[發明專利]一種基于右心室血液溫度的心臟起搏頻率自適應系統

有效

• 申請號: 201710109173.0
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106924877B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 陳翔;姚銳杰;李津;金華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61N1/365
• 分類號: A61N1/365
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

1.一種基于右心室血液溫度的心臟起搏器起搏頻率自適應系統，其特征在于，包括心臟起搏器；

心臟起搏器以固定間期檢測右心室血液溫度，獲取右心室血液溫度值，依據右心室血液溫度采樣周期檢測右心室血液溫度信號，并計算右心室血液溫度變化速率；

查詢心臟起搏器當前控制狀態，若當前控制狀態為靜息態，則對右心室血液溫度信號做對應處理；若當前控制狀態為階躍響應態，則對右心室血液溫度信號做對應處理；若當前控制狀態為運動態，則對右心室血液溫度信號做對應處理；

心臟起搏器當前控制狀態為靜息態時，對右心室血液溫度信號做如下處理；

3.1階躍響應觸發條件包括如下三個條件：

階躍響應觸發條件一，檢測到右心室血液溫度正在下降，且下降速率大于或等于觸發階躍響應右心室血液溫度下降速率閾值；

階躍響應觸發條件二，檢測到右心室血液溫度下降幅度大于或等于觸發階躍響應右心室血液溫度下降幅度閾值；

階躍響應觸發條件三，檢測到之前靜息態的持續期大于或等于觸發階躍響應靜息態持續閾值；

若階躍響應觸發條件一、階躍響應觸發條件二和階躍響應觸發條件三中有一個未達到，則心臟起搏器當前控制狀態繼續維持在靜息態；

若階躍響應觸發條件一、階躍響應觸發條件二和階躍響應觸發條件三均達到，則觸發階躍響應，設置心臟起搏器當前控制狀態為階躍響應態，同時在期望起搏頻率中加入階躍響應增量，清零靜息態計時變量，并將階躍響應觸發標識變量置1；

3.2若檢測到右心室血液溫度下降，且下降速率小于觸發階躍響應右心室血液溫度下降速率閾值，則心臟起搏器當前控制狀態維持在靜息態，僅對起搏頻率作出調整；

將右心室血液溫度下降速率存入右心室血液溫度下降速率數組中，直至右心室血液溫度下降速率數組中元素個數達到設定值時調整起搏頻率，此時，期望起搏頻率的計算如公式（2）所示：

（2）

其中，R代表依據當前右心室血液溫度確定的期望起搏頻率；RD為對應于每攝氏度右心室血液溫度下降的期望起搏頻率調整量；DS(1)、……、DS（MDSC）表示右心室血液溫度下降速率數組，MDSC為預設的右心室血液溫度下降速率數組中存放元素最大個數；P為右心室血液溫度采樣周期；

以得到的期望起搏頻率更新和調整當前起搏頻率并清空右心室血液溫度下降速率數組；

此后每得到一個滿足右心室血液溫度下降速率小于觸發階躍響應右心室血液溫度下降速率閾值條件的右心室血液溫度變化速率，即使用公式（3）更新期望起搏頻率：

（3）

以由公式（3）得到的期望起搏頻率更新和調整當前起搏頻率，式中，R代表依據當前右心室血液溫度確定的期望起搏頻率；RD為對應于每攝氏度右心室血液溫度下降的期望起搏頻率調整量；Abs表示絕對值， TCS表示右心室血液溫度變化速率，其單位為℃/秒；

同時通過靜息態右心室血液溫度峰值重置周期計時變量判斷是否到達靜息態右心室血液溫度峰值的重置時間；在到達靜息態右心室血液溫度峰值的重置時間時將右心室血液溫度峰值重置為右心室血液溫度均值，同時將靜息態右心室血液溫度更新為右心室血液溫度均值；

3.3若檢測到右心室血液溫度上升，且上升速率小于運動起始判定右心室血液溫度上升速率閾值，此時控制狀態維持在靜息態，僅調整起搏頻率；若右心室血液溫度下降速率數組中存在元素，則先以公式（4）計算對應的期望起搏頻率調整量：

（4）

上式中，為對應于右心室血液溫度下降速率數組中元素的期望起搏頻率調整量；RD為對應于每攝氏度右心室血液溫度下降的期望起搏頻率調整量；DS（1）、……、DS（MDSC）為右心室血液溫度下降速率數組，MDSC為預設的右心室血液溫度下降速率數組中可存放元素的最大個數；P為右心室血液溫度采樣周期；

