[发明专利]具有用于组合脉冲串的装置的多通道神经调制系统

说明书

技术领域

本发明涉及神经调制系统，特别涉及多通道神经调制系统。

背景技术

可植入式神经调制系统已被证明是对多种疾病和不适有疗效。心脏起搏器和可植入式心脏除颤器(ICD)已被证明对治疗一些心脏疾病(如心律失常)非常有效。脊髓刺激(SCS)系统早已被接受为用于治疗慢性疼痛综合症的治疗方式，且组织刺激的应用已开始扩展至额外的应用，如心绞痛和失禁。深部脑刺激(DBS)已被用于治疗难治性慢性疼痛综合征超过十几年，且DBS最近也被应用至额外的区域，如运动障碍和癫痫。进一步地，在最近的调查中，外周神经刺激(PNS)系统已被证明对慢性疼痛综合征和失禁的治疗具有疗效，且一些额外的应用目前也在进行调查。此外，功能性电刺激(FES)系统，如神经控制(NeuroControl)公司(位于克利夫兰，俄亥俄州)的“徒手Freehand”系统已被应用于恢复脊髓损伤患者的瘫痪四肢的一些功能。

这些可植入式神经调制系统通常包括被植入在所期望刺激部位的一个或多个电极携带调制导线以及从远离刺激部位被植入、但却被直接耦接至一个或多个调制导线或经由导线延伸部被间接耦接至一个或多个调制导线的神经调制器(例如，可植入式脉冲发生器(IPG))。神经调制系统还可以包括外部控制装置，该外部控制装置远程指导神经调制器来根据选定的调制参数生成电调制脉冲。

可以将电调制能量以脉冲电波形的形式从神经刺激器递送到电极。因此，调制能量可以可控地被递送到电极，以刺激神经组织。用于递送电脉冲到目标组织的电极的组合构成电极组合，这些电极能够被选择性地编程以用作阳极(正的)、阴极(负的)或者不用(零)。换言之，电极组合表示极性为正、负或者零。可以被控制或者变化的其它参数包括通过电极阵列提供的电脉冲的振幅、持续时间和速度。每个电极组合连同电脉冲参数可以称为“调制参数集”。

针对一些神经调制系统，且尤其是具有独立受控的电流源或者电压源的那些，电流到电极(包括神经调制器的情况，其可以用作电极)的分布可以被改变，使得电流经由大量不同电极配置来提供。在不同配置中，电极可以以正电流或者电压和负电流或电压的不同相对百分比来提供电流或者电压，以创建不同电流分布(即细分的电极配置)。

如上面简化讨论，外部控制装置可以用于指导神经调节器根据选定的调制参数来生成电调制脉冲。通常，编程到神经调制器的调制参数可以通过操控外部控制装置上的控制来调整，以修改由神经调制器提供给患者的电刺激。然而，与生成大量复杂调制脉冲的能力结合的可用电极的数量呈现给临床医生或者患者的调制参数集合的大量选择。

为了促进这种选择，临床医生通常通过计算机化编程系统来编程神经调制器。该编程系统可以为自含式硬件/软件系统，或者可以由在标准私人计算机(PC)上运行的软件主要限定。PC或者客户硬件可以主动地控制由神经调制器生成的电刺激的特征，以允许基于患者反馈或者其他装置来确定最佳调制参数，且随后使用最佳调制参数集合来编程神经调制器，这通常为刺激所有目标组织以提供有疗效利益而却最小化刺激非目标组织的容量的那些。计算机化编程系统可以由在几个场景中照顾患者的临床医生操作。

通常，当应用电调制能量到患者的不同目标组织区域时使用多个时序通道。例如，在SCS的情况下，患者可以在不同区域(例如下背、左臂和右腿)同时经历疼痛，这将需要不同脊髓组织区域的电刺激。在DBS的情况下，众多脑结构可能需要电刺激，以同时治疗与这些脑结构相关联的疾病。每个时序通道识别用于递送电脉冲到目标组织的电极组合以及流过电极的电流的特征(脉冲振幅、脉冲持续时间、脉冲速率等)。

如常见的，每个时序信道生成调制能量的能力通常是受限的。例如，每个时序信道可以提供的最大脉冲振幅和/或脉冲速率可能是受限的。而且，用于每个时序信道的脉冲速率的性质可能是受限的，在于它必须是均匀的。虽然这些时序信道可以组合使用来向患者的不同组织区域提供调制能量，但是很多时候存在同时一起操作时序信道的限制条件(例如，当多个时序信道被编程为同时操作时，每个信道的最大速率可能受限)。而且，时序信道通常彼此独立操作，以创建用于不同组织区域的独立调制效果。虽然神经调制系统可以被设计有能够处理这些关注的硬件，但是在目前现有神经调制设计上重新设计硬件以容纳这些脉冲串可能是巨大任务。而且，在本领域中当前使用的神经调制系统可能不容易被更新来消除来自时序信道的限制。

因此，仍然需要提供一种用于增加目前存在的多通道神经调制系统的调制灵活性的改进技术。

发明内容