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▶ インキュベート メディカル テクノロジーズ、 エルエルシーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-31
(45)【発行日】2024-08-08
(54)【発明の名称】心臓内の左心房およびデュアル補助システム
(51)【国際特許分類】
A61M 60/295 20210101AFI20240801BHJP
A61M 60/00 20210101ALI20240801BHJP
【ＦＩ】
A61M60/295
A61M60/00
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2021546002
(86)(22)【出願日】2020-02-05
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-24
(86)【国際出願番号】 US2020016848
(87)【国際公開番号】W WO2020163504
(87)【国際公開日】2020-08-13
【審査請求日】2023-02-02
(31)【優先権主張番号】62/801,819
(32)【優先日】2019-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/801,917
(32)【優先日】2019-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】521348096
【氏名又は名称】インキュベート メディカル テクノロジーズ、 エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＱＢ８ ＭＥＤＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】１２３ Ｃｈｕｒｃｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ ０１８９０ （ＵＳ）
(74)【代理人】
【識別番号】100106297
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 克博
(72)【発明者】
【氏名】ラッツ、 ジェイ． ブレント
(72)【発明者】
【氏名】クアドリ、 アルシャド
【審査官】上石 大
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００８／００５７４７（ＷＯ，Ａ２）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０２７１１７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１４－５０２８６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００６－５１８２４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４９０２２７３（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｍ ６０／２９５
Ａ６１Ｍ ６０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
心房機能不全を治療するシステムであって、患者の心臓の左心房内に位置決めされるように構成された加圧要素と、
制御回路であって、
前記左心房の相対容積を増加させて前記左心房内の充満圧を低下させることにより、前記左心房の圧力を低下させ、かつ、心房拡張期と一致するタイミングで前記患者の肺から酸素化された血液を引き出すように、前記加圧要素を操作し、
前記左心房の前記相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、前記左心房の圧力を上昇させ、かつ、心房収縮期と一致するタイミングで、前記加圧要素を操作し、心房収縮期の前記左心房圧の上昇によって、前記左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、前記左心室の拡張期充満を改善する、
ように構成された制御回路と、
を備える、システム。
【請求項2】
前記加圧要素に結合され、前記左心房に前記加圧要素を位置決めするように構成されている心房位置決め構造をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記心房位置決め構造が、中隔アンカーまたは左心耳アンカーを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記心房位置決め構造が、前記患者の前記心臓の右心房と前記左心房との間に経中隔的に延びるように構成されたシャフトを備える、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項5】
前記シャフトは、前記左心房における前記加圧要素の位置決めを容易にするために、カーブまたは曲がりを有して予備成形されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記システムは、前記左心房における前記加圧要素の位置決めを容易にするために、前記シャフトを通って送達されるように構成された成形スタイレットをさらに備える、請求項４または５に記載のシステム。
【請求項7】
前記加圧要素がバルーンを構成し、前記左心房の圧力を上昇させるように前記加圧要素を操作することは、前記バルーンを液体または気体で満たすことを含み、前記左心房の圧力を低下させるように前記加圧要素を操作することは、前記バルーンから前記液体または前記気体を除去することを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項8】
前記バルーンの遠位端部は、前記バルーンの前記遠位端部が非外傷性であるように、前記バルーン内へと凹んでいる、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記バルーンが、開口した中央ルーメンを備える、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項10】
圧力チャンバと、前記バルーンと前記圧力チャンバとの間に配置された少なくとも１つのポンプとを備えた加圧構成部品をさらに備える、請求項７～９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項11】
前記加圧構成部品が、固定型外部構成部品、歩行仕様外部構成部品、または植込型構成部品であるように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記心房位置決め構造が、中隔アンカーを備え、前記中隔アンカーが、前記患者の前記心臓の心房中隔の左側および右側に対してそれぞれ拡張するように構成された第１および第２の拡張可能部材を備え、前記加圧要素が前記第１の拡張可能部材に取り付けられている、請求項２～６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項13】
前記左心房に位置決めされるように構成された前記加圧要素は、第１の加圧要素であり、前記システムは、前記患者の肺動脈内に位置決めされるように構成された第２の加圧要素をさらに備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項14】
肺動脈位置決め構造をさらに有し、前記第２の加圧要素は、前記肺動脈位置決め構造に結合され、前記肺動脈位置決め構造は、前記患者の前記肺動脈に前記第２の加圧要素を位置決めするように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記制御回路は、前記第１の加圧要素および前記第２の加圧要素を操作して、前記左心房および前記肺動脈に協調された圧力変更を引き起こすようにさらに構成されている、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記第１の加圧要素が第１のバルーンを構成し、前記第２の加圧要素が第２のバルーンを構成する、請求項１３～１５のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
すべての優先権出願の参照による組み込み
本出願は、２０１９年２月６日に出願された米国仮出願番号第６２／８０１，８１９号および２０１９年２月６日に出願された米国仮出願番号第６２／８０１，９１７号の利益を主張するものであり、それらはそれぞれ、参照することにより本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年２月６日に出願された米国仮出願番号第６２／８０１，８１９号および２０１９年２月６日に出願された米国仮出願番号第６２／８０１，９１７号の利益を主張するものであり、それらはそれぞれ、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、一般に、植込型心臓装置に関し、より詳細には、心臓内左心房補助システムおよび心臓内デュアル補助システムに関する。
【背景技術】
【0003】
心不全（ＨＦ）は世界中で共通の問題であり、米国だけで６５０万人を超える人が罹患しているが、この数は２０３０年までに８５０万人近くに増加すると予想されている。これらの患者の多くは、慢性ＨＦを罹患しながらも無症状で過ごすことができるが、毎年１８０万人の患者が急性心不全（ＡＨＦ）を経験する。これは、主に呼吸困難および疲労感などの心不全症状が急激に悪化するもので、緊急処置および緊急入院を必要とする。これらの患者の生活の質への影響に加え、ＨＦの治療および入院により、米国の医療制度に年間３００億ドルを超えるコストがかかっている。ＡＨＦは、一般に、駆出率低下型心不全（ＨＦｒＥＦ、収縮性ＨＦとも呼ばれる）および駆出率保持型心不全（ＨＦｐＥＦ、拡張性ＨＦとも呼ばれる）の２つの分類に分けられる。ＨＦｒＥＦおよびＨＦｐＥＦはともに、罹患率および死亡率に大きな影響を伴うが、ＨＦｐＥＦの対処はより困難であることが分かっており、この疾患の治療法を開発するために多くの努力がなされてきたが、利尿剤が、依然としてＨＦｐＥＦの影響を緩和する唯一の科学的根拠に基づく治療法である。このように、ＨＦｒＥＦおよび心房細動（ＡＦ）の解決法を改善する機会に加えて、ＨＦｐＥＦに苦しむ患者にとって意味のある治療法を開発することが、満たされていない重要な臨床的ニーズである。
【0004】
ＨＦの機構的および生理的進行のある時点で左心房の機能不全が起こり始める。左心房（ＬＡ）の壁が硬くなって、コンプライアンスが低下することにより、左心房のリザーバストレイン（充満時の拡張）およびアクティブストレイン（駆出時の圧縮）が低下する。このストレインの減少により、左心房内の圧力が上昇し、これが肺に伝わり（肺動脈楔入圧（ＰＣＷＰ）の上昇により測定される）、肺ガスの拡散（一酸化炭素肺拡散能（ＤＬＣＯ）、ならびに動脈および混合血液ガスの拡散によって測定される）を低下させ、これが肺のうっ血および呼吸困難の根本的な原因となり、ＡＨＦおよび入院につながる。
【0005】
ＨＦｒＥＦの治療では、左心室（ＬＶ）の収縮機能の低下が問題となる。その結果、心拍出量を維持するために、左心室が全身の圧力および収縮期血流を作り出すのを補助するいくつかの治療法が開発されている（ＬＶＡＤなど）。しかし、ＨＦｐＥＦでは収縮機能および駆出率が維持されているため、ＨＦｒＥＦの治療法の移行はあまり適しておらず、また効果的ではない。
【0006】
過去数年間に行われた研究では、ＨＦｐＥＦにおけるＬＡおよび左心房圧の役割が強調されている。より具体的には、研究により、左心房機能不全（例えば、左心房のリザーバストレインおよびアクティブストレインの低下）がＨＦｐＥＦの死亡率に関連する独立した危険因子であることが確認されている。
【0007】
【0008】
心房拡張期（心室収縮を介する）のＬＡの拡張は、リザーバ機能として知られており、図１Ａおよび図１Ｂの（１）と標識付けられたセグメントで表されている。僧帽弁が拡張早期に開くと、ＬＡおよびＬＶの圧力が等しくなり、血液はＬＶに受動的に駆出される。これは、導管機能として知られており、図１Ａおよび図１Ｂのセグメント（２）で表されている。次に、拡張期の終わりに、僧帽弁が閉じる直前に、心房が収縮し、図１Ａおよび図１Ｂのセグメント（４）および（５）で表される能動的なポンプ機能を果たす。
【0009】
うっ血性心不全（ＣＨＦ）の存在下では、ＬＡの拡張および容積の増加がスティッフネスの増加および高い圧力と結びつくため、図１Ｂに示されている通常の「８の字」が右上に移動する。スティッフネスの増加により、曲線の形状も変化し、リザーバストレイン（充満時の拡張の減少）およびポンプのストレイン（心房収縮期の圧縮）が低下する。
【0010】
ＨＦｐＥＦは、最初はＬＶ拡張期の充満圧の上昇およびＬＡを十分に駆出できないことに関連しているが、結果として流体がうっ滞してしばしば肺うっ血を引き起こし、肺高血圧症、ＲＶ－ｔｏ－ＰＣ（右心室－肺循環）のアンカップリング、および右心室の過負荷または機能不全になり得る。その結果、左心不全から始まったものはしばしば右心不全へと進行し得る。右心への影響は、肺血管抵抗（ＰＶＲ）、肺動脈（ＰＡ）収縮期圧（これはＲＶ収縮期圧に相当する）の上昇、ＲＶの仕事量および非効率性の増加、ならびに心拍出量の減少として観察されることがある。ＬＡ圧の上昇は、肺動脈楔入圧の上昇およびＰＶＲの増加につながる。この結果、ＰＡ収縮期圧が上昇し、圧力差が小さくなるため、ＰＡ拡張期の間は心拍出量が減少する。ＰＡ収縮期圧の上昇は、収縮期のＲＶの仕事量を増加させ、時間の経過とともに効率を低下させることにつながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ＨＦｐＥＦの症状を悪化させるＬＡ圧の上昇の役割に対応して、ＬＡから右心房（ＲＡ）に血液をシャントしてＬＡ圧およびＰＣＷＰを低下させることを試みる心房内装置を提供することができる。初期の臨床研究では有望な結果が示されているが、ＬＡのシャントは肺のうっ血を完全に解消するものではなく、心臓の右側の負担を軽減するのに役立つものでもない。むしろ、ここではＲＡは左側からの血液のシャントにより増加した容積に対処しなければならない。さらに、ＬＡの圧力を低下させるだけでは、根本的な心房スティッフネスに対処せず、心周期のすべての段階でＬＡの機能を完全に回復させるのに役立たない。例えば、心房収縮の活性段階にＬＡ圧を低下させてもＬＡとＬＶとの間の圧力差は大きくならない。その結果、ＬＶの拡張終期の充満は最適化されず、むしろ、右側へと容積がシャントされているため、心拍出量は低下しやすくなる。さらに、ＬＡシャントは、ＨＦｐＥＦ患者に共通の状態である心房細動（ＡＦ）に苦しむ患者には効果的でないことがある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本開示のいくつかの態様では、加圧要素および制御回路を備えた心房機能不全を治療するシステムが開示される。加圧要素は、患者の心臓の左心房内に位置決めされるように構成され得る。制御回路は、左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように加圧要素を操作し、左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させるように加圧要素を操作するように構成され得る。心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する。
