。美国专利6 ,516,227和6，993,384中更全面地描述了对IPG的详细结构和功能进行论述的更多细节。
[0062]如图7所示，通过在患者44的颅骨48上形成的钻孔46(或替代地，两个相应钻孔)弓丨入两个经皮神经刺激引线12，并以常规方式引入患者44的大脑49的实质，从而使电极26邻近目标组织区域，其刺激将治疗机能障碍(例如，腹外侧、苍白球内节、黑质网状部、底丘脑核或苍白球外节)。因此，可将刺激能量从电极26传送到目标组织区域以改变机能障碍的状况。由于在神经刺激引线12引出钻孔46的位置附近缺少空间，IPG 14通常植入在或胸部或腹部中的外科手术制造袋中。当然，还可将IPG 14植入患者身体的其它位置。引线延伸部24便于将IPG 14定位在远离神经刺激引线12的引出点。
[0063]对本发明更重要的是，因为患者在DBS治疗中通常不会觉得感觉异常，若IPG14由于大脑组织阻抗的高度可变性而停止运行，用户可能不会注意到DBS治疗的中断。因此，为了确保IPG 14以足够的顺从电压平稳运行以补偿变化的组织阻抗，DBS系统10(图5所示)被配置成对顺从电压自动做出周期性调节，从而保持有效的组织神经调制而不会不必要地浪费能量。即，在用户发起顺从电压校准过程之后，无需任何用户干涉即可对顺从电压进行周期性调节。
[0064]顺从电压校准过程要求做出周期性自动顺从电压调节，直到IPG14被关闭或发起新的顺从电压校准过程为止。当与一组调制参数相关的电能被传送到组织时，发起顺从电压校准过程，并且只要与传送的电能相关的该组调制参数(例如，振幅、脉冲宽度、脉冲速率)发生变化，就重新发起。换言之，只要将具有新的一组调制参数的电能传送到组织(例如，只要打开IPG，或只要该组调制参数出现变化)，就发起顺从电压校准过程。
[0065]DBS系统10被配置成在顺从电压调节间隔处进行周期性自动顺从电压调节。顺从电压调节间隔为两个连续的顺从电压调节之间的时间段。在各个顺从电压调节间隔之后，DBS系统10被配置为以顺从电压余量的函数计算调节后的顺从电压。除了将编程电流传送到组织所必要的基线顺从电压之外，顺从电压余量还补偿了组织阻抗中的任何急剧变化。在各个顺从电压调节中，DBS系统10将适当的计算出的顺从电压余量以以下方式并入调节后的顺从电压中:在下一个顺从电压调节前，该方式补偿短期(如图4所示)和长期(如图3所示)的组织阻抗的变化。
[0066]在一个实施例中，顺从电压余量可为IPG 14生成的一个或多个电压降的百分比。例如，在优选实施例中，顺从电压余量可为组织电阻R(图1所示)上的组织电压降Vr的百分比。在另一实例中，顺从电压余量可为模拟输出电路(下文将关于图11更详细地进行描述)的特定组件上的电压降的百分比。表面上，由于作为组织所展示的变化的阻抗的结果，组织电压降Vr变化最为剧烈，所以将顺从电压余量计算为Vr的百分比可证明是最为有效。在另一实施例中，顺从电压余量可简单地为固定的电压余量。
[0067]重要地是，DBS系统10被配置成调节顺从电压余量和顺从电压调节间隔两者以在最小化不必要的功耗的同时反映组织阻抗的内在变化。
[0068]尤其，DBS系统10被配置成在组织阻抗在短期(例如，图4中的组织调制开始后的最初20分钟)中快速波动的第一周期期间保持相对较高的顺从电压余量(例如，1 % )，在组织阻抗在短期(例如，图4中的下一个40分钟)中以减小的速率变化的第二周期期间保持相对适中的顺从电压余量(例如，5%)，并且在组织阻抗在短期(例如，图4中I小时后)中以更为减小的速率变化的第三周期内(即，当组织阻抗稳定了时)，保持相对较低的顺从电压余量(例如，2%或3%)。
[0069]在类似的静脉中，DBS系统10被配置成:保持相对较短的顺从电压调节间隔(例如，I分钟)，其间在组织阻抗在短期(例如，图4中的组织调制开始后的最初20分钟)内快速波动的第一周期期间进行顺从电压调节;保持相对适中的顺从电压调节间隔(例如，5分钟)，其间在组织阻抗短期(例如，图4中的下一个40分钟)内以减小的速率变化的第二周期内进行顺从电压调节;并且保持相对较长的顺从电压调节间隔(例如，4小时或24小时)，其间在组织阻抗短期(例如，图4中I小时后)以更为减小的速率变化的第三周期内，即，当组织阻抗稳定了时，进行顺从电压调节。
