通过冷却心脏组织中断折返回路的制作方法

专利名称：通过冷却心脏组织中断折返回路的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及刺激心肌组织的系统和方法。特别是，本发明的实施例提供了一种医治心脏组织的系统和方法，它通过冷却心脏组织来抑制心脏组织中特定电信号的传导并减少心动过速的时间和增加起搏和心脏除颤刺激的效果。
背景技术：
心血管系统的作用对生存来说是至关重要的。通过血液循环，人体组织得到必须的营养和氧气，并排出废弃物。没有血液循环，细胞开始进行不可逆的变化并导致死亡。心脏的肌肉收缩是血液循环后面的推动力。
每一次心脏收缩，或心跳，都是由电脉冲触发的。这些电脉冲发自窦房结(心脏的天然起搏器)，它位于心脏右上腔的顶部或右心房。从那里，电脉冲经过心脏的上腔(心房)和房室(AV)结，通过“束支”传达到心室的下腔。这样，电脉冲从窦房结传达到心室，触发和调节心跳。
心律失常是心脏传导系统任何变化、偏差或故障所造成的心跳异常，所述心脏传导系统使正常电脉冲传导到心脏。在通常情况下，每一次心脏收缩，或心跳，都是由电脉冲触发的。这些电脉冲发自窦房结(心脏的天然起搏器)，它位于心脏右上腔的顶部或右心房。从那里，电脉冲穿过心脏的上腔(心房)和房室(AV)结，通过“束支”传达到心室的下腔。这样，电脉冲从窦房结传达到心室，触发和调节心跳。
当心脏的电“循环”不能最理想地运转时，发生心律失常。心律失常导致不正常快(心动过速)或不正常慢(心动过缓)的心跳。心律失常的起因可能涉及先前的心脏状况(例如，由于先前的心脏病导致的损害)或其它因素(例如，药物，压力，没有充足的睡眠)。在大多数的情况下，漏搏是没有医学意义的。然而最严重的心律失常，在美国，根据美国心脏学会的统计，导致每年几乎500,000人死亡。突发性心脏病(“心脏停搏”)占由于心脏病死亡人数的几乎一半，并且在美国是第一致死的原因，这是根据北美起搏和电生理学会的统计得出的。
几乎所有临床上重要的心动过速性心律失常都是由于传导脉冲没有消失而是继续传播并重新激发心脏组织(称为“折返激动”)。这种心动过速性心律失常包括窦房结折返激动，房颤，房扑，房性心动过速，房室结折返性心动过速，房室折返激动(沃-帕-怀综合征或隐匿性附加的房室连接)，室性心动过速，和束支折返性心动过速。
对折返激动的发生，必须在心脏组织中存在一基质可以支持折返激动(“折返回路”)。动作波前必须能沿阻滞中心区循环并遇到单向的阻滞，这样逼迫它沿中心阻滞一个方向传导。(如果动作波前允许沿阻滞区两个方向传导，动作波前将碰撞并逐渐消失。)重要的是循环波前的传导速度。如果传导速度太快，循环波前将在组织基本已经复极化变得再次激动之前到达原始点。这样，至少慢传导的一个区域是对实际上所有临床折返律来说折返回路的一部分。消除折返回路的慢传导成分就破坏了回路。
房颤(AF)是相同心律失常的最普通的类型，单美国就每年有200万发病。房颤和房扑都增加了中风的危险。根据美国心脏学会的统计，它们导致美国每年超过54,000人死亡。引发房颤危险的升高与年龄显著相关。其结果，几乎70％房颤患者的年龄在65和85岁之间。房颤是由从心脏的上腔(心房)发出的有缺失电信号引起的快速、异常心律(心律失常)。从窦房结发出的电信号正常应该是固定节律大约每分钟60到100次。心脏经受房颤呈现为两个心率一个房率和一个心率。有了房颤，房率是每分钟300-400次而心率是每分钟100-175次。这个心率是房室结阻断了大多数的心房脉冲，而只允许一小部分脉冲出现在心室的结果。
特定的心律失常与心脏内的特殊电问题有关。房室结折返性心动过速是由在房室结内的外部传导路径引起的。这允许心脏电活动到“短回路”或在窦房结区域循环。
房室结折返性心动过速是由外部传导路径引起的，该外部传导路径允许心脏电活动同时到“短回路”和旁路的房室结。在这种模式中，外“回路”直接连接心房和心室。在更多情况下，这路径只可“反向”传导从心室到心房。这叫做“隐匿性附加路径”，因为它不能从常规心电图(EKG)中诊断出来。这些心律失常医学上是可以治疗的，但也可由导管消融术治疗。少见的，外部路径在正向(从心房到心室)传导并在EKG上体现。其中有一种情况叫做沃-帕-怀综合征(WPW)。WPW综合征是由特别快的心率引起的并潜在的可致死。典型的WPW综合征通常需要导管消融术治疗。
很不同(并有生命威胁)的情况是室颤。室颤包括心室而不是心房的颤动。不像房颤，它是有生命威胁的，因为其结果是每分钟350次或更高的跳动。心脏在没有治疗(例如，用除颤器)的情况下在此节律坚持不了几分钟。
