用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构的制作方法
【专利说明】用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构
[0001]优先权声明
[0002]在此要求于2012年8月16日提交的Vijayagopal等人的标题为“用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构”的美国临时专利申请系列号61/683，806的优先权的权益，其在此通过引用整体结合于本文中。
[0003]背景
[0004]有源可植入医疗装置(MD)可以用于治疗多种症状或疾病。例如，MD可以用于产生用于向一个或多个组织部位，如包括一个或多个心血管或神经靶标递送的治疗性电刺激。这种电刺激治疗可以包括下列一种或多种:心脏起搏治疗、心脏复律或除颤治疗、可以包括自主调节治疗(AMT)的神经刺激治疗、或一种或多种其他电刺激治疗。
[0005]在通常可用的MD中，可以使用为与特定的电极组合、治疗方式、或组织部位一起使用而专用的或硬连线的电源或其他电路产生电刺激。此类治疗方式可以对应于使用仅为用于神经刺激的受控电流型操作而配置的电源电路或仅为用于心脏起搏的受控电压型操作而配置的电源电路。如果将要刺激多个组织部位，这种电源或其他电路通常包括用于对应于相应部位的每个导联或电极配置的专用电源。这种通常可用的IMD仅可以提供关于可用的电极组合或治疗方式的有限的选择。例如，为电流型刺激配置的MD通常不可以重新配制以提供电压型刺激。
[0006]概述
[0007]IMD可以产生将要被递送至所需组织部位的电刺激。电刺激的递送可以借助可以作为可植入导联组件的一部分而包括的电极。导联组件可以机械和电耦接至MD以与在IMD中包括的电路连接。
[0008]本发明的发明人尤其已经认识到，大量的导联或电极配置可能会使MD中包括的附随的电路配置复杂化。为了以多种电极配置或使用多种治疗模式支持电刺激，本发明的发明人已经提供了可以包括“交叉开关矩阵(crossbar) ”或矩阵配置的电刺激输出电路拓扑结构。这种矩阵配置可以在多种装置类型中普遍使用(例如，用于心脏治疗或神经刺激治疗装置中的一种或多种)。在不浪费集成电路面积或牺牲功率效率的情况下，并且在不需要针对每个特定的可植入装置类型的电源或输出开关电路配置的昂贵的更改下，这种矩阵配置还可以保持电刺激灵活性。
[0009]在一个实施方案中，MD可以包括多个电源电路，如第一电源电路和第二电源电路。MD可以包括电刺激治疗控制电路，如可以耦接至电刺激治疗输出电路。所述电刺激治疗输出电路可以被配置为响应于指定电刺激治疗的控制信号而将所述第一或第二电源电路中的任何一个或多个可控地连接至第一电刺激输出节点或第二电刺激输出节点中的任何一个或多个，以递送电刺激。
[0010]在一个实施方案中，IMD可以包括电刺激治疗返回电路，所述电刺激治疗返回电路耦接至所述电刺激治疗控制电路并且被配置为建立用于经由所述第一电刺激输出节点或所述第二电刺激输出节点中的一个或多个递送的所述电刺激的返回路径。所述第一和第二电刺激输出节点可以被配置为耦接至用于将所述电刺激递送至指定组织部位如心脏组织部位的一个或多个可植入电极或者为一个或多个其他靶标(例如，神经靶标或压力感受器)提供电刺激。
[0011]在一个实施方案中，电源电路可以被配置为提供指定的(例如，恒定的)电流、电压、或能量中的一个或多个。例如，可以将电源总线节点发送至电刺激输出节点的任何指定组合，并且可以为这种总线节点提供将要递送的可控电流、电压、或总能量中的任何一个或多个。
[0012]在说明性的实施方案中，MD可以包括多个“N”电源电路、“M”电刺激输出节点、和“O”治疗返回路径。电刺激输出电路可以被配置为将“N”电源电路中的任何一个或多个可控地电连接“M”电刺激输出节点中的任何一个或多个。治疗返回路径电路可以被配置为将任何一个或多个治疗返回路径“O”连接至电刺激输出节点“M”中的任何一个或多个。这种治疗返回路径可以包括一个或多个耦合电容器，如在电刺激递送期间或之后用于建立指定的(例如，可调节的)电容或用于提供在维持电荷平衡状态中使用的特定的指定电容器。此类耦合电容器可以位于电刺激电路中的其他地方。
[0013]此概述意在提供对本专利申请的主题的概述。其并非意在提供对本发明的排他或穷举的说明。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。
