通过无症状横膈膜刺激提高血液动力功能制造技术

一种用于提高患者心脏的血液动力功能的可植入系统和方法，其特征是：(a)双模式电极，可在患者横膈膜的选定位置上、不接触心脏地布置，并具有用于感知心脏电活动的一种模式和用于应用与心动周期同步的、无症状的电刺激以触发双相横膈膜运动的另一种模式，(b)加速计，优选地为三维、布置成靠近用于感知心音和由刺激导致的横膈膜运动的电极，以及(c)电路结构，可被连接至电极和加速计，可操作地用于按照与有效的V事件的存在之间的预先定时的关系，传递横膈膜刺激，其中有效的V事件是在其中一个感知的电心脏活动和机械心脏活动中指示的。电路结构包括计算机结构，计算机结构具有与加速计相联系的波形监视和记录子结构，其用于实现为由刺激产生的横膈膜运动的以后的操作性修改可选择的查看，以及在修改的形式中，电路结构可额外地包括能够在上述定时关系中进行调整的定时调整的子结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过无症状横膈膜刺激提高血液动力功能交叉引用相关申请本申请要求2012年12月19日提交的“通过对横膈膜/心脏相交面的无症状横膈膜刺激提高血液动力功能(HemodynamicPerformanceEnhancementThroughAsymptomaticDiaphragmStimulationtotheDiaphragm/HeartInterface)”的美国临时专利序列号61/739,704的提交日期优先权，该临时申请的全部公开内容作为引用被并入本文中。专利技术背景和内容本专利技术涉及到用于通过对横膈膜应用精确定时的、规则的、基于心动周期的、同步的、无症状的、电脉冲刺激来诱发双相横膈膜运动的短期出现，从而提高具有心脏疾病的患者的血液动力功能的植入式医疗系统以及相关的方法学，其使用电路结构，并通过电路结构进行管理，其特征在于，所述电路结构在逻辑上包含在本文中被称为计算机结构或简称为计算机的内部控制电路。具体地，本专利技术涉及到与每个这种刺激有关的这种系统和方法，这种系统和方法通过对所包含的控制电路(其形成被称之为电路结构的一部分)的操作，监视和记录关于所产生的横膈膜运动的信息，用于以后查看，并适应潜在的、遥测技术校正的、系统性功能调节，以提高横膈膜刺激的特性，从而最大化所寻求的血液动力功能的提高。系统优选地另外允许以改进形式同人体外部进行选择性的、通过远程遥测技术实现的通信，以便允许诸如与定时事项有关的那些其他类型的系统行为调整。术语“血液动力功能”在本文中与术语“心血管功能”和“心脏功能”同义地使用。在本文中，将由根据本专利技术的实践的电刺激产生的双相横膈膜运动称之为尾向头向相接的横膈膜运动。所包含的“计算机结构”逻辑元件部分可能是硬连线的，以实施其目标功能，或更优选地，比如通过遥测技术全部或部分地可编程，所包含的“计算机结构”逻辑元件部分可能还以合适的微处理器为特色。所包含的“计算机结构”逻辑元件部分可能还包含合适的“状态机”或者适当地与合适的“状态机”内部连接，以实现如下文中将描述的各种重要的时序控制。如刚刚在上文中提及的、适当特性的、且被应用的脉冲刺激在每种情况下触发横膈膜的非常短(只有几十个毫秒)的、脉冲式的、双相(单尾向单头向相接)的运动，并且还相关地触发心脏中的左心室的实质上接着的与脉动有关的运动，心脏位于横膈膜之上。该刺激以一种方式创造这个产生运动的活动，以这种方式，当相对于左心室收缩的开始适当地和同步地定时的时候，通过提高(a)舒张晚期充盈和(b)早期心脏收缩的重要心脏泵血功能来提高血液动力功能。在本专利技术的实践中实现的无症状刺激在本文中还被称为PIDS刺激——首字母缩写PIDS代表词组“起搏导致的横膈膜刺激”。将所提到的用于之后的刺激特性回顾和可能的修正用途的监视和记录与实际诱发的横膈膜运动波形和所提供且内部存储的参考波形之间的由控制电路实施的比较系统地相联系。在本专利技术的所有系统特性和方法特性的表示中最重要的是，使用安装用于患者的系统，从直接靠近或优选地接触患者横膈膜的选定区域的可植入式的系统性布置，执行以下项：(1)对在本文中称之为有效的电V事件或机械V事件的感知；以及(2)与此相关的基于感知对横膈膜最终应用电刺激。优选地但不是必须地，将这个选定表面区域布置在相对于患者身体的左侧，以及在所有的情况下，不接触心脏地布置，其中选定表面区域可以是在横膈膜中的下表面区域(优选)或上表面区域，并且可被选在许多不同的横膈膜表面位置处。这两种分类(电的或机械的)中的V事件在本文中被定义为左心室收缩的开始或与这种开始具有预知关系的心脏的电事件或机械事件。有效电V事件被视为电R波或电Q波，而有效的机械V事件被视为S1心音。