DE10294019B4 - Neurostimulator and data transmission method - Google Patents
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Abstract
Neurostimulator (1) mit: einer Applikationseinrichtung (2), die mindestens eine Applikationselektrode (3) umfasst, wobei die Applikationseinrichtung eine Pinselelektrode ist, die aus einer Kanüle (40) und Drähten (41) besteht, wobei die Kanüle (40) zumindest teilweise in den Körper eines Patienten implantierbar ist und ein zu implantierendes Ende (46) sowie ein aus dem Körper herausführendes Ende (47) aufweist, wobei die Drähte über das zu implantierende Ende der Kanüle hinaus in das zu stimulierende Nervengewebe hineingeschoben werden können und das gewebeseitige Ende der Drähte Applikationselektroden bildet, wobei die Drähte in der Kanüle gegeneinander isoliert sind, damit die elektronische Schaltung jedem Draht ein unterschiedliches elektrisches Signal zuführen kann, einer elektronischen Schaltung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Kanüle (40) aus einem elektrisch leitenden Material besteht und mit der elektronischen Schaltung (4) verbunden ist und als zusätzliche Applikationselektrode nutzbar ist.Neurostimulator (1) comprising: an application device (2) comprising at least one application electrode (3), the application device being a brush electrode consisting of a cannula (40) and wires (41), the cannula (40) at least partially implantable in the body of a patient and having an end (46) to be implanted and an end (47) leading out of the body, the wires being slid over the end of the cannula to be implanted into the nerve tissue to be stimulated and the tissue end the wires forming application electrodes, with the wires in the cannula insulated against each other so that the electronic circuit can supply a different electrical signal to each wire, an electronic circuit (4), characterized in that the cannula (40) consists of an electrically conductive material and connected to the electronic circuit (4) and as an additional Applicable electrode is usable.
Description
Diese Erfindung betrifft Neurostimulatoren gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 6, 7, 9 sowie 16. Ferner betrifft diese Erfindung ein Datenübertragungsverfahren gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 17 und 19.This invention relates to neurostimulators according to the preambles of
Ein Neurostimulator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
Datenübertragungsverfahren gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 17 und 19 sind aus der Patentschrift
Wissenschaftler untersuchen das Phänomen der Exzitotoxizität (engl.: excitotoxicity), womit man die Vergiftung von Nerven aufgrund der übermäßigen Erregung von Nervenzellen bezeichnet. Die Forschung konzentrierte sich auf die Nervenzellen die Glutamatneurotransmitterrezeptoren aufweisen und besonders anfällig gegenüber dauernder Erregung sind (Rothman, S. M., Olney, J. W. (1987) Trends Neurosci. 10, 299–302). Wenn Nervenzellen übermäßig aktiv – also hyperaktiv – sind, weil sie vielen Aktionspotentialen ausgesetzt sind, nimmt man an, dass sie übermäßig viel Glutamat oder andere Transmittersubstanzen (engl.: excitatory amino acids, EAA) an ihren Synapsen freisetzen. Dies führt zur Vergiftung von Nervenzellen, die auf hyperaktive Nervenzellen folgen.Scientists are investigating the phenomenon of excitotoxicity, which refers to the poisoning of nerves due to the excessive excitement of nerve cells. Research has focused on the nerve cells that have glutamate neurotransmitter receptors and are particularly susceptible to persistent arousal (Rothman, S.M., Olney, J.W. (1987) Trends Neurosci., 10, 299-302). When nerve cells are overly active-hyperactive-because they are exposed to many action potentials, they are thought to release excess glutamate or other excitatory amino acids (EAA) at their synapses. This leads to the poisoning of nerve cells that follow hyperactive nerve cells.
Benabid et al. (The Lancet, Bd. 337: 16. Feb. 1991, S. 403–406) haben gezeigt, dass die Stimulation des Vim nucleus des Thalamus Tremor (Zittern des Patienten, vgl. Roche Lexikon Medizin, 4. Auflage, herausgegeben von der Hoffmann La Roche AG und Urban & Fischer, Urban & Fischer, München, 1998) unterdrückt. In diesem Fall führten Stimulationsfrequenzen von 100 bis 185 Pulsen pro Sekunde zur gleichen physiologischen Reaktion wie eine Verletzung dieses Hirnbereichs.Benabid et al. (The Lancet, Vol. 337: 16 Feb. 1991, pp 403-406) have shown that the stimulation of the vim nucleus of the thalamus tremor (tremor of the patient, see Roche Lexicon Medicine, 4th edition, published by the Hoffmann La Roche AG and Urban & Fischer, Urban & Fischer, Munich, 1998). In this case, stimulation frequencies of 100 to 185 pulses per second led to the same physiological response as a violation of this brain area.
Die Parkinson'sche Krankheit ist das Ergebnis der Degeneration der Substantia nigra Pars compactia. Es wurde gezeigt, dass die Nervenzellen des Subthalamus Glutamat als Neurotransmitter verwenden, um Informationen an ihre Zielzellen in den Basalganglien zu übertragen. Die Hyperexcitation, die bei der Parkinson'schen Krankheit auftritt, setzt übermäßig Glutamat frei, was theoretisch zu einer weiteren Degeneration führt.Parkinson's disease is the result of degeneration of the substantia nigra pars compactia. It has been shown that subthalamic nerve cells use glutamate as a neurotransmitter to transfer information to their target cells in the basal ganglia. Hyperexcitation, which occurs in Parkinson's disease, releases excess glutamate, which theoretically leads to further degeneration.
Die
Ferner kann ein Sensor mit zwei Elektroden vorgesehen sein, der ebenfalls in der Subthalamus-Region, der Substantia nigra oder einer anderen Gehirnregion implementiert ist, deren elektrische Aktivität die Aktivität der degenerierten Neuronen reflektiert. Die Sensorelektroden können auch auf der Leitung mit den stimulierenden Elektroden angeordnet sein. Die Sensorelektroden sind über elektrische Leitungen mit einem Analog-Digital-Wandler verbunden. Alternativ können die von einem externen Sensor gelieferten Signale über eine telemetrische Abwärtsverbindung an den implementierten Pulsgenerator übertragen werden.Further, a sensor may be provided with two electrodes also implemented in the subthalamus region, the substantia nigra, or other brain region whose electrical activity reflects the activity of the degenerate neurons. The sensor electrodes may also be arranged on the line with the stimulating electrodes. The sensor electrodes are connected via electrical lines to an analog-to-digital converter. Alternatively, the signals provided by an external sensor may be transmitted via a telemetric downlink to the implemented pulse generator.
