[发明专利]促进对被募集的神经元群的不同步点火的脉冲发生器系统

说明书

公开了一种可植入脉冲发生器(IPG)，其能够感测患者的组织中被募集的神经元同步点火的程度，以及修改刺激程序以促进不同步性并减少感觉异常。被募集的神经元的诱发复合动作电位(ECAP)被至少一个非有效电极感测为同步性的测度。在IPG中可操作的ECAP算法评估ECAP的形状并确定一个或多个ECAP形状参数，其指示被募集的神经元是同步点火还是不同步点火。如果形状参数指示显著的同步性，则ECAP算法可以调整刺激程序以促进不同步点火。

技术领域

本发明总体上涉及医疗设备系统，并且更特别地涉及可操作以促进被募集(recruited)的神经元群(nerual population)的不同步点火(desynchronized firing)的脉冲发生器系统。

背景技术

可植入刺激设备向神经和组织递送电刺激以用于治疗各种生物失调，诸如用于治疗心律失常的起搏器；用于治疗心脏纤颤的除颤器；用于治疗失聪的耳蜗刺激器；用于治疗失明的视网膜刺激器；用于产生协调的肢体运动的肌肉刺激器；用于治疗慢性疼痛的脊髓刺激器；用于治疗运动和心理失调的皮层和深部脑刺激器(DBS)；以及治疗尿失禁、睡眠呼吸暂停、肩关节半脱位等的其它神经刺激器。以下描述将大致集中于脊髓刺激(SCS)系统(诸如美国专利6,516,227中所公开的)内使用本发明。然而，本发明可以发现对任何可植入医疗设备(IPG)或任何IPG系统(诸如USP 9,119,964中所公开的深部脑刺激(DBS)系统)中的适用性。

SCS系统典型地包括在图1A和1B中以平面图和横截面图示出的可植入脉冲发生器(IPG)10。IPG 10包括生物可相容的设备壳体30，其被配置用于植入在保持IPG起作用所需的电路和电池36(图1B)的患者组织中。IPG 10经由形成电极阵列12的一个或多个电极引线14被耦接到电极16。电极16被配置为接触患者的组织并在柔性主体18上承载，柔性主体18还容纳了耦接到每个电极16的各个引线导线20。引线导线20还耦接到近侧触头22，近侧触头22可插入到固定在IPG 10上的头部28中的引线连接器24，该头部可以包括例如环氧树脂。一旦被插入，近侧触头22就连接到引线连接器24中的头部触头26，其继而借由电极馈通引脚34通过电极馈通32耦接到壳体30内的电路(连接未示出)。

在所示的IPG 10中，存在在4个引线14之间分开的32个引线电极(E1-E32)，其中头部28包含2×2阵列的引线连接器24以接收引线的近端。然而，IPG中的引线和电极的数量是专用的并因此可以变化。在SCS应用中，电极引线14典型地接近于患者脊髓中的硬脑膜而被植入，并且当使用四引线IPG 10时，这些引线可以在右侧和左侧中的每一侧上分成两个。近侧触头22通过患者组织穿隧道到远位置(诸如植入IPG壳体30所处的臀部)，在该点上它们被耦接到引线连接器24。如图1A中还示出的，一个或多个扁平桨状引线15也可以与IPG 10一起使用，并且在所示的示例中，32个电极16被定位在桨状引线的头部17的大致平坦表面中的一个表面上，该表面在植入时将面向硬脑膜。在被设计用于直接植入在需要刺激的部位处的其它IPG示例中，IPG可以是无引线的，具有取而代之的由IPG的壳体承载的电极16以用于接触患者的组织。

如图1B的横截面中所示，IPG 10包括印刷电路板(PCB)40。电耦接到PCB 40的是电池36，在该示例中电池36是可再充电的；耦接到PCB 40的顶表面和/或底表面的其它电路46包括IPG操作所需的微控制器或其它控制电路；遥测天线42a和/或42b用于与外部控制器50(图2)无线传送数据；充电线圈44用于从外部充电器(未示出)无线接收磁充电场，以用于对电池36进行再充电；以及电极馈通引脚34(连接到未示出的电路)。如果电池36是永久的和不可再充电的，则充电线圈44将是不必要的。