JPH09173474A - 心臓ペーシングを管理するシステムと方法 - Google Patents

心臓ペーシングを管理するシステムと方法

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JPH09173474A JP8308823A JP30882396A JPH09173474A JP H09173474 A JPH09173474 A JP H09173474A JP 8308823 A JP8308823 A JP 8308823A JP 30882396 A JP30882396 A JP 30882396A JP H09173474 A JPH09173474 A JP H09173474A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】薬剤または鎮静剤を使用せずに筋肉骨格苦痛を
緩和する経皮心臓ペーシングシステムを提供する。 【解決手段】経皮ペーシングを患者に加えて心臓活動を
刺激すると同時に経皮電気神経刺激を患者に経皮ペーシ
ングを加え患者の苦痛を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は心臓ペースメーカシステ
ムおよび心臓ペーシングを管理する方法に関する。更に
詳細に述べれば、本発明は経皮心臓ペースメーカシステ
ムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】心臓ペースメーカは人間の患者の心臓の
活動を電極を通して患者の心臓に周期的電気パルスを配
給することにより刺激する。電気パルスは電気的減極お
よび続いて心臓収縮を生じて心臓が所要リズムで搏動す
るのを援助する。多数の異なる多様な心臓ペースメーカ
が存在している。一般に、心臓ペースメーカシステムは
電極の位置および電気刺激が心臓に進行する経路に従っ
て命名されている。たとえば、「経皮」心臓ペースメー
カシステムは皮膚電極（すなわち、患者の皮膚に外部か
ら取り付けられた電極）を使用して患者皮膚を通して心
臓にペースパルスを伝える。「経静脈」ペースメーカシ
ステムは心臓の右心室または右心房までの中心大静脈を
通して入れられるカテーテルに取り付けられた電極を使
用している。他の例示心臓ペースメーカシステムには
「心外膜」ペーシングシステム（電極が心臓の表面に設
置されている）および「経食道」ペーシングシステム
（電極が食道に設置されている）がある。
【０００３】本発明は経皮級式の心臓ペースメーカシス
テムに関する。経皮ペーシングは緊急医療で心搏があま
りにも緩やかなまたは不規則な状態である不安定な徐脈
を即時処理するのに普通に使用されている。電極を皮膚
の外部に取り付けるので、経皮ペーシングを心臓に問題
のある患者に介在なしに直ちに加えることができ、それ
により経静脈ペースメーカを一層よく調節された環境の
もとで設置することができるまで治療の橋渡しとして役
立つ。経皮ペーシングを緊急心臓ペーシングに使用する
ことは、アメリカ心臓協会を代表して発行された高等心
臓生命維持教科書の1994年版の第５章に一層詳細に説明
されている。この章を参考のためここに記述しておく。
【０００４】経皮ペーシングに伴う欠点の一つは患者が
苦痛を蒙るということである。更に詳細に述べれば、苦
痛は皮膚および筋肉の電気刺激から誘導される筋肉骨格
苦痛の形で現われる。患者自身の許容レベルにより、こ
の苦痛は穏和で許容し得るレベルから苛酷で許容し得な
いレベルの範囲に亘っている。
【０００５】この筋肉骨格苦痛を緩和するこれまでの解
決法には無痛覚および鎮静用の静脈内薬剤の使用があ
る。しかし、薬剤の導入は患者の根本的知覚生理学を覆
い隠したり、悪くしたりする可能性がある。他に、静脈
内薬剤の使用は伝染の危険を高め、静脈内薬剤を管理す
るには熟練した係員を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的は
は薬剤または鎮静剤を使用せずに筋肉骨格苦痛を緩和す
る経皮心臓ペーシングシステムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの実施例に
よれば、経皮心臓ペーシングシステムは人間の患者に取
り付けるに適した一組の皮膚電極およびペースパルスを
皮膚電極を経由して患者に供給するように結合している
経皮ペーシングシステムを備えている。ペースパルスは