Alternativ kann ein elektrochemischer Sensor vorgesehen sein, der die Menge von Glutamat, eines anderen Neurotransmitters oder eines Abbauprodukts davon in der Substantia nigra misst. Ein solcher Sensor könnte aus einer mit einer ionenselektiven Membran überzogenen Elektrode bestehen. Ein Beispiel dieses Sensortyps ist in ”Multichannel semiconductor-based electrodes for in vivo electrochemical and electrophysiological studies in rat CNS” von Craig G. van Home et al. (Neuroscience Letters, 120 (1990), S. 249–252) beschrieben.Alternatively, an electrochemical sensor may be provided which measures the amount of glutamate, another neurotransmitter, or a degradation product thereof in the substantia nigra. Such a sensor could consist of an electrode coated with an ion-selective membrane. An example of this type of sensor is described in "Multichannel semiconductor-based electrodes for in vivo electrochemical and electrophysiological studies in rat CNS" by Craig G. van Home et al. (Neuroscience Letters, 120 (1990), pp. 249-252).
Der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers ist über einen Bus mit einem Mikroprozessor verbunden, der die Sensorsignale in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Sensors auswertet. Wenn das Sensorsignal einen von einem Arzt programmierten Wert überschreitet, wird die Stimulation über die stimulierenden Elektroden erhöht.The output of the analog-to-digital converter is connected via a bus to a microprocessor, which evaluates the sensor signals depending on the type of sensor used. If the sensor signal exceeds a physician programmed value, stimulation via the stimulating electrodes is increased.
Die Stimulationsimpulsfrequenz wird über einen über den Bus programmierbaren Frequenzgenerator erzeugt. Die Amplitude des Stimulationsimpulses wird über den Bus und einen Digital-Analog-Wandler programmiert. Schließlich programmiert der Mikroprozessor auch ein Impulsbreitensteuermodul über den Bus, um die Impulsbreite der Stimulationsimpulse einzustellen.The stimulation pulse rate is generated via a frequency generator programmable via the bus. The amplitude of the stimulation pulse is programmed via the bus and a digital-to-analog converter. Finally, the microprocessor also programs a pulse width control module over the bus to adjust the pulse width of the stimulation pulses.
Bei der Implantation programmiert der Arzt gewisse Schlüsselparameter in einen Speicher des Stimulationsgeräts mittels Telemetrie. Diese Parameter können bei Bedarf. aktualisiert werden. Zu den Schlüsselparametern gehört die Information, ob die Nervenaktivität verringert oder erhöht werden soll, ob einer Erhöhung der Nervenaktivität am Sensorort eine Erhöhung der Nervenaktivität am Stimulationsziel hier entspricht oder umgekehrt, die Impulsbereite, Amplitude sowie Frequenz der Stimulationsimpulse. Der Arzt kann, auch Unter- und Obergrenzen für die Schlüsselparameter festlegen. Zur Erhöhung der Stimulation wird zunächst die Stimulationsfrequenz bis zu ihrer Obergrenze erhöht. Anschließend wird die Pulsbreite bis zu ihrer Obergrenze erhöht. Zuletzt wird die Pulsamplitude bis zu ihrer Obergrenze erhöht. Jetzt ist eine Erhöhung der Stimulation innerhalb der vorgegebenen Grenzen nicht mehr möglich und es wird eine Fehlermeldung über Telemetrie an den Arzt gesendetDuring implantation, the physician programs certain key parameters into a memory of the stimulation device by telemetry. These parameters may be required. to be updated. To the Key parameters include information on whether to reduce or increase nerve activity, whether an increase in nerve activity at the sensor site corresponds to an increase in nerve activity at the stimulation target or vice versa, pulse width, amplitude, and pacing pulse rate. The doctor may also set upper and lower limits for the key parameters. To increase the stimulation, the stimulation frequency is first increased to its upper limit. Subsequently, the pulse width is increased to its upper limit. Finally, the pulse amplitude is increased to its upper limit. Now an increase of the stimulation within the given limits is no longer possible and an error message via telemetry is sent to the doctor
Diesem Algorithmus ist ein zusätzlicher Algorithmus überlagert, um die Stimulation so gering wie möglich, aber so hoch wie nötig einzustellen, um ein angemessenes Niveau von Nervenaktivität im Subthalamus nukleus zu erreichen. Wenn die Stimulationsparameter geändert werden, wird ein Zeitgeber gestartet. Falls es nicht erforderlich ist, die Stimulation vor Ablauf der im Zeitgeber eingestellten Zeit zu erhöhen, kann es möglich sein, die Stimulation zu reduzieren und trotzdem ein angemessenes Maß an Nervenaktivität aufrechtzuerhalten. Deshalb wird die Stimulation probeweise reduziert. Falls die Nervenaktivität ausreichend hoch bleibt, kann die Stimulation weiter stufenweise verringert werden.Superimposed on this algorithm is an additional algorithm to set the stimulation as low as possible but as high as necessary to achieve an adequate level of nerve activity in the subthalamus nucleus. When the pacing parameters are changed, a timer is started. Unless it is necessary to increase the stimulation before the time set in the timer, it may be possible to reduce the stimulation and still maintain an adequate level of nerve activity. Therefore the stimulation is reduced on a trial basis. If the nerve activity remains sufficiently high, the stimulation can be further gradually reduced.
Im Markt um Neurostimulation sind folgende Firmen aktiv: Medtronic Inc. (www.medtronic.co.uk) Cyberonics Inc. (www.cyberonics.com), Cochlear Inc. (www.cochlear.com) mit System ”Nucleus” sowie EMPI Inc. (www.empi.com).The following companies are active in the market for neurostimulation: Medtronic Inc. (www.medtronic.co.uk) Cyberonics Inc. (www.cyberonics.com), Cochlear Inc. (www.cochlear.com) with system "Nucleus" and EMPI Inc (www.empi.com).
In der Medizin sind verschiedene Messmethoden zur Bestimmung von Parametern des Körpers eines Patienten bekannt. Hier ist zunächst die Elektroenzephalographie (EEG) zu nennen. Hierbei werden bioelektrische Potentialschwankungen im Gehirn, also die hirnelektrische Aktivität, aufgezeichnet. Routinemäßig erfolgt die Messung durch Oberflächenelektroden, kann jedoch auch zum Beispiel bei bewusstlosen Patienten mit feinen Nadelelektroden vom Skalp abgegriffen werden. Die Aufzeichnung erfolgt mittels 12, 16 oder 20 Differentialverstärkern („Kanälen”) simultan.Various measuring methods for determining parameters of the body of a patient are known in medicine. First, the electroencephalography (EEG) should be mentioned here. Here, bioelectric potential fluctuations in the brain, ie the brain electrical activity, are recorded. The measurement is routinely carried out by surface electrodes, but can also be taken from the scalp, for example in unconscious patients with fine needle electrodes. The recording is done by means of 12, 16 or 20 differential amplifiers ("channels") simultaneously.