[0070]应理解，除上文论述的组织阻抗的短期趋势外，DBS系统10进一步被配置成调节顺从电压余量和顺从电压调节间隔以补偿组织阻抗中的长期趋势。在植入后的最初4周，组织阻抗一直增大(如图3所示)，尽管与在传送电能的最初10分钟内观察到的组织阻抗的快速增大(如图4所示)相比处于非常低的速率。在最初4周后，组织阻抗稳固地减小，直到第15周，此后组织阻抗通常稳定。尽管组织阻抗的长期变化(如图3所示)仅出现在刚植入后的几个月，但是由IPG 14的循环或调制参数的调节(如图4所示)所引起的组织阻抗的短期变化比组织阻抗的长期变化更为急剧。因此，DBS系统10本质上补偿第一周期和第二周期期间的短期组织阻抗变化。然而，在第三周期中组织阻抗的长期变化可大于稳定的短期组织阻抗，因此，在第三周期内基于何时发起顺从电压校准过程(植入后的时间期间)对顺从电压余量和/或顺从电压调节进行不同方式的调节。
[0071]尤其，在第三周期中，在短期阻抗稳定了之后，DBS系统10被配置成:当长期阻抗尚未完全稳定时(例如，图3中植入后的最初4周)保持相对较低的顺从电压余量(例如，3%)，并且当长期阻抗缓慢减小或已稳定了时(例如，图3中最初4周之后)保持最低顺从电压余量(例如，2%)。类似地，在第三周期中，在短期阻抗稳定了之后，DBS系统10被配置成:当长期阻抗尚未完全稳定时(例如，图3中植入后的最初4周)保持相对长的顺从电压调节间隔(例如，4小时)，并且当长期阻抗缓慢减小或已稳定(例如，图3中最初4周之后)的第三周期期间保持很长的顺从电压调节间隔(例如，24小时)。
[0072]应理解，不管组织是否展示长期阻抗，在第一周期和第二周期内对顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔的调节将相同。由于相对于短期阻抗变化，长期阻抗变化较慢并且发生在较长的时间间隔内，其影响仅反映在快速波动的短期阻抗的影响已减弱之后的第三周期内对顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔的调节中。下文将论述调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔的示例性技术。
[0073]在优选实施例中，DBS系统10基于指示在顺从电压调节间隔处测量的组织阻抗的电参数数据而动态地调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。对与组织阻抗相关的电参数数据的测量允许一种用于追踪每个顺从电压调节间隔处的组织阻抗变化的手段，从而顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔可被调节以更佳地适应组织阻抗变化的当前和已知状态。这允许精确的且有效的顺从电压调节，使得在测量的数据指示出组织阻抗的变化已充分减小的点处(并且在该点之前任何点均非如此)顺从电压余量仅减小和/或顺从电压调节间隔仅增大。
[0074]在示出的实施例中，DBS系统10测量的电参数数据为组织电压降VR。尽管可类似地使用IPG 14的特定组件上的其它电压降，如下文将更详细地论述，但是组织电压降Vr为优选的电参数数据，这是因为组织电压降Vr的变化最佳地映射组织阻抗的变化，如前文所论述。因此，为便于说明，下文的论述将集中于组织电压降Vr。
[0075]为了确定组织阻抗变化得如何快，DBS系统10被配置成计算在多个顺从电压调节间隔处测量的组织电压降Vr的函数。在一个实施例中，计算出的组织电压降Vr的函数可为在多个顺从电压调节间隔处测量的组织电压降Vr的差。可在连续的顺从电压调节间隔处测量的组织电压降Vr之间计算该差。例如，为了确定顺从电压校准过程的最初I小时内的短期阻抗变化率，DBS系统10可计算在各个顺从电压调节间隔(例如，第一周期内的I分钟间隔或第二周期内的5分钟间隔)处测量的连续组织电压降Vr的差。或者，可在任何两个特定顺从电压调节间隔处的组织电压降Vr之间计算该差。例如，为了确定长期阻抗变化率，DBS系统10可计算24小时间隔处的组织电压降Vr的差，由此追踪从植入点开始的阻抗的日变化。
[0076]在另一实施例中，计算出的函数可为在多个顺从电压调节间隔处测量的组织电压降Vr的差的平均值。使用在连续的顺从电压调节间隔(例如，最近的间隔)处的组织电压降Vr之间的差的平均值可消除局外测量，并且被证明与使用单个差值相比是阻抗变化的更可靠的指示。例如，为了确定顺从电压校准过程的最初I小时内的短期阻抗变化率，DBS系统10可计算连续测量的组织电压降Vr之间的三个最近的差的平均值。类似地，为了确定用于在第三周期内进行顺从电压调节的长期阻抗变化率，DBS系统10可计算组织电压降Vr的三个最近的日测量的差的平均值。