患者の心臓活動を刺激するのに有効である。一例として
ペースパルスは最大毎分180パルスのレートで供給さ
れ、それにより各ペースパルスの持続時間は約18-20ms
に、振幅は約10-200mＡになる。
【０００８】経皮心臓ペーシングシステムは神経刺激パ
ルスを同じ電極を経由して患者に供給するように結合さ
れている（電極の別々の組合せを使用することもできる
が）経皮電気神経刺激システムをも備えている。神経刺
激パルスは患者がペースパルスから受ける苦痛を緩和す
るのに有効である。たとえば、神経刺激パルスは約40Ｈ
zのレートで加えられ、各神経刺激パルスの持続時間は
約100-500μsであり、振幅は約100mＡである。
【０００９】他の局面によれば、心臓ペーシングを管理
する方法は経皮ペーシングを患者に加えて心臓活動を刺
激すること、および経皮電気神経刺激を患者に経皮ペー
シングを加えると同時に加えて患者の苦痛を軽減するこ
とから構成されている。
【００１０】経皮神経刺激パルスをペースパルスと共に
組み合わせて使用することにより、システムおよび方法
は薬剤または鎮静剤を使用せずに筋肉骨格苦痛を軽減す
る経皮心臓ペースパルスを効果的に与える。
【００１１】
【好適実施例の説明】図１は人間の患者12に電気的心臓
刺激パルスを配給する経皮心臓ペーシングシステム10を
示す。経皮心臓ペーシングシステム10は患者12の皮膚ま
たは皮膚層の解剖学的に選定された場所に取り付けられ
た一組の２個の電極14および16を備えている。経皮ペー
シングを管理するには、電極14および16を前部胸壁およ
び患者の背に、または患者胸骨および心臓の頂点に慣習
的に設置する。
【００１２】ペーシングシステム10は経皮ペーシング
（ＴＰ）システム18およびパルスを多芯ケーブル22を経
由して電極14および16に供給するように接続されている
経皮電気神経刺激（ＴＥＮＳ）システム20を備えてい
る。ＴＰシステム18は人間の患者12の心臓活動を刺激す
るのに有効なペースパルスを発生する。好適実施例で
は、ＴＰシステム18は毎分最大180パルスのレートで人
間の患者に加えられるペースパルスを発生する。各ペー
スパルスの持続時間は約18-20msで振幅は 約10-200mＡ
である。或る患者では、経皮ペーシングは穏和なまたは
苛酷な筋肉骨格苦痛を生ずることがある。
【００１３】苦痛を軽減するのに、ＴＥＮＳシステム20
はペースパルスと共に同時に患者12に加えられる神経刺
激パルスを発生する。好適実施例では、ＴＥＮＳシステ
ム20は約40Ｈzのレートで患者12に加えられる神経刺激
パルスを発生する。各神経刺激パルスの持続時間は約10
0-500μsで振幅は約100mＡである。
【００１４】したがって、心臓ペーシングを管理する方
法は（１）経皮ペーシングを患者に加えて心臓の活動を
刺激すること、および（２）同時に経皮電気神経刺激を
患者に加えて患者苦痛を緩和すること、を含んでいる。
【００１５】好適実施例では、同じ組の電極14および16
を使用してペースパルスと神経刺激パルスの両方を管理
している。一つの適切な多目的電極はMontecalvo等に与
えられた米国特許第5,205,297号に開示されており、こ
れをここに参考のため 記しておく。しかし、他の形式
の電極も使用することができる。
【００１６】図２は経皮心臓ペーシングシステム10の更
に詳細なブロック図を示す。このシステムは接地回路30
および大地に対して患者の電位に浮いている患者絶縁回
路32を備えたペーサー回路を備えている。接地回路30お
よび患者絶縁回路32は互いに電気的に絶縁されている。
フォトダイオード36およびフォトトランジスタ38から成
る光カプラ34が制御信号を接地回路と患者絶縁回路との
間で転送する。他に、電源変圧器（図示せず）が電力を
接地回路と患者絶縁回路との間で転送する。
【００１７】接地回路であるのペーサー板30にはＴＰ信
号およびＴＥＮＳ信号の双方を発生するマイクロプロセ
ッサ40を備えている。一実施例では、マイクロプロセッ
サ40はＴＰ信号およびＴＥＮＳ信号をパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）信号として発生する。調整装置42はＰＷＭＴＰ信
号およびＰＷＭＴＥＮＳ信号から成る単一出力信号を形
成する。好適実施例では、調整装置42はＴＰ信号および
ＴＥＮＳ信号を加算する加算装置である。混合ＰＷＭ信
号は光カプラ34を経由して光学絶縁障壁を横断し、患者