Mit Elektromyographie (EMG) wird die Registrierung der bioelektrischen Aktivität der Muskulatur bezeichnet. Bei dieser Methode werden die elektrischen Potentiale durch die Insertion von Nadelelektroden abgegriffen. Die Potentiale können auch von der Körperoberfläche abgegriffen werden, was aber zu kleineren Signalen führt.Electromyography (EMG) refers to the registration of the bioelectrical activity of the musculature. In this method, the electrical potentials are tapped by the insertion of needle electrodes. The potentials can also be tapped from the body surface, but this leads to smaller signals.
Eine spezielle Form des EMG ist das Elektrokardiogramm (EKG), bei dem die bei der Erregungsausbreitung und Rückbildung des Herzens entstehenden bioelektrischen Potentiale bzw. Potentialdifferenzen aufgezeichnet werden. Die Messung der Potentiale erfolgt bi- oder unipolar durch Elektroden von der Körperoberfläche oder direkt vom Herzen, zum Beispiel bei Herzoperationen.A special form of EMG is the electrocardiogram (ECG), in which the bioelectrical potentials or potential differences arising during the excitation propagation and regression of the heart are recorded. The measurement of the potentials is bipolar or unipolar by electrodes from the body surface or directly from the heart, for example during cardiac surgery.
Durch die Elektrookulographie (EOG) wird das Ruhe-Bestandspotential des Auges anhand der Änderungen der bioelektrischen Potentialdifferenz zwischen dem vorderen und hinteren Pol des Auges aufgezeichnet. Das Auge bildet nämlich einen elektrischen Dipol, wobei die Korea positiv und die Retina negativ geladen sind. Die Potentialänderungen schlagen sich in der Spannungsänderung der Umgebung nieder, die ihrerseits mittels periokulärer Elektroden ableitbar sind (Roche Lexikon Medizin a. a. O.).Electrooculography (EOG) records the resting potential of the eye based on the changes in the bioelectrical potential difference between the anterior and posterior poles of the eye. The eye forms an electric dipole, with the Korea positive and the retina negatively charged. The potential changes are reflected in the voltage change of the environment, which in turn can be derived by means of periocular electrodes (Roche Lexikon Medizin a.a.O.).
Durch Cochlear-Implantate wird das Innenohr mit bis zu 32 Kanälen stimuliert, um Gehörlosen über ihre Behinderung hinwegzuhelfen.Cochlear implants stimulate the inner ear with up to 32 channels to help deaf people overcome their disability.
Zur schnurlosen Übertragung von Daten wurde unter anderen der Bluetooth-Standard festgelegt, der von der Bluetooth-Website http:\\www.bluetooth.com heruntergeladen werden kann. Der Bluetooth-Standard arbeitet in den meisten Ländern mit Ausnahme von Spanien und Frankreich im Frequenzband von 2,400 bis 2,4835 GHz. Bluetooth arbeitet also im ISM-Band (ISM = Industrial Scientific Medicine). In diesem Frequenzband sind 79 Kanäle auf den Frequenzen 2'402 + n MHz (n = 0, 1, 2, ..., 78) festgelegt. Die Übertragung erfolgt digital. Als Modulationsart wird GSSK (Gaussian Frequency Shift Keying) verwendet. Es gibt drei Leistungsklassen, die abhängig von der maximalen Sendeleistung festgelegt sind. Die maximale Ausgangsleistung beträgt für Klasse 1, 2 und 3 100 mW, 2,5 mW bzw. 1 mW. Für Geräte der Leistungsklasse 1 ist eine Leistungssteuerung vorgesehen, die die Sendeleistung über 1 mW begrenzt. Die Schrittweite für die Leistungssteuerung soll zwischen 8 und 2 dB liegen.For wireless transmission of data, among other things, the Bluetooth standard has been set, which can be downloaded from the Bluetooth website http: \\ www.bluetooth.com. The Bluetooth standard operates in the frequency band from 2.400 to 2.4835 GHz in most countries except Spain and France. Bluetooth works in the ISM band (ISM = Industrial Scientific Medicine). In this frequency band, 79 channels are set on the frequencies 2'402 + n MHz (n = 0, 1, 2, ..., 78). The transmission is digital. The modulation type is GSSK (Gaussian Frequency Shift Keying). There are three power classes, which are fixed depending on the maximum transmission power. The maximum output power for
Um Benutzungssicherheit und Vertraulichkeit zu gewährleisten, stellt das Bluetooth-System eine Anwendungsschicht (application layer) und eine Verbindungsschicht (link layer) zur Verfügung. Vier unterschiedliche Parameter werden benutzt, um die Sicherheit auf der Verbindungsschicht aufrechtzuerhalten: Eine öffentliche Adresse (als BD_ADDR bezeichnet), die für jede Bluetooth-Einheit unterschiedlich ist, zwei geheime Schlüssel und eine Zufallszahl, die für jede neue Transaktion unterschiedlich ist. Die öffentliche Adresse ist 48 Bit lang. Der für die Authentifikation benutzte private Schlüssel ist 128 Bit lang, der für die Verschlüsselung benutzte private Schlüssel hat eine konfigurierbare Länge von 8–128 Bit, und die Zufallszahl (RAND) hat ebenfalls eine Länge von 128 Bit.To ensure user security and confidentiality, the Bluetooth system provides an application layer and a link layer. Four different parameters are used to maintain security at the link layer: a public address (called BD_ADDR) that is different for each Bluetooth device, two secret keys, and a random number that is different for each new transaction. The public address is 48 bits long. The private key used for the authentication is 128 bits long, the private key used for the encryption has a configurable length of 8-128 bits, and the Random number (RAND) also has a length of 128 bits.
Die
Ein anderes Leitungskabel zeigt, wie fünf Elektroden an ihren Distalenden in einer planaren Konfiguration angeordnet sind. Die Elektroden können von einem implantierbaren Impulserzeuger angesteuert werden, der mit einer Telemetrieantenne gekoppelt ist. Das System erlaubt die verschiedenen Impulsausgabeoptionen nach dem Implantieren unter Verwendung von Telemetriekommunikation auszuwählen. Es können außerdem Systeme mit teilweise implantierten Erzeugern und Hochfrequenzkopplung verwendet werden.Another lead wire shows how five electrodes are arranged at their distal ends in a planar configuration. The electrodes may be driven by an implantable pulse generator coupled to a telemetry antenna. The system allows the selection of different pulse output options after implantation using telemetry communication. Systems with partially implanted generators and high frequency coupling can also be used.
Die
Die
Die
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Gemäß der
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, einen Neurostimulator sowie ein Datenübertragungsverfahren anzugeben, um den Therapieerfolg des Neurostimulators zu verbessern und damit seinen Einsatzbereich zu erweitern.It is the object of this invention to provide a neurostimulator and a data transmission method in order to improve the therapeutic success of the neurostimulator and thus to expand its field of application.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved by the teaching of the independent claims.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are subject of the dependent claims.
