则可以降低参数更新频率,并且如果相关性高于相关性阈值,则可以增加参数更新频率。可替选地,协变性度量可以由AVI相对于心率变化的变化率来表示。如果AV传导特性的相对变化率低于率阈值,则可以降低参数更新频率,并且如果AV传导特性的相对变化率高于率阈值,则可以增加参数更新频率。在一些示例中,可以使用关于心律或心脏功能的变化的信息来确定或更新参数更新定时,诸如心律失常或心脏传导异常的指示。可以附加地或可替选地使用关于身体活动的信息来确定或调整参数更新定时。例如,身体活动的增加可能会加速心率,或触发频率依赖性传导异常,从而在患者固有AVI中引入变化。因此,可以增加参数更新频率,使得更频繁的AVD更新可以帮助确保及时递送适当的起搏治疗。

在一些示例中,可以针对多个心率或心率范围分别确定多个参数更新定时。用于一个心率或心率范围的参数更新定时可能与用于另一心率范围的参数更新定时不同。例如,对于60-70bpm的心率范围,刺激参数(例如,AVD)可以以每10分钟一次的第一频率更新;然而,对于80-90bpm的心率范围,AVD可以以每5分钟一次的第二频率更新。对应于各种心率范围的参数更新定时其每个可以使用对应的心率范围处的信号特征(例如,心率、AV传导特性(诸如AVI))来确定。

在530处,存储在存储器中的刺激参数的集合的至少一部分可以以特定时间或特定周期性更新频率来更新,诸如在步骤520处确定出的参数更新定时。可以使用患者生理或功能信息,诸如AV传导特性的测量,来更新刺激定时参数。刺激定时参数定义了递送心脏刺激的时序,并且对于确保治疗效果和患者血液动力学反应可能很重要。定时参数可以包括AVD、VVD或ILVD。在示例中,可以使用根据在520处确定出的参数更新定时的时间和频率处测量出的患者固有AVI来更新AVD。在示例中,可以使用以下的加权组合递归地更新AVD:(1)历史刺激定时参数值和(2)确定出的AV传导特性的值,诸如根据上面的等式(1)。在另一个示例中,可以使用在右心室(AVR)处测量出的AVI和在左心室(AVL)处测量出的AVI的组合来更新AVD。

刺激参数的集合的动态地更新部分可以存储在存储器中。刺激定时参数可以对应于多个心率或心率范围中的每个。在一些示例中,刺激定时参数可以进一步对应于其他患者状况,诸如心房感测的(AS)事件或心房起搏的(AP)事件、不同姿势或一天中的不同时间。在一些示例中,可以创建刺激参数表并将其存储在存储器中。该表可以包括刺激定时参数值和对应的多个心率或心率范围,可选地具有一个或多个其他患者状况(例如,姿势)、或一天中的时间信息,如图4A-图4C中示出的。

在540处,可以从存储在存储器中的刺激参数的集合中选择刺激参数,包括动态地更新后的刺激定时参数,以在心脏刺激期间使用。对于接收到的患者状况(例如,从患者感测到的心率、AS或AP事件、姿势或一天中的时间),可以识别对应于该患者状况的推荐的刺激参数(例如,AVD)。心脏刺激(例如,CRT)可以使用选出的刺激参数来递送。在各种示例中,心脏腔室(例如,仅LV起搏、或左右心室的BiV起搏)、或用于对心脏腔室起搏的起搏模式(例如,左心室的单部位起搏(SSP)、或多部位起搏(MSP))可基于患者状况确定,如上文参考图2所讨论的。

图6示出了在其上可以执行本文所讨论的任何一种或多种技术(例如,方法)的示例机器600的框图。该描述的部分可以应用于LCP设备、IMD或外部编程器的各个部分的计算框架。

在可替选的实施例中,机器600可以作为独立设备进行操作,或者可以连接(例如,联网)到其他机器。在联网部署中,机器600可以在服务器-客户网络环境中以服务器机器、客户机器或两者的能力进行操作。在示例中,机器600可以充当对等(P2P)(或其他分布式)网络环境中的对等机器。机器600可以是个人计算机(PC)、平板电脑PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络电器、网络路由器、交换机或网桥、或者能够执行指定该机器要采取的动作的指令(顺序或以其他方式)的任何机器。此外,虽然仅示出了单个机器,但术语“机器”还应被视为包括以下机器的任何收集,其单独或联合执行一个(或多个)指令集以实施本文所讨论的任何一种或多种方法,诸如云计算、软件即服务(SaaS)、其他计算机集群配置。