【0013】
いくつかの態様では、システムは、加圧要素に結合され、左心房に加圧要素を位置決めするように構成されている心房位置決め構造をさらに備えることができる。心房位置決め構造は、中隔アンカーまたは左心耳アンカーを備えることができる。心房位置決め構造が、患者の心臓の右心房と左心房との間に経中隔的に延びるように構成されたシャフトを備えることができる。シャフトは、左心房における加圧要素の位置決めを容易にするために、曲がりまたはカーブを有して予備成形され得る。いくつかの態様では、システムは、左心房における加圧要素の位置決めを容易にするために、シャフトを通って送達されるように構成された成形スタイレットをさらに備えることができる。
【0014】
いくつかの態様では、加圧要素がバルーンを構成し得る。左心房の圧力を上昇させるように加圧要素を操作することは、バルーンを液体または気体で満たすことを含むことができ、左心房の圧力を低下させるように加圧要素を操作することは、バルーンから液体または気体を除去することを含むことができる。バルーンの遠位端部は、バルーンの遠位端部が非外傷性であるように、バルーン内へと凹んでいることができる。バルーンが、開口した中央ルーメンを備えることができる。いくつかの態様では、システムは、圧力チャンバと、バルーンと圧力チャンバとの間に配置された少なくとも１つのポンプとを備えた加圧構成部品をさらに備えることができる。加圧構成部品が、固定型外部構成部品、歩行仕様外部構成部品、または植込型構成部品であるように構成され得る。
【0015】
いくつかの態様では、心房位置決め構造は、中隔アンカーを備えることができる。中隔アンカーが、患者の心臓の心房中隔の左側および右側に対してそれぞれ拡張するように構成された第１および第２の拡張可能部材を備えることができ、加圧要素が第１の拡張可能部材に取り付けられ得る。
【0016】
いくつかの態様では、左心房に位置決めされるように構成された加圧要素は、第１の加圧要素であることができる。システムは、患者の肺動脈内に位置決めされるように構成され得る第２の加圧要素をさらに備えることができる。第２の加圧要素は、肺動脈位置決め構造に結合され得、肺動脈位置決め構造は、患者の肺動脈に第２の加圧要素を位置決めするように構成され得る。制御回路は、第１の加圧要素および第２の加圧要素を操作して、左心房および肺動脈に協調された圧力変更を引き起こすようにさらに構成され得る。第１の加圧要素が第１のバルーンを構成でき、第２の加圧要素が第２のバルーンを構成できる。
【0017】
いくつかの態様では、心房機能不全を治療する方法が開示される。本方法は、患者の左心房内に加圧要素を送達することと、左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように加圧要素を操作することと、左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させるように加圧要素を操作することとを含むことができ、心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する。
【0018】
前述の段落の方法は以下の特徴のうちの１つまたは複数をさらに有することができる。加圧要素はバルーンであり得る。本方法は、制御回路にて、患者に通信可能に結合されたセンサから患者の心臓の心周期に対応する信号を受信することと、信号の一部に応答して、左心房の圧力を低下させるように加圧要素を操作することと、信号の追加の部分に応答して、左心房の圧力を上昇させるように加圧要素を操作することとをさらに含むことができる。センサは電気センサまたは圧力センサを構成することができる。本方法は、左心房内に加圧要素を固定することをさらに含むことができる。左心房内に送達される加圧要素は、第１の加圧要素であることができ、本方法は、患者の肺動脈に第２の加圧要素を送達することと、肺動脈収縮期に肺動脈内の圧力を低下させて、肺動脈の収縮期圧を低下させ、患者の心臓の右心室の仕事量を減少させるように第２の加圧要素を操作することと、肺動脈弁が閉じた後の肺動脈拡張期に肺動脈内の圧力を上昇させて、肺動脈拡張期圧を上昇させ、肺血管抵抗に打ち勝って心拍出量を増加させるように、第２の加圧要素を操作することとをさらに含むことができる。
【0019】
本開示の特定の態様によると、システムは、心周期の様々な部分の間、左心房の動作を支えるように操作され得る植込型流体変位要素（例えば、バルーン、タービン、ポンプまたは他の加圧要素）を備える。加圧要素は、患者の心臓の左心房内に経皮的に位置決めされ、固定され得る。植込型加圧要素は、種々のプログラム可能なタイミングスキームを用いて容積変位および圧力調整を通じて心臓の機能性を補助するように操作可能である。
【0020】
本開示の特定の態様によると、システムは、心周期の様々な部分の間、（例えば、圧力および真空を生じさせることによって）前方流および／または逆流を引き起こすように協調して操作され得る２つの植込型流体変位要素（例えば、バルーン、タービン、ポンプまたは他の加圧要素）を備える。２つの加圧要素は、患者の心臓および／または脈管構造内の２つの別個の位置に経皮的に位置決めされ、固定され得る。２つの植込型加圧要素は、同時のタイミングで（例えば、バルーンの場合、両方が拡張される、両方が収縮される）、真逆のタイミングで（例えば、バルーンの場合、一方が拡張されて他方が収縮される、または軸流ポンプの場合、一方は前方へ、他方は後方へ）、または種々のプログラム可能なタイミングスキームを用いて容積変位および圧力調整を通じて心臓の機能性を補助するために、２つの異なる要素間の先行する、もしくは遅れたタイミングで非同時に、一緒にまたは独立して機能するように操作可能および／またはプログラム可能である。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1A】心房圧と容積の関係を５段階で示す図である。
【図1B】心房圧と容積の関係を５段階で示す図である。
【図2】本開示の特定の態様による左心房心臓補助システムを示す図である。
【図3】本開示の特定の態様による心周期の様々な部分に関するバルーン拡張および収縮の時系列を示す図である。
【図4】心周期の様々な部分に関する左心房バルーンを使用した左心房圧の変化を示す図である。
【図5】主題技術の様々な態様による様々な状態における左心房バルーンの斜視図である。
【図6】主題技術の様々な態様による様々な状態における左心房バルーンの部分断面図である。
【図7A】主題技術の様々な態様による、経中隔シャフトおよび中央ルーメンを有する左心房バルーンの斜視図である。
【図7B】主題技術の様々な態様による、経中隔シャフトおよび中央ルーメンを有する左心房バルーンの部分断面図である。
【図8】主題技術の様々な態様による植え込まれた経中隔左心房位置決め構造およびバルーンを示す図である。
【図9】主題技術の様々な態様による植え込まれた左心耳用左心房位置決め構造およびバルーンを示す図である。
【図10A】主題技術の様々な態様による左心房バルーンの図である。
【図10B】主題技術の様々な態様による左心房バルーンの図である。
【図10C】主題技術の様々な態様による左心房バルーンの図である。
【図10D】主題技術の様々な態様による左心房バルーンの図である。
【図12】主題技術の１つまたは複数の実施態様が実施され得るシステムを示す図である。
【図13A】本開示のある態様による、拡張状態および収縮状態の両側心臓補助システムを示す図である。
【図13B】本開示のある態様による、拡張状態および収縮状態の両側心臓補助システムを示す図である。
【図14】主題技術の様々な態様による肺動脈位置決め構造の拡張状態を示す図である。
【図15】主題技術の様々な態様による肺動脈位置決め構造の拡張状態を示す図である。
【図16】主題技術の様々な態様による肺動脈位置決め構造の拡張状態を示す図である。
【図17】主題技術の様々な態様による植え込まれた肺動脈位置決め構造を示す図である。
【図18】主題技術の様々な態様による、らせん状の右心室バルーンを有するシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下に記述する発明を実施するための形態は、主題技術の様々な構成を説明するものであって、主題技術が実施され得る唯一の構成を示すことを意図したものではない。発明を実施するための形態は、主題技術の完全な理解をもたらすために具体的な詳細を含む。したがって、特定の態様に関して、非限定的例として寸法が提供されてもよい。しかし、当業者であれば、これらの具体的な詳細がなくても主題技術を実施できることは明らかであろう。場合によっては、周知の構造および構成部品は、主題技術の概念を不明瞭にすることを回避するためにブロック図形式で示されている。
【0023】
本開示は、主題技術の実施例を含み、添付の特許請求の範囲を限定するものではないことを理解されたい。ここで、主題技術の様々な態様が、特定の、しかし非限定的な実施例に従って開示される。本開示に記載される様々な実施形態は、異なる方法および変形で、所望の用途または実施態様に応じて実行することができる。
【0024】
以下の発明を実施するための形態では、本開示の完全な理解をもたらすために、多数の具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者には本開示の実施形態が一部の具体的詳細なしで実施できることが明らかになるであろう。他の場合には、本開示を不明瞭にしないために、周知の構造および技術は詳細に示されていない。
【0025】
本開示の態様は、心不全および／または心房細動を含む心房機能不全のためのシステムおよび方法に関する。システム１００、６００などのシステムの使用をＨＦ用途について以下に記述するが、システムは、ＬＡの本来の機能および拍動を回復させる能力に基づいて、非ＨＦのＡＦ患者の治療にも適していることを理解すべきである。今日、多くの場合メイズ手術と呼ばれるアブレーション手術を介してＡＦを治療することが一般的であり、それより、医師は、細動をなくすために、小切開、ラジオ波、凍結、マイクロ波または超音波エネルギーを用いて、ＬＡ内の電気回路を破壊する瘢痕組織を形成する。これは、手術でも効果があるが、現在使用されているインターベンション技術を用いた場合はそれほど効果的ではない。アブレーションが不十分だと持続性ＡＦにつながる可能性があるが、アブレーションが過剰だとＬＡの壁を硬くする瘢痕化を引き起こし得、最終的にはＨＦにつながり得る。対照的に、後述のＬＡバルーン１０２を用いてＬＡの機能（拡張および収縮）を回復させることにより、電気的変動があっても、また過剰な瘢痕化を引き起こし得るアブレーションを必要とせずに、ＡＦの症状を解消することができる。
【0026】
左心房心臓補助システム
図２は、植込型加圧要素が患者に植え込まれた例示的システム１００を示す。図２の実施例では、システム１００は、例示のためにバルーンとして実装された加圧要素１０２を備える。図示されているように、心房位置決め構造１０６は、加圧要素１０２に結合され、患者の心臓１０１の左心房ＬＡに加圧要素１０２を位置決めするように構成されている。図２では見えていないが、システム１００は、左心房リザーバストレインの増加および左心房の容積の相対的増加をシミュレートして左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように加圧要素１０２を操作するように構成された制御回路も備える。また、制御回路は、左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させて、左心房のアクティブストレインの増加をシミュレートするように加圧要素１０２を操作する。心房収縮期の左心房圧の上昇は、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する。
図２は、植込型加圧要素が患者に植え込まれた例示的システム１００を示す。図２の実施例では、システム１００は、例示のためにバルーンとして実装された加圧要素１０２を備える。図示されているように、心房位置決め構造１０６は、加圧要素１０２に結合され、患者の心臓１０１の左心房ＬＡに加圧要素１０２を位置決めするように構成されている。図２では見えていないが、システム１００は、左心房リザーバストレインの増加および左心房の容積の相対的増加をシミュレートして左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように加圧要素１０２を操作するように構成された制御回路も備える。また、制御回路は、左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させて、左心房のアクティブストレインの増加をシミュレートするように加圧要素１０２を操作する。心房収縮期の左心房圧の上昇は、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する。
【0027】
供給ライン１１０が示されており、これらを介して、流体または気体が、加圧要素１０２のバルーン実施態様の拡張または収縮のために供給または除去され得、またはこれらによって、制御信号が加圧要素１０２の他の実施態様の操作のために提供され得る。供給ライン１１０は、加圧要素１０２を左心房ＬＡに送達するために使用される細長いカテーテル本体に組み込まれても、またはその一部であってもよい。例えば、バルーンおよび非バルーンの両方の実施形態において、いくつかの態様では、カテーテルまたはシースが、大腿静脈を介して経皮的アプローチで送達され、下大静脈を通って右心房ＲＡに進み、心房中隔を越えて左心房ＬＡに進んでもよい。加圧要素１０２は、細長い本体の遠位端部に配置され、ＬＡ内で拡張することができる。図２でバルーンの近位に示されている拡張可能な心房位置決め構造１０６は、ＬＡ内でバルーンを固定するのを助けるために、中隔の左側および／または右側で拡張してもよい。いくつかの実施形態では、バルーンを運ぶカテーテル本体は、ＲＡとＬＡとの間に配置された別個の経中隔シースを介して送達されてもよい。
【0028】
システム１００は、患者の心周期の一部に対応する信号を生成する心電図（ＥＣＧ）センサおよび／または圧力センサなどの１つまたは複数のセンサも備えてもよい。加圧要素１０２は、センサからの信号に基づいて、心周期の様々な部分に合わせて、左心房内に圧力変化（例えば、圧力上昇および／または圧力低下）を引き起こすように操作することができる。
【0029】
本開示の態様によれば、図２の左心房補助システム１００は、潜在的に右側に問題が発生する前に、心臓の左側の潜在的な機能不全に対処するために、かつ／または肺動脈楔入圧（肺うっ血の代わり）の低下および左心室の充満の改善を介して心臓の両側の機能不全を緩和するために提供される。
【0030】
心臓の右側の負担を増加させ、心拍出量を減少させるという代償を払ってＬＡ圧のみを低下させる装置を用いたＨＦｐＥＦ治療とは対照的に、本明細書に記載のシステム１００は、右心房に負担を加えることなく心臓の左側の負担を減少させることによって心臓を補助し、それによって潜在的に、うっ血および肺動脈楔入圧も減少させ、ＬＶ拡張期の充満を改善し、これによって心拍出量の正味の増加をもたらすことができる。これは、心臓の左側に流体／容積変位システム（例えば、左心房内の加圧要素１０２）を配置することによって達成される。加圧要素１０２がバルーンとして実装されている本明細書に記述される実施例では、バルーンの拡張および収縮は、各患者に対する補助を最適化し、心周期の間、常に血液を適切な方向に移動させ続けるような方法でタイミングがとられる。