に設置されている患者絶縁回路であるペーサー回路32に
伝えられる。混合ＰＷＭ信号はフォトトランジスタ38で
受けられ、ＰＷＭ/アナログ変換器44を使用してアナロ
グ信号に変換される。アナログ信号は患者に出力するた
めの対応するパルスを発生する電流コントローラ46に入
力される。混合ＰＷＭ信号の始めはパルスの開始を伝達
し、混合ＰＷＭ信号のデューティ・サイクルは患者に与
える電流の振幅を伝達する。
【００１８】この実施例では、接地回路30および患者絶
縁回路32は、米国ヒューレット・パッカード カンパニ
ーで製品Ｍ1722Ａとして製造され、「Codemaster」とい
う名称で販売されている、市場入手可能な除細動器を使
用して構成することができるが、これを、図３の流れ図
に示すように、ＴＰ信号の他にＴＥＮＳ信号をも発生す
るように修正している。
【００１９】更に詳細に述べれば、マイクロプロセッサ
40は図３に示すステップを行なうようにプログラムされ
ている。ステツプ100で、マイクロプロセッサはＰＷＭ
ペースパルスを発生して出力する。好適実施例では、こ
のペースパルスの持続時間は18-20msである。マイクロ
プロセッサは次に毎分最大180パルスの速度にするため
次のペースパルスを所定遅延期間遅らせる（ステップ10
2）。その間、および多分並列的に、マイクロプロセッ
サは、おそらくは持続時間が100-500μsのＰＷＭ神経刺
激パルスを発生し、出力する（ステップ104）。マイク
ロプロセッサは次に次のＴＥＮＳパルスを出力する前に
所定の遅延期間だけ休止する（106）。管理専門家から
の入力に応答してペースパルスおよび神経刺激パルスの
パラメータ（たとえば、強さ、パルス持続時間、振幅変
調、周波数変調、および波形）を動的に変え、患者のし
好および心地よさのレベルに効果的に適応させるように
プログラムすることができる。
【００２０】一つの構成では、マイクロプロセッサ40は
互いに独立の二つのループを行なうようにプログラムす
ることができ、それによりペースパルスおよびＴＥＮＳ
パルスを同時に発生し、出力し、調整装置42（図２）で
混合することができる。第２の構成では、マイクロプロ
セッサ40は長いペースパルスの出力中短いＴＥＮＳ信号
の発生を不能にするようプログラムすることができる。
これを図３に破線の流れ線、判断ブロック108、および
流れ経路Ａの流れ経路Ｂによる置き換えにより示してあ
る。ステップ100デマイクロプロセッサがペースパルス
を出力している場合には、判断ブロック108は流れがＴ
ＥＮＳ発生ループに継続しないようにする。逆に、マイ
クロプロセッサ40がペースパルスを発生していないとき
は、ステップ108はペースパルスの合間の期間中ＴＥＮ
Ｓパルスを発生させる。マイクロプロセッサは典型的に
続くペースパルスの間に幾つかのＴＥＮＳパルスを発生
し、ＴＥＮＳパルスのペースパルスに対する比は二つの
パルスの周波数選択によって変わる。
【００２１】再び図２を参照して、患者絶縁回路32は前
記Codemasterの患者装着回路に基づい ているが、電流
コントローラ46に採用されている電流増幅器の応答時間
を早くするように修正されている。この修正によりペー
サー回路34は長いＴＰパルス（すなわち、18-20ns）の
他に比較的短いＴＥＮＳパルス（すなわち、100-500μ
s）を処理することができる。
【００２２】図４は図２の接地回路32の調整装置42とし
て実施することができるペーサー板回路50の概略を示
す。このペーサー板回路50はマイクロプロセッサ40がパ
ルス幅変調ＴＥＮＳ信号を発生しないという点で図２と
はわずかに異なる第２の実施例を表している。第２の実
施例では、アナログＴＥＮＳ信号を発生するのに別の外
部信号発生器（図示せず）を使用している。外部信号発
生器はアナログＴＥＮＳ信号の周波数、パルス幅、およ
び振幅を設定する。このような信号発生器は周知であ
り、詳細には説明しない。しかし、マイクロプロセッサ
40はCodemaster除細動器システムから慣習的仕方でＰＷ
Ｍペース信号を発 生する。この第２の実施例の一つの
特徴はマイクロプロセッサ40をＰＷＭＴＥＮＳ信号を発
生するようにプログラムしなおす必要がないということ
である。
【００２３】ＰＷＭペース信号およびアナログＴＥＮＳ
信号はそれぞれ入力52および54に供給される。ペーサー
板回路50はアナログ/ＰＷＭ変換器56、ゲート装置58、
および加算装置60を備えている。アナログ/ＰＷＭ変換