如本文描述的,示例可以包括逻辑或多个组件或机构,或者可以由其操作。电路组是在包括硬件(例如,简单电路、门、逻辑等)的有形实体中实施的电路的收集。电路组成员可以随时间推移和底层硬件变异性而是灵活的。电路组包括可以单独或组合地在操作时执行指定操作的成员。在示例中,电路组的硬件可以不变地被设计为执行特定操作(例如,硬连线)。在示例中,电路组的硬件可以包括可变连接的物理组件(例如,执行单元、晶体管、简单电路等),其包括物理上被修改(例如,不变聚集粒子的磁性地、电地、可移动放置等)以编码特定操作的指令的计算机可读介质。在连接物理组件时,硬件构成的底层电气属性例如从绝缘体变为导体,或反之亦然。指令使能嵌入式硬件(例如,执行单元或加载机构)经由可变连接在硬件中创建电路组的成员,以在操作时执行特定操作的部分。因此,当设备操作时,计算机可读介质可通信地耦合到电路组成员的其他组件。在示例中,物理组件中的任一个可以用在多于一个电路组的多于一个的成员中。例如,在操作中,执行单元可以在一个时间点处在第一电路组的第一电路中使用并且由第一电路组中的第二电路再用,或者在不同时间处由第二电路组中的第三电路再用。

机器(例如,计算机系统)600可以包括硬件处理器602(例如,中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、硬件处理器核心或其任何组合)、主存储器604和静态存储器606,其中的一些或全部可以经由互连链路(例如,总线)608彼此通信。机器600还可以包括显示单元610(例如,光栅显示器、矢量显示器、全息显示器等)、字母数字输入设备612(例如,键盘)以及用户界面(UI)导航设备614(例如,鼠标)。在示例中,显示单元610、输入设备612和UI导航设备614可以是触摸屏显示器。机器600可以另外包括存储设备(例如,驱动单元)616;信号生成设备618(例如,扬声器);网络接口设备620;以及一个或多个传感器621,诸如全球定位系统(GPS)传感器、指南针、加速度计或其他传感器。机器600可以包括输出控制器628,诸如串行(例如,通用串行总线(USB))、并行或其他有线或无线(例如,红外(IR)、近场通信(NFC)等)连接,以通信或控制一个或多个外围设备(例如,打印机、读卡器等)。

存储设备616可以包括机器可读介质622,其上存储有一个或多个数据结构集或指令集624(例如,软件),其体现了由本文描述的任何一个或多个技术或功能或由其使用。指令624还可以在机器600对其执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器604内、静态存储器606内或硬件处理器602内。在示例中,硬件处理器602、主存储器604、静态存储器606或存储设备616的一个或任何组合可以构成机器可读介质。

虽然机器可读介质622被示为单个介质,但是术语“机器可读介质”可以包括被配置为存储一个或多个指令624的单个介质或多个介质(例如,集中式或分布式数据库,和/或相关联的高速缓存和服务器)。

术语“机器可读介质”可以包括能够存储、编码或携带用于由机器600执行并且使机器600执行本公开的任何一种或多种技术的指令或者能够存储、编码或携带由这种指令使用或与这种指令相关联的数据结构的任何介质。非限制性机器可读介质示例可以包括固态存储器以及光学和磁性介质。在示例中,大容量机器可读介质包括具有多个粒子(其具有不变(例如,静止)质量)的机器可读介质。因此,大容量机器可读介质是非暂时传播信号。大容量机器可读介质的具体示例可以包括:非易失性存储器,诸如半导体存储器设备(例如,电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和闪存设备;磁盘,诸如内部硬盘和可移动磁盘;磁光盘;以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘。

还可以经由使用多种传输协议(例如,帧中继、互联网协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等)中的任何一种的网络接口设备620使用传输介质在通信网络626上发送或接收指令624。示例通信网络可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如,因特网)、移动电话网络(例如,蜂窝网络)、普通老式电话(POTS)网络、以及无线数据网络(例如,称为的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准系列、称为的IEEE 802.16标准系列)、IEEE 802.15.4标准系列、对等(P2P)网络等。在示例中,网络接口设备620可以包括一个或多个物理插孔(例如,以太网、同轴或电话插孔)或一个或多个天线以连接到通信网络626。在示例中,网络接口设备620可以包括多个天线以使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)或多输入单输出(MISO)技术中的至少一个来进行无线通信。术语“传输介质”应被视为包括能够存储、编码或携带用于由机器600执行的指令的任何无形介质,并且包括数字或模拟通信信号或其他无形介质以促进这种软件的通信。

在以上附图中示出了各种实施例。可以组合来自这些实施例中的一个或多个的一个或多个特征以形成其他实施例。

本文描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实施的。一些示例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质,所述指令可操作以配置电子设备或系统执行如以上示例中描述的方法。这样的方法的实施方式可以包括代码,诸如微代码、汇编语言代码或高级语言代码等。这样的代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。此外,代码可以在执行期间或在其他时间有形地存储在一个或多个易失性或非易失性计算机可读介质上。

以上详细描述旨在是说明性的而非限制性的。因此,本公开的范围应该参考所附权利要求连同这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。

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