[发明专利]用于有效侵入式并且振幅受到调制的神经元刺激的设备

说明书

本发明涉及一种用于刺激神经元的设备，其具有：能够植入患者体内的、具有至少一个用于向患者的组织施加刺激信号以刺激患者大脑和/或脊髓内的神经元的刺激元件的刺激单元；用于获取反应刺激的神经元的神经元活动的测量信号的测量单元；以及与刺激单元和测量单元相连的控制单元，其由测量信号产生调制信号，借助调制信号调制包含多个单个脉冲的脉冲序列的振幅，并且控制刺激单元，使得至少一个刺激元件作为刺激信号施加经过振幅调制的脉冲序列，从而由此刺激神经元，其中，单个脉冲分别具有第一脉冲部分以及跟随第一脉冲部分的第二脉冲部分，从第一脉冲部分和第二脉冲部分向组织中引入电荷，其他脉冲部分从组织中撤出电荷，在第一脉冲部分和第二脉冲部分之间分别保持停顿。

技术领域

本发明涉及一种用于有效的侵入式并且振幅受到调制的神经元刺激的设备和方法。

背景技术

在具有神经性或精神性疾病、例如帕金森氏症、特发性震颤、张力障碍或强迫症的患者中，在大脑特定区域中的、例如丘脑和基底核中的神经元组织病理性地、例如过于同步地活动。此情况下，大量神经元同步地形成动作电位，也就是说，涉及的神经元过于同步地兴奋。与此不同，在健康状态下，在此大脑区域中的神经元与其兴奋方式有质的不同，例如以不相关的方式进行。

在帕金森氏症中，病理性同步活动改变其他脑部区域中、例如大脑皮层、如初级运动皮层中的神经元活动。在此，丘脑和基底核区域中的病理性同步活动将其周期例如强加于大脑皮层区域，从而最终由此区域控制的肌肉进行病理性活动，例如周期性颤抖(震颤)。

为了治疗药物不足以治愈的帕金森患者，使用深度脑刺激。在此，将深度电极植入特定的脑部区域中，例如底丘脑核中。为了缓解症状，通过深度电极实施电学刺激。在用于治疗帕金森氏症的标准高频刺激中，实施频率为100Hz以上的所谓的高频持续刺激。此治疗种类不具有长期持续的治疗效果(参见P.Temperli,J.Ghika,J.-G.Villemure,P.Burkhard,J.Bogousslavsky和F.Vingerhoets所著的How do parkinsonian signsreturn after discontinuation of subthalamic DBS(丘脑下DBS中止后帕金森症状如何恢复)？刊登于Neurology 60,78(2003))。长期持续的治疗效果能够-借助明显更少的刺激(例如刺激电流)-通过“协调复位”(“Coordinated Reset”)刺激(CR刺激)实现(参见P.A.TASS,L.Qin,C.Hauptmann,S.Doveros,E.Bezard,T.Boraud,W.G.Meissner所著的Coordinated reset neuromodulation has sustained after-effects in parkinsonianmonkeys(协调复位神经调节对帕金森症的猴子具有持续的后续效果)，刊登于Annals ofNeurology 72,816-820(2012)；I.Adamchic,C.Hauptmann,U.B.Barnikol,N.Pawelcyk,O.V.Popovych,T.Barnikol,A.Silchenko,J.Volkmann,G.Deuschl,W.Meissner,M.Maarouf,V.Sturm,H.-J.Freund,P.A.Tass所著的Coordinated Reset Has LastingAftereffects in Patients with Parkinson's Disease(协调复位对具有帕金森症的患者具有持续的后续效果)，刊登于Movement Disorders 29,1679(2014))。

针对其他疾病中，例如针对药物不足以治疗的癫痫，除了深度电极以外，还植入其他例如硬膜下的或硬膜上的电极。针对其他疾病，例如慢性疼痛综合症，通常不仅借助大脑中的深度电极、而且还借助例如硬膜上的电极来刺激脊髓。与CR刺激不同，多数其他刺激类型不具有长期持续的治疗效果。

也可通过借助光、例如通过植入的光导体直接刺激脑部组织或脊髓获取治疗效果。在此，也可使用不同的空间-时间上的刺激形式，例如CR刺激。