器56は神経刺激信号を未変調アナログ信号からパルス幅
変調信号に変換する。アナログ/ＰＷＭ変換器56は演算
増幅器62および出力66にＰＷＭＴＥＮＳ信号を作る比較
器64を備 えている。
【００２４】ゲート装置58はＰＷＭペースパルスの期間
中出力66にＰＷＭＴＥＮＳパルスを出力することを不能
とするように設計されている。ゲート装置58はペースパ
ルスが発生したことを検出するピーク検出回路（抵抗器
Ｒ１およびＲ２、コンデンサＣ１）、比較器68、および
ＮＯＲゲートＮＯＲ１を備えている。例示した実施例で
は、比較器68はペースパルス期間中高信号（たとえば、
２進「１」）を出力し、ペースパルスが存在しない期間
中低信号（たとえば、２進「０」）を出力する。ＮＯＲ
ゲートＮＯＲ１は比較器68から出力された低信号を受け
取ったときにかぎりＰＷＭＴＥＮＳ信号を出力する。加
算装置60はＰＷＭペース信号およびＮＯＲゲートＮＯＲ
１の出力を受け取るように結合されているＯＲゲートＯ
Ｒ１を備えている。
【００２５】この構成によれば、ペースパルスを入力52
で受け取ると、ゲート装置58はＰＷＭＴＥＮＳ信号66の
出力を防止する。ＰＷＭペース信号だけを受け取り、加
算装置60により光学アイソレータに出力する。逆に、ペ
ースパルスの合間に、ゲート装置58はＰＷＭ ＴＥＮＳ
信号66を加算装置60に伝え、光学アイソレータに出力す
る。ペーサー板回路50の出力70はそれ故ペース信号およ
びＴＥＮＳ信号から成る複合ＰＷＭ信号を供給する。
【００２６】図５はペーサー板回路50により発生される
複合ＰＷＭ信号80を示す。ＰＷＭ信号80は心臓活動を刺
激する一連のペースパルス82および続くペースパルスの
間に挿入されて苦痛を軽減する一つ以上の間歇神経刺激
パルス84から構成されている。横軸の各１目盛りは50ms
を表し、縦軸の１目盛りは50mＡを表している。ペース
パルス82は毎分約180パルス（すなわち、333msごとに１
パルス）のレートで周期的に発生され、加えられる。各
ＴＰパルス82の持続時間は約18-20msであり、振幅は約1
00mＡである。多数の神経刺激パルス84は約40Ｈzのレー
ト（すなわち、50msごとに１パルス）でペースパルス間
に挿入される。各ＴＥＮＳパルス84の持続時間は約100-
500μsであり、振幅は約90-100mＡである。
【００２７】図６は単独ＴＥＮＳパルス84を更に詳細に
示す。ここで、横軸の１目盛りは200μsを表し、縦軸の
１目盛りは20mＡを表している。ＴＥＮＳパルスには急
速な開始部分があり、それに続いて指数的減衰がある。
【００２８】ＴＥＮＳパルスおよびＴＰパルスは二つの
異なる組の電極を通して加えられることがあることに注
意する。この場合には、回路は二つの出力、二つの光カ
プラ、および信号を二つの組の電極に別々に加える二つ
の患者絶縁回路を備えるように修正される。
【００２９】本発明を多かれ少なかれ構造および方法の
特徴に関する特定の実施例で説明してきた。しかし、こ
こに開示した手段は本発明を実施する例示的形態につい
てのものなので、本発明は説明した特定の特徴に限定さ
れないことを理解すべきである。以下に本発明の実施態
様のいくつかを例示する。
【００３０】（実施態様１）下記ステップを備えた心臓
ペーシングを管理する方法。患者に経皮ペーシングを加
えて心臓の活動を刺激するステップ、および前記経皮ペ
ーシングを加えると同時に患者に経皮電気神経刺激を加
えて患者の不快を軽減するステップ。 （実施態様２）経皮ペーシングを加える前記ステップは
一連のペースパルスを加えることから成り、経皮電気神
経刺激を加える前記ステップは前記ペースパルスを加え
る合間に一つ以上の神経刺激パルスを間歇的に加えるこ
とから成る、実施態様１に記載の方法。 （実施態様３）更に下記追加ステップを備えている実施
態様２に記載の方法。患者に取り付けた一組の電極（1
4、16）を通して前記ペースパルスを加えるステップ、
および患者に取り付けた一組の電極（14、16）を通して
前記前記神経刺激パルスを加えるステップ。
【００３１】（実施態様４）更に下記追加ステップを備
えている実施態様２に記載の方法。患者に取り付けた第
１の組の電極を通して前記ペースパルスを加えるステッ
プ、および患者に取り付けた異なる第２の組の電極を通
して前記神経刺激パルスを加えるステップ。 （実施態様５）患者（12）の皮膚層に取り付けるように
なっている一組の電極（14、16）、一組の電極（14、1
