CN108136182B - 应用硬膜外电刺激的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施方案涉及应用硬膜外电刺激以改善瘫痪单独中的运动功能或生理反应的方法。更具体地,本发明涉及创建和应用硬膜外刺激的特定配置以辅助或引起患者进行复杂运动或以减轻瘫痪的一种或多种继发性后果的方法,所述继发性后果包括但不限于心血管、呼吸、膀胱、温度和性功能障碍。
Description
本申请要求于2015年08月18日提交的题为METHODS FOR DETERMININGCONFIGURATIONS OF EPIDURAL STIMULATION FOR MOTOR FUNCTION AND OTHERPHYSIOLOGICAL RESPONSES的美国临时申请序列号62/206,621的权益,通过引用并入本文。
本发明是在国立卫生研究院授予的拨款号R01HD080205的政府支持下完成的。美国政府对本发明享有一定的权利。
发明领域
本发明的实施方案涉及应用硬膜外电刺激以在瘫痪个体中改善运动功能或生理反应的方法。更具体地,本发明涉及创建和应用硬膜外刺激的特定配置以辅助或引起患者进行复杂的运动功能或减轻瘫痪的一种或多种继发性后果的方法,所述继发性后果包括但不限于心血管、呼吸、膀胱、温度和性功能障碍。
发明背景
严重脊髓损伤(SCI)导致低于脊髓损伤水平的感觉运动功能的部分(不完全)或基本完全丧失。对于运动功能完全或不完全丧失的个体,已经通过任务特异的身体康复训练证实站立和步态恢复的大幅恢复。最近,任务特异的身体康复训练已经与患有不完全和完全性运动麻痹的患者的脊髓硬膜外刺激(ES)相结合。高密度硬膜外刺激电极阵列可以向脊髓区域提供空间选择性刺激以促进或引起肌肉运动。定位患者脊髓以递送电刺激已经用于其它应用(如疼痛管理),但尚未用于辅助SCI患者进行复杂运动移动的目的。在患有SCI的患者中产生功能性站立、步进和其它运动移动需要组装和递送任务特异性且患者特异性的复杂的刺激模式,并需要在不同ES程序之间的平滑过渡,其每个仍有挑战。另外,也可以通过对生理反应和对个体特异性的复杂ES模式来减轻瘫痪的继发性后果。相反,用于疼痛管理和其它应用的典型的市售脊髓刺激系统被设计为一次只能运行一个ES程序,无论是单次迭代还是重复循环。
发明概述
在人类运动研究的背景下,我们完成了出乎意料的观察,即已被诊断为具有临床运动完全性脊髓损伤的个体(即,无法主动激活低于其损伤程度的肌肉),当也接受强烈的运动训练时,发展出仅在存在腰骶脊髓的强直ES时才自主移动其脚趾、脚踝、膝盖和臀部的能力。甚至更出乎意料的是,在几个月的时间里,患者报告了瘫痪的继发性后果的减轻,这包括改善的温度调节、肠和膀胱功能,和正常化的性活动。我们还测量了心血管和呼吸功能的显著改善,即使在没有刺激的情况下也能在一整天内持续。我们的研究表明,ES有助于恢复心血管和呼吸功能的显著水平的自主控制,以及在损伤水平以下自主控制腿部运动的能力。ES干预将为目前无法治疗的个体提供直接治疗选择。此类干预措施可以显著降低医疗保健系统、护理人员和社会的成本。
应该理解,在本概述部分以及本申请中的其它地方描述的各种设备和方法可以表示为大量的不同组合和子组合。所有此类有用的、新颖的和创造性的组合和子组合都在本文中加以考虑,认识到这些组合中的每一个的明确表述是不必要的。
附图简述
结合附图参考以下描述将更好地理解本发明。
图1A、1B和1C是描绘电极的示例性基本单元的电极阵列图。
图2是描绘来自两个队列(每个队列包含电极的两个基本单元)的电刺激序列的组装(assembly)的电极阵列图。
图3是描绘由四个序列组成的电刺激程序及每个序列的特异性定时(timing)信息的图。