Im folgenden Abschnitt wird auf die Krankheiten eingegangen, die mit Neurostimulatoren behandelt werden können. Hier ist insbesondere die Parkinson'sche Krankheit mit den Symptomen Tremor (Erzittern der Gliedmaßen), Rigor (gesteigerte Grundspannung der Skelettmuskulatur) sowie Akinese (Bewegungsarmut) zu nennen. Sie soll durch tiefe, evtl. mehrkanalige Himstimulation des Subthalamus therapiert werden. Die tiefe evtl. mehrkanalige Hinstimulation des Subthalamus wird auch zur Therapie von essentiellen Tremores (dominant erblicher Ruhetremor), Dystonien (Störung des natürlichen Spannungszustands der Muskeln), Dyskinesien (Störung oder schmerzhafte Fehlfunktion des Bewegsablaufs) sowie Epilepsie eingesetzt. Schmerzpatienten kann durch. Stimulation des spinalen Systems, insbesondere des Rückmarks, geholfen werden. Durch Stimulation des linken Vagusnervs wird Epilepsie therapiert. Ferner kann eine funktionale Elektrostimulation, also die Stimulation von efferenten Bahnen oder Muskelgewebe, beispielsweise bei Querschnittslähmung durchgeführt werden. Durch Stimulation des vestibulären Systems mit bipoleren Kohleelektroden, die hinter den Ohren angebracht werden, können Gleichgewichtsstörungen behandelt werden, die beispielsweise auf Kleinhirnerkrankungen oder Störungen des vestibulären Systems (Gleichgewichtsorgan) beruhen.The following section discusses the diseases that can be treated with neurostimulators. Here Parkinson's disease with the symptoms tremor (trembling of the limbs), Rigor (increased skeletal muscle tension) and akinesia (sedentary lifestyle) should be mentioned. It is to be treated by deep, possibly multichannel brain stimulation of the subthalamus. The deep possibly multi-channel stimulation of the subthalamus is also used for the treatment of essential tremors (dominant hereditary tense tremor), dystonia (disturbance of the natural state of tension of the muscles), dyskinesias (disorder or painful malfunction of the motor process) and epilepsy. Pain patients can get through. Stimulation of the spinal system, especially the spinal cord, can be helped. By stimulating the left vagus nerve epilepsy is treated. Furthermore, a functional electrical stimulation, ie the stimulation of efferent pathways or muscle tissue, for example in paraplegia can be performed. By stimulating the vestibular system with bipolar carbon electrodes, which are placed behind the ears, balance disorders can be treated, for example, based on Kleinhirnerkrankungen or disorders of the vestibular system (organ of balance).
Vorteilhaft an der Verwendung einer Pinselelektrode ist, dass eine hohe Elektrodendichte zur Stimulierung von Gewebe erreicht wird.An advantage of using a brush electrode is that a high electrode density is achieved for stimulating tissue.
Vorteilhaft an einer Netzelektrode ist, dass durch moderne Ätzverfahren die Netzelektrode sehr fein strukturiert werden kann und sie wie die Pinselektrode die Erreichung einer hohen Elektrodendichte ermöglicht. Durch Auflegen einer Netzelektrode auf den Cortex oder den Thalamus ist die Gefahr der Zerstörung von Nervengewebe geringer als beim Einschieben von stabförmigen Elektroden.An advantage of a mesh electrode is that the mesh electrode can be very finely structured by modern etching methods and, like the brush electrode, makes it possible to achieve a high electrode density. By placing a mesh electrode on the cortex or the thalamus, the risk of destruction of nerve tissue is less than when inserting rod-shaped electrodes.
Die Integration der elektronischen Schaltung auf der Netzelektrode bietet den Vorteil, dass die Verbindungsdrähte zwischen elektronischer Schaltung und den einzelnen Elektroden optimal kurz gehalten werden können und so Platz im Körper des Patienten gespart wird, im Körper kein unnötiger Elektrosmog erzeugt wird sowie die Implantation vereinfacht wird.The integration of the electronic circuit on the network electrode has the advantage that the connecting wires between the electronic circuit and the individual electrodes can be kept optimally short and so space is saved in the body of the patient, in the body no unnecessary electrosmog is generated and the implantation is simplified.
Da eine Netzelektrode durch die große Zahl von Einzelektroden verglichen mit anderen Neurostimulatoren einen relativ hohen Energiebedarf hat, werden von der implantierten elektronischen Schaltung Drähte aus dem Körper des Patienten herausgeführt, so dass als Energiequelle dienende Batterien leicht gewechselt werden können.Since a mesh electrode by the large number of individual electrodes compared to other neurostimulators has a relatively high energy demand, be led out of the body of the patient by the implanted electronic circuit wires, so that serving as an energy source batteries can be easily changed.
Die Übertragung von Daten über die Drähte zur Energiequelle reduziert die Belastung des Patienten durch elektromagnetische Strahlung, verglichen mit einer schnurlosen Schnittstelle.The transmission of data across the wires to the power source reduces exposure of the patient to electromagnetic radiation as compared to a wireless interface.
Die Steuerung der elektrischen Stimulation in Abhängigkeit von verschiedenen Sensorsignalen bietet die Möglichkeit, die Stimulation so gering wie möglich, aber so hoch wie nötig einzustellen, um einen bestimmten Therapieerfolg zu erreichen. EMG- und EEG-Signale können auf einfache Weise durch implantierte Elektroden, Nadelelektroden oder auf der Haut aufgeklebte Oberflächenelektroden vom Körper des Patienten abgegriffen werden. Die Verwendung eines Mikrofons bietet die Möglichkeit, sowohl Körpergeräusche wie auch Umgebungsgeräusche bei der Auswahl und Intensität von Stimulationssignalen zu berücksichtigen. So kann das Mikrofon beispielsweise Geräusche des Bluts, also Fließrauschen und den Pulsschlag sowie Atemgeräusche des Patienten bei der Wahl der Stimulationsimpulse sowie deren Intensität berücksichtigen. Darüber hinaus kann ein Mikrofon Zusatzinformationen über die Umwelt des Patienten liefern. Schließlich kann der Patient über das Mikrofon dem Neurostimulator akustische Befehle geben. The control of electrical stimulation in response to different sensor signals provides the opportunity to set the stimulation as low as possible, but as high as necessary, to achieve a certain therapeutic success. EMG and EEG signals can be easily tapped from the patient's body by implanted electrodes, needle electrodes, or surface electrodes glued to the skin. The use of a microphone offers the possibility to consider both body noise and ambient noise in the selection and intensity of stimulation signals. For example, the microphone can take into account noises of the blood, ie flow noise and the pulse beat as well as breathing noises of the patient when choosing the stimulation pulses and their intensity. In addition, a microphone can provide additional information about the patient's environment. Finally, the patient can give acoustic commands to the neurostimulator via the microphone.
