JP2012024388A - Cardiac therapy equipment, and cardiac therapy system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、心臓治療装置および心臓治療システムに関するものである。 The present invention relates to a heart treatment device and a heart treatment system.
従来、体内埋め込み型のリードの接続状態、リードの損傷、断線の確認、リードの経時変化の観察を目的として生体リードインピーダンスを測定することが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この装置は、電圧パルスの出力前後における電圧値の比率を測定し、電圧パルス発生回路素子の設計値と回路固有の理論式とを用いて生体リードインピーダンスを計算している。特許文献1の装置では、上記目的のために測定精度は10%程度が許容されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, it is known to measure a living body lead impedance for the purpose of observing a connection state of an implantable lead, damage to the lead, disconnection, and change of the lead over time (for example, see Patent Document 1).
This apparatus measures the ratio of the voltage value before and after the output of the voltage pulse, and calculates the biological lead impedance using the design value of the voltage pulse generation circuit element and the theoretical formula specific to the circuit. In the apparatus of
近年の治療エネルギの最適化や心臓周辺組織の状態モニタリング等の目的から、生体リードインピーダンスをより高い精度で測定することが求められている。
しかしながら、特許文献1の装置では、回路素子の設計値を用いて生体リードインピーダンスを用いているために、回路素子のばらつきによる誤差(例えば、コンデンサの静電容量値、スイッチング素子周辺の寄生容量、配線抵抗やスイッチング素子の内部抵抗等)の存在によって、高い測定精度で生体リードインピーダンスを測定することができないという不都合がある。
In recent years, for the purpose of optimizing treatment energy and monitoring the state of tissues around the heart, it is required to measure the bioelectric lead impedance with higher accuracy.
However, since the device of
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体リードインピーダンスを精度よく測定して、心臓に対して適正な処置を行うことができる心臓治療装置および心臓治療システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a heart treatment device and a heart treatment system capable of accurately measuring a biological lead impedance and performing an appropriate treatment on the heart. It is aimed.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、装置本体と、該装置本体に着脱可能に接続され先端に電極を有するリードとを備え、装置本体に、前記リードの電極を介して心臓に対し電圧パルスを出力するパルス出力部と、該パルス出力部における電圧値を測定する電圧測定部と、該電圧測定部により測定された前記パルス出力部における所定パルス幅の電圧パルスの出力前後における電圧値の比率に基づいて、前記パルス出力部から出力する電圧パルスの出力条件を設定する制御部とを備え、該制御部が、前記リードに代えて既知インピーダンス素子を接続した際の前記比率を用いて算出したパラメータに基づいて前記出力条件を設定する心臓治療装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a device main body, and a lead that is detachably connected to the device main body and has an electrode at the tip, and a pulse output unit that outputs a voltage pulse to the heart via the electrode of the lead on the device main body; A voltage measuring unit that measures a voltage value in the pulse output unit, and the pulse output based on a ratio of voltage values before and after outputting a voltage pulse having a predetermined pulse width in the pulse output unit measured by the voltage measuring unit. A control unit that sets an output condition of a voltage pulse output from the unit, and the control unit outputs the output condition based on a parameter calculated using the ratio when a known impedance element is connected instead of the lead. A heart treatment device is provided.
本発明によれば、リードを装置本体に取り付けた状態で、装置本体に設けられた電圧測定部により、パルス出力部における電圧値が測定され、その後、パルス出力部によりリードの電極を介して心臓に対し電圧パルスが出力され、さらにその後、電圧測定部によりパルス出力部における電圧値が測定される。制御部は、パルス出力部から出力する電圧パルスの出力条件を電圧パルスの出力前後において測定された電圧値の比率に基づいて設定する。 According to the present invention, the voltage value in the pulse output unit is measured by the voltage measurement unit provided in the apparatus main body with the lead attached to the apparatus main body, and then the heart is connected to the heart via the electrode of the lead by the pulse output unit. Voltage pulse is output, and then the voltage measurement unit measures the voltage value at the pulse output unit. The control unit sets the output condition of the voltage pulse output from the pulse output unit based on the ratio of the voltage values measured before and after the output of the voltage pulse.