【0031】
心房拡張期に左心房内でバルーン１０２を収縮させると、ＬＡリザーバストレインの増加（例えば、充満時の容積の増加）をシミュレートして、ＬＡの相対容積を増加させ、充満圧を低下させることによって、肺から酸素化された血液を引き出すことを助けることができる。次に、拡張期周期の活性部分（例えば、心房収縮中）にバルーン１０２を拡張させることにより、バルーンは、周期の活性段階の間にＬＡの相対容積を減少させてＬＡ圧を上昇させ、それにより、ＬＡ対ＬＶの圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善することによって、ポンプ／アクティブストレインの増加をシミュレートすることができる。ＬＡバルーン１０２のこの操作は、スティフネスおよび壁応力が増加しつつある心臓の領域（例えば、ＬＡおよびＬＶ）のコンプライアンスを回復するのに役立つ。
【0032】
様々な動作シナリオにおいて、バルーン１０２（または、ＬＡにおける流体／容積変位のための加圧要素の他の実施態様）は、バルーンの配置および各患者の特定のニーズに応じて操作することができる。
【0033】
バルーン１０２の拡張および収縮は、初期（例えば、固定）のタイミングに基づくことができ、または、心電図（例えば、ＥＫＧまたはＥＣＧ）センサ、圧力センサ（例えば、ＬＡ内またはその近傍の圧力センサ）、またはそれらの組み合わせからのセンサ信号によってトリガすることができる。
【0034】
図３は、ＥＣＧ信号２００のタイミングに対する、ＬＡバルーン１０２のバルーン拡張および収縮の可能なシーケンスを示す波形２０２を示す。
【0035】
図３の波形を生成できるバルーン１０２のタイミングの例示的な一実施態様では、ＬＡバルーン１０２は、Ｒピークの検出時に時間遅延（例えば、Ｒピーク後１００ミリ秒の遅延）を加えて収縮するようにトリガされる。このようにして、システムは、ＬＡバルーンの収縮が、僧帽弁が閉じているときの心室収縮中に生じるＬＡ圧／容積周期の自然な拡張／リザーバ機能段階と一致するように、ＬＡバルーン１０２の収縮を開始する。ＬＡバルーン１０２の拡張が、僧帽弁が閉じる直前の心室拡張期の終わりの心房収縮（例えば、ａ波のピークが発生したときの心房の圧力／容積周期の活発な収縮部分）と一致して、心房と心室の圧力差を高め、心室充満（例えば、左心室拡張末期容積、ＬＶＥＤＶ）を増加させるように、ＬＡバルーンの拡張は、ＥＣＧのＰ波ピークまたはＲピークに基づき、追加の時間遅延（例えば、Ｒピーク後６００ミリ秒の時間遅延）を加えて開始するようにトリガされてもよい。
【0036】
図４は、ＥＣＧ信号のタイミングに対する、２つのＬＡ圧波形３００、３１２を示す。また、この図は、心周期のある時点も示す。例えば、ＬＡ収縮３０２、僧帽弁閉鎖３０４、ＬＡの弛緩および充満３０６、ＬＡ満杯３０８、ＬＡ駆出３１０などである。修正されていない波形３１２は、ＬＡバルーンを使用していない心臓の左心房圧波形を示し、修正された波形３００は、ＬＡバルーンを使用している心臓の左心房圧波形を示す。示されているように、修正された波形３００のａ波ピーク（３０２に相当）は、バルーンの拡張によりＬＡが収縮したときに、修正されていない波形３１２の３０２よりも高く、この波のブーストは、心不全および／または心房細動に関連する心房機能不全の結果として低下し得る左心房の自然な収縮性を増幅し、左心室の充満を改善して心拍出量を支えるのに役立つ。逆に、Ｒピーク直後にバルーンを収縮させると、修正されていない波形３１２と比較して、心房の充満中の圧力が低下し（３０６に相当）、ｖ波のピークが低くなる（３０８に相当）。この充満圧の低下により、肺動脈楔入圧が低下し、肺のうっ血が減少するはずである。
【0037】
【0038】
一般に、バルーン１０２は、その関連する位置決め構造から分離されていても、または位置決め構造に組み込まれていてもよい。いずれの実施態様においても、心周期を通して心臓内でその関連するバルーンの位置を維持する位置決め構造が提供される。図５の例示的斜視図では、ＬＡバルーン１０２は、心房中隔を通って延びる部分７００で経中隔的に位置決めされるように構成された心房位置決め構造１０６に取り付けられているドーム形の拡張可能な構造である。部分７００は、心房位置決め構造とみなしてもよく、心臓内に一時的に配置される上述のカテーテル本体、またはより長期的に心臓内に配置され得るより短い経中隔シャフトを備えてもよい。心房位置決め構造１０６は、図６により詳細に示される２つのディスク８００および８０２の形態を実質的にとり得る拡張可能なワイヤメッシュ（例えば、自己拡張型、型形状固定（ｓｈａｐｅ－ｓｅｔ）ニチノール製ワイヤメッシュ）を含むドーナツ状構造を構成する。システムは、経中隔的に送達されるときに、位置決め構造１０６およびドーム形の拡張可能構造１０２の直径を制限できるシース内から展開されてもよい。遠位端部が左心房内に進入したら、バルーン１０２が取り付けられた遠位ディスクが左心房内で拡張できるように、シースを後退させてもよい（または、バルーンカテーテルおよび位置決め構造をシースに対して前進させてもよい）。次いで、システムを右心房に向かって引き戻し、遠位ディスクの近位面を中隔壁の左心房に面した面に接触させることができる。シースを後退させ続けると、近位ディスクは、近位ディスクの遠位面が中隔壁の右心房に面する面に接触してシステムを中隔に対して固定するように、露出し、拡張する。図５の矢印は、どのようにバルーン１０２が交互に拡張および収縮され得るかを示す。
【0039】
図６は、バルーン１０２が位置決め構造１０６のＬＡ側に組み込まれた状態で、心房中隔８０９の両側に拡張可能部材８００および８０２で固定された、図５の心房位置決め構造１０６およびＬＡバルーン１０２の部分側面断面図を示す。拡張可能部材８００および８０２は、患者の心臓に（部材８０２については心房中隔を通って）挿入するために折り畳まれ、その後、位置決め構造１０６を中隔に固定するために拡張され得る。バルーン１０２は、抗血栓材料を含むことができる。図６の矢印は、中隔８０９に固定されたバルーン１０２がどのようにして交互に拡張および収縮できるかを示す。ドーム形のバルーン１０６が図６および図７に示されているが、ＬＡバルーン１０２は、バルーン１０２を通る中央ルーメンを介してＬＡへの経中隔アクセスを可能にするドーナツ状ループまたは他の形態として成形され得ることを理解すべきである。左心房への導管を提供する中央ルーメンは、初期送達、カテーテルの外部部分のハブからの直接圧力測定、圧力センサ（例えば、光ファイバ圧力センサ）、静脈系へのシャント経路、または左心房へのアクセスが望まれ得る任意の他の目的を容易にするガイドワイヤルーメンとして使用することができる。例えば、図７Ａ～図７Ｂは、左心房室へのアクセスを維持するための開口した中央ルーメン９００を含むマルチルーメンカテーテル９０２を備えたＬＡバルーン１０２の実施態様を示す。カテーテル９０２は、バルーン１０２を拡張および収縮させるために使用できる別のルーメン９０４を備える。図７Ａの断面図が図７Ｂに示される。図示されているように、中央ルーメン９００は、両矢印９０１によって示されるように、左心房室へのアクセスを提供する。さらに、流体ルーメン９０４は、第２の両矢印９０３で描かれているように、バルーン１０２へ、またバルーン１０２から流体を送達できる。
【0040】
いくつかの操作シナリオでは、患者のＨＦを一時的に治療した後、経中隔ＬＡバルーンおよび心房固定構造は除去でき、経中隔開口部は閉鎖されても、または開いたままであってもよい。図８は、右心房に配置された第１の固定部材８００および左心房に配置された第２の固定部材８０２を有する経中隔アンカーとして実装されたＬＡ位置決め構造１０６によってＬＡ内に位置決めされたＬＡバルーン１０２と、左側の部材８０２に取り付けられたＬＡバルーン１０２とを示す。図９は、ＬＡバルーン１０２が、左心耳（ＬＡＡ）に遠位端部で固定される構造１０６により固定される代替的実装態様を示す。ＬＡＡに（例えば、図９に示すような拡張可能ケージを用いて）固定することは、構造１０６が、ＬＡの全体的な容積を減少させ、塞栓症のリスクおよび／またはＡＦの影響を最小化するのに役立つように、同時にＬＡＡの一部を閉鎖するように実施することもできる。ＬＡ固定構造１０６は、ＬＡバルーン１０２をＬＡに位置決めするために他の場所に固定することができることも理解されるべきである。一実施例では、ＬＡ固定構造１０６は、１つまたは複数の肺静脈のオリフィスに固定するように構成された固定部材であってもよい。さらに、本明細書に記載されている実施形態のいずれかにおいて、また図８～図９に示されているように、供給ライン１１０は、点線１１４で図示されている上大静脈（ＳＶＣ）、または実線１１０で図示されているように下大静脈（ＩＶＣ）から、右心房を介してＬＡにアクセスすることができる。
【0041】
ＬＡバルーンの別の実施態様を図１０Ａ～図１０Ｄに示す。ＬＡバルーン５０２の遠位端部５０４は、ＬＡバルーン５０２内に凹んでいる。陥入している先端により、ガイドワイヤが存在しない場合を含むがこれに限定されず、バルーン５０２の遠位端部５０４を非外傷性にすることができる。バルーン５０２は、図１０Ｄに示すように、上述した同様の固定機構によって心臓に固定することができるが、図１０Ｃに示すように、それを必要としない。図１０Ｃは、ＬＡバルーン５０２が、心房位置決め構造としてシャフト５０６を用いてＬＡ内に位置決めされ得ることを示す。一実施態様では、シャフト５０６は、マルチルーメンポリマーシャフトであってもよい。シャフト５０６は、送達中の適切な配置および操作中の安定化を容易にするのを助けるように、約６０°または様々な異なる角度の曲がりまたはカーブを有して予備成形され得る。シャフト５０６は、複数のルーメンを構えることができる。例えば、シャフト５０６は、ガイドワイヤ用の別個のルーメン、バルーン５０２を拡張および収縮させるための別個のフロールーメン、および光ファイバ圧力センサ用の別個のルーメンを有することができる。また、シャフト５０６は、カテーテルの遠位先端を安定させ、操作時にバルーンの位置を維持するための補強用スタイレットを収容するルーメンを含んでいてもよい。補強用スタイレットは、遠位先端が所望の位置まで進む前または後に挿入することができる。補強用スタイレットは、シャフト５０６に所望の曲がりまたはカーブを付与するために、曲がりまたはカーブを有して予備成形されていてもよい。
【0042】
様々な実施態様において、ＬＡバルーン１０２、５０２は、球形、楕円形、円筒形、平面、ドーム形、ドーナツ状、またはＬＡを加圧する（例えば、制御可能な方法で圧力を上昇または低下させる）のに適した任意の他の幾何学的構成である形状を有することができる。様々な形状は、患者における配置を改善することができる。他の実施態様では、ＬＡバルーン１０２、５０２は、患者の心臓により適した、ならびに／または拡張および／もしくは収縮時に優先的なフローパターンを提供するために、様々なサイズを有することができる。
【0043】
ＬＡバルーン１０２のようなＬＡバルーンは、１つまたは複数の他の植込型要素と組み合わせて提供できることをさらに理解すべきである。
【0044】
図１１は、図２では見えない上述のシステム１００に組み込まれてもよく、本明細書に記載されるようにＬＡバルーン１０２を操作するように構成された様々な構成部品を示す。図１１は、上述した単一のバルーンシステム、またはさらに後述するデュアルバルーンシステムで使用可能であってもよい構成部品を示す。したがって、図１１に図示された構成部品のすべてが、単一のバルーンシステムに必要とされるかまたは利用されるとは限らなくてもよい。システム１００の構成部品に関するさらなる詳細は、図１４および段落［００４６］を含むがこれらに限定されない、２０１９年２月６日に出願された米国仮出願第６２／８０１，８１９号にも記載されており、その全文が参照により本明細書に組み込まれる。図１１の実施例では、システム１００は、制御回路（図示せず）、電源（図示せず）、圧力チャンバまたはリザーバ１９００、真空チャンバまたはリザーバ１９０２、およびポンプ１９０７を備えることができる。図示されているように、ソレノイド１９０８は、圧力チャンバ１９００および真空チャンバ１９０２を流体ライン（例えば、図２の流体ライン１１０の実施態様）に流体的に結合する管類に配置されてもよく、マイクロコントローラ１９２７の制御回路によって制御され、バルーン１０２の拡張および収縮を制御することができる。一実施形態では、ＥＣＧセンサ１９０３が患者１９０１に接続され、患者のＥＣＧ信号はデータ収集ユニット１９０５に送信され、このデータ収集ユニット１９０５は、ＥＣＧ信号のＲ波に相関する設定閾値を検索するようにソフトウェア１９１５によってプログラムされている。閾値が検出されると、データ収集ユニット１９０５は、マイクロコントローラ１９２７にパルス（例えば、方形波）を送信する。ソフトウェア１９１５は、データ収集ユニット１９０５によって送信されたパルスについてマイクロコントローラ１９２７を監視し、その情報を用いてＥＣＧ信号のＲ波の間隔（Ｒ－Ｒ間隔）を連続的に計算する。ＬＡバルーンの拡張は、計算されたＲ－Ｒ間隔およびパラメータ１９１９（拡張時間の長さ、ＥＣＧ特徴１９１７の検出後のオフセット／遅延時間、および充満量を含む）を使用してタイミングが取られ、これらのパラメータ１９１９は、ユーザ入力／コントローラ１９２１を用いて調整され得る。次に、Ｒ－Ｒ間隔のタイミングおよびユーザ入力１９２１に基づいて、ソフトウェア１９１５は、マイクロコントローラ１９２７と通信してソレノイド１９０８を作動させ、バルーンのルーメンを、拡張のために圧力チャンバ１９００へ、または収縮のために真空チャンバ１９０２へと、いずれかに開放する。
【0045】
システム１００は、固定型の外部システム（例えば、ベッドサイド補助用）として描かれているが、図１１および上述の他の図面の構成部品は、歩行使用のために、または患者に植え込むために配置することもできる（例えば、バルーン１０２の駆動システムは、外部コンソール、ウェアラブルな外付けポータブルユニット内にあることができ、または完全植込型であってもよい）。システム１００は、一時的な使用、短期的な使用、中期的な使用、長期的な使用、または永久的な使用のために提供され得る。一時的な場合には、ＬＡ位置決め構造１０６は、外傷がないように患者から取り外されるように構成される。
【0046】
所望であれば、バルーン１０２は、対応する空洞内の圧力データを収集する圧力センサ／モニタ１９２３、例えば、光ファイバ圧力センサまたは他の同様の方法を備えることができる。この圧力センサからの圧力データは、バルーンの拡張および／もしくは収縮を駆動もしくはトリガするために使用することができ、ならびに／または、出力ディスプレイ１９２５を介して、もしくは別個にアップロードされたときに、リアルタイムで患者、医師、もしくは他の人に情報を提供するために収集することができる。いくつかの実施形態では、センサ１９２３は、様々な目的でバルーン内の圧力を監視するために使用することもできる。
【0047】
本明細書では、ＬＡ加圧要素１０２がバルーンとして実装されている様々な実施例が説明されているが、ＬＡ補助システム１００は、アクティブポンプ、軸流ポンプ、タービン、または容積および流体を変位させる他の機構など、他の加圧要素を用いて実施されてもよいことを理解すべきである。より一般的には、要素１０２は、患者の心臓の左側の１つまたは複数の部分と流体連通するように配置するための、生体適合性があり植込可能な加圧（例えば、圧力制御）、流体変位、および／または容積変位機構の任意の適切な組み合わせとして実装することができる。例えば、ＬＡ加圧要素１０２は、操作されると、左心房の容積変位を引き起こすことができる。