一个心动周期接着一个心动周期的、同步的、横膈膜刺激是定时的，可选择地以不同方式——先行的(较早的)或滞后的(较晚的)——与基于心动周期的、被检测到的有效V事件关联。在本专利技术的特定系统特性和方法特性的表示中特别重要的是，所提出的系统和所关注的相关方法的有效结合，其通过在监视和记录基于心动周期的机械横膈膜双相运动的机械波形中使用系统包含的加速计，与预先设置的横膈膜运动参考波形进行比较，所述加速计优选地在特性上为多轴的，并且甚至更优选地实质上为三维的，机械横膈膜双相运动实际上由所应用的横膈膜电刺激产生。根据本专利技术的计算机获取和记录的、与这两种波形的不一致性有关的信息对于定期地系统功能查看来说是重要的，并且在此环境中，这对于当在期望的需要时候，支持进行合适的、基于心动周期的、电刺激特性的修改以提高这种功能是有用的。应注意，尽管本专利技术的不同实施例可使用不同轴灵敏度的加速计，但是在大多数应用中优选地是包含和使用三维(即三轴)加速计。因此，在采用三维加速计的环境中描述在下文中提出的优选地系统性和方法性专利技术描述。提出了本专利技术的两个主要的可植入式系统形式或实施例，其中一个的特征为整体式，即为一体、自含式、自供电、单一壳体结构，且其中另一个的特征为组件的分布式，也是自供电，其中将组件组织为由相互连接的、交叉通信引线结构分开的两个组件排列。在本文中未描写或讨论的、并与刚刚提到的目前的两个主要的优选形式明确不同的、本专利技术的其他形式被认为非常合适地可能提出不同的植入应用，其中，将在下文中针对在此特别提出的两个专利技术形式描述的不同的系统组件以不同的植入方式组织。考虑在本专利技术公开的环境中的系统性功能作用，结合通过引进到横膈膜的双相运动的触发脉冲的重要的、获取血液动力/心血管的功能提高方面的最终结果(如在上文中概述的)，同样的基本专利技术方法同时在本文中明确描述的两个系统性专利技术形式中实现。如在上文中刚刚大概描述的刺激诱发的横膈膜移动与正常的呼吸运动频率(通常约为0.2-0.3Hz)有关，并与所提及的、短期的、相对高的频率(通常约为12-15Hz)的脉冲式运动有关。将这些快速运动叠加在常规的、且频率低很多的横膈膜呼吸运动上。由横膈膜刺激产生的初始的、短期的尾向运动在左心室上拉动，并且如果很好地定时，这种刺激导致的“拉动”增加在心脉舒张晚期期间心房对左心室充盈的贡献(即，所谓的“心房驱血”)，导致经由公知的Frank-Starling机制所产生的心搏量的随后增加。头向的且也远快于常规的横膈膜呼吸运动的次要的、刺激诱发的横膈膜移动导致左心室向上“驱血”，并且如果这个次要的移动发生在心脏收缩的早期部分和左房室瓣关闭之前，那么其通过增加心室收缩的动力来进一步提高心脏功能。因此，关于获得期望的血液动力提高，重要的是使心室收缩的开始和横膈膜刺激之间的定时最优化，从而最大化所提到的头向和尾向运动分量的实际定时和它们影响心脏功能时的影响。这种最大化是针对患者的、当然与特定患者的具体心脏结构有关(电气地和机械地)，并且因此，医学上确定的、适当相关联的、针对患者的定时要求初始地被“设置到本专利技术的系统”，将要对此进行解释。当将所有的操作参数合适地“落实到位”时，本专利技术成功地实现相当可观的血液动力功能最优化。在本文中具体阐明和描述了如上所述的、两个、可完全植入且完全自供电的、本专利技术的系统的主要实施例，如上所述，其中一个为单一单元、自含式、壳体式排列，而其中的另外一个具有分布式组件、通信引线相互连接的形式。根据本专利技术大体描述的结构特性的一个方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可完全植入的医疗系统，其用于通过横膈膜电刺激提高患者的心血管功能，所述可完全植入的医疗系统包括：双模式电极结构，其可操作地连接至患者的横膈膜中的选定表面区域，所述双模式电极结构的特征在于，在第一模式和第二模式中运行，所述第一模式被设计成使所述电极结构从所述表面区域的附近感知患者的心电活动，而所述第二模式被设计成使所述电极结构产生在所提到的同一个表面区域的位置处的与心动周期同步的横膈膜电刺激，以及电路结构，其可操作地连接至所述电极结构，当所述电极结构在所述第一模式中运行时，所述电路结构可操作来收集所感知的心电活动，而当所述电极结构在所述第二模式中运行时，所述电路结构可操作来与所述电极结构进行通信，以产生横膈膜刺激。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.19 US 61/739,7041.