この場合において、制御部は、リードに代えて既知インピーダンス素子を接続した際の電圧値の比率を用いて設定したパラメータに基づいて出力条件を設定する。パラメータは、回路素子の設計値を用いずに、実際に測定に使用する回路素子そのものを用いて測定された電圧値に基づいているので、回路素子のばらつきによる誤差が発生せず、正確な生体リードインピーダンスを測定することができる。これにより、精度よく測定された生体リードインピーダンスに基づいて、適正な処置を行うための電圧パルスの出力条件を精度よく設定することができ、心臓に対して適正な処置を施すことができる。 In this case, the control unit sets the output condition based on the parameter set using the ratio of the voltage value when the known impedance element is connected instead of the lead. The parameter is based on the voltage value measured using the circuit element itself that is actually used for measurement without using the design value of the circuit element. Lead impedance can be measured. Thereby, based on the biological lead impedance measured accurately, the output condition of the voltage pulse for performing an appropriate treatment can be set with high accuracy, and an appropriate treatment can be performed on the heart.
上記発明においては、前記パラメータが、以下の式(1)に示されるa,b,c,dであり、前記制御部が、式(1)で算出される生体リードインピーダンス値に基づいて前記電圧パルスの出力条件を設定してもよい。
R=−ct/ln((V/V0−a)/b)−d (1)
ここで、Rは生体リードインピーダンス値、tは電圧パルスのパルス幅、Vはパルス出力部における所定パルス幅の電圧パルス出力後の電圧値、V0はパルス出力部における電圧パルス出力前の電圧値である。
In the above invention, the parameters are a, b, c, and d shown in the following formula (1), and the control unit calculates the voltage based on the biological lead impedance value calculated by the formula (1). A pulse output condition may be set.
R = −ct / ln ((V / V 0 −a) / b) −d (1)
Here, R is the biological lead impedance value, t is the pulse width of the voltage pulse, V is the voltage value after outputting the voltage pulse having a predetermined pulse width in the pulse output unit, and V 0 is the voltage value before the voltage pulse output in the pulse output unit. It is.
また、上記発明においては、前記制御部が、前記電圧値の比率と、前記生体リードインピーダンス値に基づく出力条件とを対応づけて記憶し、前記電圧値の比率が算出されると、該比率に対応づけて記憶されている出力条件を設定してもよい。 Moreover, in the said invention, the said control part matches and memorize | stores the ratio of the said voltage value, and the output conditions based on the said biological lead impedance value, and if the ratio of the said voltage value is calculated, it will be set to this ratio. The output conditions stored in association with each other may be set.
さらに、上記発明においては、前記制御部が、前記生体リードインピーダンス値と該生体リードインピーダンス値に基づく出力条件とを対応づけて記憶するとともに、前記式(1)を記憶し、前記電圧値の比率が算出されると、該比率を用いて式(1)により前記生体リードインピーダンス値を算出し、該生体リードインピーダンス値に対応づけて記憶されている出力条件を設定してもよい。 Furthermore, in the said invention, while the said control part matches and memorize | stores the said biomedical lead impedance value and the output conditions based on this biomedical lead impedance value, the said Formula (1) is memorize | stored, and the ratio of the said voltage value Is calculated, the biological lead impedance value may be calculated by the formula (1) using the ratio, and the output condition stored in association with the biological lead impedance value may be set.
また、本発明は、上記心臓治療装置と、外部に配置されるコントローラとを備え、前記心臓治療装置が、前記記憶部に記憶されたパラメータおよび前記電圧値の比率を送信し、前記コントローラから送られてくる出力条件を受信する装置側通信部とを備え、前記コントローラが、前記心臓治療装置から送信されてきたパラメータおよび前記比率を受信し、前記出力条件を送信する外部通信部と、前記心臓治療装置から受信した前記パラメータおよび前記比率に基づいて、前記出力条件を算出する算出部とを備える心臓治療システムを提供する。 In addition, the present invention includes the above-described heart treatment device and an externally arranged controller, and the heart treatment device transmits the ratio of the parameter and the voltage value stored in the storage unit and transmits the ratio from the controller. An external communication unit that receives the parameters and the ratio transmitted from the cardiac treatment device, and transmits the output conditions, and the heart A heart treatment system is provided that includes a calculation unit that calculates the output condition based on the parameter and the ratio received from a treatment apparatus.
本発明によれば、生体リードインピーダンスを精度よく測定して、心臓に対して適正な処置を行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the living body lead impedance and perform an appropriate treatment on the heart.
本発明の一実施形態に係る心臓治療装置1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る心臓治療装置1は、図1に示されるように、体内埋め込み型の心臓治療装置1であって、心臓Aに接触させられる電極2を先端に有するリード3と、該リード3を着脱可能に取り付ける装置本体4とを備えている。
A
As shown in FIG. 1, the
装置本体4は、リード3先端の電極2間に現れる心電信号に基づいて、心拍を検出する心拍検出部5と、リード3先端の電極2間に電圧パルスを出力するパルス出力部6と、パルス出力部6における電圧値を測定する電圧測定部7と、これらを制御するCPU(制御部)8と、該CPU8に接続された記憶部9とを備えている。
The
パルス出力部6は、例えば、単相パルス出力の場合は、図2に示されるような回路構成を有し、2相パルス出力の場合は、図4に示されるような回路構成を有している。
図2に示される単相パルス出力のパルス出力部6は、スイッチSW1を介して電圧発生部10に接続される充電コンデンサCと、スイッチSW2を介してリード3に直列に接続される出力抵抗rとを備えている。
For example, the
The single-phase pulse output
図3に示されるように、スイッチSW2を開放した状態で、スイッチSW1を閉じることにより、電圧発生部10からの電荷が充電コンデンサCに充電され、その後、スイッチSW1を開いた状態でスイッチSW2を閉じることにより、充電コンデンサCに充電されていた電荷が出力抵抗rおよびリード3を介して電圧パルスとして出力されるようになっている。
As shown in FIG. 3, by closing the switch SW1 with the switch SW2 opened, the charge from the
また、図4に示される2相パルス出力のパルス出力部6は、図2の単相のパルス出力部6に加えて、出力抵抗rとリード3との間に配されるカップリングコンデンサCsと、出力抵抗rとカップリングコンデンサCsとの間を接地するためのスイッチSW3とを備えている。
4 includes a coupling capacitor Cs disposed between the output resistor r and the
図5に示されるように、スイッチSW2,SW3を開放した状態で、スイッチSW1を閉じることにより、電圧発生部10からの電荷が充電コンデンサCに充電され、その後、スイッチSW1,SW3を開いた状態で、スイッチSW2を閉じることにより、充電コンデンサCに充電されていた電荷が出力抵抗r、カップリングコンデンサCsおよびリード3を介して出力されるようになっている。そして、スイッチSW1,SW2を開いた状態で、スイッチSW3を閉じることにより、カップリングコンデンサCsに充電されていた電荷を開放する際に、リード3に逆相パルスを出力することができるようになっている。
As shown in FIG. 5, when the switch SW1 is closed while the switches SW2 and SW3 are opened, the charge from the
電圧測定部7は、充電コンデンサCの電圧値V(t)をディジタル変換するA/D変換器11と、該A/D変換器11で変換された電圧値を計測する測定器12とを備えている。
図3および図5に示されるように、電圧パルスの出力前後において、電圧測定部7により測定される電圧値は変化する。電圧測定部7は、電圧パルスの出力前後において充電コンデンサCの電圧値V0,Vを測定し、CPU8に出力するようになっている。
The
As shown in FIGS. 3 and 5, the voltage value measured by the
CPU8は、心拍検出部5により検出された心拍に応じて心臓Aの状態を判定し、パルス出力部6を制御するようになっている。また、CPU8は、パルス出力部6の制御に際して、記憶部9に記憶しているパラメータa〜dと、電圧測定部7により測定された電圧値VO,Vとを用いて、数1により生体リードインピーダンス値Rを算出し、算出された生体リードインピーダンス値Rに基づいて、電圧パルスの出力条件を調節するようになっている。電圧パルスの出力条件としては、パルス幅や振幅等が挙げられる。
The
ここで、V0は電圧パルスの出力前に電圧測定部7により測定された電圧値、Vは電圧パルスの出力後に電圧測定部7により測定された電圧値、Rは生体リードインピーダンス値、tは電圧パルスのパルス幅、a,b,c,dはリード3に代えて既知のインピーダンス値を有する素子を配置して測定されたV0,V,R,tを用いて決定されたパラメータである。
Here, V 0 is a voltage value measured by the
パラメータa〜dの取得は、例えば、リード3に代えて、異なる既知のインピーダンス値を有する複数の既知インピーダンス素子を順次接続し、パルス幅t一定として測定した電圧比V/V0とインピーダンス値とをプロットし、関数フィッティングの手法によって、フィッティング関数の電圧値と測定した電圧値との差が最小になるようなパラメータa〜dを取得することにより行われる。
記憶部9には、このようにして取得された生体リードインピーダンス値Rを算出するためのパラメータa〜dが記憶されている。
For example, the parameters a to d are obtained by sequentially connecting a plurality of known impedance elements having different known impedance values instead of the
The
このように構成された本実施形態に係る心臓治療装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る心臓治療装置1を用いて心臓Aを治療するには、該心臓治療装置1を患者の体内に埋め込んで、リード3の先端に配置された電極2を心臓Aの側壁に接触した状態に配置する。
The operation of the
In order to treat the heart A using the
心臓Aが拍動して心電信号が電極2により検出されると、心拍検出部5により心拍が検出される。CPU8は心拍検出部5により検出された心拍に応じて、心臓Aの状態、例えば、不整脈があるか、頻脈状態であるか、細動状態等の判定を行う。不整脈と判定された場合には、CPU8はパルス出力部6を制御してペーシングパルスを出力させ、頻脈あるいは細動状態である場合には、刺激パルスを出力させる。
When the heart A beats and an electrocardiogram signal is detected by the
この場合において、電圧測定部7は、電圧パルスの出力前後において充電コンデンサCの電圧値V0,Vを測定し、CPU8に送る。CPU8においては、送られてきた電圧パルスの出力前後における電圧値V0,Vおよび記憶部9に記憶されているパラメータa〜dを用いて生体リードインピーダンス値Rを算出する。そして、CPU8は算出された生体リードインピーダンス値Rを用いて次の電圧パルスの出力条件を決定する。
In this case, the
このように、本実施形態に係る心臓治療装置1によれば、CPU8が、リード3に代えて既知インピーダンス素子を接続した際の電圧値の比率V/V0を用いて設定したパラメータa〜dに基づいて出力条件を設定するので、回路素子の設計値を用いて算出していた従来の方法とは異なり、実際に測定に使用する回路素子そのものを用いて測定された電圧値に基づいて正確な生体リードインピーダンス値Rを求めることができる。その結果、精度よく測定された生体リードインピーダンス値Rに基づいて、適正な処置を行うための電圧パルスの出力条件を精度よく設定することができ、心臓Aに対して適正な処置を施すことができるという利点がある。
Thus, according to the
なお、本実施形態においては、記憶部9にパラメータa〜dを記憶しておくこととしたが、これに限定されるものではなく、パルス出力前後の電圧比V/V0と、生体リードインピーダンス値Rとを対応づけて記憶しておき、入力されてきた電圧比V/V0に対応する生体リードインピーダンス値Rを出力することにしてもよい。
In the present embodiment, the parameters a to d are stored in the
また、本発明においては、体内埋め込み式の心臓治療装置1が単独で生体リードインピーダンス値Rを測定しつつ電圧パルスの出力条件を設定することとしたが、これに代えて、図6に示されるように、体内に埋め込まれる心臓治療装置1と、体外に配置されるコントローラ13とを備える心臓治療システム20により電圧パルスの出力条件を設定することにしてもよい。
Further, in the present invention, the implantable
この心臓治療システム20においては、心臓治療装置1は、記憶部9に記憶されているパラメータa〜dおよび電圧測定部7により測定された電圧比V/V0を送信する一方、コントローラ13から送られてくる出力条件を受信する装置側通信部14とを備えている。一方、コントローラ13は、心臓治療装置1から送信されてきたパラメータa〜dおよび電圧比V/V0を受信し、出力条件を送信する外部通信部15と、心臓治療装置1から受信したパラメータa〜dおよび電圧比V/V0に基づいて、出力条件を算出する算出部16とを備えている。図中符号17は算出された出力条件等を表示する表示部である。
In this
このように構成された心臓治療システム20によれば、心臓治療装置1は、電圧パルスの前後において測定した電圧比V/V0と記憶部9に記憶されているパラメータa〜dを装置側通信部14を介して外部に送信し、コントローラ13は、外部通信部15によって心臓治療装置1から送られてきた電圧比V/V0とパラメータa〜dを受信する。コントローラ13は、受信した電圧比V/V0とパラメータa〜dとを用いて算出部16により出力条件を算出し、算出された出力条件を表示部17に表示するとともに外部通信部15を介して送信する。
According to the
心臓治療装置1においては、装置側通信部14により、コントローラ13から送信されてきた出力条件を受信し、受信された出力条件に従ってCPU8が電圧パルスを出力する。
このように、出力条件の算出を体外のコントローラ13に行わせることにより、心臓治療装置1自体は出力条件を算出せずに済むので、体内に埋め込まれている心臓治療装置1の消費電力を低減することができる。
In the
In this way, by causing the
また、心臓治療装置1が、自身のパラメータa〜dを電圧比V/V0とともに出力するので、コントローラ13は、各心臓治療装置1のパラメータa〜dを記憶せずに済み、複数の異なる心臓治療装置1に対して、それぞれ適切な電圧パルスの出力条件を算出して送信することができる。
また、本実施形態においては、数1の式により生体リードインピーダンス値Rを算出することとしたが、これに代えて、数2の式を用いることにしてもよい。
In addition, since the
Further, in the present embodiment, the biological lead impedance value R is calculated using the equation (1), but instead, the equation (2) may be used.