【0048】
図１２は、主題技術の１つまたは複数の態様が実装され得る電子システムを概念的に示す。電子システムは、例えば、スタンドアロンデバイス、ポータブル電子デバイス、例えば、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、電話、ウェアラブルデバイスもしくはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、または一般に、患者の心臓および／もしくは肺血管系に植え込まれた加圧装置に通信可能に接続できる任意の電子デバイスに実装された左心房補助システムのための制御回路１９１３であってもよく、またはその一部であってもよい。このような電子システムは、様々な種類のコンピュータ可読媒体と、他の様々な種類のコンピュータ可読媒体用のインタフェースとを備える。電子システムは、バス１００８、処理ユニット１０１２、システムメモリ１００４、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１０１０、永久記憶デバイス１００２、入力デバイスインタフェース１０１４、出力デバイスインタフェース１００６、およびネットワークインタフェース１０１６、またはそれらのサブセットおよび変形を備える。
【0049】
バス１００８は、電子システムの多数の内部デバイスを通信可能に接続するすべてのシステムバス、周辺バスおよびチップセットバスを総称する。１つまたは複数の実施形態では、バス１００８は、処理ユニット１０１２を、ＲＯＭ１０１０、システムメモリ１００４および永久記憶デバイス１００２と通信可能に接続する。これらの様々なメモリユニットから、処理ユニット１０１２は、主題開示のプロセスを実行するために、実行する命令および処理するデータを取得する。処理ユニットは、異なる実施形態において、単一のプロセッサまたはマルチコアプロセッサであり得る。
【0050】
ＲＯＭ１０１０は、電子システムの処理ユニット１０１２および他のモジュールが必要とする静的なデータおよび命令を格納する。一方、永久記憶デバイス１００２は、読み書きメモリデバイスである。このデバイスは、電子システムがオフのときでも命令およびデータを格納する不揮発性メモリユニットである。主題開示の１つまたは複数の実施形態は、永久記憶デバイス１００２として大容量記憶デバイス（例えば、磁気ディスクまたは光ディスクおよびその対応するディスクドライブ）を使用する。
【0051】
他の実施形態は、永久記憶デバイス１００２として、取り外し可能な記憶デバイス（例えば、フロッピーディスク、フラッシュドライブ、およびその対応するディスクドライブ）を使用する。永久記憶デバイス１００２と同様に、システムメモリ１００４は、読み書きメモリデバイスである。しかし、記憶デバイス１００２とは異なり、システムメモリ１００４は、ランダムアクセスメモリのような揮発性の読み書き可能なメモリである。システムメモリ１００４は、処理ユニット１０１２が実行時に必要とする命令およびデータのいずれかを格納する。１つまたは複数の実施形態では、主題開示の処理は、システムメモリ１００４、永久記憶デバイス１００２、および／またはＲＯＭ１０１０に格納される。これらの様々なメモリユニットから、処理ユニット１０１２は、１つまたは複数の実施形態のプロセスを実行するために、実行する命令および処理するデータを取得する。
【0052】
バス１００８は、入力デバイスインタフェース１０１４および出力デバイスインタフェース１００６にも接続する。入力デバイスインタフェース１０１４によって、ユーザが情報および選択コマンドを電子システムに伝達すること、ならびに／またはセンサがセンサデータをプロセッサ１０１２に伝達することを可能にする。入力デバイスインタフェース１０１４と共に使用される入力デバイスとしては、例えば、英数字キーボード、ポインティングデバイス（「カーソル制御デバイス」とも呼ばれる）、カメラもしくは他のイメージングセンサ、心電センサ、圧力センサ、または一般に入力を受信できる任意のデバイスが挙げられる。出力デバイスインタフェース１００６は、例えば、電子システムによって生成された画像の表示を可能にする。出力デバイスインタフェース１００６と共に使用される出力デバイスとしては、例えば、プリンタ、および表示デバイス、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、ソリッドステートディスプレイ、プロジェクタ、または情報を出力する他の任意のデバイスが挙げられる。１つまたは複数の実施形態は、タッチスクリーンなど、入力デバイスおよび出力デバイスの両方として機能するデバイスを含んでいてもよい。これらの実施形態では、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックであってもよく、ユーザからの入力は、聴覚、音声、または触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。出力デバイスインタフェース１００６は、本明細書に記載されているように、加圧構成部品を操作する（例えば、加圧要素１０２を制御する）制御コマンドを出力するためにも使用することができる。
【0053】
最後に、図１２に示すように、バス１００８は、ネットワークインタフェース１０１６を介して電子システムをネットワーク（図示せず）にも接続する。このようにして、コンピュータは、コンピュータのネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、もしくはイントラネットなどのネットワーク、またはインターネットのようなネットワークのネットワーク）の一部であってもよい。電子システムの任意のまたはすべてのコンポーネントは、主題開示と組み合わせて使用することができる。
【0054】
デュアル心臓補助システム
図１３Ａ～図１３Ｂは、２つの植込型加圧要素が患者に植え込まれた別の例示的システム６００を示す。図１３Ａ～図１３Ｂの実施例では、システム６００は、例示のためにバルーンとして実装された第１の加圧要素１０２を備える。図示されているように、心房位置決め構造１０６は、第１の加圧要素１０２に結合され、患者の心臓１０１の左心房ＬＡに第１の加圧要素１０２を位置決めするように構成されている。上述した心房位置決め構造のいずれも、本明細書に記載のシステム６００で利用することができる。図示されているように、システム６００は、第２の加圧要素１０４と、第２の加圧要素１０４に結合され、患者の肺動脈ＰＡ内に第２の加圧要素１０４を位置決めするように構成された肺動脈位置決め構造１０８とをさらに備える。図１３Ａ～図１３Ｂでは見えないが、システム６００は、第１の加圧要素１０２および第２の加圧要素１０４を操作して、左心房および肺動脈に協調された圧力変更および／または容積変位を引き起こすように構成された制御回路をさらに備える。供給ライン１１０および１１２が示されており、これらを介して、流体または気体が、加圧要素１０２および１０４のバルーン実施態様の拡張または収縮のために供給または除去され得、またはこれらによって、制御信号が加圧要素１０２および１０４の他の実施態様の操作のために提供され得る。上述したように、供給ライン１１０は、加圧要素１０２を左心房ＬＡに送達するために使用される細長いカテーテル本体に組み込まれても、またはその一部であってもよい。供給ライン１１２は、加圧要素１０４および肺動脈位置決め構造１０８を心臓の右側へと送達するために使用される細長いカテーテルに組み込まれても、またはその一部であってもよい。例えば、バルーンおよび非バルーンの両方の実施形態において、いくつかの態様では、カテーテルまたはシースが、大腿静脈を介して経皮的アプローチで送達され、下大静脈を通って、右心房ＲＡ、右心室ＲＶ、それから肺動脈ＰＡ内へと進められてもよい。加圧要素１０４は、細長い本体の遠位端部またはその付近に配置され、ＰＡ内で拡張することができる。図１３Ａおよび図１３Ｂでバルーンの遠位に示されている拡張可能な肺動脈位置決め構造１０８は、ＰＡ内でバルーンを固定するのを助けるために、肺動脈（または他の場所）で拡張してもよい。いくつかの実施形態では、肺動脈位置決め構造１０８は、ＰＡの分岐部で固定されてもよい拡張可能なケージを備える。
図１３Ａ～図１３Ｂは、２つの植込型加圧要素が患者に植え込まれた別の例示的システム６００を示す。図１３Ａ～図１３Ｂの実施例では、システム６００は、例示のためにバルーンとして実装された第１の加圧要素１０２を備える。図示されているように、心房位置決め構造１０６は、第１の加圧要素１０２に結合され、患者の心臓１０１の左心房ＬＡに第１の加圧要素１０２を位置決めするように構成されている。上述した心房位置決め構造のいずれも、本明細書に記載のシステム６００で利用することができる。図示されているように、システム６００は、第２の加圧要素１０４と、第２の加圧要素１０４に結合され、患者の肺動脈ＰＡ内に第２の加圧要素１０４を位置決めするように構成された肺動脈位置決め構造１０８とをさらに備える。図１３Ａ～図１３Ｂでは見えないが、システム６００は、第１の加圧要素１０２および第２の加圧要素１０４を操作して、左心房および肺動脈に協調された圧力変更および／または容積変位を引き起こすように構成された制御回路をさらに備える。供給ライン１１０および１１２が示されており、これらを介して、流体または気体が、加圧要素１０２および１０４のバルーン実施態様の拡張または収縮のために供給または除去され得、またはこれらによって、制御信号が加圧要素１０２および１０４の他の実施態様の操作のために提供され得る。上述したように、供給ライン１１０は、加圧要素１０２を左心房ＬＡに送達するために使用される細長いカテーテル本体に組み込まれても、またはその一部であってもよい。供給ライン１１２は、加圧要素１０４および肺動脈位置決め構造１０８を心臓の右側へと送達するために使用される細長いカテーテルに組み込まれても、またはその一部であってもよい。例えば、バルーンおよび非バルーンの両方の実施形態において、いくつかの態様では、カテーテルまたはシースが、大腿静脈を介して経皮的アプローチで送達され、下大静脈を通って、右心房ＲＡ、右心室ＲＶ、それから肺動脈ＰＡ内へと進められてもよい。加圧要素１０４は、細長い本体の遠位端部またはその付近に配置され、ＰＡ内で拡張することができる。図１３Ａおよび図１３Ｂでバルーンの遠位に示されている拡張可能な肺動脈位置決め構造１０８は、ＰＡ内でバルーンを固定するのを助けるために、肺動脈（または他の場所）で拡張してもよい。いくつかの実施形態では、肺動脈位置決め構造１０８は、ＰＡの分岐部で固定されてもよい拡張可能なケージを備える。
【0055】
システム６００は、患者の心周期の一部に対応する信号を生成する心電図（ＥＣＧ）センサおよび／または圧力センサなどの１つまたは複数のセンサも備えてもよい。加圧要素１０２および１０４は、センサからの信号に基づいて、心周期の様々な部分に合わせて、左心房および肺動脈にそれぞれ協調された圧力変化（例えば、圧力上昇および／または圧力低下）を引き起こすように操作することができる。
【0056】
本開示の態様によれば、図１３Ａ～図１３Ｂの両側システム６００は、心臓の両側の潜在的な機能不全に対処するために提供される。心臓の右側の負担を増加させ、心拍出量を減少させるという代償を払ってＬＡ圧のみを単に低下させる装置を用いたＨＦｐＥＦ治療とは対照的に、本明細書に記載のシステム６００は、肺の両側への負担をなくすことによって心臓を補助し、それによって、うっ血および肺動脈楔入圧を減少させ、ＬＶ拡張期の充満を改善し、心拍出量を支える。これは、心臓の左側に流体／容積変位システム（例えば、左心房内の加圧要素１０２）を１つ配置し、心臓の右側に流体／容積変位システム（例えば、肺動脈内の加圧要素１０４）をもう１つ配置することによって達成される。加圧要素１０２および加圧要素１０４がバルーンとして実装されている本明細書に記述される実施例では、バルーンの協調された拡張（図１３Ａ参照）および収縮（図１３Ｂ参照）は、各患者に対する補助を最適化し、心周期の間、常に血液を適切な方向に移動させ続けるような方法でタイミングがとられる。図１３Ａは、バルーン１０２、１０４が拡張したときを示し、図１３Ｂは、バルーン１０２、１０４が収縮したときを示す。
【0057】
右側では、バルーンの収縮は、図１３Ｂに示すように、右心室に必要な後負荷および仕事を減少させ、拡張中の肺の充満効率を改善する役割を果たすことができる。例えば、ＰＡ収縮期にＰＡバルーン１０４を能動的に収縮させると、ＰＡ収縮期圧およびＲＶの作業負荷が低下する。次に、肺動脈弁が閉じた後のＰＡ拡張期に、図１３Ａに示すようにＰＡバルーン１０４を拡張させることにより、ＰＡ拡張期圧が上昇し、肺血管抵抗に打ち勝ってより大きな心拍出量がもたらされるようにする。左側では、心房拡張期に左心房内でバルーン１０２を収縮させると、ＬＡリザーバストレインの増加（例えば、充満時の容積の増加）をシミュレートして、ＬＡの相対容積を増加させ、充満圧を低下させることによって、肺から酸素化された血液を引き出すことを助けることができる。次に、拡張期周期の活性部分の間（例えば、心房収縮中）にバルーン１０２を拡張させることにより、バルーンは、周期の活性段階の間にＬＡの相対容積を減少させ、ＬＡ圧を上昇させ、それにより、ＬＡ対ＬＶの圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善することによって、ＬＡポンプ／アクティブストレインの増加をシミュレートすることができる。ＬＡバルーン１０２およびＰＡバルーン１０４のこの協調された動作は、スティッフネスおよび壁応力が増加しつつある心臓の領域（例えば、ＬＡおよびＰＡ）のコンプライアンスを回復するのに役立つ。
【0058】
様々な操作シナリオにおいて、バルーン１０２および１０４（または、ＬＡおよびＰＡにおける流体／容積変位のための加圧要素の他の実施態様）は、バルーンの配置および各患者の特定のニーズに応じて独立して、または協調して（例えば、直接同期して、真逆の機能を以て、または心周期を通して拡張および収縮を異なる遅延タイミングを用いた重複するシーケンスで）操作することができる。
【0059】
バルーン１０２および１０４の拡張および収縮は、初期（例えば、固定）のタイミングに基づくことができ、または、心電図（例えば、ＥＫＧまたはＥＣＧ）センサ、圧力センサ（例えば、ＬＡ内もしくはその近傍の圧力センサ、およびＰＡ内またはその近傍の圧力センサ）、またはそれらの組み合わせからのセンサ信号によってトリガすることができる。
【0060】
上述したように、図３は、ＥＣＧ信号２００のタイミングに対する、ＬＡバルーン１０２のバルーン拡張および収縮の可能なシーケンスを示す波形２０２を示す。図３は、ＰＡバルーン１０４のバルーン拡張および収縮の可能なシーケンスを示す波形２０４も示す。
【0061】
ＥＣＧ信号のＲピークの検出