期望起搏頻率按照公式（5）計算：

（5）

式中，R代表依據當前右心室血液溫度確定的期望起搏頻率；RR為對應于每攝氏度右心室血液溫度上升的期望起搏頻率調整量；TCS表示右心室血液溫度變化速率，其單位為℃/秒；P為右心室血液溫度采樣周期；

以上式得到的期望起搏頻率更新和調整起搏頻率并保存當前起搏頻率為靜息態起搏頻率；

清空右心室血液溫度下降速率數組，判斷是否到達靜息態右心室血液溫度峰值重置時間，若是，則將右心室血液溫度峰值和靜息態右心室血液溫度重置為右心室血液溫度均值；否則比較右心室血液溫度峰值與右心室血液溫度均值，若右心室血液溫度峰值小于右心室血液溫度均值，則將右心室血液溫度峰值更新為右心室血液溫度均值；

3.4若檢測到右心室血液溫度上升，且上升速率大于或等于運動起始判定右心室血液溫度上升速率閾值，清空右心室血液溫度變化速率數組，并將心臟起搏器當前控制狀態設置為運動態；

心臟起搏器當前控制狀態為階躍響應態時，對右心室血液溫度信號做如下處理；

4.1若直至預設的階躍響應最大維持期末右心室血液溫度持續下降，或上升且上升速率一直小于運動起始判定右心室血液溫度上升速率閾值，則將心臟起搏器當前控制狀態設置為靜息態，相應地，調整期望起搏頻率為當前起搏頻率減去階躍響應增量，并清零階躍響應態持續期計時變量和階躍響應觸發標識變量；

4.2若在預設的階躍響應最大維持期內右心室血液溫度降低，或右心室血液溫度上升速率低于運動起始判定右心室血液溫度上升速率閾值，則仍然保持心臟起搏器當前控制狀態為階躍響應態，不調整起搏頻率；

4.3若心臟起搏器檢測到右心室血液溫度上升，且上升速率大于或等于運動起始判定右心室血液溫度上升速率閾值，則清空右心室血液溫度變化速率數組并將心臟起搏器當前控制狀態設置為運動態；

心臟起搏器當前控制狀態為運動態時，對右心室血液溫度信號做如下處理；

5.1判斷右心室血液溫度快速下降標識位取值，右心室血液溫度快速下降標識位用于標識當前時刻前右心室血液溫度是否經歷過快速下降；

若右心室血液溫度快速下降標識位為1，表明在當前運動態的之前時刻檢測到了由停止運動導致的右心室血液溫度的快速下降，當前時刻處于運動后的恢復期；

若右心室血液溫度快速下降標識位為0，則判斷當前時刻仍處于運動期；

若檢測到右心室血液溫度上升且右心室血液溫度快速下降標識位取值為0，首先判斷是否已確定運動態穩定頻率；

若未確定，則先以一個固定的起搏頻率增量，增加調整起搏頻率，直至增加到預定值；在此期間將各個溫度采樣間期計算得到的右心室血液溫度變化速率存入運動早期右心室血液溫度上升速率數組；當期望起搏頻率增加至預設值時對運動早期右心室血液溫度上升速率數組中的右心室血液溫度變化速率進行統計，依據右心室血液溫度變化速率均值與右心室血液溫度上升速率分界點的相對大小判定運動負荷強度等級，從而選擇對應的運動態穩定頻率；

若已確定，則以相應于運動負荷強度等級的起搏頻率調整速率調整起搏頻率直至相應的運動態穩定頻率；

5.2若檢測到右心室血液溫度下降，且下降速率小于運動終止判定右心室血液溫度下降速率閾值，同時查詢此刻右心室血液溫度快速下降標識位為0，則不調整起搏頻率，維持心臟起搏器當前控制狀態為運動態；

5.3若檢測到右心室血液溫度下降，且下降速率大于運動終止判定右心室血液溫度下降速率閾值，或查詢此刻右心室血液溫度快速下降標識位為1，則以與運動態穩定頻率相關的起搏頻率調整速率降低起搏頻率直至靜息態下保存的靜息態起搏頻率；

若右心室血液溫度已經降低至靜息態下保存的靜息態右心室血液溫度的±0.2℃范圍內，則將心臟起搏器當前控制狀態轉換為靜息態，同時將階躍響應觸發標識變量、運動態穩定頻率和右心室血液溫度快速下降標識位恢復到初始值。