提供调制治疗而无感知的系统的制作方法
【专利说明】提供调制治疗而无感知的系统
[0001]要求优先权声明
[0002]本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求2013年7月26日提交的美国临时专利申请序列号61/858，730的优先权，其全部内容通过引用全文并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及组织调制系统，更具体地，涉及可编程的神经调制系统。
【背景技术】
[0004]植入式神经调制系统已经证明在许多疾病和病症中有疗效。心脏起搏器和植入式心脏除颤器(ICD)已经证明对治疗多种心脏病况(例如心律失常)是非常有效的。脊髓刺激(SCS)系统一直被接受作为慢性疼痛综合征的治疗方式，并且应用组织刺激已开始发展到另外的应用例如心绞痛和失禁。深部脑刺激(DBS)已在治疗上用于治疗顽固性慢性疼痛综合征十余年，并且近来DBS还用于其他领域例如运动障碍和癫痫。此外，近来的研究发现，外周神经刺激(PNS)系统已证明在治疗慢性疼痛综合征和失禁方面有效，并且许多其他应用目前正在研究中。另外，功能性电刺激(FES)系统已被用于脊髓损伤患者中恢复瘫痪肢体的某些功能。
[0005]这些植入式神经调制系统的每一种典型地包括:在需要的调制位点植入的至少一种神经调制导线(lead)，以及远离所述调制位点植入但直接耦合到所述神经调制导线或者通过一种或多种导线外延间接耦合到所述神经调制导线的植入式脉冲发生器(IPG)。因此，可将电脉冲从神经调制器递送到神经调制导线携带的电极，以依据调制参数组合刺激或者激活某体积的组织并且对患者提供期望的有效治疗。神经调制系统还可包含手持式遥控器(RC)来远程指示所述神经调制器以依据选择的调制参数产生电调制脉冲。所述RC本身可由患者的主治医师编程，例如通过使用临床医师的编程器(CP)，其典型地包括安装编程软件包的通用计算机例如笔记本电脑。
[0006]电调制能量可以电脉冲波形的形式由神经调制装置递送到所述电极。因此，电调制能量可被可控地递送到所述电极以调制神经组织。用于将电脉冲递送到靶组织的电极的配置组成电极配置，其电极能够被选择性编程以作为阳极(正极)、阴极(负极)或者断开(零电极)。换言之，电极配置代表极性为正、负或零。其他可控制或变化的参数包括通过电极阵列提供的电脉冲的振幅、宽度和速率。每种电极配置连同电脉冲参数可称作“调制参数组”。
[0007]某些神经调制系统尤其是具有独立控制的电流或电压源的系统中，到电极(包括神经调制装置的外壳，其可作为电极)的电流分布可不同，以使得电流通过多种不同的电极装置供应。在不同的配置中，电极可以正和负电流或电压的不同的相对百分比提供电流或电压，以产生不同的电流分布(即分级电极配置)。
[0008]如上简述，外控装置可用于指示所述神经调制装置以依据选择的调制参数产生电脉冲。典型地，编程入神经调制装置的调制参数可通过所述外控装置上的操作控制器进行调整，以变更由所述神经调制装置系统递送至患者的电调制能量。因此，依据外控装置编程的调制参数，可将电脉冲从神经调制装置递送到所述电极以依据调制参数组调制某体积的组织并对患者提供所需的有效治疗。最适合的调制参数组典型地是可将电能递送至必须调制的某体积的组织以提供治疗益处(例如治疗疼痛)，同时使调制的非靶组织的体积最小化的参数组。
[0009]但是，可用电极数与产生多种复合电脉冲的能力的组合代表了临床医师或患者对调制参数组的极大的选择空间。例如，如果被编程的神经调制系统具有16个电极的阵列，则可产生数百万的调制参数组用于编程至神经调制系统中。目前，神经调制系统可具有多达32个电极，因而指数式地增加可用于编程的调制参数组的数量。
[0010]为促进所述选择，临床医师通常通过计算机化编程系统编程所述神经调制装置。所述编程系统可以是自含式硬件/软件系统，或者可主要由标准个人电脑(PC)上运行的软件确定。PC或定制的硬件可主动控制由所述神经调制装置产生的电脉冲的性状，以允许基于患者反馈或其他方式确定最佳调制参数，继而使用(多个)最佳调制参数组编程所述神经调制装置。所述计算机化的编程系统可由患者的主治医师以多种方案操作。
[0011]例如，为从常规SCS达到有效的结果，所述导线必须置于某位置，以使得电调制(此种情况下为电调制)可产生感觉异常。由所述电调制诱导并被患者感受到的感觉异常应位于患者体内与治疗靶点的疼痛大致相同的位置。如果导线位置不正确，可能患者会接收到很少或者接收不到植入的SCS系统的益处。因此，正确的导线布置可意味着有效和无效疼痛治疗的差异。将导线植入患者时，计算机化的编程系统在操作室(0R)映射程序背景下可用于指示神经调制装置应用电调制以测试导线和/或电极的位置，以此保证所述导线和/或电极植入了患者有效的位置。