[0077]将(在多个顺从电压调节间隔测量的)多个组织电压降Vr的计算出的函数与一组阈值进行比较，其中每个阈值指示对应于适当的顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔的阻抗变化率。典型地，该组阈值处于降序，使得最大阈值表示更快速变化的组织阻抗，而最小阈值表示稳定的组织阻抗。应理解，可存在指示短期阻抗变化率和长期阻抗变化率的独立的阈值。因此，可将计算出的在较短的连续顺从电压调节间隔测量的组织电压降Vr(短期组织电压降Vr)的函数与指示短期阻抗变化率的短期阈值组进行比较，从而为顺从电压校准过程的最初两个周期相应地调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。一旦短期阻抗稳定，则可将计算出的日测量的组织电压降Vr(长期组织电压降Vr)的函数与指示长期稳定阻抗的长期阈值进行比较，从而在顺从电压校准过程的第三周期内相应地调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。
[0078]当计算出的组织电压降Vr的函数变为等于或低于阈值之一时，DBS系统10自动调节对应于该阈值的顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。在随后的顺从电压调节间隔处的所述顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔将保持在这个调节的顺从电压余量和/或此调节的顺从电压调节间隔处，直到计算出的函数满足或低于指示更稳定的阻抗的另一阈值。
[0079]尽管图3未示出，但是应理解，即使在组织阻抗于植入后数月稳定之后，由于未预见到的情况(例如，神经调制引线12的位置的改变、脑组织的未预见到的变化等)，其在后期可增大或减小或通常变得不稳定。在这种情况下，图3所示的长期阻抗曲线可在后期重复其本身，从而在第三周期内基于何时(在新的长期阻抗变化的过程中)发起顺从电压校准过程而再次以不同方式的调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。因此，作为长期阻抗增大的结果，若计算出的长期组织电压降Vr的函数变为大于指示稳定阻抗的长期阈值，则DBS系统10将顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔相应地调整为适合长期不稳定阻抗的顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。
[0080]现参看图8，其示出基于短期和长期组织电压降Vr两者而动态地调节顺从电压余量和顺从电压调节间隔两者的一个示例性实施例。在顺从电压校准过程的周期1(在I分钟的顺从电压调节间隔处做出10%的顺从电压余量调节)，短期组织电压降Vr之间的差大于短期阈值I。当短期组织电压降Vr之间的差满足或低于短期阈值I时，DBS系统10自动从周期I切换到周期2。在周期2(在5分钟的顺从电压调节间隔处做出5%顺从电压余量调节)期间，短期组织电压降Vr之间的差保持等于或小于短期阈值I，但是大于短期阈值2。当短期组织电压降Vr之间的差满足或低于短期阈值2时，DBS系统10基于组织阻抗的长期稳定性从周期2切换到周期3a或周期3b。
[0081]尤其，当短期组织电压降Vr之间的差满足或低于短期阈值2、但是长期组织电压降Vr之间的差大于长期阈值I时，DBS系统10从周期2自动切换到周期3a。在周期3a(在4小时的顺从电压调节间隔处做出3%的顺从电压余量调节)期间，短期组织电压降Vr之间的差保持等于或小于短期阈值2，并且长期组织电压降Vr之间的差保持大于长期阈值I。
[0082]相反，当短期组织电压降Vr之间的差满足或低于短期阈值2、并且长期组织电压降Vr之间的差满足或低于长期阈值I时，DBS系统10从周期2自动切换到周期3b。在周期3b(在24小时的顺从电压调节间隔处做出2%的顺从电压余量调节)期间，短期组织电压降Vr之间的差保持等于或小于短期阈值2，并且长期组织电压降Vr之间的差保持等于或小于长期阈值I。
[0083]在替代实施例中，不是基于在先前顺从电压调节中测量的电参数数据动态地调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔，而是可基于预定的时间表自动调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。该预定的时间表可基于对先前患者执行的经验研究来设计。尽管本实施例可不像上述优选实施例那样紧随组织阻抗，但是其更具能量高效，这是因为能量未用于测量电参数数据中以确定何时调节顺从电压余量和/或顺从电压调节间隔。
[0084]例如，仍参照图8，