[0014]附图简述
[0015]通过以附图中的图为例的方式举例说明各实施方案。所述实施方案是说明性的，并非意在成为本主题的穷举的或排他的实施方案。
[0016]图1概括地说明了包括有源可植入医疗装置的系统的实施方案。
[0017]图2概括地说明了包括有源可植入医疗装置的至少一部分的实施方案。
[0018]图3概括地说明了包括有源可植入医疗装置的至少一部分的实施方案。
[0019]图4概括地说明了包括如可以在有源可植入医疗装置中包括的电刺激电路的至少一部分的实施方案。
[0020]图5概括地说明了如可以使用图1至图4中一个或多个的实例中所示的电路产生的电刺激波形的实施方案。
[0021]图6概括地说明了如可以包括将指定电源可控地连接至指定输出节点的方法的技术的实施方案。
[0022]详细描述
[0023]图1概括地说明了可以包括有源可植入医疗装置(IMD) 100的实施方案130。在图1的实施方案中，頂D 100可以包括多个电路，如处理器电路102、存储器电路104、或如在图2至5的实施方案中所示的一个或多个其他电路。IMD 100可以位于病人体内，如皮下或肌肉下。MD 100可以包括一个或多个位于MD的外壳上的电极(例如，“金属盒(CAN)”电极或“无关(INDIFFERENT) ”电极)，或者MD可以耦接至一个或多个可植入导联组件，如一个或多个可血管内递送的导联组件118A。一个或多个导联组件118A可以被配置为提供对在心脏上、内、或附近的一个或多个部位120的电刺激。例如，此类导联组件可以包括如通过一个或多个血管进入的、一个或多个位于右心室(RV)区域、右心房(RA)区域、或左心室区域(LV)中的电极。MD 100可以耦接至一个或多个其他导联组件，如第一或第二不位于心脏的导联组件118B或118C中的一个或多个，如用于提供一个或多个神经或其他靶标。在一个实施方案中，由MD 100产生的电刺激可以与由一个或多个其他可植入或外部装置产生的电刺激配合，或者响应于由一个或多个其他可植入或外部装置提供的信息(例如，响应于感测到的生理信息，如生理阻抗、病人的呼吸、病人的活动水平、病人的姿势、或指示固有或引发的电活动如心脏或神经电活动感测到的事件)。
[0024]导联组件118A至118C中的一个或多个可以包括耦接至包括此类导联组件的相应导体的多个电极。通常可用的电刺激装置仅可以提供非常有限数量的用于递送电刺激的可能的电极配置。例如，被配置为提供心动过缓(bradycardia)治疗或充血性心力衰竭(congestive heart failure，CHF)治疗，如心脏再同步治疗(CRT)中的一个或多个的IMD仅可以提供电极组合，如导联-尖端-电极-至-金属盒(例如，单极)配置或导联-尖端-至-导联-环(双极)配置。
[0025]在其它实施方案中，如用于CRT治疗，LV导联可以包括多个电极，并且通常可用的IMD仅可以提供非常有限数量的LV导联电极配置的排列，包括非常少的(如果存在的话)“连接(tied) ”电极或交叉腔室配置。相比之下，图2至5的实施方案中所示的电路配置概括地说明了基于矩阵的或“交叉开关矩阵”方法，其在用于电刺激的任何电极组合的选择中可以提供几乎无限的灵活性。也可以使用这种基于矩阵的方法以使用独立电刺激电源电路或通过将多个电刺激节点一起电耦接为共阴极或共阳极(例如，“连接”电极配置)在多个部位提供同时的或至少部分同时进行的电刺激。
[0026]图2概括地说明了可以包括有源可植入医疗装置(MD) 100的至少一部分的实施方案。MD 100可以包括如通过第一连接106A(例如，总线)耦接至存储器电路104的处理器电路102。处理器电路可以包括或者可以耦接至电刺激治疗控制电路108。治疗控制电路108可以被配置为将电刺激治疗控制信号提供至第一电源电路110A、第二电源电路110B、或其他电源电路中的一个或多个，如通过第二连接106B。治疗控制电路108可以被配置为将电刺激治疗控制信号提供至电刺激治疗输出电路112(如通过第二连接106B)或电刺激治疗返回电路116 (如通过第三连接106C)中的一个或多个。电刺激治疗输出电路112还可以耦接至一个或多个电源电路，如第一或第二电源电路IlOA或110B。
[0027]响应于电刺激治疗控制信号，电刺激治疗输出电路112中的一个或多个节点可以耦接(例如，可控地连接)至第一电刺激输出节点114A或第二电刺激输出节点114B中的一个或多个。类似地，电刺激治疗返回电路116中的一个或多个节点可以耦接(例如，