用于创建复杂脉冲串的具有增强灵活性的神经刺激系统的制作方法_3

文档序号:9437385阅读:来源:国知局
l至E8),并且另一个调制导线12(2)具有8个电极26 (标记为E9至E16)。当然,导线和电极的实际数量和形状将会根据意图应用而变化。IPG 14包括用于容纳电子和其它组件的外壳44 (下面将更详细地进行描述)及连接器46,调制导线12的近端以将电极26电性耦接至外壳40内的电子装置的方式配合至该连接器46。外壳44由导电生物相容性材料如钛等所构成并且形成密封的隔室,保护其中的内部电子装置免受人体组织和体液的损害。在一些情况下,外壳40可以用作电极。
[0045]如下面更详细描述的,IPG 14包括电池和脉冲生成电路,其根据被编程至IPG 14中的调节参数的集合而将电调制能量以一个或多个电脉冲串的形式递送到电极阵列26。这种调制参数可以包括电极组合,其限定被激活为阳极(正)、阴极(负)并被关闭(为零)的电极、被分配至每个电极(分成几部分的电极配置)的调制能量的百分比、以及限定脉冲幅度(取决于IPG14是将恒定电流还是恒定电压供给至电极阵列26而以毫安或伏特计)、脉冲持续时间(以微秒计)、脉冲速率(以每秒脉冲数计)以及爆发速率(以调制开启持续时间X和调制关闭持续时间Y来测量)的电脉冲参数。
[0046]电调制将在两个(或多个)激活电极之间发生,其中的一个可能是IPG壳44。调制能量可以通过单极或多极(例如,双极、三极等)方式而被传输至组织。当导线电极26中所选的一个连同IPG 14的壳44被激活时,发生单极调制,从而在所选电极26和壳之间传输调制能量。当导线电极26中的两个被激活作为阳极和阴极时,发生双极调制,从而在所选的电极26之间传输调制能量。例如,第一导线12(1)上的电极E3可以被激活作为阳极,同时在第二导线12(1)上的电极Ell被激活作为阴极。当导线电极26中的三个被激活时,发生三极调制,两个作为阳极且剩余的一个作为阴极,或者两个作为阴极且剩余的一个作为阳极。例如,第一导线12上的电极E4和E5可以被激活作为阳极,同时第二导线12上的电极E12被激活作为阴极。
[0047]可以在特定电极组之间将调制能量递送为单相电能或多相电能。如图4所示,单相电能表现为电脉冲串的形式,该电脉冲串为全部负脉冲(阳极)或者替换地为全部正脉冲(阳极)。
[0048]多相电能包括一系列正负交替的脉冲。例如,如图5a和图5b所示,多相电能可以包括一系列双相脉冲,每个双相脉冲均包括(在第一相的)阴极(负)调制脉冲和(在第二相的)阳极(正)电荷恢复脉冲,该电荷恢复脉冲在调制脉冲之后产生以防止直流电荷迀移通过组织,从而避免电极退化和细胞损伤。也就是说,在调制时间段(调制脉冲的长度)期间电荷经由电极处的电流而被传送通过电极-组织界面,且随后在再充电时间段(充电恢复脉冲的长度)期间经由在相同电极处的极性相反的电流而被拉回离开电极-组织界面。
[0049]第二相可以具有主动电荷恢复脉冲(图5a)和被动电荷恢复脉冲,在主动电荷恢复脉冲中,电流经由电流源或者电压源主动地传送通过电极,或者第二节点可以具有被动电荷恢复脉冲(图5b),在被动电荷恢复脉冲中,电流经由从电路中存在的耦合电容流出的电荷的再分布而被动地传送通过电极。与被动再充电相反,使用主动再充电允许更快充电同时避免另外可能发生的电荷失衡。以中间相形式的另一个电脉冲参数可以限定(以微秒测量的)双相脉冲的脉冲之间的时间段。
[0050]SCM系统10能够改变多相脉冲的中间相,以提供不同治疗结果。例如,如图6a和图6b所示,多相电能采取包括多个双相脉冲52的电脉冲串50的形式,其在单个时序信道T中被递送到电极集合,并且在该情况下递送到电极El。如常见的,每个双相脉冲52包括(在第一相的)阴极(负)调制脉冲54、(在第二相的)阳极(正)电荷恢复脉冲56以及在调制脉冲54和电荷恢复脉冲56之间的中间相58。在所示出的实施例中,电荷恢复脉冲56是主动的。从另一个电极集合(并且在这种情况下,从电极E2)传送多相电能,并且因此,电脉冲串被镜像到电极E2上。
[0051]如图6a所示,每个双相脉冲52的中间相58是相对短的,以促进每个双相脉冲52的两个相之间的临时集成。如图6b所示,每个双相脉冲52的中间相58是相对长的,从而在每个双相脉冲52的两个相之间存在最小临时集成效果或者不存在临时集成效果。