図３の波形を生成できるバルーン１０２および１０４のタイミングの例示的な一実施態様では、ＰＡバルーン１０４は、収縮および拡張がそれぞれ、肺動脈弁の開閉と、収縮期および拡張期の開始に一致するように、ＥＣＧ信号のＲピークの検出時に収縮し、ＥＣＧ信号のＴピークの検出時（またはＴ波と一致するＲピークからずらされた特定のタイミング）に拡張するようにトリガされる。本実施例では、ＬＡバルーン１０２は、Ｒピークの検出時に時間遅延（例えば、Ｒピーク後１００ミリ秒の遅延）を加えて収縮するようにトリガされる。このようにして、システムは、ＬＡバルーン１０２の収縮が、僧帽弁が閉じているときの心室収縮中に生じるＬＡ圧／容積周期の自然な拡張／リザーバ機能段階と一致するように、ＰＡバルーン１０４の収縮を開始した直後にＬＡバルーン１０２の収縮を開始する。ＬＡバルーン１０２の拡張が、僧帽弁が閉じる直前の心室拡張期の終わりで、心房収縮期（例えば、ａ波のピークが発生したときの心房の圧力／容積周期の活発な収縮部分）と一致して、心房と心室の圧力差を高め、心室充満（例えば、左心室拡張末期容積、ＬＶＥＤＶ）を増加させるように、ＬＡバルーン１０２の拡張は、ＥＣＧのＰ波ピークまたはＲピークの検出に基づき、追加の時間遅延（例えば、Ｒピーク後６００ミリ秒の時間遅延）を加えて開始するようにトリガされてもよい。
図３の波形を生成できるバルーン１０２および１０４のタイミングの例示的な一実施態様では、ＰＡバルーン１０４は、収縮および拡張がそれぞれ、肺動脈弁の開閉と、収縮期および拡張期の開始に一致するように、ＥＣＧ信号のＲピークの検出時に収縮し、ＥＣＧ信号のＴピークの検出時（またはＴ波と一致するＲピークからずらされた特定のタイミング）に拡張するようにトリガされる。本実施例では、ＬＡバルーン１０２は、Ｒピークの検出時に時間遅延（例えば、Ｒピーク後１００ミリ秒の遅延）を加えて収縮するようにトリガされる。このようにして、システムは、ＬＡバルーン１０２の収縮が、僧帽弁が閉じているときの心室収縮中に生じるＬＡ圧／容積周期の自然な拡張／リザーバ機能段階と一致するように、ＰＡバルーン１０４の収縮を開始した直後にＬＡバルーン１０２の収縮を開始する。ＬＡバルーン１０２の拡張が、僧帽弁が閉じる直前の心室拡張期の終わりで、心房収縮期（例えば、ａ波のピークが発生したときの心房の圧力／容積周期の活発な収縮部分）と一致して、心房と心室の圧力差を高め、心室充満（例えば、左心室拡張末期容積、ＬＶＥＤＶ）を増加させるように、ＬＡバルーン１０２の拡張は、ＥＣＧのＰ波ピークまたはＲピークの検出に基づき、追加の時間遅延（例えば、Ｒピーク後６００ミリ秒の時間遅延）を加えて開始するようにトリガされてもよい。
【0062】
その全文が本明細書に参考として組み込まれる、２０１９年２月６日出願の米国仮出願番号第６２／８０１，９１７号の図７は、ＥＣＧ信号１６０４のタイミングに対して、２つの心周期にわたる大動脈圧、ＰＡ圧、心房圧、および心室圧を示す一連の波形を示す。さらに、ＬＡバルーン１０２のバルーン拡張および収縮の可能なシーケンスを例示する波形１６００、およびＰＡバルーン１０４のバルーン拡張および収縮の可能なシーケンスを例示する波形１６０２も示されている。さらに、波形１６００および１６０２のバルーン拡張の結果としてのＬＡおよびＰＡ圧力波への影響は、増強されたＬＡ圧力波形１６０６および増強されたＰＡ圧力波形１６０８に図示されている。
【0063】
図１４～図１７に示されるように、ＰＡバルーン１０４について、ＰＡ位置決め構造１０８は、バルーン１０４の遠位にあることができ、図１４に示す（例えば、血管系を通ってＰＡに通過する）細長い構成から、図１５に示す中間的な拡張構成を経て、図１６に示す完全に拡張された構成（例えば、結合されたトルクシャフトを反時計回りに回転させると、内部ねじに沿って遠位部から近位部を延ばし、固定構造を圧縮することができ、一方、トルクシャフトを時計回りに回転させると、固定構造の遠位端部および近位端部を接近させ、その直径を拡大することができる）へと拡張した後に、ＰＡの壁に対して固定する拡張可能なケージとして実装することができる。また、図１６は、拡張された構成のＰＡバルーン１０４を示す。さらに図１４～図１６に示されているのは、バルーンカテーテルおよび固定システムをガイドワイヤ上の所定の位置に追跡することができるように、バルーンカテーテルおよび固定システムが導入される前に、解剖学的構造（この場合はＰＡ）内の所望の位置に独立して挿入および前進され得るガイドワイヤ１２０である。その後、治療過程の間にガイドワイヤは取り外れても、または所定の位置に置かれたままでもよい。
【0064】
図１４～図１７は、ＰＡバルーン１０４に対して遠位に配置されたＰＡ位置決め構造１０８を示しているが、ＰＡ位置決め構造１０８は、ＰＡバルーン１０４の近位に配置されても、またはバルーンと一直線に（例えば、バルーンの周りのケージとして）組み込まれてもよいことを理解すべきである。図１６に示されるように、ＰＡ位置決め構造１０８は、そこを通る血流を可能にする。
【0065】
図１７は、ＰＡの上部に拡張されるケージとして実装されたＰＡ位置決め構造１０８によってＰＡ内に位置決めされたＰＡバルーン１０４を示す。図１７に示すように、供給ライン１１２は、実線１１２で示されるように、ＳＶＣまたはＩＶＣから、右心房および右心室を経由してＰＡにアクセスすることができる。
【0066】
様々な実施態様において、ＬＡバルーン１０２およびＰＡバルーン１０４は、同じ形状または異なる形状を有することができ、バルーンの形状は、球形、楕円形、円筒形、平面、ドーム形、ドーナツ状、またはＬＡおよび／もしくはＰＡを加圧する（例えば、制御可能な方法で圧力を上昇または低下させる）のに適した任意の他の幾何学的構成である。
【0067】
ＬＡ加圧要素１０２およびＰＡ加圧要素１０４を有するシステム１００を用いたＨＦｐＥＦ治療が本明細書に記載されているが、図２に関連して説明される心周期の特徴に応じて両側の問題に対処するＨＦｐＥＦおよび／またはＡＦの治療のための他のシステムが本明細書で企図されている。別の実施例として、図１８は、前方流ブーストを強化するためにらせん状に成形されたバルーン１７０２Ａを示す。バルーン１７０２Ａは、上述のようにＰＡ内に位置決めするように構成されてもよい。他の実施形態では、ＰＡにおいて本明細書に記載のバルーンまたは加圧要素のいずれかが、右心室ＲＶにおける位置決めのために構成されてもよい。
【0068】
図１１は、図１３Ａ～図１３Ｂでは見えない上述のシステム６００に組み込まれてもよく、本明細書に記載されるようにＬＡバルーン１０２およびＰＡバルーン１０４を操作するように構成された様々な構成部品を示す。システム１００の構成部品に関するさらなる詳細は、図２１および段落［００５７］を含むがこれらに限定されない、２０１９年２月６日に出願された米国仮出願第６２／８０１，９１７号にも記載されており、その全文が参照により本明細書に組み込まれる。図１１の実施例では、システム６００は、制御回路（図示せず）、電源（図示せず）、圧力チャンバまたはリザーバ１９００、真空チャンバまたはリザーバ１９０２、およびポンプ１９０７を備えることができる。図示されているように、ソレノイド１９０８、１９０９は、圧力チャンバ１９００および真空チャンバ１９０２を流体ライン（例えば、図１３Ａ～図１３Ｂの流体ライン１１０および１１２の実施態様）に流体的に結合する管類に配置されてもよく、マイクロコントローラ１９２７の制御回路によって制御され、バルーン１０２および１０４の拡張および収縮を制御することができる。一実施形態では、ＥＣＧセンサ１９０３が患者１９０１に接続され、患者のＥＣＧ信号はデータ収集ユニット１９０５（Ｐｏｗｅｒ Ｌａｂ）に送信され、このデータ収集ユニット１９０５は、ＥＣＧ信号のＲ波に相関する設定閾値を検索するようにプログラムされている。閾値が検出されると、データ収集ユニット１９０５は、マイクロコントローラ１９２７にパルス（方形波）を送信する。ソフトウェア１９１５は、データ収集ユニット１９０５によって送信されたパルスについてマイクロコントローラ１９２７を監視し、その情報を用いてＥＣＧ信号のＲ波の間隔（Ｒ－Ｒ間隔）を連続的に計算する。ＰＡおよびＬＡバルーンの拡張は、計算されたＲ－Ｒ間隔およびパラメータ１９１９、１９２９（拡張時間の長さ、ＥＣＧ特徴１９１７の検出後のオフセット／遅延時間、および充満量を含む）を使用してタイミングが取られ、これらのパラメータ１９１９、１９２９は、ユーザ入力／コントローラ１９２１を用いて調整される。次に、Ｒ－Ｒ間隔のタイミングおよびユーザ入力１９２１に基づいて、ソフトウェアは、マイクロコントローラ１９２７と通信してソレノイド１９０８、１９０９を作動させ、バルーンのルーメンを、拡張のために圧力チャンバ１９００へ、または収縮のために真空チャンバ１９０２へと、いずれかに開放する。
【0069】
システム６００は、固定型の外部システム（例えば、ベッドサイド補助用）として描かれているが、図１１および上述の他の図面の構成部品は、歩行使用のために、または患者に植え込むために配置することもできる（例えば、バルーン１０２および１０４の駆動システムは、外部コンソール、ウェアラブルな外付けポータブルユニット内にあることができ、または完全植込型であってもよい）。システム６００は、一時的な使用、短期的な使用、中期的な使用、長期的な使用、または永久的な使用のために提供され得る。一時的な場合には、ＬＡ位置決め構造１０６およびＰＡ位置決め構造１０８は、外傷がないように患者から取り外されるように構成される。
【0070】
所望であれば、バルーン１０２および／または１０４は、対応する空洞内の圧力データを収集する圧力センサ／モニタ１９２３、１９３１を備えることができる。これらの圧力センサからの圧力データは、バルーンの拡張および／もしくは収縮を駆動もしくはトリガするために使用することができ、ならびに／または、出力ディスプレイ１９２５を介して、もしくは別個にアップロードされたときに、リアルタイムで患者、医師、もしくは他の人に情報を提供するために収集することができる。いくつかの実施形態では、センサ１９２３、１９３１は、様々な目的でバルーン内の圧力を監視するために使用することもできる。
【0071】
本明細書では、ＬＡ加圧要素１０２およびＰＡ加圧要素１０４がバルーンとして実装されている様々な実施例が説明されているが、両側補助システム６００は、アクティブポンプ、軸流ポンプ、タービン、または容積および流体を変位させる他の機構など、他の加圧要素を用いて実装されてもよいことを理解すべきである。より一般的には、要素１０２および１０４はそれぞれ、患者の心臓の左側または右側の１つまたは複数の部分と流体連通するように配置するための、生体適合性があり植込可能な圧力制御、流体変位、および／または容積変位機構の任意の適切な組み合わせとして実施することができる。例えば、ＬＡ加圧要素１０２は、操作されると、左心房の容積変位を引き起こすことができ、ＰＡ加圧要素１０４は、操作されると、肺動脈の容積変位を引き起こすことができる。当業者であれば理解されるように、心臓の左側は、左心房および左心室を含み、肺から酸素に富んだ血液を受け取り、酸素に富んだ血液を身体に送り出す。当業者であれば理解できるように、心臓の右側は、右心房および右心室を含み、身体から血液を受け取り、酸素を供給するために肺に血液を送り出す。
【0072】
上述した単一バルーンシステムと同様に、図１２は、主題技術の１つまたは複数の態様が実装され得る電子システムを概念的に示す。電子システムは、例えば、スタンドアロンデバイス、ポータブル電子デバイス、例えば、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、電話、ウェアラブルデバイスもしくはパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、または一般に、患者の心臓および／もしくは肺血管系に植え込まれた加圧装置に通信可能に接続できる任意の電子デバイスに実装された両側心臓－肺補助システムのための制御回路１９１３であってもよく、またはその一部であってもよい。このような電子システムは、様々な種類のコンピュータ可読媒体と、他の様々な種類のコンピュータ可読媒体用のインタフェースとを備える。電子システムは、バス１００８、処理ユニット１０１２、システムメモリ１００４、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１０１０、永久記憶デバイス１００２、入力デバイスインタフェース１０１４、出力デバイスインタフェース１００６、およびネットワークインタフェース１０１６、またはそれらのサブセットおよび変形を備える。
【0073】
バス１００８は、電子システムの多数の内部デバイスを通信可能に接続するすべてのシステムバス、周辺バスおよびチップセットバスを総称する。１つまたは複数の実施形態では、バス１００８は、処理ユニット１０１２を、ＲＯＭ１０１０、システムメモリ１００４および永久記憶デバイス１００２と通信可能に接続する。これらの様々なメモリユニットから、処理ユニット１０１２は、主題開示のプロセスを実行するために、実行する命令および処理するデータを取得する。処理ユニットは、異なる実施形態において、単一のプロセッサまたはマルチコアプロセッサであり得る。
【0074】
ＲＯＭ１０１０は、電子システムの処理ユニット１０１２および他のモジュールが必要とする静的なデータおよび命令を格納する。一方、永久記憶デバイス１００２は、読み書きメモリデバイスである。このデバイスは、電子システムがオフのときでも命令およびデータを記憶する不揮発性メモリユニットである。主題開示の１つまたは複数の実施形態は、永久記憶デバイス１００２として大容量記憶デバイス（例えば、磁気ディスクまたは光ディスクおよびその対応するディスクドライブ）を使用する。
【0075】
他の実施形態は、永久記憶デバイス１００２として、取り外し可能な記憶デバイス（例えば、フロッピーディスク、フラッシュドライブ、およびその対応するディスクドライブ）を使用する。永久記憶デバイス１００２と同様に、システムメモリ１００４は、読み書きメモリデバイスである。しかし、記憶デバイス１００２とは異なり、システムメモリ１００４は、ランダムアクセスメモリのような揮発性の読み書き可能なメモリである。システムメモリ１００４は、処理ユニット１０１２が実行時に必要とする命令およびデータのいずれかを格納する。１つまたは複数の実施形態では、主題開示の処理は、システムメモリ１００４、永久記憶デバイス１００２、および／またはＲＯＭ１０１０に格納される。これらの様々なメモリユニットから、処理ユニット１０１２は、１つまたは複数の実施形態のプロセスを実行するために、実行する命令および処理するデータを取得する。
【0076】
バス１００８は、入力デバイスインタフェース１０１４および出力デバイスインタフェース１００６にも接続する。入力デバイスインタフェース１０１４によって、ユーザは情報および選択コマンドを電子システムに伝達すること、および／またはセンサがセンサデータをプロセッサ１０１２に伝達することを可能にする。入力デバイスインタフェース１０１４と共に使用される入力デバイスとしては、例えば、英数字キーボード、ポインティングデバイス（「カーソル制御デバイス」とも呼ばれる）、カメラもしくは他のイメージングセンサ、心電センサ、圧力センサ、または一般に入力を受信できる任意のデバイスが挙げられる。出力デバイスインタフェース１００６は、例えば、電子システムによって生成された画像の表示を可能にする。出力デバイスインタフェース１００６と共に使用される出力デバイスとしては、例えば、プリンタ、および表示デバイス、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、ソリッドステートディスプレイ、プロジェクタ、または情報を出力する他の任意のデバイスが挙げられる。１つまたは複数の実施形態は、タッチスクリーンなど、入力デバイスおよび出力デバイスの両方として機能するデバイスを含んでいてもよい。これらの実施形態では、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックであってもよく、ユーザからの入力は、聴覚、音声、または触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。出力デバイスインタフェース１００６は、本明細書に記載されているように、加圧構成部品を操作する（例えば、加圧要素１０２および１０４を制御する）制御コマンドを出力するためにも使用することができる。