Das Abgreifen von elektrischen Signalen am Gleichgewichtsorgan und die Stimulierung der richtigen Nerven oder Muskeln kann zur Therapie des Gleichgewichtssinns eingesetzt werden. Bei einem anderen Krankheitsbild kann der Gleichgewichtssinn durch Stimulation des Gleichgewichtsorgans verbessert werden, um Stürze des Patienten zu vermeiden.The capture of electrical signals on the organ of balance and the stimulation of the right nerves or muscles can be used to treat the sense of balance. In another disease, the sense of balance can be improved by stimulating the organ of balance to avoid falls of the patient.
Vorteilhaft an der Verwendung des Bluetooth-Standards ist, dass die Sendeleistung über 1 mW auf möglichst geringe Werte geregelt wird und so der Patient trotz schnurloser Verbindung nur einer schwachen elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird.An advantage of the use of the Bluetooth standard is that the transmission power is controlled above 1 mW to the lowest possible values and so the patient is exposed to only a weak electromagnetic radiation despite wireless connection.
Die Implantation einer Antenne möglichst dicht unter der Haut ermöglicht die Verwendung einer geringen Sendeleistung und reduziert damit die Einwirkung von Elektrosmog auf den Patienten.The implantation of an antenna as close to the skin as possible allows the use of a low transmission power and thus reduces the effect of electrosmog on the patient.
Vorteilhaft an einer optischen, insbesondere einer Infrarot-Schnittstelle ist, dass der Patient vor Funkfrequenzen verschont wird. Eine Infrarot-Schnittstelle kann unter der Haut (subkutan) implantiert werden, weil die Absorption von infraroter Strahlung durch Gewebe relativ gering ist. Ist der Neurostimulator in der Lage, gemessene Sensordaten über eine Sendeeinrichtung zu einem Steuergerät zu übertragen, so können diese in vorteilhafter Weise dort genauer ausgewertet werden, weil im Steuergerät eine größere Rechenleistung zur Verfügung steht.An advantage of an optical, in particular an infrared interface is that the patient is spared from radio frequencies. An infrared interface can be implanted under the skin (subcutaneously) because the absorption of infrared radiation by tissue is relatively low. If the neurostimulator is able to transmit measured sensor data via a transmitting device to a control device, then these can be evaluated there in an advantageous manner, because a greater computing power is available in the control device.
Die Verwendung eines Teils der Applikationselektroden als Sensorelektroden führt zu einem flexibleren Einsatz des Neurostimulators. Auf diese Weise kann nach der Implantation noch bestimmt werden, welche Elektrode als Stimulations- oder als Sensorelektrode verwendet wird.The use of a portion of the application electrodes as sensor electrodes leads to a more flexible use of the neurostimulator. In this way it can still be determined after the implantation which electrode is used as a stimulation electrode or as a sensor electrode.
Vorteilhaft an der Möglichkeit, einen periodischen Signalverlauf mit mehr als einem Impuls pro Periodendauer einzugeben, ist, dass hierdurch flexibles Experimentieren mit mehreren Impulsen möglich ist. Vorteilhaft an einer Speicherung der verschiedenen Impulse in einer verketteten Liste von Datenstrukturen, von denen jede einen Verweis auf eine weitere Datenstruktur enthalten kann, ist die flexible Programmierung der Impulse in einer Periode ohne Begrenzung auf eine bestimmte Anzahl von Impulsen. Vorteilhaft daran, dass die Impulsbreite und Impulshöhe des ersten Impulses als Standardimpulsbreite bzw. -höhe interpretiert wird, ist, dass die Eingabe, die Speicherung im Steuergerät sowie die Übertragung von Steuergerät an einen Neurostimulator weniger Werte erfordert, falls weitere Impulse die gleiche Breite und/oder die gleiche Höhe wie der erste Impuls haben. Insbesondere die weniger aufwendige und damit ergonomischere Eingabe ist vorteilhaft.An advantage of the possibility of entering a periodic waveform with more than one pulse per period is that this flexible experimentation with multiple pulses is possible. An advantage of storing the various pulses in a linked list of data structures, each of which may include a reference to another data structure, is the flexible programming of the pulses in a period without limitation to a certain number of pulses. Advantageous in that the pulse width and pulse height of the first pulse is interpreted as a standard pulse width or height, is that input, storage in the controller, and transfer of controller to a neurostimulator requires fewer values if further pulses have the same width and / or or the same height as the first impulse. In particular, the less expensive and thus more ergonomic input is advantageous.
Vorteilhaft an der Verwendung eines aperiodischen Signalverlaufs ist, dass die natürlicherweise von den Nervenzellen erzeugten Signale lediglich näherungsweise periodisch sind und somit ein aperiodischer Signalverlauf den natürlichen Verhältnissen besonders nahe kommt.An advantage of the use of an aperiodic waveform is that the signals naturally generated by the nerve cells are only approximately periodic and thus an aperiodic waveform is particularly close to the natural conditions.
Vorteilhaft an der Verwendung einer beliebigen Impulsform anstelle eines einfachen Rechteckimpulses ist, dass hierdurch natürliche Impulsformen verwendet werden können.The advantage of using any pulse shape instead of a simple rectangular pulse is that this natural pulse shapes can be used.
Vorteilhaft an der Verwendung derselben Datenstrukturen zur Übertragung vom Steuergerät zu einem Neurostimulator, wie sie zur Speicherung einer Impulsperiode im Steuergerät verwendet werden, ist, dass diese Datenstrukturen Impulsfolgen bereits effizient speichern. Die Tatsache, dass der Verweis in einem Datenpaket oder einer Datenstruktur auf ein anderes Datenpaket oder eine andere Datenstruktur die Menge von Daten angibt, die zwischen dem Beginn des Verweises und dem weiteren Datenpaket übertragen werden, stellt eine Anpassung des Verweises an ein Datenübertragungsverfahren dar.An advantage of using the same data structures for transmission from the control unit to a neurostimulator, as used for storing a pulse period in the control unit, is that these data structures already efficiently store pulse sequences. The fact that the reference in one data packet or data structure to another data packet or data structure indicates the amount of data transferred between the beginning of the reference and the further data packet represents an adaptation of the reference to a data transmission method.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:
Wie weiter unten anhand von
In einer anderen Ausführungsform können die Applikationselektroden als gegeneinander isolierte Ringe auf einem Stab ähnlich einem Klinkenstecker ausgeführt sein, wie es bei dem in der
Darüber hinaus können auch Oberflächenelektroden als Applikationselektroden verwendet werden. Insbesondere zur Therapie des Gleichgewichtsorgans werden hinter den Ohren befestigte Kohleelektroden eingesetzt.In addition, surface electrodes can also be used as application electrodes. In particular, for the therapy of the equilibrium organ behind the ears attached carbon electrodes are used.
In weiteren Ausführungsformen können die Elektroden gegenüber dem anzuregenden Gewebe isoliert sein, so dass die Stimulation kapazitiv erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Stimulation von Nervenzellen magnetisch erfolgen.In further embodiments, the electrodes may be isolated from the tissue to be excited so that the stimulation is capacitive. In another embodiment, the stimulation of nerve cells may be magnetic.
