神经刺激假象最小化制造技术

一种神经刺激设备具有刺激、以及测量电极相对于所述刺激的位置，所述刺激和相对位置被配置为使得在相对于与刺激电极的距离而产生的假象中，所述假象的最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。或者，电极间间距与电极长度之比在2至3.66之间。或者，阻抗连接到无源电极并且被配置为减少在所述测量电极上产生的假象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】神经刺激假象最小化相关申请的交叉引用本申请要求于2018年10月23日提交的澳大利亚临时专利申请号2018904012的权益，所述临时专利申请通过引用并入本文。
本专利技术涉及对由神经刺激器诱发的复合动作电位的测量，并且尤其涉及使由施加电刺激而引起的假象最小化。专利技术背景存在许多期望施加神经刺激以便产生复合动作电位(CAP)的情形。例如，神经调节用于治疗多种病症，包括慢性疼痛、帕金森氏(Parkinson’s)病和偏头痛。神经调节系统向组织施加电脉冲以便产生治疗效果。当用于缓解慢性疼痛时，电脉冲被施加到脊髓的背柱(DC)，称为脊髓刺激(SCS)。神经调节系统通常包括植入式电脉冲发生器和电源，诸如可通过经皮感应传输进行再充电的电池。电极阵列连接至脉冲发生器，并定位在背柱上方的背部硬膜外腔中。由电极施加到背柱的电脉冲引起神经元去极化，并产生传播动作电位。以这种方式刺激的纤维抑制了疼痛从脊髓的那一段传递到大脑。为了维持疼痛缓解效果，基本上例如以50Hz到100Hz范围内的频率连续施加刺激。还可以使用神经调节来刺激传出神经纤维例如以便引起运动机能。一般而言，在神经调节系统中生成的电刺激触发神经动作电位，所述神经动作电位稍后具有或者抑制效果或者刺激效果。抑制效果可以用于调节诸如疼痛传递等非期望过程，或者用于引起诸如肌肉收缩等期望效果。存在一系列期望获得由施加到神经通路的电刺激在神经通路上诱发的复合动作电位(CAP)的电测量结果的情况。然而，这可能是较难的任务，因为所观察到的CAP信号通常将具有几十微伏或更少的最大振幅，而所施加以诱发CAP的刺激通常是几伏。电极假象通常由刺激产生，并且在整个CAP出现的时间显现为几毫伏或者几百微伏的衰减输出，这对分离感兴趣的小得多的CAP构成重大障碍。由于神经反应可以与刺激和/或刺激假象同时发生，因此CAP测量对植入物设计提出了困难的挑战。实际上，电路的许多不理想方面导致假象，并且因为这些主要具有可能具有或者正极性或者负极性的衰减指数特性，对假象来源的识别和消除会比较费劲。已经提出了多种方法来记录CAP，包括金(King)(美国专利号5,913,882)、尼加德(Nygard)(美国专利号5,785,651)、戴利(Daly)(美国专利申请号2007/0225767)以及本申请人(美国专利号9,386,934)的那些方法。当诱发的反应晚于假象出现的时间出现时、或者当信噪比足够高时，它们就没有那么难以检测。假象通常被限制在刺激之后的1-2ms的时间并且因此如果在这个时间窗之后检测神经反应，则可以获得数据。在手术监测中就是这种情况，其中刺激电极与记录电极之间的距离较大，使得从刺激位点到记录电极的神经反应传播时间超过2ms。然而，为了表征由单个植入物诱发的反应(诸如从背柱到SCS的反应)，例如，需要高刺激电流以及电极之间非常接近，并且因此测量过程必须直接克服同时发生的假象，这大大加剧了神经测量的难度。在深部脑刺激中可能会出现类似的考量，其中，可能期望刺激神经结构并在神经反应传播至大脑中别处之前立即测量此结构中产生的诱发的复合动作电位。假象仍然是测量刺激位置附近的神经反应的重大障碍，其结果是，大多数(如果不是全部)常规的神经刺激植入物(其必须是紧凑型设备)无论怎样都无法对由植入物的刺激诱发的神经反应进行任何测量。本说明书中已包括的文件、动作、材料、设备、物品等的任何讨论仅用于为本专利技术提供上下文的目的。不应因为这些事项在本申请的每项权利要求的优先权日之前存在而认为是承认这些事项中的任何或所有事项形成现有技术基础的一部分或为与本专利技术相关领域内的公共常识。贯穿本说明书，词语“包括(comprise)”、或变化(诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”)将被理解成暗示包括陈述的元件、整数或步骤、或者一组元件、整数或步骤，但不排除任何其他元件、整数或步骤、或者任何其他的一组元件、整数或步骤。在本说明书中，关于元件可以是选项列表中的“至少一项”的陈述将被理解为元件可以是所列出的选项中的任何一项，或者可以是所列出的选项中的两个或更多个的任何组合。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供了一种神经刺激设备，所述神经刺激设备包括：至少一个刺激电极，被配置为向神经组织递送电刺激；以及至少一个测量电极，被配置为记录所述神经组织对所述刺激的反应，其中，所述刺激和所述测量电极相对于所述刺激电极的位置被配置为使得在相对于与所述刺激电极的距离而产生的假象中，所述假象的最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。根据第二方面，本专利技术提供了一种神经刺激方法，所述方法包括：使用至少一个刺激电极来向神经组织递送电刺激；以及使用至少一个测量电极来记录所述神经组织对所述刺激的反应，其中，所述刺激和所述测量电极相对于所述刺激电极的位置被配置为使得在相对于与所述刺激电极的距离而产生的假象中，所述假象的最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。假象的所述最小区域被定义为空间区域，在所述空间区域中，假象的幅度相对于离所述刺激电极更远的空间区域中的峰值假象有所减小。在一些实施例中，假象的所述最小区域可以包括假象的过零区域，所述过零区域为空间区域，在所述空间区域中，假象的幅度相对于离所述刺激电极更远的空间区域中的峰值假象有所减小，并且其中，假象的过零区域包含假象的过零。例如，在一些实施例中，假象的所述最小区域可以包括空间区域，在所述空间区域中，假象的幅度小于在离所述刺激电极更远的空间区域中产生的峰值假象的75％、更优选地小于50％、更优选地小于25％。值得注意的是，通过使假象的所述最小区域与所述测量电极位于同一位置，允许将所述测量电极定位成更接近所述刺激位点，并因此允许捕获更强且分散程度更小的诱发的复合动作电位(ECAP)，同时受到的假象也比在离所述刺激位点较远的一些位置会发生的更少。在优选实施例中，所述刺激以及所述测量电极相对于所述刺激电极的位置被配置为使得假象最小值(诸如假象的过零)基本上或优选地精确地与所述测量电极位于同一位置，使得相对于在离所述刺激电极的其他距离处产生的峰值假象而言，所述测量电极经历的假象可忽略不计。为此，在至少一些实施例中，本专利技术提供了与用于脊髓刺激的刺激模式的设计相关的技术以及其他神经调节方法，并且提供了一组可以用于减少或消除假象从而改进对刺激的组织反应的测量的方法，所述组织反应诸如为由所施加的刺激诱发的神经复合动作电位。在本专利技术的第一方面的一些实施例中，通过利用多于两个的刺激电极以多极方式递送所述刺激、并且在相应的刺激电极对上施加不匹配以便使所述假象的所述最小区域与所述测量电极位于同一位置，来将所述刺激配置为使得所述假象的所述最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。例如，可以通过三个刺激电极以三极方式递送所述刺激，所述三个刺激电极包括承载整个刺激电流的中央电极和承载所述刺激电流的两个相应的部分以维持电荷平衡的刺激的两个外围电极，由此由所述外围刺激电极承载的所述刺激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种神经刺激设备，包括：/n至少一个刺激电极，被配置为向神经组织递送电刺激；以及/n至少一个测量电极，被配置为记录所述神经组织对所述刺激的反应，/n其中，所述刺激和所述测量电极相对于所述刺激电极的位置被配置为使得在相对于与所述刺激电极的距离而产生的假象中，所述假象的最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181023 AU 20189040121.一种神经刺激设备，包括：
至少一个刺激电极，被配置为向神经组织递送电刺激；以及
至少一个测量电极，被配置为记录所述神经组织对所述刺激的反应，
其中，所述刺激和所述测量电极相对于所述刺激电极的位置被配置为使得在相对于与所述刺激电极的距离而产生的假象中，所述假象的最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。


