用于避免背根刺激的部分控制制造技术

一种治疗神经刺激系统被配置成为患者提供治疗。神经刺激系统包括神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入，所述神经刺激导线具有沿纵轴布置的电极阵列；神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极；以及控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将所述电极阵列的一个活性电极配置为阴极，并且将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电极阵列的两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置选择刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据所选择的刺激幅度值比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年10月30提交的美国临时专利申请序列号61/897,739的优先权权益，其通过引用整体包含再此。
本专利技术涉及一种组织刺激系统，并且更具体地涉及一种用于刺激脊髓组织的系统和方法。
技术介绍
可植入式神经刺激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。这些可植入神经刺激系统的每一个典型地包括：一个或多个电极携带刺激导线，其在期望的刺激部位植入；以及神经刺激器，其从刺激部位远程植入，但耦合到刺激导线。因此，电脉冲可以从神经刺激器递送到刺激导线以刺激或激活一定体积的神经组织。特别是，在至少一个阴极电极和至少一个阳极电极之间传送的电能产生电场，当其足够强时，去极化(或“刺激”)神经元超过阈值水平，从而诱发沿神经纤维传播的动作电位(AP)的烧制。刺激能量可以在导线放置过程中和在导线放置过程后被递送到电极，以验证该电极正在刺激目标神经元素和制定最有效的刺激方案。该方案将决定在任何特定时间哪个电极拉电流脉冲(阳极)，以及哪个电极罐电流脉冲(阴极)，以及所述电流脉冲的幅度和持续时间。刺激方案通常将是为必须刺激以提供治疗益处的所有目标组织提供刺激能量、而最小化刺激非目标组织的体积的刺激方案。在SCS的情况下，这样的治疗益处是“感觉异常”，即，由通过电极施加的电刺激影响刺痛感。为了没有在患者体内引起不适或不自主运动的移动的情况下产生感觉异常的感觉，通常希望优先刺激背柱中的神经纤维(DC神经纤维)，其主要包括感觉神经纤维，背根中是神经纤维(DR神经纤维)，其包括感觉神经纤维和运动反射神经纤维以及与本体感受有关的那些。虽然DC神经纤维在常规SCS中是预期的目标，但是实际上，由于几何、电、解剖和生理原因，DR神经纤维经常首先被征召。例如，DR神经纤维包括具有比最大的附近DC神经纤维直径更大的纤维，因此，具有它们被刺激所处的较低阈值。归因于DR纤维的较低阈值的其他因素包括：相比DC纤维的阈值的它们潜在优先取向，以及在DR神经纤维进入脊髓的入口处的不均匀性和周围介质的各向异性。因此，DR神经纤维仍可比附近的DC神经以外细胞刺激水平产生AP。其结果是，所期望被刺激的DC神经纤维可以具有比进行DR神经纤维更低的刺激概率，因此，本体感受纤维通常可以导致患者的不适。另外，运动反射弧可以被激活，导致不希望的运动征召。这两种情况可以防止与患者的疼痛区一致的感觉异常。出于诸如这些原因，通常期望的是，通过以最大化DC神经纤维的激励同时最小化DR神经纤维的激励的方式来修改神经组织被激活所处的阀值，从而相比DR神经纤维优先刺激DC神经纤维；也就是说，为了增加DR/DC阈值比。这可以通过将电脉冲罐到位于脊髓的中心的阴极电极以去极化邻近阴极电极的目标组织，由此沿所述DC神经纤维创建AP来实现，而电脉冲可以被拉至在阴极电极两侧的阳极电极，以超极化邻近阳极电极的非目标组织，从而增加DR神经纤维的阈值。在典型的例子中，为了刺激DC神经纤维，同时防止对DR神经纤维的刺激，SCS系统可以激活在内外侧电场中的单个阴极侧翼的阳极，其中单个阴极为DC纤维提供刺激能量，同时侧翼阳极增加阈值，因此，防止DR纤维的征召，如图1所示。由于脊髓的每一侧上的多个DR神经纤维可足够靠近阴极以被无意中刺激，所以在阴极的各侧上的多个阳极可以激活以便防止刺激这些DR神经纤维。例如，在一种方法中，中心阴极为DC纤维提供刺激能量，并且两对阳极(一对在脊髓的一个横向侧上的阴极的近头尾侧翼，而另一对在脊髓的另一侧上的阴极的近头尾侧翼)防止刺激DR神经纤维，如图2所示。通常，假设该背根纤维的所有位点都等同地受到阳极影响，电流被等同地分配给阳极(即，在每个阳极上25％的电流)。当DR纤维垂直进入脊髓时，这种假设可能是正确的。然而，如图3所示，DR神经纤维和脊髓的纵轴之间的角度趋向于随着在尾方向向下移动脊髓而增加(即，位于更近头椎骨段的DR神经纤维将以更浅角度(甚至垂直)进入脊髓，而位于更近尾椎骨段的DR神经纤维将以更陡的角度进入脊髓。在后一种情况下，在图2中所示的阳极上相等的电流分布可能不是最佳的。在这里，因此，仍然需要一种用于相比DR神经纤维而优先刺激DC神经纤维的改进技术。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种治疗神经刺激系统。神经刺激系统包括神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入。神经刺激导线包括具有纵轴的桨和电极阵列。该电极阵列可以以沿着纵轴延伸的多个列来布置。神经刺激系统进一步包括神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极，以及控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将(例如第一电极列中的)活性电极配置为阴极，并且将从所述阴极纵向侧翼和横向偏移的(例如第二电极列中的)两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置选择两个阳极的刺激幅度值的比，以及指示所述神经刺激装置根据所选择的刺激幅度值的比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。在可选的实施例中，控制/处理电路进一步被配置成指示所述神经刺激装置将纵向位于所述阴极侧面并与其横向偏移的另外两个活性电极(例如第三电极列)配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置选择另外两个阳极的另一个刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据另外所选择的刺激幅度值比在所述另外两个阳极之间分配电刺激能量。控制/处理电路被配置成确定所述两个阳极中更近首部的一个以及所述两个阳极中更近尾部的一个。基于神经刺激导线的纵向位置，所述更近首部的阳极的刺激幅度值可以大于所述更近尾部的阳极的刺激幅度值。特别地，控制/处理电路被配置成如果所述纵向位置是脊髓的颈部区域则选择用于所述两个阳极的第一刺激幅度值比，并且如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种神经刺激系统，包括：神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入，所述神经刺激导线包括具有纵轴的桨以及电极阵列；神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极；以及控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将所述电极阵列的一个活性电极配置为阴极，并且将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电极阵列的两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置而为两个阳极选择刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据所选择的刺激幅度值比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.30 US 61/897,7391.一种神经刺激系统，包括：
