[发明专利]用于治疗神经系统紊乱的非规律电刺激模式

说明书

相关申请

本申请要求享有于2008年10月3日提交的美国临时专利申请号61/102,575的优先权；标题为“为治疗神经紊乱通过深部脑刺激的刺激模式”在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及的系统和方法用于刺激包括人类的动物的神经。

背景技术

深部脑刺激(DBS)已被发现在治疗包括运动障碍的各种脑控制的紊乱上获得了成功。通常，这样的治疗包括通过钻孔锥在病人的颅骨上钻孔来向大脑的目标区域引入放置DBS型，以及通过该引入物向靶向区域应用适当的刺激。

目前，在DBS中，主要观察到在刺激模式或通路上传递的超过100Hz的高刺激频率的有益的(症状缓解)效果，其中电脉冲之间间隔(脉冲间间隔)是随时间恒定的。图2中显示了对于DBS的一个常规刺激通路图。在运动症状上DBS的有益效果仅仅在高频上观察到，低频刺激可能使症状加剧，见Benabid et al.1991，Limousin et al.1995。小于或等于50Hz的丘脑DBS增加患有特发性震颤病人的震颤，见Kuncel et al.2006。类似地，50Hz DBS在接受腹后内侧核丘脑(VPM)模拟的痛苦病人中产生震颤，但当频率增加时，震颤消失，见Constantoyannis 2004。同样地，丘脑下核(STN)的DBS以10Hz就使患有帕金森病(PD)的病人不能运动，而在130Hz的DBS导致运动功能的显著改进，见Timmermann et al.2004，Fogelson et al.2005。类似的，苍白球(GP)的刺激在130Hz或高于130Hz显著地改善了肌张力障碍，而或是5、或是50Hz的刺激则导致显著的恶化，见Kupsch et al.2003。

模型研究也表明，掩蔽病理脉冲活性只与足够高的刺激频率一起发生，见Grill et al.2004，图1。震颤的响应性到在DBS振幅和频率中的变化与把刺激应用到掩蔽神经元脉冲的能力有强烈的相互关系，见Kuncel et al.2007，图2。

虽然与低频刺激相比，有效、常规的高频刺激产生更强烈的副作用，但在电压之间的治疗窗产生预期的临床效果，以及电压产生的不希望的副作用随频率增加而减少。准确的导线放置因此变得重要。此外，高刺激频率增加能量消耗。对更高频率和增加的能耗的需要缩短了有效寿命和/或增加靠电池供电的可植入的脉冲发生器的物理尺寸。对更高频率和增加的能耗的需要要求更大的电池尺寸，以及电池频繁的充电，如果电池是可再充电的。

发明内容

与常规刺激通路相比，本发明提供带有刺激的不同时间模式的刺激模式或通路。本发明也提供，在降低平均刺激频率时用于鉴定和描述刺激模式或通路以导致希望症状减轻的方法。

根据本发明的一个方面，在一个脉冲模式或通路中刺激脉冲之间的间隔不随时间而恒定(速记称为“脉冲间间隔”)，而是随时间变化或改变。这些模式或通路因此速记称为“非规律”。根据本发明的这个方面，与具有规律(即，恒定)的脉冲间间隔的常规连续、高速脉冲串相比，非规律的(即，不恒定)脉冲模式或通路为给定的脉冲模式或通路提供一个更低的平均频率。有一个更低的平均频率，非规律的刺激模式或通路通过降低副作用的强度使刺激功效的增加成为可能；通过增加在被期望的临床效果的发作和副作用(而且因此把敏感性降低到导线电极的位置)之间的动态范围；并且通过减少功耗，因此提供一个更长的有用的电池寿命和/或一台更小的可植入的脉冲发生器，从而允许电池缩减尺寸和/或，为可再充电的电池，在再充电之间有更长的间隔。

非规律的刺激模式或通路可容易地应用于深部脑刺激，以治疗多种神经系统紊乱，例如帕金森病、运动障碍、癫痫，以及诸如强迫症和抑郁症那样的精神疾病。非规律的刺激模式或通路也能容易地应用于其他种类的神经系统的电刺激，包括但不限于，皮质刺激、脊髓刺激和外周神经刺激(包括感觉和运动)，以提供如上所述的伴随而来的好处，并且治疗疾病，例如但不限于帕金森病、特发性震颤、运动障碍、张力障碍、癫痫，疼痛、精神疾病(例如强迫症、抑郁症和Tourette症)。

根据本发明的另一个方面，系统和方法使在模拟和测量神经元活动中，以及在动物和人中的运动症状中，确定DBS的时间模式的效果成为可能。这些方法使刺激通路的时间特征的定性测定成为可能。