图4是描绘电刺激方案(protocol)的流程图,所述电刺激方案包含平行制定的两条线,每条线包含串联制定的两个电刺激程序。
图5是描绘用于向患者提供电刺激以促进患者进行复杂任务的过程的流程图。
图6A的图描绘了当患者在仰卧位和坐起位之间转换时,患者的收缩压和舒张压以及心率。
图6B的图描绘了接受电刺激和训练后,患者在仰卧位和坐起位之间转换时的图6A中收缩压和舒张压以及心率。
发明详述
为了促进对本发明原理的理解,现在将参考附图中示出的选定实施方案并且将使用特定语言来描述这些实施方案。然而,应该理解的是,由此不意图限制本发明的范围;涵盖所描述或说明的实施方案的任何改变和进一步修改,以及如本文所示的本发明的原理的任何进一步应用,如本发明所属领域的技术人员通常会想到的。非常详细地示出本发明的至少一个实施方案,但对于相关领域的技术人员而言显而易见的是,为了清楚起见,可以没有示出一些特征或特征的某些组合。
除非另有说明,在此文档中对“发明”的任何引用是对发明家族的实施方案的引用,其中没有包含在所有实施方案中必须包含的特征的单个实施方案。此外,尽管可能会提到由本发明的一些实施方案提供的“优点”,但是应当理解,其它实施方案可以不含那些相同的优点,或可以含有不同的优点。本文描述的任何优点都不应解释为对任何权利要求的限制。
特定的量(空间维度、角度、无量纲参数等)可以在本文中明确或隐含地使用,此类特定的量作为例子呈现并且是近似值,除非另有说明。有关具体物质组合物的讨论仅作为实例给出,并不限制其他物质组合物的适用性,特别是具有类似特性的其他物质组合物,除非另有说明。
具有精确且优化的刺激配置的硬膜外刺激和强烈的任务特异性训练的具体组合已经导致以前在严重瘫痪个体中看不到的功能和生理反应的恢复。针对每个任务、运动行为或生理反应的配置的优化是在使用硬膜外刺激以恢复运动功能和生理反应时产生独特且特定的电场的新策略,所述运动功能和生理反应包括但不限于瘫痪个体中的站立、步进、自主性自主功能、心血管功能、肠功能、膀胱功能、温度调节、血流和循环、呼吸功能、代谢功能和认知。
本发明需要相对于电极刺激部位、频率、脉冲宽度和刺激强度的电动机激发的响应的详细定位。在电极阵列中不同位置处的刺激的情况下定位低频率的响应的过程提供了脊髓兴奋性模式的蓝图,该模式指导用于运动行为、生理反应和任务特异性训练的更复杂配置的选择。开发了用于每个肌肉的激活的图以鉴定电极、频率、脉冲宽度和刺激强度的区域,其中运动行为存在激动性和拮抗性活性。开发了用于生理反应的激活的图以鉴定电极、频率、脉冲宽度和刺激强度的区域,其中优化了生物学上适当的反应。定义的刺激配置与任务特异性的运动训练方案以及心血管、呼吸、膀胱和肠活动的特定训练的组合引起最佳行为和生理反应。
参考图1A-C,提供了示例性电极阵列10,其包含设置在柔性生物相容性材料上的多个电极。在其它实施方案中,也可以使用其它高密度电极阵列。优选地,电极包含本领域已知的一种或多种生物相容性金属或合金。在图1A-C中描绘的实施方案中,电极阵列10包含15个电极。在进一步的实施方案中,可以提供额外的或更少的电极。垫(pad)上的每个电极可以配置为发挥阳极、阴极或抑制电流流动的高阻抗功能。发挥刺激电极功能的电极(其可以是阴极或阳极)递送具有确定的频率、振幅、脉冲宽度、和开始和结束时间的电脉冲。
在各种实施方案中,电极阵列10可操作地连接到控制电路,该控制电路允许选择用于激活(也称作刺激)的电极,并且控制电极配置,即电极是发挥阳极、阴极还是高阻抗功能;和通过电极递送的电脉冲的频率、振幅、脉冲宽度,以及开始和结束时间。在某些实施方案中,每个变量对于每个单独电极都是可独立选择的和可控的。在一些实施方案中,电极阵列可操作地连接到脉冲发生器,如电池或其它电流源。在某些实施方案中,电极阵列、脉冲发生器和控制电路植入患者体内。在某些实施方案中,控制电路包括控制器(如微处理器)、计算机可读存储介质(如可记录的计算机存储器)、接收电子数据(其包括但不限于电刺激程序和方案)的接收器,和用于缩放(scaling)从脉冲发生器递送到电极阵列的脉冲电压的振幅驱动器(amplitude driver)。
电极组在本文中称为基本单元或初级(primary)亚组,所述电极组由至少两个电极组成,并且所述电极包含至少一个阳极和至少一个阴极,并且每个具有基本相同的频率、脉冲宽度、振幅以及开始和结束时间。不同的基本单元可以共享作为接地(ground)的普通电极。
图1A-C描绘了包含两个、四个和六个电极的基本单元。图1A描绘了包含含有两个电极的基本单元的电极阵列10。图1A中所示的示例性的基本单元为阴极驱动的刺激系统,其中阴极12是刺激电极,其产生具有35Hz频率、200μs脉冲宽度和4V振幅的电脉冲。阳极14是接地(ground)。不以减号(-)或加号(+)显示的电极功能为高阻抗,并且在该基本单元中不起运行(active)作用。图1B描绘了具有激活的电极的不同模式的电极阵列10,所述激活的电极展示含有四个电极的基本单元。图1B中所示的示例性基本单元是阴极驱动的刺激系统,其中阴极16是刺激电极,其产生具有70Hz频率、400μs脉冲宽度和10V振幅的电脉冲,阴极18是刺激电极,其产生具有70Hz频率、400μs脉冲宽度和6.5V振幅的电脉冲,并且阴极20是刺激电极,其产生具有70Hz频率、400μs脉冲宽度和3V振幅的电脉冲。阳极20是接地。图1C描绘了具有激活的电极的进一步的模式的电极阵列10,所述激活的电极展示包含六个电极的基本单元。图1C中所示的示例性基本单元是阴极驱动的刺激系统,其中阴极16、18和20是刺激电极,其产生如结合图1B所述的电脉冲,并且阴极24是刺激电极,其产生具有70Hz频率、400μs脉冲宽度和4V振幅的电脉冲。阳极14和22是接地。在其它实施方案中,可以激活电极阵列10中其它电极或电极的组合以创建其它基本单元。在进一步的实施方案中,基本单元可以是阳极驱动的刺激系统,其中阳极是刺激电极并且阴极是接地。
现在参考图2,队列或次级亚组是由至少一个基本单元组成的电极组。在一些实施方案中,将基本单元分组为队列(cohort),使得队列的刺激产生预定的生理或运动反应,如弯曲患者的腓肠肌。在某些实施方案中,队列包含至少一个基本单元,并且在其他实施方案中包含至少两个并且不超过15个基本单元。在其它实施方案中,在先前不将电极分组为基本单元的情况下将电极分组为队列。队列内的所有刺激电极具有相同的频率、脉冲宽度和开始/结束时间,但它们的振幅可以不同。图2描绘了示例性的第一队列21,其包含来自基本单元22、23的8个电极。图2还描绘了示例性的第二队列24,其包含来自基本单元25、26的8个电极。如图2中所示,队列可以包含共同共享接地电极(在本实例中为阴极)的基本单元,使得多个刺激电极(在本实例中为阳极)共享接地电极。
序列或三级亚组是由至少一个队列组成的电极组,其中序列中的每个电极共享相同的开始时间和结束时间。将队列分组为序列,使得序列的刺激产生更复杂的生理或运动反应。例如,设计为促进患者右腿行走运动的序列可以包含刺激患者腓肠肌的队列,刺激患者四头肌的队列,和刺激患者腿后肌(hamstring muscle)的队列。没有将序列内的单独电极分配至序列内的多个队列,使得在给定的序列内队列之间没有共享电极。序列中的不同队列可以具有不同的频率和脉冲宽度,但具有相同的开始和结束时间。图2描绘了由第一队列21和第二队列24组成的序列28。