[0052]对本发明来说重要的是,SCM系统10能够通过相应多个时序信道同时递送多个独立电脉冲串到公共电极集合,由此在公共电极集合处创建组合电脉冲串。出于该说明的目的,如果电脉冲串中的脉冲中的任一个相对彼此重叠或者交错,则同时传输电脉冲。在优选方法中,经由患者组织将独立脉冲串分别从多个电极传输至一个或多个公共电极。优选地,与一个或多个公共电极邻近的组织由组合的电脉冲串有疗效地调制(例如刺激)以提供治疗。优选地,在公共电极集合处使用多个时序信道将多个电脉冲串组合成单个电脉冲串使SCM系统10能够创建以下电脉冲串,该电脉冲串可能由于SCM系统10中的硬件限制而不能另外地使用单个时序信道来创建。
[0053]为了促进在公共电极集合处将独立电脉冲串组合成单个电脉冲串,SCM系统10能够在独立电脉冲串中的至少一个中调整多相脉冲的中间相。在一个有利技术中,独立电脉冲串被组合来创建由合成调制脉冲和/或合成电荷恢复脉冲组成的电脉冲串。
[0054]例如,如图7所示,四个独立电脉冲串60a_60d在四个时序信道T1-T4中分别递送到公共电极集合(例如电机El),以在公共电极集合处创建单个组合的电脉冲串60。在示出的实施例中,单个组合电脉冲串60包括一系列合成调制脉冲62,每个合成调制脉冲62通过在没有任何介入的电荷恢复脉冲的情况下将相应独立电脉冲串60a-60d的调制脉冲62a-62d依次递送到公共电极集合来创建。在图7中示出的实施例中,调制脉冲62a_62d彼此临时间隔,使得在神经组织的响应时间帧内存在由调制脉冲62a-62d诱发的调制效果的临时集成。为此,调制脉冲62a-62d的相邻调制脉冲之间的每个间隔优选小于1ms。在示出的实施例中,调制脉冲62a-62d的振幅和/或宽度彼此不同。具体地,调制脉冲62a-62d的振幅逐渐增加,从而调制脉冲62a的宽度大于剩余调制脉冲62b-62d的宽度。因此,这些特征在产生的合成脉冲62的脉冲62a-62d中反应。对于任何时序信道而言,振幅和脉冲宽度可为可变的,以创建任何期望脉冲形状。
[0055]电脉冲串60a_60d中的一个(且在所示出的实施例中,与时序信道Tl相关联的电脉冲串60a)用于在递送连续调制脉冲62a-62d之后递送电荷恢复脉冲64。可替换地,与时序信道T2-T4分别相关联的其它电脉冲串60b-60d中的任一个可以被选定,以包括电荷恢复脉冲64。无论如何,产生的电脉冲串60包括该电荷恢复脉冲64,其被布置在相邻合成调制脉冲62之间。电荷恢复脉冲64优选包括具有与四个先前调制脉冲62a-62d的组合电荷的量级大约相等量级的电荷。实际上,组合电脉冲串60的合成脉冲62和关联电荷恢复脉冲64形成双相脉冲。
[0056]虽然图7中示出的电荷恢复脉冲64是被动的,但是可以替换地使用主动电荷恢复脉冲。例如,如图8所示,与时序信道T1-T4相关联的独立电脉冲串60a-60d分别包括主动电荷恢复脉冲64a-64d,其在调制脉冲62a_62d之后同时递送到公共电极集合。因此,在公共电极集合处的组合电脉冲串60包括合成电荷恢复脉冲64。电荷恢复脉冲64的电荷的量级因此等于四个前述调制脉冲62a-62d的组合电荷。实际上,调制脉冲62a-62d和用于独立电脉冲串60a-60d的关联电荷恢复脉冲64a-64d构成对称双相脉冲,而合成调制脉冲62和合成电脉冲串60的合成电荷恢复脉冲64构成非对称双相脉冲。
[0057]如同调制脉冲62a_62d,电荷恢复脉冲64a_64d的振幅逐渐增加,其中电荷恢复脉冲62a的宽度大于剩余电荷恢复脉冲64b-64d的宽度。因为调制脉冲62a_62d依次递送到公共电极集合,而电荷恢复脉冲64a-64d同时递送到公共电极集合,所以调制脉冲62a-62d和电荷恢复脉冲64a_64d之间的相应中间相66a_66d逐渐减小。
[0058]虽然图8中示出的电荷恢复脉冲64a_64d同时递送到公共电极集合,但是电荷恢复脉冲64a-64d也可以依次递送到公共电极集合就如
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1