在一些情况下，心律失常可是瞬变的。例如，患者可能经历了一个时期的压力，疾病，或药物(正当的或其它的)反应。在其它情况下，更多侵害性治疗是有帮助的。对一慢的心动(心动过缓)，最常用的治疗是电(人工)起搏器。该仪器，植入皮下并永久性地接入心脏，当检测到慢的或不规则的心率时发出电脉冲。对于不正常的快的心率，可植入可植入性的心律转变除颤器(ICD)。如果需要，一个ICD监护器可校正不正常快的心跳。这些仪器对患有室颤或室性心律失常的患者是救命的。另一个方法是带导管消融术的电生理研究。该方法是将导管从腿和/或颈部血管导入到心脏并用射频能量非常小心地破坏(消融)造成心律失常的心脏不正常部位。
在心肌中，肌纤维内部连接在在心脏所有方向发布的束支网络。当该网络的任何部位受刺激时，去极化波传到它的所有部位并且整个结构作为一个整体收缩。在肌纤维受刺激收缩之前，它的膜必须被极化。肌纤维通常处于极化状态直到它被周围环境的变化刺激。膜可以被电，化学，机械或温度变化刺激。引起收缩需要的最小刺激称为刺激阈值。可控制的没有引起收缩的最大刺激幅度为最大亚阈值幅度。
贯穿心脏的大部分是特殊心肌组织的块状和串状结构。该组织包括心脏传导系统并负责启动和传播去极化波传遍心肌。在心脏脉冲传导中的任何中断或阻滞都可造成心律失常或在心脏的心率或节律上的显著变化。
双相(阴极或阳极)电流用于刺激心肌。然而，直到实现例如美国专利5,871,506和6,141,586中的工作为止，认为阳极电流在临床上是没用的。阴极电流包括负极的电脉冲。这种电流的类型通过膜电容的放电去极化细胞膜，而直接降低膜的电位到阈值水平。阴极电流，通过直接降低静息膜的电位到阈值，在后面的心脏舒张期比阳极电流低于阈值电流一半到三分之一。目前，基本上所有的人工起搏都用负极的刺激脉冲，虽然阳极脉冲的利用已经用实验说明。
典型的可植入性的心律转变器/除颤器(ICD)在心律失常发作的10到20秒内发射最初的对抗电震，借此挽救了无数的生命。改进的仪器有抗心动过速起搏性能附加在心律转变/除颤功能上。这些ICD能对一种或多种心动过速有不同的初始反应，同样对一个特殊的心律失常对应一个程序序列。
输出能量水平通常由医生根据患者承受的阈值设置。该阈值代表可靠刺激患者心脏的最小起搏能量。然而，由于与刺激有关的外伤，在植入心脏起搏器导线和心肌之间的界面处会长出疤痕组织。该疤痕组织提高了患者承受的阈值。为了确保可靠的心脏承受力，输出能量水平通常最小值设在两倍于初始测量承受力阈值。这种方法的缺点是较高的刺激水平比较低的刺激水平给心肌组织造成更多的外伤，从而提升了疤痕组织的形成，增加了承受阈值。较高的刺激水平还缩短了电池的使用寿命。这是不希望的，因为较短的电池使用寿命需要更频繁地外科手术来植入新的电池。
另一个缺点是与更高的刺激水平联系的患者潜在的不舒服。这是因为更高的刺激水平可刺激横隔膜或横隔膜丛或造成肋间肌肉的抽搐。最后，由于全面阻滞，较高的刺激收效甚微。
对起搏技术的改进的结果是提高与心律失常患者的有效心率有关的电脉冲传导，那些心律失常患者不能对正常起搏反应。例如由Morton M.Mower M.D.申请的美国专利6,343,232B1，其主题为“用两相刺激增加肌肉的收缩”。该发明描述了通过两相起搏增加电传导和收缩，该两相起搏包括跟随有阴极脉冲的原始阳极脉冲。该技术比传统起搏刺激器增加了几乎超过100％的有效心拍的传导速度。然而，该项技术不能使所有心脏传导失常的患者恢复窦性心律。
真实有用的是提供刺激心肌的替代方法并抑制在心脏中的特定伪电脉冲的传导，作为传统起搏和药物治疗的替代或加强，和/或结合传统起搏和安全药物治疗使用该替代方法，以提供另一方法来克服心脏传导问题。

发明内容
本发明的实施例包括设计可植入的心脏治疗/刺激装置，用于抑制特定伪电脉冲，优选地不用起搏。应用在植入设备中的该技术包括冷却心脏组织的冷却元件。可选择性地，冷却处理可以与心脏组织的两相刺激结合使用。
因此本发明的一个目的是抑制由折返回路引起的特定伪电脉冲在心脏组织中的传导。
本发明进一步的一个目的是通过冷却心脏组织的办法，抑制由折返回路引起的特定伪电脉冲在心脏中的传导。
本发明进一步的一个目的是对心脏组织区域选择性地施加冷却温度来抑制由折返回路引起的特定伪电脉冲在心脏组织中的传导。
本发明另一个目的是在心脏组织较大的区域施加冷却来抑制由折返回路引起的特定伪电脉冲在心脏组织中的传导。
本发明还有另一个目的是用比传统心脏起搏更有效的手段来影响折返回路。
本发明还有另一个目的是在心脏中较大的区域而不只是起搏点的较小面积抑制特定伪电脉冲。
本发明进一步的一个目的是提供植入刺激设备用于自动对由折返回路影响的心脏组织实施冷却。
本发明还有另一个目的是提供可移动设备，可在手术室或外伤室实施对心脏组织的冷却。
本发明还有另一个目的是提供植入设备，可将心脏组织的冷却与使用传统起搏刺激心脏组织相结合。
本发明还有另一个目的是提供植入设备，可将心脏组织的冷却与使用两相刺激刺激心脏组织相结合。
本发明进一步的一个目的是提供植入心脏刺激设备，可感应纤颤的发作或其它心动过缓性心律失常，并可选择性地应用心脏组织的冷却，心脏组织的起搏，心脏组织的除颤或以上方法的结合作为治疗状态来支配。