【0077】
最後に、図１２に示すように、バス１００８は、ネットワークインタフェース１０１６を介して電子システムをネットワーク（図示せず）にも接続する。このようにして、コンピュータは、コンピュータのネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、ワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、もしくはイントラネットなどのネットワーク、またはインターネットのようなネットワークのネットワーク）の一部であってもよい。電子システムの任意のまたはすべてのコンポーネントは、主題開示と組み合わせて使用することができる。
【0078】
他の変形および用語
上述の機能およびアプリケーションの多くは、コンピュータ可読記憶媒体（あるいは、コンピュータ可読媒体、機械可読媒体、または機械可読記憶媒体とも呼ばれる）に記録された一連の命令として指定されるソフトウェアプロセスとして実装されてもよい。これらの命令が１つまたは複数の処理ユニット（例えば、１つまたは複数のプロセッサ、プロセッサのコア、または他の処理ユニット）によって実行されると、命令において指示される行為を処理ユニットに実行させる。コンピュータ可読媒体の例としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、読み取り専用コンパクトディスク（ＣＤ－ＲＯＭ）、記録可能コンパクトディスク（ＣＤ－Ｒ）、書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ－ＲＷ）、読み取り専用デジタル多用途ディスク（例えば、ＤＶＤ－ＲＯＭ、２層ＤＶＤ－ＲＯＭ）、様々な記録／書き換え可能ＤＶＤ（例えば、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなど）、フラッシュメモリ（例えば、ＳＤカード、ｍｉｎｉ－ＳＤカード、ｍｉｃｒｏ－ＳＤカードなど）、磁気および／またはソリッドステートハードドライブ、超高密度光ディスク、任意の他の光学または磁気媒体、およびフロッピーディスクが挙げられるが、これらに限定されない。１つまたは複数の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、無線で、もしくは有線接続で通過する搬送波および電子信号、または任意の他の一過性の信号を含まない。例えば、コンピュータ可読媒体は、コンピュータが読み取り可能な形式で情報を格納する有形の物理的物体に完全に限定されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体、コンピュータ可読記憶媒体、または非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。
上述の機能およびアプリケーションの多くは、コンピュータ可読記憶媒体（あるいは、コンピュータ可読媒体、機械可読媒体、または機械可読記憶媒体とも呼ばれる）に記録された一連の命令として指定されるソフトウェアプロセスとして実装されてもよい。これらの命令が１つまたは複数の処理ユニット（例えば、１つまたは複数のプロセッサ、プロセッサのコア、または他の処理ユニット）によって実行されると、命令において指示される行為を処理ユニットに実行させる。コンピュータ可読媒体の例としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、読み取り専用コンパクトディスク（ＣＤ－ＲＯＭ）、記録可能コンパクトディスク（ＣＤ－Ｒ）、書き換え可能コンパクトディスク（ＣＤ－ＲＷ）、読み取り専用デジタル多用途ディスク（例えば、ＤＶＤ－ＲＯＭ、２層ＤＶＤ－ＲＯＭ）、様々な記録／書き換え可能ＤＶＤ（例えば、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなど）、フラッシュメモリ（例えば、ＳＤカード、ｍｉｎｉ－ＳＤカード、ｍｉｃｒｏ－ＳＤカードなど）、磁気および／またはソリッドステートハードドライブ、超高密度光ディスク、任意の他の光学または磁気媒体、およびフロッピーディスクが挙げられるが、これらに限定されない。１つまたは複数の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、無線で、もしくは有線接続で通過する搬送波および電子信号、または任意の他の一過性の信号を含まない。例えば、コンピュータ可読媒体は、コンピュータが読み取り可能な形式で情報を格納する有形の物理的物体に完全に限定されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体、コンピュータ可読記憶媒体、または非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。
【0079】
１つまたは複数の実施形態では、コンピュータプログラムプロダクト（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られている）は、コンパイル済みまたは解釈済み言語、宣言形または手続き形言語を含む、任意の形のプログラミング言語で書かれてもよく、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、オブジェクト、もしくはコンピューティング環境での使用に適したその他のユニットとしてを含め、任意の形で配置することができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応することができるが、対応する必要があるわけではない。プログラムは、その他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部分（例えば、マークアップ言語文書に格納された１つまたは複数のスクリプト）内に格納するか、当該プログラムに専用の単一ファイル内に格納するか、または複数の協調ファイル（例えば、１つもしくは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を格納するファイル）内に格納することができる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で実行するか、または１つのサイトに位置するかもしくは複数のサイトに分散されて通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行するように配置することができる。
【0080】
上述の記載では主にソフトウェアを実行するマイクロプロセッサまたはマルチコアプロセッサに言及しているが、１つまたは複数の実施形態は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１つまたは複数の集積回路によって実行される。１つまたは複数の実施形態では、このような集積回路は回路自体に格納された命令を実行する。
【0081】
当業者であれば、本明細書に記載されている様々な例示的なブロック、モジュール、要素、構成部品、方法およびアルゴリズムは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組み合わせとして実現されてもよいことを理解するであろう。このハードウェアとソフトウェアとの互換性を例示するために、様々な例示的なブロック、モジュール、要素、構成部品、方法およびアルゴリズムは一般にそれぞれの機能性に関して上述されている。このような機能性がハードウェアとして実現されるかまたはソフトウェアとして実現されるかは、特定の用途および全体的なシステムに課された設計上の制約に依存する。当業者は、記載されている機能性をそれぞれの特定の用途のために様々な方法で実現することができる。様々な構成部品およびブロックは、いずれも主題技術の範囲を逸脱せずに、異なる配置にする（例えば、異なる順序で配置するかまたは異なる方法で区分する）ことができる。
【0082】
開示されているプロセスにおけるブロックの任意の特定の順序または階層は例示的アプローチの例であることを理解されたい。実施の好みに基づいて、プロセスにおけるブロックの特定の順序または階層を再編成できること、または例示されているすべてのブロックが実行できるわけではないことを理解されたい。任意のブロックを同時に実行することができる。１つまたは複数の実施形態では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。さらに、上述の実施形態における様々なシステムコンポーネントの分離はすべての実施形態においてこのような分離を要求するものと理解すべきではなく、上述のプログラムコンポーネントおよびシステムは一般に単一ソフトウェアプロダクトに一緒に統合できるか、または複数のソフトウェアプロダクトにパッケージ化できることを理解されたい。
【0083】
主題技術は、例えば、上述の様々な態様に従って例示されている。本開示は、当業者が本明細書に記載された様々な態様を実践できるように提供される。本開示は、主題技術の様々な実施例を提供するものであり、主題技術はこれらの実施例に限定されない。これらの態様に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された一般的な原理は、他の態様にも適用することができる。
【0084】
単数形の要素への言及は、特に明記されていない限り、「ただ１つの」を意味するものではなく、「１つまたは複数」を意味することが意図されている。特に明記されていない限り、「いくつかの」という用語は１つまたは複数を意味する。男性形の代名詞（例えば、「ｈｉｓ」）は、女性形および中性形（例えば、「ｈｅｒ」および「ｉｔｓ」）を包含しており、その逆も同様である。見出しおよび小見出しがある場合は、便宜上使用されており、本発明を限定するものではない。
【0085】
「例示的」という単語は、「一実施例または例示として機能すること」を意味するために本明細書で使用されている。「例示的」として本明細書に記載されている任意の態様または設計は、必ずしも他の態様または設計より好ましいかまたは有利であると解釈されるべきではない。一態様では、本明細書に記載された様々な代替構成および操作は、少なくとも均等であると考えられてもよい。
【0086】
本明細書で使用する場合、一連の項目に先行する、項目のいずれかを分離するために「または」という用語が付いている「～のうちの少なくとも１つ」という語句は、そのリストのそれぞれの項目ではなく、全体としてそのリストを修飾するものである。「～のうちの少なくとも１つ」という語句は、項目のうちの少なくとも１つの選択を要求するものではなく、むしろ、この語句は、項目のうちのいずれか１つの少なくとも１つ、および／または項目の任意の組み合わせのうちの少なくとも１つ、および／または項目のそれぞれのうちの少なくとも１つを含むという意味を可能にするものである。一例として、「Ａ、ＢまたはＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、Ａのみ、Ｂのみ、もしくはＣのみ、またはＡ、ＢおよびＣの任意の組み合わせを意味することができる。
【0087】
「態様」などの語句は、このような態様が主題技術にとって不可欠であること、またはこのような態様が主題技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。態様に関連する開示はすべての構成、または１つもしくは複数の構成に適用されてもよい。態様は１つまたは複数の例を提供することができる。態様などの語句は１つまたは複数の態様を意味することができ、逆もまた同様である。「実施形態」などの語句は、このような実施形態が主題技術にとって不可欠であること、またはこのような実施形態が主題技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。実施形態に関連する開示はすべての実施形態、または１つもしくは複数の実施形態に適用されてもよい。実施形態は１つまたは複数の例を提供することができる。実施形態などの語句は１つまたは複数の実施形態を意味することができ、逆もまた同様である。「構成」などの語句は、このような構成が主題技術にとって不可欠であること、またはこのような構成が主題技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。構成に関連する開示はすべての構成、または１つもしくは複数の構成に適用されてもよい。構成は１つまたは複数の例を提供することができる。構成などの語句は１つまたは複数の構成を意味することができ、逆もまた同様である。
【0088】
一態様では、特に明記しない限り、下記の特許請求の範囲を含め、本明細書に記載されているすべての測定値、値、評価、位置、大きさ、サイズおよびその他の仕様は、正確ではなく概算値である。一態様では、それらは、それらが関連する機能およびそれらが関連する技術分野で慣習的であるものと一致する合理的な範囲を有することが意図されている。
【0089】
一部またはすべてのステップ、操作またはプロセスが、ユーザの介入なしに自動的に実行されてもよいことを理解されたい。方法請求項は、様々なステップ、操作、またはプロセスの要素をサンプルの順序で提示するために提供されてもよく、提示された特定の順序または階層に限定されることを意味するものではない。
【0090】
当業者に知られている、または後に知られるようになる、本開示全体を通して記載された様々な態様の要素についてのすべての構造的および機能的均等物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれており、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。さらに、本明細書で開示されているものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公用のみに供されることが意図されたものではない。請求項の要素は、要素が「～する手段」という語句を用いて明示的に記載されない限り、または、方法の場合に要素が「～するステップ」という語句を用いて記載されない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の規定のもとで解釈されない。さらに、「備える、含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」などの用語を用いる限りにおいて、そのような用語は、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」が請求項で移行語句として用いられる場合に解釈されるときの用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」と同様に、包括的であることが意図される。
【0091】