[0012]—旦导线被正确放置，可使用计算机化编程系统执行拟合程序(可称为导航会话)以编程所述外控装置以及，如果适用的话，编程神经调制装置，使用可最好地寻址疼痛位点的调制参数组合。因此，导航会话可用于精确定位疼痛相关的激活量(V0A)或区域。所述编程能力对于植入过程中或者植入后靶向组织尤其有利，如果导线会逐渐地或者意外地位移，其可能将重新定位调制能量使其偏离靶点。通过重新编程神经调制装置(典型地通过独立改变电极上的调制能量)，激活量(V0A)通常可移回到有效疼痛位点，而不需要在患者身上重新操作以再定位导线及其电极阵列。相对于组织调整激活量(V0A)时，需要产生电流比例的小改变，以使患者感受到神经纤维的空间募集的变化是平稳且可持续的，并且具有增加的靶向能力。
[0013]虽然相对于疼痛感觉通常忍受了其它感觉或人为感觉，但是患者有时报告这些感觉是不舒适的，因此其在某些情况下可被认为是神经调制治疗的副作用。因为感觉异常的感受已被作为应用的电能事实上缓解患者所经历的疼痛的指示符，应用电能的振幅通常调整到可引起感觉异常的水平。但是，已显示，递送亚阈值电能(例如高速脉冲电能和/或低脉冲宽度电能)可有效地提供慢性疼痛的神经调制治疗而不引起感觉异常。
[0014]但是，因为缺乏可指示激活的电极相对于靶组织位点正确定位的感觉异常，很难快速确定所递送的亚阈值神经调制治疗是否在提供有效治疗且最小化能量消耗方面为最佳的。此外，如果植入的神经调制导线相对于靶组织位点的位移受到调制，则所述亚阈值神经调制可能会落入有效治疗范围之外(如果神经调制导线和靶组织位点之间的耦合效率降低而低于治疗范围，则导致缺乏有效治疗，或者如果神经调制导线和靶组织位点之间的耦合效率升高而高于治疗范围，则导致感觉异常或者无效能量消耗)。类似地，患者身体活动和/或姿势的改变也可引起神经调制导线相对于靶组织移位和/或可能妨碍对靶组织的最佳治疗接触，继而表现为亚阈值神经调制治疗无效。
[0015]因此，在亚阈值神经调制治疗过程中还需要提供能够补偿神经调制导线移位和/或身体活动和/或姿势改变的神经调制系统。
【发明内容】
[0016]根据本发明的第一方面，提供了可对患者提供治疗的方法。所述方法包括:以程序控制的强度值(例如振幅值或脉冲宽度值)将电调制能量递送至患者的靶组织位点，以此提供对患者的治疗而不产生感觉异常，响应事件以相对于程序控制的强度值逐渐增加的系列强度值递送电调制能量，响应于以电调制能量的逐渐增加的系列强度值递送电调制能量，感测患者靶组织位点处的神经元群中的至少一种诱发的复合动作电位(eCAP)，基于所感测的至少一种eCAP选择逐渐增加的系列强度值中的一个，自动计算减小的强度值作为所选择的强度值的函数并以所计算的强度值将电调制能量递送到患者的靶组织位点。
[0017]—个方法中，所选择的强度值相应于所递送的电调制能量的强度值，响应于其，可感测至少一种eCAP中的第一个。
[0018]所述方法还可包括将所感测的至少一种eCAP中每一个的特征与指示感知阈值的参考eCAP的相应特征相比较，并基于所述比较选择所述逐渐增加的系列强度值中的一个。每种所感测的eCAP的特征可以是峰值延迟、宽度、振幅和波形形态中的至少一种。
[0019]当所感测的eCAP包含响应以两种或更多种强度值递送电调制能量而分别感测的两种或更多种eCAP时，所述方法可包括从储存的参考eCAP获取特征，确定具有与参考eCAP的特征最匹配的特征的两种或更多种所感测的eCAP中的一种。
[0020]参考eCAP的特征可以是储存的阈值。当至少一种感测的eCAP包含响应以两种或更多种强度值的每一种递送电调制能量而分别感测的一种或多种eCAP时，所述方法还可包含确定具有等于或超过所述阈值的特征的一种或多种所感测eCAP的函数。
[0021]所述方法还可包括储存参考eCAP的系列特征，当患者处于具体身体活动和/或姿势时其每一种特征可指示感知阈值；鉴定患者目前所处的身体活动和/或姿势；以及从所述参考eCAP的系列特征中选择与所鉴定的身体活动和/或姿势相应的参考eCAP特征；并将所述至少一种感测的eCAP中的每一种的特征与所选择的参考eCAP进行比较。
[0022]所述事件可以是经鉴定的身体活动和/或姿势、用户启动的信号、指示由其递送电调制能量的电极位移的信号，以及预先确定的周期性重复信号。在一些方法中，用户启动的信号可由外部控制装置产生。
[0023]所计算的函数可以是所选择强度值的百分数。所述百分数可在1