在本发明的一个目的中，冷却和两相电刺激都是对心肌操作。两相电刺激中的阳极成分增加心脏的收缩力，它由先于激动的超极化组织实现，导致较快的脉冲传导、较多的细胞内钙的释放，并导致优良的心脏收缩。阴极刺激成分消除了单独阳极刺激的缺点，结果心脏刺激比单独阳极刺激需要在较低的电压水平。由此，延长了起搏器电池的寿命并减少了对组织的破坏。
在本发明的第二个目的中，冷却施加在心脏组织，而控制两相电刺激到心脏血池，即进入并环绕心脏的血液。这样可使心脏刺激不需要起搏电导线直接连接心脏组织，从而减小了对该组织的破坏。经血池控制的两相刺激的刺激阈值可与直接放到心肌的标准刺激的范围一样。通过两相电刺激到心脏血池的使用可加强心脏收缩，没有骨骼肌的收缩、心肌的破坏或对血池的不良影响。
而另一个本发明的实施例包括对频繁反复发作的房颤或慢性房颤的自动治疗的植入设备。该实施例包括一监测不同参数的传感系统，如感应房颤的心房PDF(概率密度函数)参数。通过检测心房的PDF，可提供用于先前没考虑过的房颤的检测器。根据感应心房PDF和检测房颤的发生，本发明的植入设备开始对心房的心脏组织冷却。通过接触设备跨较宽的区域施加冷却以覆盖广泛面积的心脏组织。施加的冷却温度通过接触设备到心脏组织，冷却心脏组织，而这样抑制通过组织的假信号的传导。该降低的温度以有效的方式影响折返回路。由于这种干涉作用于大面积组织而不是小的起搏点，假信号的抑制可作用于比传统起搏的起搏点大的面积上。
在传感器检测到冷却施加的需要时，在可编程和可调整的一短暂的时间内施加冷却到心脏组织。冷却施加的量和心脏的整体温度通过装置的恒温器功能来监测。冷却可由机械水压系统将冷却液体泵入在心房表面的囊来实现。
监护心率，如果最初失败，重复多次施加冷却温度。
在本实施例单独对心脏组织降低温度失败的情况下，替代实施例包括既有接触设备形式的冷却元件又有更传统的心脏刺激元件，该刺激元件对心脏组织以负相的形式施加电脉冲，阳极脉冲跟随有负极脉冲，或以其它本领域公知的刺激方法。
心脏组织冷却与心脏刺激组合的这种组合方式也在本发明的另一个实施例中。在植入设备中的处理器检测纤颤的开始，并首先应用冷却温度到心脏组织。如果对心脏的折返回路没有作用，可施加冷却与电刺激的组合和/或单独电刺激。如果这种组合方式对折返回路没有作用，就要单独用更传统的起搏方式了。因此，由植入设备中的电路提供检测和冷却温度电刺激或其组合刺激的施加。
上述实施例的应用不需要麻醉而潜在的有效率高于传统心律转变法。
本发明进一步的实施例将植入设备连接到通信终端，优选是无线的，这样合适的看护人可对心脏异常加以注意。信号可由医生接收，用于指示情况。医生可在远程对本发明的植入设备的刺激策略选择控制。
本发明另一个的实施例涉及改变心脏的传导性，它是通过冷却温度与其它形式的起搏(如心率控制，和除颤)的应用来实现的。起搏包括(但不限于)两极，两相，单极，单相，过激励，单独心房，房室和连续的起搏。
本发明的实施例提供在心脏组织中抑制假电脉冲传导的方法，包括确立有助于抑制心脏目标区的电脉冲传导的温度；对目标区降低温度并保持确立的温度。
本发明另一个的实施例提供在心脏组织中抑制假电脉冲传导的方法。该方法包括检测心律失常的发作，检测在心律失常发作时心脏组织的温度，并将心脏组织当前温度降低。
本发明另一个的实施例提供在心脏组织中抑制假电脉冲传导的方法。热交换操作器在心脏一个或多个目标区中的每个位置上。在本发明一个的实施例中，热交换操作器是帕尔帖(Peltier)冷却器。在本发明另一个的实施例中，热交换操作器是热沉，它热耦合于帕尔帖冷却器。检测与心律失常有关的症状，并且，响应心律失常的检测，通过将热量吸收到位于目标区的热交换操作器，选择性地将热量从与心律失常有关心脏目标区中散出。
在本发明另一个的实施例中，提供抑制患者心律失常的方法。热交换操作器移植在心脏一个或多个目标区中的每个位置上。操作至少一个热交换操作器来冷却心脏的至少一个目标区，以此抑制心律失常。
在本发明另一个的实施例中，提供抑制在心脏组织中假电脉冲传导的方法。检测心律失常的发作并对检测的心律失常估计。还检测在心律失常发作时心脏组织的温度。基于对检测的心律失常和心脏组织当前温度的估计，从施加温度降低到心脏组织和施加起博脉冲到心脏组织中选择一种或多种治疗措施。应用所选择的治疗措施。
在本发明另一个的实施例中包括在心脏组织中抑制假脉冲传导的装置。传感元件检测心律失常的发作；冷却元件响应传感元件对心脏组织实施冷却刺激。在本发明另一个的实施例中，提供装置或抑制在心脏组织中的假电脉冲传导。传感器检测与心律失常有关的症状。热交换操作器位于心脏一个或多个目标区中的每个位置上。在本发明另一个的实施例中，热交换操作器是帕尔帖冷却器。在本发明另一个的实施例中，热交换操作器是热沉，它热耦合于植于患者躯干的帕尔帖冷却器。在心脏一个或多个目标区中的每个位置上的热交换操作器都适合响应传感器，用来将热从由该热交换操作器负责的目标区中散出。