神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入，所述神经刺激导线包括
具有纵轴的桨以及电极阵列；
神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极；
以及
控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将所述电极阵列的一个
活性电极配置为阴极，并且将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电
极阵列的两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的
已知纵向位置而为两个阳极选择刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根
据所选择的刺激幅度值比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。
2.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中所述神经刺激装置被配置成
确定所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置。
3.根据权利要求1所述的神经刺激系统，进一步包括用户接口，其被配置
成接收限定了所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的用户输入。
4.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中控制/处理电路被配置成，如
果纵向位置是脊髓的颈部区域则为所述两个阳极选择第一刺激幅度值比，并且
如果纵向位置是脊髓的胸部区域则为所述两个阳极选择第二刺激幅度比，其中
与所述第二刺激幅度比相比，所述第一刺激幅度比更接近一。
5.根据权利要求4所述的神经刺激系统，其中控制/处理电路被配置成确定
所述两个阳极中更近首部的一个以及所述两个阳极中更近尾部的一个，并且用
于更近首部的阳极的刺激幅度值大于用于更近尾部的阳极的刺激幅度值。
6.根据权利要求5所述的神经刺激系统，其中所述第二刺激幅度比至少是
二。
7.根据权利要求5所述的神经刺激系统，其中所述第二刺激幅度比至少是
四。
8.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中所述两个阳极与所述阴极紧
密地邻近。
9.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中所述刺激幅度值是电流值。
10.根据权利要求1所述的神经刺激系统，进一步包括存储器，其存储包含
多个不同的刺激幅度比和相关联的神经刺激导线位置的查找表，其中所述控制/
处理电路被配置成，通过将所述神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置与在
所述查找表中存储的所述神经刺激导线位置中的一个进行匹配，并且选择与所
匹配的神经刺激导线位置相关联的刺激幅度比，来选择所述刺激幅度比。
11.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中控制/处理电路被配置成，
指示所述神经刺激装置将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电极阵
列的另外两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的
已知纵向位置而为另外两个阳极选择另一刺激幅度值比，以及指示所述神经刺
激装置根据另外选择的刺激幅度值比在所述另外两个阳极之间分配电刺激能
量。
12.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中所述电极沿着纵轴延伸以多
个列来布置，所述阴极处于多个列中的第一列中并且所述两个阳极处于所述多
个列中的第二列。
13.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其中所述控制/处理电路被包含
在所述神经刺激装置内。
14.根据权利要求1所述的神经刺激系统，进一步包括外部控制器，其包含
所述控制/处理电路。
15.一种与耦合到沿患者的脊柱的纵轴布置的电极阵列的神经刺激装置一
起使用的外部控制器，所述外部控制器包括：
用户接口，其被配置成接收用户输入；
控制/处理电路，其被配置成响应于所述用户输入生成刺激参数集合，所述
刺激参数集合包括将所述电极的一个指定为阴极的、并且将纵向位于所述阴极
侧面且与其横向偏移的两个电极指定为阳极的电极组合，所述刺激参数集合进
一步包括用于所述两个阳极的刺激幅度值，所述刺激幅度值具有基于所植入的

\t神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的比；以及
输出电路，其被配置成将所述刺激参数集合传输到所述神经刺激装置。
16.根据权利要求15所述的外部控制装置，其中所述控制/处理电路被配置
成确定所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置。
17.根据权利要求15所述的外部控制装置，其中所述用户接口被配置成接
收限定了所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的另外的用户输
入。
18.根据权利要求15所述的外部控制装置，其中控制/处理电路被配置成如
果纵向位置是脊髓的颈部区域则为所述两个阳极选择第一刺激幅度值比，并且
如果所述纵向位置是脊髓的胸部区域则为所述两个阳极选择第二刺激幅度比，
其中与所述第二刺激幅度比相比，所述第一刺激幅度比更接近一。
19.根据权利要求18所述的外部控制装置，其中控制/处理电路被配置成确
定所述两个阳极中更近首部的一个以及所述两个阳极中更近尾部的一个，并且
用于更近首部的阳极的刺激幅度值大于用于更近尾部的阳极的刺激幅度值。
20.根据权利要求19所述的外部控制装置，其中所述第二刺激幅度比至少
是二。
21.根据权利要求19所述的外部控制装置，其中所述第二刺激幅度...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃玛里特·A·S·拉努，
申请(专利权)人：波士顿科学神经调制公司，
类型：发明
国别省市：美国;US