本開示の発明の名称、背景技術、図面の簡単な説明および特許請求の範囲は、これによって本開示に組み込まれ、限定的な説明ではなく、本開示の例示的実施例として提供されている。それらは、請求項の範囲または意味を限定するために使用されないという理解を前提にして提出されている。加えて、発明を実施するための形態において、本開示を合理化するために、その記述が例示的実施例を提供し、様々な特徴を様々な実施形態でまとめられていることが分かる。この開示方法は、請求される主題が、任意の請求項に明示的に記載されている以上の特徴をより多く必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映しているように、発明の主題は、開示された単一の構成または動作のすべての特徴よりも少ない特徴にある。したがって、以下の特許請求の範囲はこれにより発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は別々に請求される主題を提示するものとして単独で有効である。
【0092】
請求項は、本明細書に記載された態様に限定されることが意図されておらず、請求項の文言と一致する完全な範囲が与えられ、すべての法的な均等物を包含するものとされる。それにもかかわらず、請求項のいずれも、米国特許法第１０１条、第１０２条または第１０３条の要件を満たさない主題を包含することを意図しておらず、そのように解釈されるべきではない。
【0093】
本開示に記載の実施態様の様々な変更は、当業者には容易に明らかになり得、また本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施態様に適用することができる。したがって、本開示は、本明細書で示されている実施態様に限定されることは意図されておらず、本明細書に開示される原理および特徴と一致する最も広い範囲が与えられる。本開示の特定の実施形態は、以下に記載される請求項のセットに包含されるか、または将来的に提示される。
【0094】
本開示の特定の実施形態は、本明細書の末尾に提示される請求項、または後日提示される他の請求項に包含される。追加の実施形態は、以下の番号付きの実施形態のセットに包含される。
実施形態１。加圧要素と、
加圧要素に結合され、患者の心臓の左心房に加圧要素を位置決めするように構成されている心房位置決め構造と、
制御回路であって、
左心房リザーバストレインおよび左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように加圧要素を操作し、
左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させてアクティブストレインを増加させるように加圧要素を操作し、心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する、
ように構成された制御回路と、
を備える、システム。
実施形態２。加圧要素がバルーンを構成し、左心房の圧力を上昇させるように加圧要素を操作することは、バルーンを液体または気体で満たすことを含み、左心房の圧力を低下させるように加圧要素を操作することは、バルーンから液体または気体を除去することを含む、実施形態１に記載のシステム。
実施形態３。心房位置決め構造が、中隔アンカーまたは左心耳アンカーを備える、実施形態２に記載のシステム。
実施形態４。圧力チャンバと、バルーンと圧力チャンバとの間に配置された少なくとも１つのポンプとを備えた加圧構成部品をさらに備える、実施形態３に記載のシステム。
実施形態５。加圧構成部品が、固定型外部構成部品、歩行仕様外部構成部品、または植込型構成部品であるように構成されている、実施形態４に記載のシステム。
実施形態６。心房位置決め構造が、中隔アンカーを備え、中隔アンカーが、患者の心臓の心房中隔の左側および右側に対してそれぞれ拡張するように構成された第１および第２の拡張可能部材を備え、バルーンが第１の拡張可能部材に取り付けられている、実施形態３に記載のシステム。
実施形態７。加圧要素がタービンを構成する、実施形態６に記載のシステム。
実施形態８。加圧要素がポンプを構成する、実施形態１に記載のシステム。
実施形態９。加圧要素は、操作されると、左心房の容積変位を引き起こす、実施形態１に記載のシステム。
実施形態１０。左心房リザーバストレインおよび左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように患者の心臓の左心房内に配置されたバルーンを収縮させることと、
左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させてアクティブストレインを増加させるようにバルーンを拡張させ、心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善することと、
を含む方法。
実施形態１１。バルーンを収縮させることは、
制御回路にて、患者に通信可能に結合されたセンサから患者の心臓の心周期に対応する信号を受信することと、
信号の一部に応答してバルーンを収縮させることを含む、実施形態１０に記載の方法。
実施形態１２。バルーンを拡張させることは、信号の追加の部分に応答してバルーンを拡張させることを含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１３。センサは電気センサまたは圧力センサを構成する、実施形態１２に記載の方法。
実施形態１４。第１の加圧要素と、
第１の加圧要素に結合され、患者の心臓の左心房に第１の加圧要素を位置決めするように構成された心房位置決め構造と、
第２の加圧要素と、
第２の加圧要素に結合され、患者の肺動脈に第２の加圧要素を位置決めするように構成された肺動脈位置決め構造と、
左心房および肺動脈に協調された圧力変更を引き起こすように第１の加圧要素および第２の加圧要素を操作するように構成された制御回路と
を備える、システム。
実施形態１５。患者の心周期の一部を感知するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備え、制御回路が、センサからの信号に応答して協調された圧力変更を引き起こすように、第１の加圧要素および第２の加圧要素を操作するように構成されている、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態１６。協調された圧力変更は、信号に応答した第１の加圧要素の操作による左心房内の圧力変化と、第１の加圧要素の操作に基づいた第２の加圧要素による肺動脈内の圧力変化とを含む、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態１７。協調された圧力変更は、第１の加圧要素による圧力変化後の所定の時点にて、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１６に記載のシステム。
実施形態１８。協調された圧力変更は、少なくとも１つのセンサからの追加の信号に応答して、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１６に記載のシステム。
実施形態１９。協調された圧力変更は、信号に応答して、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を引き起こすことと、少なくとも１つのセンサからの追加の信号に応答して、第２の加圧要素を用いて肺動脈内の圧力変化を引き起こすこととを含む、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２０。協調された圧力変更は、第１の加圧要素による圧力変化後の所定の時点にて、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１９に記載のシステム。
実施形態２１。協調された圧力変更は、少なくとも１つのセンサからのさらなる追加の信号に応答して、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１９に記載のシステム。
実施形態２２。協調された圧力変更は、第１の加圧要素を用いた心周期の間に、２つの圧力上昇期間のいずれかよりも長い圧力低下期間によって区切られた２つの圧力上昇期間を生じさせることを含む、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２３。協調された圧力変更は、第２の加圧要素を用いた心周期の間に、圧力低下期間と、圧力低下期間よりも長い圧力上昇期間とを生じさせることを含む、実施形態２１に記載のシステム。
実施形態２４。第１の加圧要素のための圧力低下期間および第２の加圧要素のための圧力上昇期間は、時間がずらされており、共通の時間の長さである、実施形態２１に記載のシステム。
実施形態２５。少なくとも１つのセンサが、患者の心電信号を感知するように構成された電気センサを構成する、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２６。少なくとも１つのセンサが、患者の心肺圧を感知するように構成された少なくとも１つの圧力センサを構成する、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２７。少なくとも１つの圧力センサが、左心房内またはその近傍にある第１の圧力センサと、肺動脈内またはその近傍にある第２の圧力センサとを含む、実施形態２６に記載のシステム。
実施形態２８。第１の加圧要素が第１のバルーンを構成し、第２の加圧要素が第２のバルーンを構成する、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態２９。圧力チャンバと、第１のバルーンおよび第２のバルーンと圧力チャンバとの間に配置された少なくとも１つのポンプとを備えた加圧構成部品をさらに備える、実施形態２８に記載のシステム。
実施形態３０。制御回路が、
患者の心周期の心電図信号のＲピークの検出に応答して、第２のバルーンの収縮をトリガすることと、
Ｒピークの検出後、第１の時間遅延後に第１のバルーンの収縮をトリガすることと、
患者の心周期の心電図信号におけるＴピークの検出に応答して、第２のバルーンの拡張をトリガすることと、
Ｒピーク後、第２の時間遅延後に第１のバルーンの拡張をトリガすることと、
によって第１の加圧要素および第２の加圧要素を用いて協調された圧力変更を引き起こすように、加圧構成部品を操作するように構成されている、実施形態２９に記載のシステム。
実施形態３１。第１の時間遅延は、９０ミリ秒～１１０ミリ秒であり、第２の時間遅延は、５００ミリ秒～７００ミリ秒である、実施形態３０に記載のシステム。
実施形態３２。Ｒピークの検出に応答した第２のバルーンの収縮が、患者の心臓の肺動脈弁の開放および収縮開始と一致する、実施形態３０に記載のシステム。
実施形態３３。Ｔピークの検出に応答した第２のバルーンの拡張が、患者の心臓の肺動脈弁の閉鎖および拡張開始と一致する、実施形態３２に記載のシステム。
実施形態３４。第１のバルーンの収縮が、患者の心臓の僧帽弁が閉じているときの心室収縮中に生じる左心房周期の自然な拡張およびリザーバ機能段階と一致する、実施形態３３に記載のシステム。
実施形態３５。第１のバルーンの拡張は、僧帽弁が閉じる前の心室拡張期の終わりの心房収縮と一致する、実施形態３４に記載のシステム。
実施形態３６。第１のバルーンの拡張が、心房－心室間の圧力差を増加させ、患者の心臓の左心室の心室充満を増加させる、実施形態３５に記載のシステム。
実施形態３７。制御回路が、
肺動脈収縮期に第２のバルーンを収縮させて、肺動脈の収縮期圧を低下させ、患者の心臓の右心室の仕事量を減少させ、
肺動脈弁が閉じた後の肺動脈拡張期に第２のバルーンを拡張させて肺動脈拡張期圧を上昇させて、肺血管抵抗に打ち勝って心拍出量を増加させ、
左心房リザーバストレインおよび左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように心房拡張期に第１のバルーンを収縮させ、
左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に第１のバルーンを拡張させてアクティブストレインを増加させて、
第１の加圧要素および第２の加圧要素を用いて協調された圧力変更を引き起こすように、加圧構成部品を操作するように構成されている、実施形態２９に記載のシステム。
実施形態３８。心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する、実施形態３７に記載のシステム。
実施形態３９。加圧構成部品が、固定型外部構成部品、歩行仕様外部構成部品、または植込型構成部品であるように構成されている、実施形態２９に記載のシステム。
実施形態４０。第１の加圧要素または第２の加圧要素がタービンを構成する、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４１。第１の加圧要素または第２の加圧要素がポンプを構成する、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４２。心房位置決め構造が、患者の心臓の中隔に取り付けられるように構成された中隔アンカーを備える、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４３。心房位置決め構造は、１つまたは複数の肺静脈のオリフィスに固定するように構成された左心耳アンカーまたは固定部材を備える、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４４。肺動脈位置決め構造は、第２の加圧要素と一直線に配置された拡張可能なケージを備える、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４５。第１の加圧要素は、操作されると、左心房の容積変位を引き起こす、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４６。第２の加圧要素は、操作されると、肺動脈の容積変位を引き起こす、実施形態４５に記載のシステム。
実施形態４７。患者の複数の心周期のそれぞれの第１の部分の間、患者の左心房内で第１のバルーンを拡張させることと、
心周期のそれぞれの第２の部分の間、患者の肺動脈内で第２のバルーンを拡張させることと、
心周期のそれぞれの第３の部分の間に第１のバルーンを収縮させることと、
心周期のそれぞれの第４の部分の間に第２のバルーンを収縮させることと、
を含む方法。
実施形態４８。第３の部分および第４の部分が部分的に重なり、第１の部分および第２の部分が部分的に重なり、第２の部分および第３の部分が部分的に重なる、実施形態４７に記載の方法。
実施形態４９。第１の植込型流体変位要素と、
第１の植込型流体変位要素に結合され、患者の心臓の左側の一部と流体連通するように第１の植込型流体変位要素を位置決めするように構成された第１の位置決め構造と、
第２の植込型流体変位要素と、
第２の植込型流体変位要素に結合され、心臓の右側の一部と流体連通するように第２の植込型流体変位要素を位置決めするように構成された第２の位置決め構造と、
心臓の各心周期において、第１の植込型流体変位要素および第２の植込型流体変位要素を協調して動作させるように構成された制御回路と、
を備えるシステム。
実施形態５０。第１の植込型流体変位要素が、加圧要素および容積変位要素のうちの少なくとも１つを構成する、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態５１。第２の植込型流体変位要素が、加圧要素および容積変位要素のうちの少なくとも１つを構成する、実施形態５０に記載のシステム。