2.如权利要求1所述的神经刺激设备，其中，在所述测量电极上产生的假象小于在离所述刺激电极更远的空间区域中产生的峰值假象的75％。


3.如权利要求2所述的神经刺激设备，其中，在所述测量电极上产生的假象小于在离所述刺激电极更远的空间区域中产生的峰值假象的50％。


4.如权利要求3所述的神经刺激设备，其中，在所述测量电极上产生的假象小于在离所述刺激电极更远的空间区域中产生的峰值假象的25％。


5.如权利要求1至4中任一项所述的神经刺激设备，其中，假象的所述最小区域包括假象的过零区域。


6.如权利要求1至5中任一项所述的神经刺激设备，被配置为通过利用多于两个的刺激电极以多极方式递送所述刺激，并且在相应的刺激电极对上施加不匹配以便使所述假象的所述最小区域与所述测量电极位于同一位置。


7.如权利要求6所述的神经刺激设备，被配置为经由三个刺激电极来递送三极刺激，所述三个刺激电极包括承载整个刺激电流的中央电极和承载所述刺激电流的两个相应的部分以维持电荷平衡的刺激的两个外围电极，由此由所述外围刺激电极承载的所述刺激电流的相应部分以使所述假象的所述最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置的方式不匹配。


8.如权利要求6或权利要求7所述的神经刺激设备，被配置为取决于使用的是哪一个(哪些)测量电极来自适应性地改变刺激比率，所述刺激比率是由所述刺激电极承载的所述刺激电流的各个部分之间的比率。


9.如权利要求8所述的神经刺激设备，被配置为通过以下方式来执行假象最小化：以不会募集神经反应的亚阈值水平递送一系列不同刺激比率的刺激，观察在所述测量电极处由每个这样的刺激引起的假象，以及寻求使在所使用的测量电极上观察到的假象最小化的刺激比率。


10.如权利要求6所述的神经刺激设备，被配置为采用四个刺激电极来递送四极刺激。


11.一种神经刺激方法，所述方法包括：
使用至少一个刺激电极来向神经组织递送电刺激；以及
使用至少一个测量电极来记录所述神经组织对所述刺激的反应，
其中，所述刺激和所述测量电极相对于所述刺激电极的位置被配置为使得在相对于与所述刺激电极的距离而产生的假象中，所述假象的最小区域与所述测量电极基本上位于同一位置。


12.一种用于神经刺激的可植入引线，所述引线包括多个电极，每个电极具有电极长度和电极宽度，并且所述电极以电极间间距纵向间隔开，
其中，所述电极宽度大于所述电极长度；
其中，所述电极长度小于3mm，并且
其中，所述电极间间距与所述电极长度之比在2至3.66之间。


13.如权利要求12所述的可植入引线，其中，所述电极长度大于1.5mm。


14.如权利要求13所述的可植入引线，其中，所述电极长度大于1.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·斯科特·瓦尔莱克·辛格，迪安·卡兰托尼斯，乔纳森·布里尔顿·斯科特，
申请(专利权)人：萨鲁达医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU