[發(fā)明專利]用于避免背根刺激的部分控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480060266.3
• 申請(qǐng)日: 2014-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN105682733B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃瑪里特·A·S·拉努
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波士頓科學(xué)神經(jīng)調(diào)制公司
• 主分類號(hào): A61N1/36
• 分類號(hào): A61N1/36
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 楊生平,王天鵬

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2013年10月30提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/897,739的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其通過(guò)引用整體包含再此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種組織刺激系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種用于刺激脊髓組織的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

可植入式神經(jīng)刺激系統(tǒng)已被證明是對(duì)多種疾病和不適有療效。心臟起搏器和可植入式心臟除顫器(ICD)已被證明對(duì)治療一些心臟疾病(如心律失常)非常有效。脊髓刺激(SCS)系統(tǒng)早已被接受為用于治療慢性疼痛綜合癥的治療方式，且組織刺激的應(yīng)用已開始擴(kuò)展至額外的應(yīng)用，如心絞痛和失禁。深部腦刺激(DBS)已被用于治療難治性慢性疼痛綜合征超過(guò)十幾年，且DBS最近也被應(yīng)用至額外的區(qū)域，如運(yùn)動(dòng)障礙和癲癇。進(jìn)一步地，在最近的調(diào)查中，外周神經(jīng)刺激(PNS)系統(tǒng)已被證明對(duì)慢性疼痛綜合征和失禁的治療具有療效，且一些額外的應(yīng)用目前也在進(jìn)行調(diào)查。此外，功能性電刺激(FES)系統(tǒng)已被應(yīng)用于恢復(fù)脊髓損傷患者的癱瘓四肢的一些功能。

這些可植入神經(jīng)刺激系統(tǒng)的每一個(gè)典型地包括：一個(gè)或多個(gè)電極攜帶刺激導(dǎo)線，其在期望的刺激部位植入；以及神經(jīng)刺激器，其從刺激部位遠(yuǎn)程植入，但耦合到刺激導(dǎo)線。因此，電脈沖可以從神經(jīng)刺激器遞送到刺激導(dǎo)線以刺激或激活一定體積的神經(jīng)組織。特別是，在至少一個(gè)陰極電極和至少一個(gè)陽(yáng)極電極之間傳送的電能產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)其足夠強(qiáng)時(shí)，去極化(或“刺激”)神經(jīng)元超過(guò)閾值水平，從而誘發(fā)沿神經(jīng)纖維傳播的動(dòng)作電位(AP)的燒制。

刺激能量可以在導(dǎo)線放置過(guò)程中和在導(dǎo)線放置過(guò)程后被遞送到電極，以驗(yàn)證該電極正在刺激目標(biāo)神經(jīng)元素和制定最有效的刺激方案。該方案將決定在任何特定時(shí)間哪個(gè)電極拉電流脈沖(陽(yáng)極)，以及哪個(gè)電極罐電流脈沖(陰極)，以及所述電流脈沖的幅度和持續(xù)時(shí)間。刺激方案通常將是為必須刺激以提供治療益處的所有目標(biāo)組織提供刺激能量、而最小化刺激非目標(biāo)組織的體積的刺激方案。在SCS的情況下，這樣的治療益處是“感覺異常”，即，由通過(guò)電極施加的電刺激影響刺痛感。

為了沒有在患者體內(nèi)引起不適或不自主運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)的情況下產(chǎn)生感覺異常的感覺，通常希望優(yōu)先刺激背柱中的神經(jīng)纖維(DC神經(jīng)纖維)，其主要包括感覺神經(jīng)纖維，背根中是神經(jīng)纖維(DR神經(jīng)纖維)，其包括感覺神經(jīng)纖維和運(yùn)動(dòng)反射神經(jīng)纖維以及與本體感受有關(guān)的那些。

雖然DC神經(jīng)纖維在常規(guī)SCS中是預(yù)期的目標(biāo)，但是實(shí)際上，由于幾何、電、解剖和生理原因，DR神經(jīng)纖維經(jīng)常首先被征召。例如，DR神經(jīng)纖維包括具有比最大的附近DC神經(jīng)纖維直徑更大的纖維，因此，具有它們被刺激所處的較低閾值。歸因于DR纖維的較低閾值的其他因素包括：相比DC纖維的閾值的它們潛在優(yōu)先取向，以及在DR神經(jīng)纖維進(jìn)入脊髓的入口處的不均勻性和周圍介質(zhì)的各向異性。因此，DR神經(jīng)纖維仍可比附近的DC神經(jīng)以外細(xì)胞刺激水平產(chǎn)生AP。其結(jié)果是，所期望被刺激的DC神經(jīng)纖維可以具有比進(jìn)行DR神經(jīng)纖維更低的刺激概率，因此，本體感受纖維通常可以導(dǎo)致患者的不適。另外，運(yùn)動(dòng)反射弧可以被激活，導(dǎo)致不希望的運(yùn)動(dòng)征召。這兩種情況可以防止與患者的疼痛區(qū)一致的感覺異常。

出于諸如這些原因，通常期望的是，通過(guò)以最大化DC神經(jīng)纖維的激勵(lì)同時(shí)最小化DR神經(jīng)纖維的激勵(lì)的方式來(lái)修改神經(jīng)組織被激活所處的閥值，從而相比DR神經(jīng)纖維優(yōu)先刺激DC神經(jīng)纖維；也就是說(shuō)，為了增加DR/DC閾值比。這可以通過(guò)將電脈沖罐到位于脊髓的中心的陰極電極以去極化鄰近陰極電極的目標(biāo)組織，由此沿所述DC神經(jīng)纖維創(chuàng)建AP來(lái)實(shí)現(xiàn)，而電脈沖可以被拉至在陰極電極兩側(cè)的陽(yáng)極電極，以超極化鄰近陽(yáng)極電極的非目標(biāo)組織，從而增加DR神經(jīng)纖維的閾值。

在典型的例子中，為了刺激DC神經(jīng)纖維，同時(shí)防止對(duì)DR神經(jīng)纖維的刺激，SCS系統(tǒng)可以激活在內(nèi)外側(cè)電場(chǎng)中的單個(gè)陰極側(cè)翼的陽(yáng)極，其中單個(gè)陰極為DC纖維提供刺激能量，同時(shí)側(cè)翼陽(yáng)極增加閾值，因此，防止DR纖維的征召，如圖1所示。

由于脊髓的每一側(cè)上的多個(gè)DR神經(jīng)纖維可足夠靠近陰極以被無(wú)意中刺激，所以在陰極的各側(cè)上的多個(gè)陽(yáng)極可以激活以便防止刺激這些DR神經(jīng)纖維。例如，在一種方法中，中心陰極為DC纖維提供刺激能量，并且兩對(duì)陽(yáng)極(一對(duì)在脊髓的一個(gè)橫向側(cè)上的陰極的近頭尾側(cè)翼，而另一對(duì)在脊髓的另一側(cè)上的陰極的近頭尾側(cè)翼)防止刺激DR神經(jīng)纖維，如圖2所示。通常，假設(shè)該背根纖維的所有位點(diǎn)都等同地受到陽(yáng)極影響，電流被等同地分配給陽(yáng)極(即，在每個(gè)陽(yáng)極上25％的電流)。