[发明专利]通过无症状横膈膜刺激提高血液动力功能

说明书

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(Hemodynamic Performance Enhancement Through Asymptomatic Diaphragm Stimulation to the Diaphragm/Heart Interface)”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。

发明背景和内容

本发明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，本发明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，将由根据本发明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。

在本发明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。

在本发明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。

在本发明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。根据本发明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。