ここで、a〜fはパラメータである。
この数2によれば、多くの種類のリード3を用いた場合の生体リードインピーダンス値Rの算出に汎用的に使用することができる。
Here, a to f are parameters.
According to
A 心臓
1 心臓治療装置
2 電極
3 リード
4 装置本体
6 パルス出力部
7 電圧測定部
8 CPU(制御部)
13 コントローラ
14 装置側通信部
15 外部通信部
20 心臓治療システム
A
13
Claims (5)
装置本体に、前記リードの電極を介して心臓に対し電圧パルスを出力するパルス出力部と、該パルス出力部における電圧値を測定する電圧測定部と、該電圧測定部により測定された前記パルス出力部における所定パルス幅の電圧パルスの出力前後における電圧値の比率に基づいて、前記パルス出力部から出力する電圧パルスの出力条件を設定する制御部とを備え、
該制御部が、前記リードに代えて既知インピーダンス素子を接続した際の前記比率を用いて算出したパラメータに基づいて前記出力条件を設定する心臓治療装置。 An apparatus main body, and a lead that is detachably connected to the apparatus main body and has an electrode at the tip,
A pulse output unit that outputs a voltage pulse to the heart via the electrode of the lead, a voltage measurement unit that measures a voltage value in the pulse output unit, and the pulse output measured by the voltage measurement unit; A control unit for setting an output condition of the voltage pulse output from the pulse output unit based on a ratio of voltage values before and after the output of the voltage pulse having a predetermined pulse width in the unit,
A heart treatment apparatus in which the control unit sets the output condition based on a parameter calculated using the ratio when a known impedance element is connected instead of the lead.
前記制御部が、式(1)で算出される生体リードインピーダンス値に基づいて前記電圧パルスの出力条件を設定する請求項1に記載の心臓治療装置。
R=−ct/ln((V/V0−a)/b)−d (1)
ここで、Rは生体リードインピーダンス値、tは電圧パルスのパルス幅、Vはパルス出力部における所定パルス幅の電圧パルス出力後の電圧値、V0はパルス出力部における電圧パルス出力前の電圧値である。 The parameters are a, b, c, d shown in the following formula (1),
The heart treatment device according to claim 1, wherein the control unit sets an output condition of the voltage pulse based on a biological lead impedance value calculated by Expression (1).
R = −ct / ln ((V / V 0 −a) / b) −d (1)
Here, R is the biological lead impedance value, t is the pulse width of the voltage pulse, V is the voltage value after outputting the voltage pulse having a predetermined pulse width in the pulse output unit, and V 0 is the voltage value before the voltage pulse output in the pulse output unit. It is.
前記電圧値の比率が算出されると、該比率を用いて式(1)により前記生体リードインピーダンス値を算出し、該生体リードインピーダンス値に対応づけて記憶されている出力条件を設定する請求項2に記載の心臓治療装置。 The control unit stores the biological lead impedance value and the output condition based on the biological lead impedance value in association with each other, and stores the equation (1),
When the ratio of the voltage values is calculated, the biological lead impedance value is calculated by the formula (1) using the ratio, and the output condition stored in association with the biological lead impedance value is set. 2. The heart treatment device according to 2.
前記心臓治療装置が、前記記憶部に記憶されたパラメータおよび前記電圧値の比率を送信し、前記コントローラから送られてくる出力条件を受信する装置側通信部を備え、
前記コントローラが、前記心臓治療装置から送信されてきたパラメータおよび前記比率を受信し、前記出力条件を送信する外部通信部と、前記心臓治療装置から受信した前記パラメータおよび前記比率に基づいて、前記出力条件を算出する算出部とを備える心臓治療システム。 The heart treatment device according to claim 1 and a controller disposed outside,
The cardiac treatment device includes a device-side communication unit that transmits a ratio of the parameter and the voltage value stored in the storage unit and receives an output condition transmitted from the controller,
The controller receives the parameter and the ratio transmitted from the heart treatment device and transmits the output condition, and based on the parameter and the ratio received from the heart treatment device, the output A cardiac treatment system comprising a calculation unit for calculating a condition.
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JP2017513684A (en) * | 2014-04-25 | 2017-06-01 | ボストン サイエンティフィック ニューロモデュレイション コーポレイション | System and method for electrical pulse charge compensation for implantable medical device capacitance loading effects |
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