Bei elektrischer, kapazitiver oder magnetischer Ankopplung kann die Stimulation von Nervenzellen hauptsächlich durch eine Erhöhung der Impulsfrequenz, eine Vergrößerung der Impulsbreite oder eine Erhöhung der Impulshöhe erfolgen. Die Impulshöhe wird vorzugsweise als Spannung in Volt angegeben. Sie kann jedoch auch als Strom in Ampère, Ladung in Coulomb oder Magnetfeld in Tesla spezifiziert werden.In electrical, capacitive or magnetic coupling, the stimulation of nerve cells can be done mainly by increasing the pulse frequency, increasing the pulse width or increasing the pulse height. The pulse height is preferably indicated as voltage in volts. However, it can also be specified as current in ampere, charge in coulomb or magnetic field in Tesla.
In einer wieder anderen Ausführungsform kann Gewebe mechanisch durch Druck stimuliert werden. Hierzu können Piezoelemente eingesetzt werden, alternativ ist die Verwendung von Bauteilen, die den Effekt der Magnetostriktion verwenden, möglich. In einer weiteren Ausführungsform kann die Stimulation auf chemischem Weg erfolgen. Durch mikromechanisch hergestellte Ventile können Neurotransmitter im Nervengewebe ausgeschüttet werden, so dass Synapsen angeregt werden.In yet another embodiment, tissue may be mechanically stimulated by pressure. For this purpose, piezoelectric elements can be used, alternatively, the use of components that use the effect of magnetostriction, possible. In a further embodiment, the stimulation can be done chemically. By micromechanically produced valves neurotransmitters can be released in the nerve tissue, so that synapses are stimulated.
Schließlich ist eine thermische Stimulation in einigen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen. Eine thermische Stimulationseinrichtung kann dadurch realisiert werden, dass metallische Streifen auf einer flexiblen Kunststofffolie aufgebracht werden. Die Strukturierung erfolgt vorzugsweise durch photolithographische Verfahren, durch die sehr feine Strukturen ätzbar sind. An bestimmten Stellen wird die Dicke und/oder Breite der Metallstreifen reduziert.Finally, thermal stimulation is provided in some embodiments of the invention. A thermal stimulation device can be realized by applying metallic strips on a flexible plastic film. The structuring is preferably carried out by photolithographic methods, by which very fine structures can be etched. At certain points, the thickness and / or width of the metal strips is reduced.
Dadurch entsteht lokal eine Erhöhung des elektrischen Widerstands, wodurch bei Stromfluss der in der Breite und/oder Dicke reduzierte Bereich erhitzt.As a result, an increase in the electrical resistance occurs locally, as a result of which, when the current flows, the area reduced in width and / or thickness is heated.
Anstelle einer Reduzierung der Metallschicht in ihrer Dicke und/oder Breite kann auch ein anderes, weniger leitfähiges Material eingesetzt werden. Es kann sich dabei um ein Metall mit höherem spezifischen Widerstand oder auch um amorphes oder polykristallines Silizium handeln, dessen spezifischer Widerstand durch Dotierung eingestellt werden kann.Instead of a reduction of the metal layer in its thickness and / or width may also be other, less conductive material can be used. It may be a metal with higher resistivity or even amorphous or polycrystalline silicon whose resistivity can be adjusted by doping.
Die Metallbahnen werden entweder durch eine Lackschicht oder eine weitere Folie isoliert, so dass eine elektrische Anregung des Gewebes unterbunden wird. Wie in Zusammenhang mit
In bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung können verschiedene schnurlose Schnittstellen vorgesehen sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Neurostimulators
Die Antenne
In einer weiteren Ausführungsform kann die Antenne
In einer anderen Ausführungsform kann die elektronische Schaltung
Ferner kann der Datenaustausch zwischen Schaltung
An den Neurostimulator können ferner einer oder mehrere Sensoren angeschlossen sein. Als Sensoren können eine oder mehrerer Sensorelektroden
Ferner kann ein Mikrofon
Darüber hinaus können elektrochemische Sensoren vorgesehen sein, die die Blut- oder Lymphzusammensetzung messen. Insbesondere kann bei Diabetes-Patienten der Blutzuckergehalt bestimmt werden.In addition, electrochemical sensors can be provided which measure the blood or lymph composition. In particular, in diabetes patients, the blood sugar content can be determined.
Ferner können Initialsensoren, also Beschleunigungssensoren (Accelerometer)
Die Erfassung von Körperbewegungen kann nicht nur durch Initialsensoren, sondern ergänzend zu oder anstelle von Initialsensoren durch Goniometer erfolgen. Ein Goniometer ist ein Gerät, um verbundene Winkel zu messen. So kann beispielsweise mit einem Goniometer der Winkel zwischen dem rechten Oberarm und dem Oberkörper des Patienten gemessen werden. Durch Frequenzfilterung und weitere Analysenverfahren kann auch aus Goniometersignalen der Tremor oder eine Ruder- oder Abstützbewegung vor bzw. nach einem Sturz des Patienten bestimmt werden. Ferner kann bei funktioneller Stimulation überwacht werden, inwieweit die Stimulation eines Muskels eine Bewegung hervorruft, und die Stimulation über diese Rückkopplung gesteuert werden.The detection of body movements can be done not only by initial sensors, but in addition to or instead of initial sensors by goniometer. A goniometer is a device to measure connected angles. For example, with a goniometer, the angle between the right upper arm and the upper body of the patient can be measured. Frequency filtering and further analysis methods can also be used to determine the tremor or a rudder or support movement from goniometer signals before or after a fall of the patient. Furthermore, with functional stimulation, it can be monitored to what extent the stimulation of a muscle causes movement, and the stimulation is controlled via this feedback.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Druck mindestens eines Fußes des Patienten gegenüber dem Boden gemessen. Dies kann beispielsweise durch piezoelektrische oder piezoresistive Schuheinlagen erfolgen. Es hat sich herausgestellt, dass gerade die Signale solcher Schuheinlagen sich besonders gut dazu eignen, ein Maß für den Gleichgewichtszustand von Parkinson-Patienten zu ermitteln. Ferner kann auch der Rigor von Parkinson-Patienten durch Auswertung solcher Signale bestimmt werden.In another embodiment, the pressure of at least one foot of the patient is measured against the ground. This can be done for example by piezoelectric or piezoresistive shoe inserts. It has been found that it is the signals of such insoles that are particularly suitable for determining a measure of the state of equilibrium of Parkinson's patients. Furthermore, the rigor of Parkinson's patients can be determined by evaluating such signals.
Durch piezoelektrische oder -resistive Schuheinlagen wird die Druckverteilung ortsabhängig über eine oder beide Fußsohlen gemessen. In einer Ausführungsform kann eine solche Einlage aus vier Piezosensoren bestehen, über denen eine feste Plattform angebracht ist, auf die sich der Patient mit einem Fuß abstützt.By piezoelectric or -resistive shoe inserts, the pressure distribution is measured depending on the location of one or both soles. In one embodiment, such an insert may consist of four piezosensors, over which a fixed platform is mounted, on which the patient is supported with one foot.
Die elektrische Schaltung
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die zentrale Verarbeitungseinheit
In der elektronischen Schaltung
Die Bestimmung des Patientenzustands kann aufgrund einer geeignete Analyse der Sensorsignale erfolgen. Zur Unterscheidung beider Patientenzustände kann insbesondere ein Mikrophon eingesetzt werden. In ähnlicher Weise kann eine Umschaltvorrichtung zwischen den Digital-Analog-Wandlern
In der Speichereinheit der zentralen Verarbeitungseinheit
Ist der Neurostimulator
Die Verwendung des Bluetooth-Standards für eine solcher Anwendung ist besonders vorteilhaft, weil hier jedem Funkmodul eine eindeutige Nummer zugewiesen ist, so dass sich dadurch das Zusammenspiel mehrerer Geräte vereinfacht, wie es in der Anmeldung Nr. 101 16 361.4 beschrieben ist.The use of the Bluetooth standard for such an application is particularly advantageous because each radio module is assigned a unique number, thereby simplifying the interaction of multiple devices, as described in application no. 101 16 361.4.
Als Energiequelle für die elektronische Schaltung
Prinzipiell können alle in
Piezosummer und LEDs dienen zur Kontrolle des Betriebs des Neurostimulators und zum Warnen des Patienten vor kritischen Zuständen. Wird der Neurostimulator
In dieser Ausführungsform sind die Stimulationseinrichtung und die elektronische Schaltung
In der elektronischen Schaltung
Das Senden und Empfangen von Daten kann im Zeitmultiplexverfahren erfolgen, so dass zu einem Zeitpunkt Daten entweder gesendet oder empfangen werden. Andererseits sind die gesendeten Daten ja in der elektronischen Schaltung bekannt, so dass sie aus dem vom Analog-Digital-Wandler empfangenen Signal herausgerechnet werden können. Auf diese Weise ist gleichzeitiges Senden und Empfangen möglich. In einer anderen Ausführungsform können die zu sendenden und empfangenen Daten von der elektronischen Schaltung
In einer weiteren Ausführungsform kann die Spule
In einer weiteren Ausführungsform kann die Versorgungs- und Kommunikationsleitung
Die Versorungs- und Kommunikationsleitung
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die elektronische Schaltung
Dies kann beispielsweise ein Funkmodul für den Bluetooth-Standard sein, das durch Antenne
Das Steuergerät kann auch zur Überwachung des Patienten in seiner Wohnung eingesetzt werden. In diesem Fall ist es vorzugsweise über ein Modem mit einem Kranken- oder Sanitätshaus verbunden, so dass das Steuergerät automatisch einen Notruf absetzen kann (siehe 101 16 361.4).The controller can also be used to monitor the patient in his home. In this case, it is preferably connected via a modem to a hospital or medical supply, so that the control unit can automatically make an emergency call (see 101 16 361.4).
Ferner kann das Steuergerät auch mit einer Software zur Diagnose ausgerüstet sein. Diese Diagnosesoftware kann entweder nur die Daten auswerten, die vom Stimulator aktuell gemessen werden oder auch die im Stimulator aufgezeichneten Daten einbeziehen, falls solche zur Verfügung stehen. Im letzteren Fall wird die Diagnosequalität verbessert, weil der Arzt seine Diagnose aufgrund einer wesentlich größeren Datenbasis stellen kann. Der Stimulator kann den Patienten ja rund um die Uhr überwachen.Furthermore, the control unit can also be equipped with software for diagnosis. This diagnostic software can either evaluate only the data that is currently being measured by the stimulator or that includes the data recorded in the stimulator, if available. In the latter case, the diagnostic quality is improved because the doctor can make his diagnosis due to a much larger database. The stimulator can monitor the patient around the clock.
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei der Schnittstelle zwischen Neurostimulator und Steuergerät um eine optische Schnittstelle, insbesondere eine Infrarot-Schnittstelle, handeln. Aus diesem Grund sind schematisch Leuchtdiode
Wie oben erwähnt, kann die Datenübertragung auch durch kapazitive, magnetische oder akustische Ankopplung erfolgen.As mentioned above, the data transmission can also be done by capacitive, magnetic or acoustic coupling.
Um eine kapazitive Ankupplung zu erreichen, können die Applikationselektroden
Da die Applikationselektroden gegeneinander isoliert sind, können sie einzeln als Elektroden durch die elektronische Schaltung
Ferner können die Drähte
Die Sensorelektroden
Eine weitere Ausführungsform der Stimulationseinrichtung
Um die Verbindungsdrähte zwischen den Einzelelektroden
Die Netzelektrode wird nach Öffnen der Schädeldecke direkt auf den Cortex (das Gehirn) gelegt. Alternativ kann sie auch auf den Thalamus oder Teile der Basalganglien gelegt werden, soweit diese operativ zugänglich gemacht werden können.The net electrode is placed directly on the cortex (the brain) after opening the skull. Alternatively, it may also be placed on the thalamus or parts of the basal ganglia as far as they can be surgically accessed.