在本发明另一个的实施例中，提供用来抑制患者心律失常的装置。热交换操作器移植在患者心脏一个或多个目标区中的每个位置上。响应心律失常的检测，在心脏一个或多个目标区中的每个位置上的热交换操作器都适合将热从由该热交换操作器负责的目标区中散出，借此一个或多个目标区中的每个部位都被冷却而心律失常受到抑制。


图1示出了根据本发明实施例的一种在心脏组织中阻止伪电脉冲传导的方法。
图2示出了根据本发明实施例的一种通过施加一个温度的降低到心脏组织用于在心脏组织中抑制伪电脉冲传导的方法。
图3示出了根据本发明实施例的一种通过施加温度降低和至少一个起搏脉冲到心脏组织用于在心脏组织中抑制伪电脉冲传导的方法。
图4示出了根据本发明实施例的一种通过可选择地施加温度降低到心脏的目标区和施加起搏脉冲到心脏组织来抑制心律失常的方法。
图5示出了根据本发明实施例的一种通过施加温度降低到心脏的目标区用于在心脏组织中抑制电脉冲传导的装置。
具体实施例方式
本发明的一个实施例包括一个可植入的心脏治疗/刺激设备，用于抑制心脏组织中假电信号的传导而不起搏。应用在可植入的设备的技术包括用于冷却心脏组织的冷却元件。可选择的，提供了与心脏组织的单阴极或两相刺激相结合的一个或两个冷却实施例。
本发明的一个实施例提供了在心脏组织中抑制假电信号脉冲的传导的方法。该方法包括确定传导的温度用于对心脏的目标区进行电脉冲传导的抑制；和施加温度降低到该目标区来维持所确定的温度。检测目标区的温度。如果目标区达到了确定的温度，温度降低的施加就停止。如果目标区没有达到确定的温度，对目标区温度降低的施加就继续。
心脏组织的温度降低可以通过不同的手段获得，包括非限制性举例的向心脏组织施加冷却液，电冷却心脏组织，机械冷却心脏组织。
本发明的另一个实施例提供了在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的方法。该方法包括检测心律失常的发作，确定在心律失常发作时心脏组织的温度，和向心脏组织施加温度降低。在另一个方法中，检测心脏组织的功能。如果心脏组织恢复到窦性心律，温度降低的施加就停止。如果心脏组织没有恢复到窦性心律，施加到心脏组织的温度降低就继续。
心脏组织的温度降低可以通过不同的手段获得，包括非限制性举例的向心脏组织施加冷却液，电冷却心脏组织，机械冷却心脏组织，和通过吸热化学反应冷却心脏组织。适合用于实现本发明的冷却设备的例子有蒸发冷却器，辐射冷却器，冷冻器，热延(thermal holdover)设备(如蓄热单元，利用或不利用相变现象)，和气体膨胀冷却器。可通过热交换结构或通过直接接触实现冷却。
在本发明的另一个实施例中，检测心律失常的发作包括检测表示心律失常的症状。检测表示心律失常的不同症状，包括非限制性举例的心脏内电变化，和心脏功能在测量中的变化。
在本发明的另一个实施例中，用于在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的方法进一步包括向心脏组织施加起搏脉冲。起搏可通过接触心脏组织的一个或多个电极，或置于一个或多个心室的血池内的电极来实现。在任一个方法中，起搏脉冲施加到一个或多个电极。起搏脉冲可以是阴极电波形或包括阴极和阳极成分的两相电波形。
本发明的另一个实施例提供了用于在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的方法。将一个或多个折返回路影响的心脏的一个或多个区作为目标。在本发明的一个实施例中，该一个或多个目标区中的每一个选自右前-侧(lateral)心房表面，左前-侧心房表面，右后-侧心房表面，和左后-侧心房表面之一。热交换操作器位于心脏的一个或多个目标区中的每一个。在本发明的一个实施例中，热交换操作器是帕尔帖冷却器。帕尔帖冷却器可以电连接到植入患者躯干的电源。在本发明的另一个实施例中，热交换操作器是热沉，该热沉热耦合到植入患者躯干的帕尔帖冷却器。可选择的，热沉是采用机械接触或热传递液体的热偶。
检测与心律失常相联系的症状，并响应该症状的检测，通过将热吸收进位于目标区的热交换操作器，热可选择的从涉及心律失常的心脏目标区传递出去。
症状可在心脏内检测到。热交换操作器响应心律失常的检测而启动。可检测不同的症状，包括非限制性举例的心脏内的电变化和和心脏功能在测量中的变化。
另一个方法包括检测心脏的功能，以及当与心律失常相关的症状没有检测到时，停止从至少一个目标区散热。
在本发明的另一个实施例中，用于在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的方法进一步包括施加起搏脉冲到心脏组织。起搏可通过接触心脏组织的一个或多个电极，或置于一个或多个心室的血池内的电极来实现。在任一个方法中，起搏脉冲施加到一个或多个电极。起搏脉冲可以是阴极电波形或包括阴极和阳极成分的两相电波形。