実施形態５２。第１の位置決め構造が、心臓の左心房内に第１の植込型流体変位要素を位置決めするように構成されている、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態５３。第２の位置決め構造が、患者の肺動脈または患者の心臓の右心室に第２の植込型流体変位要素を位置決めするように構成されている、実施形態５２に記載のシステム。
実施形態５４。第１の植込型流体変位要素および第２の植込型流体変位要素がそれぞれ、バルーン、ポンプまたはタービンのうちの少なくとも１つを構成する、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態５５。制御回路は、心周期の一部を検出するセンサからの少なくとも１つのセンサ信号に応答して、第１の植込型流体変位要素および第２の植込型流体変位要素を操作するように構成されている、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態１。加圧要素と、
加圧要素に結合され、患者の心臓の左心房に加圧要素を位置決めするように構成されている心房位置決め構造と、
制御回路であって、
左心房リザーバストレインおよび左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように加圧要素を操作し、
左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させてアクティブストレインを増加させるように加圧要素を操作し、心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する、
ように構成された制御回路と、
を備える、システム。
実施形態２。加圧要素がバルーンを構成し、左心房の圧力を上昇させるように加圧要素を操作することは、バルーンを液体または気体で満たすことを含み、左心房の圧力を低下させるように加圧要素を操作することは、バルーンから液体または気体を除去することを含む、実施形態１に記載のシステム。
実施形態３。心房位置決め構造が、中隔アンカーまたは左心耳アンカーを備える、実施形態２に記載のシステム。
実施形態４。圧力チャンバと、バルーンと圧力チャンバとの間に配置された少なくとも１つのポンプとを備えた加圧構成部品をさらに備える、実施形態３に記載のシステム。
実施形態５。加圧構成部品が、固定型外部構成部品、歩行仕様外部構成部品、または植込型構成部品であるように構成されている、実施形態４に記載のシステム。
実施形態６。心房位置決め構造が、中隔アンカーを備え、中隔アンカーが、患者の心臓の心房中隔の左側および右側に対してそれぞれ拡張するように構成された第１および第２の拡張可能部材を備え、バルーンが第１の拡張可能部材に取り付けられている、実施形態３に記載のシステム。
実施形態７。加圧要素がタービンを構成する、実施形態６に記載のシステム。
実施形態８。加圧要素がポンプを構成する、実施形態１に記載のシステム。
実施形態９。加圧要素は、操作されると、左心房の容積変位を引き起こす、実施形態１に記載のシステム。
実施形態１０。左心房リザーバストレインおよび左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、心房拡張期に左心房の圧力を低下させて、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように患者の心臓の左心房内に配置されたバルーンを収縮させることと、
左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に左心房の圧力を上昇させてアクティブストレインを増加させるようにバルーンを拡張させ、心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善することと、
を含む方法。
実施形態１１。バルーンを収縮させることは、
制御回路にて、患者に通信可能に結合されたセンサから患者の心臓の心周期に対応する信号を受信することと、
信号の一部に応答してバルーンを収縮させることを含む、実施形態１０に記載の方法。
実施形態１２。バルーンを拡張させることは、信号の追加の部分に応答してバルーンを拡張させることを含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１３。センサは電気センサまたは圧力センサを構成する、実施形態１２に記載の方法。
実施形態１４。第１の加圧要素と、
第１の加圧要素に結合され、患者の心臓の左心房に第１の加圧要素を位置決めするように構成された心房位置決め構造と、
第２の加圧要素と、
第２の加圧要素に結合され、患者の肺動脈に第２の加圧要素を位置決めするように構成された肺動脈位置決め構造と、
左心房および肺動脈に協調された圧力変更を引き起こすように第１の加圧要素および第２の加圧要素を操作するように構成された制御回路と
を備える、システム。
実施形態１５。患者の心周期の一部を感知するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに備え、制御回路が、センサからの信号に応答して協調された圧力変更を引き起こすように、第１の加圧要素および第２の加圧要素を操作するように構成されている、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態１６。協調された圧力変更は、信号に応答した第１の加圧要素の操作による左心房内の圧力変化と、第１の加圧要素の操作に基づいた第２の加圧要素による肺動脈内の圧力変化とを含む、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態１７。協調された圧力変更は、第１の加圧要素による圧力変化後の所定の時点にて、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１６に記載のシステム。
実施形態１８。協調された圧力変更は、少なくとも１つのセンサからの追加の信号に応答して、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１６に記載のシステム。
実施形態１９。協調された圧力変更は、信号に応答して、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を引き起こすことと、少なくとも１つのセンサからの追加の信号に応答して、第２の加圧要素を用いて肺動脈内の圧力変化を引き起こすこととを含む、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２０。協調された圧力変更は、第１の加圧要素による圧力変化後の所定の時点にて、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１９に記載のシステム。
実施形態２１。協調された圧力変更は、少なくとも１つのセンサからのさらなる追加の信号に応答して、第１の加圧要素を用いて左心房内の圧力変化を逆戻りさせることを含む、実施形態１９に記載のシステム。
実施形態２２。協調された圧力変更は、第１の加圧要素を用いた心周期の間に、２つの圧力上昇期間のいずれかよりも長い圧力低下期間によって区切られた２つの圧力上昇期間を生じさせることを含む、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２３。協調された圧力変更は、第２の加圧要素を用いた心周期の間に、圧力低下期間と、圧力低下期間よりも長い圧力上昇期間とを生じさせることを含む、実施形態２１に記載のシステム。
実施形態２４。第１の加圧要素のための圧力低下期間および第２の加圧要素のための圧力上昇期間は、時間がずらされており、共通の時間の長さである、実施形態２１に記載のシステム。
実施形態２５。少なくとも１つのセンサが、患者の心電信号を感知するように構成された電気センサを構成する、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２６。少なくとも１つのセンサが、患者の心肺圧を感知するように構成された少なくとも１つの圧力センサを構成する、実施形態１５に記載のシステム。
実施形態２７。少なくとも１つの圧力センサが、左心房内またはその近傍にある第１の圧力センサと、肺動脈内またはその近傍にある第２の圧力センサとを含む、実施形態２６に記載のシステム。
実施形態２８。第１の加圧要素が第１のバルーンを構成し、第２の加圧要素が第２のバルーンを構成する、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態２９。圧力チャンバと、第１のバルーンおよび第２のバルーンと圧力チャンバとの間に配置された少なくとも１つのポンプとを備えた加圧構成部品をさらに備える、実施形態２８に記載のシステム。
実施形態３０。制御回路が、
患者の心周期の心電図信号のＲピークの検出に応答して、第２のバルーンの収縮をトリガすることと、
Ｒピークの検出後、第１の時間遅延後に第１のバルーンの収縮をトリガすることと、
患者の心周期の心電図信号におけるＴピークの検出に応答して、第２のバルーンの拡張をトリガすることと、
Ｒピーク後、第２の時間遅延後に第１のバルーンの拡張をトリガすることと、
によって第１の加圧要素および第２の加圧要素を用いて協調された圧力変更を引き起こすように、加圧構成部品を操作するように構成されている、実施形態２９に記載のシステム。
実施形態３１。第１の時間遅延は、９０ミリ秒～１１０ミリ秒であり、第２の時間遅延は、５００ミリ秒～７００ミリ秒である、実施形態３０に記載のシステム。
実施形態３２。Ｒピークの検出に応答した第２のバルーンの収縮が、患者の心臓の肺動脈弁の開放および収縮開始と一致する、実施形態３０に記載のシステム。
実施形態３３。Ｔピークの検出に応答した第２のバルーンの拡張が、患者の心臓の肺動脈弁の閉鎖および拡張開始と一致する、実施形態３２に記載のシステム。
実施形態３４。第１のバルーンの収縮が、患者の心臓の僧帽弁が閉じているときの心室収縮中に生じる左心房周期の自然な拡張およびリザーバ機能段階と一致する、実施形態３３に記載のシステム。
実施形態３５。第１のバルーンの拡張は、僧帽弁が閉じる前の心室拡張期の終わりの心房収縮と一致する、実施形態３４に記載のシステム。
実施形態３６。第１のバルーンの拡張が、心房－心室間の圧力差を増加させ、患者の心臓の左心室の心室充満を増加させる、実施形態３５に記載のシステム。
実施形態３７。制御回路が、
肺動脈収縮期に第２のバルーンを収縮させて、肺動脈の収縮期圧を低下させ、患者の心臓の右心室の仕事量を減少させ、
肺動脈弁が閉じた後の肺動脈拡張期に第２のバルーンを拡張させて肺動脈拡張期圧を上昇させて、肺血管抵抗に打ち勝って心拍出量を増加させ、
左心房リザーバストレインおよび左心房の相対容積を増加させて左心房内の充満圧を低下させることにより、患者の肺から酸素化された血液を引き出すように心房拡張期に第１のバルーンを収縮させ、
左心房の相対容積を減少させて心房収縮期の左心房圧を上昇させることにより、心房収縮期に第１のバルーンを拡張させてアクティブストレインを増加させて、
第１の加圧要素および第２の加圧要素を用いて協調された圧力変更を引き起こすように、加圧構成部品を操作するように構成されている、実施形態２９に記載のシステム。
実施形態３８。心房収縮期の左心房圧の上昇によって、左心房と左心室との間の圧力差を増加させ、左心室の拡張期充満を改善する、実施形態３７に記載のシステム。
実施形態３９。加圧構成部品が、固定型外部構成部品、歩行仕様外部構成部品、または植込型構成部品であるように構成されている、実施形態２９に記載のシステム。
実施形態４０。第１の加圧要素または第２の加圧要素がタービンを構成する、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４１。第１の加圧要素または第２の加圧要素がポンプを構成する、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４２。心房位置決め構造が、患者の心臓の中隔に取り付けられるように構成された中隔アンカーを備える、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４３。心房位置決め構造は、１つまたは複数の肺静脈のオリフィスに固定するように構成された左心耳アンカーまたは固定部材を備える、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４４。肺動脈位置決め構造は、第２の加圧要素と一直線に配置された拡張可能なケージを備える、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４５。第１の加圧要素は、操作されると、左心房の容積変位を引き起こす、実施形態１４に記載のシステム。
実施形態４６。第２の加圧要素は、操作されると、肺動脈の容積変位を引き起こす、実施形態４５に記載のシステム。
実施形態４７。患者の複数の心周期のそれぞれの第１の部分の間、患者の左心房内で第１のバルーンを拡張させることと、
心周期のそれぞれの第２の部分の間、患者の肺動脈内で第２のバルーンを拡張させることと、
心周期のそれぞれの第３の部分の間に第１のバルーンを収縮させることと、
心周期のそれぞれの第４の部分の間に第２のバルーンを収縮させることと、
を含む方法。
実施形態４８。第３の部分および第４の部分が部分的に重なり、第１の部分および第２の部分が部分的に重なり、第２の部分および第３の部分が部分的に重なる、実施形態４７に記載の方法。
実施形態４９。第１の植込型流体変位要素と、
第１の植込型流体変位要素に結合され、患者の心臓の左側の一部と流体連通するように第１の植込型流体変位要素を位置決めするように構成された第１の位置決め構造と、
第２の植込型流体変位要素と、
第２の植込型流体変位要素に結合され、心臓の右側の一部と流体連通するように第２の植込型流体変位要素を位置決めするように構成された第２の位置決め構造と、
心臓の各心周期において、第１の植込型流体変位要素および第２の植込型流体変位要素を協調して動作させるように構成された制御回路と、
を備えるシステム。
実施形態５０。第１の植込型流体変位要素が、加圧要素および容積変位要素のうちの少なくとも１つを構成する、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態５１。第２の植込型流体変位要素が、加圧要素および容積変位要素のうちの少なくとも１つを構成する、実施形態５０に記載のシステム。
実施形態５２。第１の位置決め構造が、心臓の左心房内に第１の植込型流体変位要素を位置決めするように構成されている、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態５３。第２の位置決め構造が、患者の肺動脈または患者の心臓の右心室に第２の植込型流体変位要素を位置決めするように構成されている、実施形態５２に記載のシステム。
実施形態５４。第１の植込型流体変位要素および第２の植込型流体変位要素がそれぞれ、バルーン、ポンプまたはタービンのうちの少なくとも１つを構成する、実施形態４９に記載のシステム。
実施形態５５。制御回路は、心周期の一部を検出するセンサからの少なくとも１つのセンサ信号に応答して、第１の植込型流体変位要素および第２の植込型流体変位要素を操作するように構成されている、実施形態４９に記載のシステム。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】