Der Träger der Netzelektrode ist elastisch und weist in etwa die Form des Gehirnteils auf, den er kontaktieren soll. Aufgrund der großen Zahl von Einzelelektroden sorgt eine Netzelektrode für einen relativ hohen Stromverbrauch. Deshalb wird die integrierte Schaltung vorzugsweise über eine Versorgungs- und Kommunikationsleitung mit einer außerhalb des Körpers angebrachten Energiequelle verbunden, wie das im Zusammenhang mit
Um den Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Neurostimulatoren zu erweitern, ist es vorteilhaft, die Möglichkeit zu schaffen, mit verschiedenen Impulsfolgen zu experimentieren. Hierzu muss die zentrale Verarbeitungseinheit
Zur Darstellung der programmierten Impulsfolge wird vorzugsweise auf einem Monitor oder einem Display des Steuergeräts die Form der programmierten Impulse
Eine Periode beginnt mit einem Impuls, wenn mit einem Elektrodenpaar gearbeitet wird. Darauf kann eine große Zahl von weiteren Impulsen programmiert werden, deren Zahl lediglich durch den im Neurostimulator zur Verfügung stehenden Speicher begrenzt ist. Zwar begrenzt auch der im Steuergerät verfügbare Speicher die Anzahl von Impulsen, jedoch steht im Steuergerät ein um Größenordnungen umfangreicherer Speicher zur Verfügung, so dass dies nicht der begrenzende Faktor ist. Zur Stimulation können periodische und nicht-periodische Impulsfolgen verwendet werden. Hierzu werden vorzugsweise die in
Jede der Datenstrukturen
So sind zur Beschreibung einer Impulsfolge die Datenstruktur
In der bevorzugten Ausführungsform weist die Datenstruktur
Der Verweis „weitere?” kann einen Verweis auf eine der Datenstrukturen
Die Datenstrukturen
Das „weitere?”-Feld der Datenstruktur, die den letzten Impuls beschreibt, enthält einen Wert, von dem bekannt ist, dass er nicht auf eine weitere Datenstruktur verweist. Dieser Wert wird in einigen Programmiersprachen als NULL bezeichnet und hat vorzugsweise den Wert 0.The "more?" Field of the data structure describing the last pulse contains a value that is known not to refer to another data structure. This value will be in some Programming languages referred to as NULL and preferably has the
Die Datenstrukturen
Die Datenstruktur
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Anzahl von Teilimpulsen vorzugsweise auf 100 oder 1000 festgelegt. Bei dieser Ausführungsform entfällt das Feld ”Zahl der Teilimpulse” in Datenstruktur
In der Datenstruktur
Die Datenstruktur
Die Eingabe der Datenstruktur
Durch Klicken des „Abbrechen”-Buttons wird der Eingabedialog
Wird in diesem Eingabedialog keine Impulsbreite oder die gleiche Impulsbreite wie in die Datenstruktur
Durch diese Bedienungsführung ist die Bedienperson nicht gezwungen, die Impulse in ihrer zeitlichen Reihenfolge einzugeben. Es wird deshalb vorzugsweise im Steuergerät eine Sortierfunktion vorgesehen, die die Datenstrukturen so sortiert, dass ein Verweis im Feld „weitere?” einer Datenstruktur auf eine Datenstruktur mit einer späteren Anfangszeit zeigt. Auf diese Weise wird der Neurostimulator beim Auswerten der Datenstrukturen nicht gezwungen, nach jedem Impuls die verbleibende Liste nach dem nächsten Impuls zu durchsuchen. Vor dem Sortierschritt wird überprüft, ob die Anfangszeiten der Impulse noch innerhalb einer Periode liegen. Wurde eine größere Anfangszeit als die Periodendauer angegeben, so wird von der Anfangszeit die Periodendauer solange abgezogen, bis die Anfangszeit zwischen 0 und der Periodendauer liegt. Dies kann durch eine Modul-Funktion realisiert werden. Through this operation, the operator is not forced to enter the pulses in their chronological order. Therefore, a sorting function is preferably provided in the control unit which sorts the data structures in such a way that a reference in the field "further?" Of a data structure points to a data structure having a later start time. In this way, when evaluating the data structures, the neurostimulator is not forced to search the remaining list for the next pulse after each pulse. Before the sorting step, it is checked whether the start times of the pulses are still within a period. If a longer start time has been specified than the period duration, then the period duration is subtracted from the start time until the start time lies between 0 and the period duration. This can be realized by a module function.
Überlappen sich zwei Impulse, so wird die Impulshöhe des Impulses mit der späteren Anfangszeit ausgegeben. In einer anderen Ausführungsform werden im Überlappungsbereich die Impulshöhen der sich überlappenden Impulse addiert. Dies erfordert jedoch eine höhere Rechenleistung, was wiederum zu einem höheren Stromverbrauch führt.If two pulses overlap, the pulse height of the pulse is output with the later start time. In another embodiment, the pulse heights of the overlapping pulses are added in the overlap area. However, this requires a higher computing power, which in turn leads to a higher power consumption.
Eine Impulsfolge kann anstelle der Datenstruktur
Soll das Steuergerät über einen Neurostimulator mehrere Elektroden steuern, so wird die Datenstruktur
Der Eingabedialog
Die Datenstrukturen
Dabei gibt ein Pointer eine feste Adresse im Arbeitsspeicher an, während ein Handle (Deutsch: Griff) einen Bezeichner für einen verschiebbaren Speicherbereich darstellt. Bei der Datenübertragung vom Steuergerät zum Neurostimulator gibt der Verweis vorzugsweise die Menge von Daten an, die zwischen dem Beginn des Verweises und dem Datenpaket mit der Datenstruktur, auf die der Verweis zeigt, angibt. Die Menge von Daten wird dabei vorzugsweise in Bit, Byte oder ganzzahligen Vielfachen davon angegeben.In this case, a pointer specifies a fixed address in the main memory, while a handle (German: handle) is an identifier for a movable memory area. In the data transfer from the controller to the neurostimulator, the reference preferably indicates the amount of data indicating between the beginning of the reference and the data packet having the data structure pointed to by the reference. The amount of data is preferably given in bits, bytes or integer multiples thereof.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Neurostimulatorneurostimulator
- 22
- Applikationseinrichtungapplication device
- 33
- Applikationselektrodenapplication electrodes
- 44
- elektronische Schaltungelectronic switch
- 55
- zentrale Verarbeitungseinheitcentral processing unit
- 66
- Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
- 77
- Analog-Digial-WandlerAnalog-to-digial converter
- 88th
- Leuchtdiode (LED)LED (LED)
- 99
- Photodiodephotodiode
- 1010
- Antenneantenna
- 1111
- Sensorelektrodensensor electrodes
- 1212
- Mikrophonmicrophone
- 1313
- piezoresistive Schuheinlagenpiezoresistive shoe inserts
- 1414
- Beschleunigungssensoraccelerometer
- 1515
- Gyroskopgyroscope
- 1616
- Versorgungs- und KommunikationsleitungSupply and communication line
- 1717
- Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
- 1818
- Kondensatorcapacitor
- 1919
- Treiberdriver
- 2020
- Kondensatorcapacitor
- 2121
- SpuleKitchen sink
- 2222
- Kondensatorcapacitor
- 2323
- Batteriebattery
- 2424
- LaptopLaptop
- 2525
- Antenneantenna
- 2626
- Leuchtdiode (LED)LED (LED)
- 2727
- Photodiodephotodiode
- 4040
- Kanülecannula
- 4141
- Drähtewires
- 4343
- Nervengewebenerve tissue
- 4444
- Applikationselektrodenapplication electrodes
- 4545
- Kopfhautscalp
- 4646
- zu implantierendes Endeend to be implanted
- 4747
- herausführendes Endeleading end
- 5050
- Netzelektrodemesh electrode
- 5151
- Elektrodenelectrodes
- 5252
- Trägercarrier
- 5353
- Kontaktstellencontact points
- 5454
- integrierte Schaltungintegrated circuit
- 6060
- Zeitanalysetime analysis
- 6161
- Spannungsachsevoltage axis
- 6262
- Impulspulse
- 70–7870-78
- Datenstrukturendata structures
- 8080
- Eingabedialoginput dialog
- 9090
- Menüleistemenu bar
- 9191
- Drop-Down-MenüDrop-down menu
Claims (20)
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