在本发明的另一个实施例中，用于在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的方法包括施加起搏脉冲到心脏组织。起搏可通过接触心脏组织的一个或多个电极，或置于一个或多个心室的血池内的电极来实现。在任一个方法中，起搏脉冲施加到一个或多个电极。起搏脉冲可以是阴极电波形或包括阴极和阳极成分的两相电波形。
在本发明的另一个典型的实施例中，提供了抑制患者的心律失常的方法。将热交换操作器植入患者心脏的一个和多个目标区中的每一个。至少一个热交换操作器用于冷却心脏的至少一个目标区，因此抑制了心律失常。在本发明的一个实施例中，热交换操作器是植入一个或多个目标区的帕尔帖冷却器，每一个该目标区选自右前-侧心房表面，左前-侧心房表面，右后-侧心房表面，和左后-侧心房表面之一。帕尔帖冷却器可以电连接到植入患者躯干的电源。在本发明的另一个实施例中，热转换操作器是植入一个或多个目标区的热沉，每一个该目标区选自右前-侧心房表面，左前-侧心房表面，右后-侧心房表面，和左后-侧心房表面之一，该热沉热耦合到植入患者躯干的帕尔帖冷却器。可选择的，热沉是采用机械接触或热传递液体的热偶。
另一个抑制患者心律失常的方法包括植入患者心脏至少一个用于检测症状的检测触点(sensing-contact)，和连接该检测触点(sensing-contact)到电源，该电源在检测症状时为热交换操作器操作提供电能。可以检测不同的症状，包括非限制性举例的心脏内电变化，和心脏功能在测量中的变化。
在本发明的另一个实施例中，抑制患者心律失常的方法进一步包括向心脏组织施加起搏脉冲。起搏可通过接触心脏组织的一个或多个电极，或置于一个或多个心室的血池内的电极来实现。在任一个方法中，起搏脉冲施加到一个或多个电极。起搏脉冲可以是阴极电波形或包括阴极和阳极成分的两相电波形。
在本发明的再一个实施例中，提供了在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的方法。检测心律失常的发作和评估该检测到的心律失常。还确定在心律失常发作时心脏组织的温度。基于对检测的心律失常的评估和心脏组织的温度，从向心脏组织施加温度降低和向心脏组织施加起搏脉冲中选择一个或更多的治疗措施。施加所选择的治疗措施。可选择的，检测心脏组织功能，如果心脏恢复到窦性心律，治疗措施的施加就停止。类似的，如果心脏组织没有恢复到窦性心律，治疗措施的施加就继续。
在本发明的其他实施例中，提供了用于在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的装置。装置包括用于检测心律失常的发作的检测设备和响应检测设备来施加冷却刺激到心脏组织的冷却设备。装置进一步包括当心脏组织中窦性心律重新建立时用于检测、和在窦性心律重新建立时中止冷却刺激的逻辑设备。提供了附加的设备用于当窦性心律没有重新建立时继续冷却刺激。
冷却设备包括非限制性举例的用于施加冷却液体到心脏组织的设备，电冷却装置，和机械冷却装置。另外，检测设备可以适合于检测与心律失常联系的症状。非限制性举例的，该症状可以是心脏内电变化，和心脏功能的测量。
本发明的另一个装置进一步包括心脏刺激发生器和一个或多个与心脏组织接触的电极。电极连接到心脏刺激发生器，适合于施加阴极电波形或两相波形的起搏脉冲到心脏组织。在本发明的替代实施例中，电极与心脏血池接触。可选择的，心脏刺激发生器响应检测设备。
本发明的另一个用于在心脏组织中抑制伪电脉冲的传导的装置包括检测与心律失常联系的症状的传感器。非限制性举例的，该症状可以是心脏内电变化，心脏功能的测量，和表示心律失常的改变。热交换操作器位于心脏的一个或多个目标区中的每一个。在本发明的一个实施例中，热交换操作器是帕尔帖冷却器。帕尔帖冷却器可以电连接到植入患者躯干的电源。在本发明的另一个实施例中，热转换操作器是热沉，该热沉热耦合到植入患者躯干的帕尔帖冷却器。可选择的，热沉是采用机械接触或热传递液体的热偶。
位于一个或多个目标区中每一个的热交换操作器适合响应传感器，从热交换操作器所负责的目标区移除热量。传感器置于热交换操作器之上。
一种装置进一步包括逻辑设备，用来检测何时窦性心律在心脏组织中重新建立，和当窦性心律重新建立时用来暂停冷却刺激。提供了附加的设备用于当窦性心律没有重新建立时继续冷却刺激。
在本发明的另一个实施例中，装置进一步包括适合于向传感器供电和依据症状的检测启动热交换操作器的电源。可选择的，电源存储充足的能量以使在一个长期的时间里抑制患者的心律失常。另外，当一个或多个目标区已经充分冷却后，电源自动停止向热交换操作器供电。在本发明的一个实施例中，当由检测触点检测到症状的衰减(subsidence of the symptom)时，一个或多个目标区充分地冷却。作为替换，当由热偶测量到每个目标区达到预定的温度时，一个或多个目标区充分冷却。在另一个替代实施例中，当把一个或多个目标区散热了一个设定的时间时，一个或多个目标区充分冷却。
在本发明的一个实施例中，该一个或多个目标区中的每一个选自右前-侧心房表面，左前-侧心房表面，右后-侧心房表面，和左后-侧心房表面之一。
在本发明的另一个实施例中，该装置进一步包括心脏刺激发生器和一个或多个与心脏组织接触的电极。电极连接到心脏刺激发生器，所述心脏刺激发生器适合于施加阴极电波形或两相波形的起搏脉冲到心脏组织。在本发明的替代实施例中，电极与心脏血池接触。可选择的，心脏刺激发生器响应检测设备。
本发明的另一个用于抑制患者心律失常的装置。该装置包括检测与心律失常有关的症状的传感器。非限制性举例的，该症状可以是心脏内电变化，心脏功能的测量，和表示心律失常的改变。热交换操作器位于心脏的一个或多个目标区中的每一个，响应于心律失常的检测，位于一个或多个目标区中每一个的热交换操作器适合于从热交换操作器所负责的目标区将热量传递出去。结果，将一个或多个目标区中每一个部分冷却从而抑制了心律失常。
在本发明的一个实施例中，热转换操作器是帕尔帖冷却器。帕尔帖冷却器可以电连接到植入患者躯干的电源。电源适合向传感器供电和根据症状的检测启动热交换操作器。在本发明的另一个实施例中，热交换操作器是热沉，该热沉热耦合到植入患者躯干的帕尔帖冷却器。可选择的，热沉是采用机械接触或热传递液体的热偶。
在本发明的另一个实施例中，该一个或多个目标区中的每一个选自右前-侧心房表面，左前-侧心房表面，右后-侧心房表面，和左后-侧心房表面之一。
在本发明的另一个实施例中，装置进一步包括电源，该电源适合向传感器供电和根据症状的检测启动热交换操作器。
在本发明的另一个实施例中，该装置进一步包括心脏刺激发生器和一个或多个与心脏组织接触的电极。电极连接到心脏刺激发生器，适合于施加阴极电波形或两相波形的起搏脉冲到心脏组织。在本发明的替代实施例中，电极与心脏血池接触。可选择的，心脏刺激发生器响应检测设备。
图1示出了根据本发明实施例的一种在心脏组织中阻止伪电脉冲传导的方法。参照图1，对心脏的一个目标区确定一个有助于抑制电脉冲传导的温度100。温度降低施加到该目标区来保持该确定的温度110。检测目标区的温度115并判断目标区是否达到了确定的温度120。如果目标区已经达到了确定的温度，温度降低的施加就停止125。如果目标区还没有达到确定的温度，施加到目标区的温度降低就继续130。虽然图1示出了单个目标区，本发明不限于此。在不脱离本发明的范围的情况下，一个或更多目标区也是同样的，且与确定的温度120有关。
心脏组织的温度降低可以通过不同的手段获得，包括非限制性举例的施加冷却液到心脏组织，电冷却心脏组织，和机械冷却心脏组织。
图2示出了根据本发明实施例的一种通过施加一个温度的降低到心脏组织来在心脏组织中抑制伪电脉冲传导的方法。参照图2，检测到心律失常的发作200和一个温度降低施加到心脏组织210。检测心脏组织的功能215和判断是否心脏组织恢复到窦性心律220。如果心脏组织恢复到窦性心律，施加到心脏组织的温度降低就停止225。如果心脏组织还没有恢复到窦性心律，施加到心脏组织的温度降低就继续230。
图3示出了根据本发明实施例的一种通过施加一个温度的降低和至少一个起搏脉冲到心脏组织来在心脏组织中抑制伪电脉冲传导的方法。参照图3，检测到心律失常的发作300。至少一个起搏脉冲和温度降低施加到心脏组织310。检测心脏组织的功能315和判断是否心脏组织恢复到窦性心律320。如果心脏组织恢复到窦性心律，施加到心脏组织的该至少一个起搏脉冲和温度降低就停止325。如果心脏组织还没有恢复到窦性心律，施加到心脏组织的该至少一个起搏脉冲和温度降低就继续330。如上所述，起搏脉冲可以是阴极或两相的，并且可以通过电极接触心脏的血池或接触心脏组织来施加到心脏组织。
图4示出了根据本发明实施例的一种通过可选择地施加一个温度的降低到心脏的目标区和起搏脉冲到心脏组织来抑制心律失常的方法。参照图4，检测到心律失常的发作400。评估该心律失常和确定心脏组织的温度405。基于对检测到的心律失常的评估和心脏组织的温度，从向心脏组织施加温度降低和向心脏组织施加起搏脉冲中选择一个或更多的治疗措施410。所选择的治疗措施施加到心脏组织415。心脏冷却和起搏脉冲的可选择性地施加是通过并入计算机处理器中的逻辑电路来确定的。在本发明的一个实施例中，处理器位于提供起搏脉冲的装置中。作为替换，处理器位于提供冷却功能的装置中。在本发明的另一个实施例中，处理器是一个单独的设备。检测心脏组织的功能420和判断是否心脏组织恢复到窦性心律425。如果心脏组织恢复到窦性心律，所选择的治疗措施的施加就停止430。如果心脏组织没有恢复到窦性心律，所选择的治疗措施的施加就继续435。在一个替代实施例中，重新评估心脏组织的温度和心律失常，并且重新选择一个或更多的治疗措施。
如上所述，起搏脉冲可以是阴极或两相的，并且可以通过电极接触心脏的血池或接触心脏组织来施加到心脏组织。
图5示出了根据本发明实施例的一种通过施加一个温度的降低到心脏的目标区用于在心脏组织中抑制电脉冲传导的装置。参照图5，心脏检测装置510和心脏冷却装置515施加到患者500的心脏505。在本发明的一个实施例中。心脏检测装置510检测心律失常的发作。响应该心脏检测装置510，通过心脏冷却装置515来冷却心脏。逻辑电路520检测何时窦性心律在心脏组织中重新建立。如果窦性心律在心脏组织中重新建立，逻辑电路520暂停对冷却装置515的冷却激励。如果窦性心律没有在心脏组织中重新建立，逻辑电路520继续对冷却装置515的冷却激励。
在本发明的一个实施例中，心脏冷却装置515包括帕尔帖冷却器。这种热交换操作器使电流通过不同金属之间的连接处。不同金属的原子具有不同能级，导致在每个金属连接处的能级之间的级差。当电流通过金属时，具有低能级的金属电子通过第一级差流到具有更高能级的金属。为了通过这个级差和连续该电路，电子必须吸收热能，从而导致在第一连接处的金属冷却。在相反的连接处，电子从高能级向低能级迁移从而释放能量导致在该连接处的温度升高。
如本领域技术人员所知，在不脱离本发明的范围的情况下，其他冷却装置也可用于实现本发明的该功能。通过非限制性图示，心脏冷却装置515可以是其他的设备或系统，该设备或系统从一特定区域吸收热并通过液体的对流或传导实现热传递。作为替换，可由机械水力系统实现冷却，该水力系统将冷却液泵进心房表面上的囊内。冷却量的施加和心脏的整体温度可以通过装置的“恒温器(thermostat)”功能来监视。
在本发明的另一个实施例中，心脏冷却装置进一步包括一个热沉，该热沉热耦合到热交换操作器，如帕尔帖冷却器。热交换操作器电连接到电源，该电源提供流过热交换操作器来影响热传递的电流。当不需要热传递时，电源通过关闭热交换操作器的供电来有效地操作。当需要热传递时，电源可启动来提供直流电流到热交换操作器，该热交换操作器又从目标区通过热接触到热交换操作器的冷连接处启动热传递。
在本发明的另一个实施例中，热交换操作器响应心脏检测装置510，该装置检测心律失常的症状。由心脏检测装置检测到的该症状可以是表示心律失常的电或生理测量。
在本发明的再一个实施例中，逻辑电路520确定充分冷却心脏的时间。充分冷却心脏需要的时间可以编入逻辑电路520中或基于从心脏检测装置510获得的信息由逻辑电路520计算。
再参照图5，在本发明的另一个实施例中，心脏刺激发生器530通过电极525施加起搏脉冲到心脏组织。虽然图5示出了一个单电极，本发明不局限于此。如本领域技术人员所知，在不脱离本发明的范围的情况下，也可使用多个电极。另外，电极525可以与心脏组织接触放置或置于心脏的血池内。心脏刺激发生器530响应心脏检测装置510。心脏刺激发生器530产生的起搏脉冲可以是阴极电波形或包括阴极和阳极成分的两相电波形。
虽然本发明的实施例是针对冷却心脏组织来抑制伪电脉冲的传导，本发明不局限于此。可通过冷却来抑制假电信号影响人体的其它部分(如脑、骨骼肌、疼痛感受器)。对本领域技术人员显而易见的是，本发明的实施例可用于抑制人体其它部分的假电信号而不脱离本已经描述了用于抑制心脏组织内伪电脉冲的传导的系统和方法。对本发明所述领域的技术人员来说应当理解，在不脱离本发明公开的范围的情况下，其他具体形式也是可以的，本发明的举例和实施例是非限制性举例。本发明所属领域的熟练技术人员应知道采用在此描述的概念的其他实施例也是可能的。
权利要求
1.一种在心脏组织中抑制伪电脉冲传导的装置，其包括检测与心律失常有关的症状的传感器；以及位于心脏一个或多个目标区中的每个位置上的热交换操作器；其中，所述热交换操作器在所述一个或多个目标区中的每个位置上都适合响应所述传感器，用来将热从热交换操作器所负责的目标区中传递出去。
2.如权利要求1的装置，进一步包括用以检测何时窦性心律在心脏组织中重新建立的逻辑元件；以及用以在窦性心律已经重新建立时暂停冷却刺激的元件。
3.如权利要求2的装置，其中，所述逻辑元件进一步包括在心脏组织没有恢复窦性心律时继续实施冷却刺激的逻辑电路。
4.如权利要求1的装置，其中，所述症状是心脏中的电变化。
5.如权利要求1的装置，其中，所述症状是心脏功能在测量中的变化。
6.如权利要求1的装置，其中，所述症状是表示心律失常的改变。
7.如权利要求1的装置，其中，所述传感器位于热交换操作器上。
8.如权利要求1的装置，其中，所述装置进一步包括电源，其中电源适合于向传感器供电和根据症状的检测启动热交换操作器。
9.如权利要求8的装置，其中，所述电源存储足够的能量来长时间抑制患者的心律失常。