一种可完全植入的医疗系统，其用于通过横膈膜电刺激提高患者的心血管功能，所述可完全植入的医疗系统包括：双模式电极结构，其可操作地连接至患者的横膈膜中的选定表面区域，所述双模式电极结构的特征在于，在第一模式和第二模式中运行，所述第一模式被设计成使所述电极结构从所述表面区域的附近感知患者的心电活动，而所述第二模式被设计成使所述电极结构产生在所提到的同一个表面区域的位置处的与心动周期同步的横膈膜电刺激，以及电路结构，其可操作地连接至所述电极结构，当所述电极结构在所述第一模式中运行时，所述电路结构可操作来收集所感知的心电活动和指示在所感知的心电活动中有效的电V事件的存在，而当所述电极结构在所述第二模式中运行时，所述电路结构可操作来与所述电极结构进行通信，以按照与所述有效的电V事件的预先确定的定时关系产生横膈膜刺激。2.一种可完全植入的医疗系统，其用于通过对横膈膜应用与心动周期同步的、无症状的电刺激来提高患者心脏的血液动力功能，所述可完全植入的医疗系统包括：双模式电极结构，其可放置成在不接触患者心脏的位置处接触患者的横膈膜的选定表面区域，且具有用于感知在所述选定表面区域处的可识别的心动周期电活动的一个运行模式，以及用于在所述选定表面区域处对所述横膈膜应用无症状的电刺激的另一个独立的运行模式；以及电路结构，其可操作地连接至所述电极结构，以接收来自所述电极结构的对应于由所述电极结构感知的患者的心动周期电活动的信息，所述电路结构可操作成指示在所接收的心动周期电活动信息中的有效的电V事件的存在和通过所述电极结构按照与所述有效的电V事件的预先确定的定时关系向所述横膈膜传送无症状的、与心动周期同步的电刺激，所述电刺激用于触发所述横膈膜的双相运动的目的，所述双相运动包括被所述横膈膜的头向运动跟随的所述横膈膜的尾向运动。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预先确定的定时关系是以下项的其中一个：(a)预计下一个预期的有效的心动周期的电V事件的那一个；以及(b)跟随上一个感知的有效的心动周期的电V事件的那一个。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统为以下项的其中一个：(a)作为单一整体单元，自含式的；以及(b)分布在由通信引线结构可操作地相互连接的一对隔开的零件集合之间，并且，其中，所述选定表面区域被布置在以下项的其中一个上：(a)横膈膜的下侧；以及(b)横膈膜的上侧。5.根据权利要求2所述的系统，关于所述系统，所述有效的电V事件为以下项的其中一个：(a)在患者的心电循环活动中的R波；以及(b)在患者的心电循环活动中的Q波。6.根据权利要求2所述的系统，还包括加速计，其中，(a)所述加速计靠近所述电极结构布置并与所述电极结构可操作地关联，以实现相对于所述患者的横膈膜处于感知运动的关系中的接触有关的布置；(b)所述加速计被可操作地连接至所述电路结构；以及(c)所述加速计被构造成，通过产生具有直接表示由电刺激在患者的横膈膜中引发的运动的波形的横膈膜运动确认信号并将所述横膈膜运动确认信号传递至所述电路结构，来响应所述电刺激在患者的横膈膜中引发的运动。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述加速计为多轴加速计。8.根据权利要求6所述的系统，所述系统为以下项的其中一个：(a)作为单一整体单元，自含式的；以及(b)分布在由通信引线结构可操作地相互连接的一对隔开的零件集合之间，并且，其中，所述选定表面区域被布置在以下项的其中一个上：(a)横膈膜的下侧；以及(b)横膈膜的上侧。9.根据权利要求6所述的系统，关于所述系统，所述有效的电V事件为以下项的其中一个：(a)在患者的心电循环活动中的R波；以及(b)在患者的心电循环活动中的Q波。10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述电路结构包括算法上编程的计算机结构，所述计算机结构具有波形监视和记录子结构，以用于比较所传递的确认信号的波形和参考波形，以及记录所述确认信号的波形用于后续的查看。11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述电路结构包括算法上编程的计算机结构，所述计算机结构具有定时调整子结构，所述定时调整子结构能够对所提到的所述预先确定的定时关系做出调整。12.根据权利要求7所述的系统，其中，所述加速计为三维加速计。13.一种可完...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·T·鲍尔，
申请(专利权)人：伊诺维思医疗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US