6）を経由して患者（12）に患者の心臓の活動を刺激す
るのに有効なペースパルスを供給するように結合されて
いる経皮ペーシングシステム（18）、および一組の電極
（14、16）を経由して患者（12）に患者の不快を軽減す
るのに有効な神経刺激パルスを供給するように結合され
ている経皮電気神経刺激システム（20）、を備えている
経皮心臓ペーシングシステム。
【００３２】（実施態様６）経皮ペーシングシステム
（18）は管理者にペースパルスの制御パラメータを動的
に調節させるよう構成されており、経皮電気神経刺激シ
ステム（20）は管理者に神経刺激パルスの制御パラメー
タを動的に調節させるう構成されている、実施態様５に
記載の経皮心臓ペーシングシステム。 （実施態様７）更に、患者（12）の皮膚層に取り付ける
ようになっている第１および第２の組の電極を備え、経
皮ペーシングシステム（18）は第１の組の電極に結合
し、第１の組の電極を経由して患者（12）にペースパル
スを供給し、経皮電気神経刺激システム（20）は第２の
組の電極に結合し、第２の組の電極を経由して患者（1
2）に神経刺激パルスを供給する、実施態様５に記載の
経皮心臓ペーシングシステム。
【００３３】（実施態様８）経皮ペーシングシステム
（18）および経皮電気神経刺激システム（20）は一連の
ペースパルスを供給し且つ連続するペースパルスの合間
に一つ以上の神経刺激パルスを間歇的に供給するように
調整されている実施態様５に記載の経皮心臓ペーシング
システム。 （実施態様９）更に、ペースパルスおよび神経刺激パル
スから成る単一パルス列を形成し、一組の電極に出力す
る調整装置（42）を備えている実施態様５に記載の経皮
心臓ペーシングシステム。 （実施態様１０）ペースパルスの持続時間は約18-20ms
の範囲にあり、心臓刺激パルスの持続時間は約100-500
μsの範囲にある、実施態様５に記載の経皮心臓ペーシ
ングシステム。
【００３４】
【発明の効果】ここに説明したシステムおよび方法は経
皮神経刺激を調整して同時に使用することにより経皮ペ
ーシングを管理している期間の患者が受ける苦痛を効果
的に減らす。またシステムおよび方法は静脈内薬剤およ
び鎮静剤の使用を減らしまたは排除するという点で有利
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による経皮心臓ペーシングシ
ステムの図式表現である。
【図２】経皮心臓ペーシングシステムのブロック図であ
る。
【図３】一実施例による経皮心臓ペーシングシステムに
採用されているマイクロプロセッサにより行なわれるス
テップの流れ図である。
【図４】第２の実施例によるペースパルスを神経刺激パ
ルスとを調整する経皮心臓ペーシングシステムに採用さ
れている回路の概略図である。
【図５】ペースパルスおよび神経刺激パルスの波形図で
ある。
【図６】図５に示すものとは異なる分解能での単独神経
刺激パルスの波形図である。
【符号の説明】
12…患者 14…電極 16…電極 18…経皮ペーシングシステム 20…神経刺激システム 42…調整装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記ステップを備えた心臓ペーシングを
    管理する方法。患者に経皮ペーシングを加えて心臓の活
    動を刺激するステップ、および前記経皮ペーシングを加
    えると同時に患者に経皮電気神経刺激を加えて患者の不
    快を軽減するステップ。
JP30882396A 1995-11-30 1996-11-20 心臓ペーシングを管理するシステムと方法 Expired - Fee Related JP4302193B2 (ja)

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US565,803 1990-08-09
US56580395A 1995-11-30 1995-11-30

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JPH09173474A true JPH09173474A (ja) 1997-07-08
JPH09173474A5 JPH09173474A5 (ja) 2004-11-11
JP4302193B2 JP4302193B2 (ja) 2009-07-22

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