10.如权利要求8的装置，其中，所述电源在一个或多个目标区足够冷却之后自动停止对热交换操作器供电。
11.如权利要求10的装置，其中，当症状减轻的时候，所述一个或多个目标区被充分冷却，这种减轻是由传感器检测的。
12.如权利要求10的装置，其中，所述一个或多个目标区中的每个达到预定温度的时候，所述一个或多个目标区被充分冷却。
13.如权利要求12的装置，其中，用热电偶测量目标区的温度。
14.如权利要求10的装置，其中，当把所述一个或多个目标区散热了设定的时间时，所述一个或多个目标区被充分冷却。
15.如权利要求1的装置，其中，所述热交换操作器是帕尔帖冷却器。
16.如权利要求15的装置，其中，所述帕尔帖冷却器电连接到植入患者躯干的电源。
17.如权利要求1的装置，其中，所述热交换操作器包括热沉，所述热沉热耦合到安装在植入患者躯干的壳体内的帕尔帖冷却器。
18.如权利要求17的装置，其中，所述热沉通过机械接触耦合到所述帕尔帖冷却器。
19.如权利要求17的装置，其中，所述热沉通过热传导液体耦合到所述帕尔帖冷却器。
20.如权利要求17的装置，其中，所述帕尔帖冷却器电连接到位于壳体内的电源。
21.如权利要求1的装置，其中，所述一个或多个目标区中的每一个选自右前侧心房表面，左前侧心房表面，右后侧心房表面，左后侧心房表面之一。
22.如权利要求1的装置，进一步包括心脏刺激发生器；与心脏组织接触的一个或多个电极，其中所述电极连接到所述心脏刺激发生器；以及其中所述心脏刺激发生器适于对心脏组织施加起搏脉冲。
23.如权利要求22的装置，其中，所述心脏刺激发生器响应于传感元件。
24.如权利要求23的装置，其中，所述起搏脉冲是阴极电波形。
25.如权利要求23的装置，其中，所述起搏脉冲是两相电波形。
26.如权利要求1的装置，进一步包括心脏刺激发生器；与心脏血池接触的一个或多个电极，其中所述电极连接到所述心脏刺激发生器；以及其中所述心脏刺激发生器适于对心脏血池施加起搏脉冲。
27.如权利要求26的装置，其中，所述起搏脉冲是阴极电波形。
28.如权利要求27的装置，其中，所述起搏脉冲是两相电波形。
29.一种抑制患者心律失常的装置，其包括检测与心律失常有关症状的传感器；以及位于心脏一个或多个目标区中的每个位置上的热交换操作器；其中，响应心律失常的检测，在心脏一个或多个目标区中的每个位置上的热交换操作器都适合于从该热交换操作器所负责的目标区中散热，借此所述一个或多个目标区中的每个部位都被冷却而心律失常受到抑制。
30.如权利要求29的装置，其中，所述热交换操作器是帕尔帖冷却器。
31.如权利要求30的装置，其中，所述帕尔帖冷却器电连接到植入患者躯干的电源，而其中所述电源适合于向传感器供电和根据症状的检测启动热交换操作器。
32.如权利要求29的装置，进一步其中所述的热交换操作器包括热沉，所述热沉热耦合到安装在植入患者躯干的壳体内的帕尔帖冷却器。
33.如权利要求32的装置，其中，所述帕尔帖冷却器电连接到位于壳体内的电源。
34.如权利要求32的装置，其中，所述热沉通过机械接触耦合到所述帕尔帖冷却器。
35.如权利要求32的装置，其中，所述热沉通过热传导液体耦合到所述帕尔帖冷却器。
36.如权利要求29的装置，其中，所述一个或多个目标区每一个选自右前侧心房表面，左前侧心房表面，右后侧心房表面，左后侧心房表面之一。
37.如权利要求29的装置，其中，所述症状是心脏中的电变化。
38.如权利要求29的装置，其中，所述症状是心脏功能在测量中的变化。
39.如权利要求29的装置，其中，所述症状是表示心律失常的改变。
40.如权利要求29的装置，进一步包括心脏刺激发生器；与心脏组织接触的一个或多个电极，其中所述电极连接到所述心脏刺激发生器；以及其中所述心脏刺激发生器适于对心脏组织施加起搏脉冲。
41.如权利要求40的装置，其中，所述心脏刺激发生器响应于所述传感器。
42.如权利要求41的装置，其中，所述起搏脉冲是阴极电波形。
43.如权利要求41的装置，其中，所述起搏脉冲是两相电波形。
44.如权利要求29的装置，进一步包括心脏刺激发生器；与心脏血池接触的一个或多个电极，其中所述电极连接到所述心脏刺激发生器；以及其中所述心脏刺激发生器适于对心脏血池施加起搏脉冲。
45.如权利要求44的装置，其中，所述起搏脉冲是阴极电波形。
46.如权利要求45的装置，其中，所述起搏脉冲是两相电波形。
全文摘要
抑制心脏中特定伪电脉冲的传导的系统和方法。抑制心脏中特定伪电脉冲的传导是通过冷却(110)心脏的一个或多个目标区实现的。可选择地，抑制伪电脉冲是通过冷却心脏组织与心脏起搏的结合实现的。
文档编号A61N1/20GK1747764SQ200480003801
公开日2006年3月15日 申请日期2004年1月12日 优先权日2003年1月10日
发明者莫顿·M·莫厄尔 申请人:莫顿·M·莫厄尔