程序是在定义的定时顺序中激活的一个或多个序列的集合以进行特定的运动行为或生理反应(如站立、行走、排尿膀胱、维持血压等)。每个序列定义其定时信息,例如程序内部的延迟、循环开启持续时间和循环关闭持续时间。例如,设计为促进行走的程序可以包含两个序列,一个促进患者右腿的行走运动和另一个促进患者左腿的行走运动。
图3示意性地描绘了由3个序列组成的程序30,每个序列由水平行表示,每个要素的水平长度表示该要素以时间(T)计的相对持续时间。程序30包含开启循环32,期间程序中的一个或多个序列可以主动提供ES,之后是关闭循环43,期间无序列提供ES。在描绘的程序30中,开启循环32具有30秒的持续时间并且随后的关闭循环34具有20秒的持续时间。程序30内的每个序列配置为包含至少一个预定持续时间的开启循环,任选地在程序开启循环的起始和序列开启循环的起始间的延迟,任选地至少一个预定持续时间的关闭循环,并且任选地可配置为在序列关闭循环结束时重复该序列开启循环。在描绘的程序30中,第一序列36不包含延迟并包含30秒的开启期38,使得该第一序列36在整个30秒持续时间程序开启循环32的完整过程中主动提供刺激。第二序列40包含一秒的延迟42,接着14秒的开启循环期44,接着15秒的关闭循环期46,其中所述延迟42、开启循环期44,和关闭循环期46共同持续整个30秒的程序开启循环32。第三序列48包含5秒的延迟50,接着8秒的开启循环期52,接着4秒的关闭循环期。第三序列48配置为重复,从而,关闭循环期54继之以8秒的开启循环期56,接着第二关闭循环期58持续到程序开启循环32的结束。
应当理解,给定程序中的序列数目,给定序列中延迟的存在或不存在,程序的长度和序列开启循环和关闭循环,以及程序配置中的其它要素将基于单独患者和基于程序产生的运动活动或生理反应而变化。此外,给定序列内的电极在整个序列的开启循环期间不会主动向患者递送电荷。相反,脉冲按照脉冲频率的规定而间隔地递送。在包含平行运行的多个序列的程序(如图3中所示的示例性程序)中可能的是,两个序列可以尝试使用相同的电极在相同的时间递送脉冲。此类事件被称为脉冲重叠或碰撞。在即将发生的碰撞事件中,向序列之一添加轻微延迟(通常为毫秒的单一数字)以避免此类碰撞。
现在参考图4,方案是连续激活或平行激活的程序组以进行复杂运动功能,如患者接近马桶、坐在马桶上,然后排空他/她的肠道。每个单独的程序都针对单个运动功能,如站立或排尿。方案制定了更复杂的需要协调一系列运动功能的任务。方案的一个例子为“排泄(To Void)”,其协助患者站立、走向马桶、坐在马桶上并排空他或她的肠道。在一些实施方案中,进行复杂运动控制活动的方案(如示例性的“排泄”程序)也包括进行除复杂运动控制活动之外的生理功能的一个或多个程序。例如,所述“排泄”方案可以包括连续激活的“坐姿到站姿”程序、“行走”程序、“站姿到坐姿”程序,和“排空肠道”程序,而提供ES以维持安全范围内的患者血压的程序同时并行激活。每个程序的运行时间和程序间延迟都在方案中配置。方案中的程序可以连续,并行或两者结合运行。
图4显示了包含并行运行的两个系列程序或“线”的单个方案60。第一条线62包括第一程序64,“坐姿至站姿程序”,其起作用达预定的持续时间,接着是预定的延迟66,接着第二程序68,“行走”程序,其起作用达预定的持续时间,接着是预定的延迟70,接着第三程序72,“站姿至坐姿”程序,紧接着第四程序74,“排空肠道”程序。与第一条线62并行运行第二条线76并包括第一程序78,其保持起作用达第一条线62中的整个程序系列的持续时间和延迟。在一些实施方案中,单个程序78是设计以维持安全范围内的患者血压的程序。
在一些实施方案中,一条或多条线可以继之以决策点,之后该线可以达到终点或者可以经历复位(reset),并且通过再次运行该线中的初始程序从头开始。例如,如上描述的第一条线62通常会运行单一时间,然后结束,因为很少有必要快速连续排空肠道。或者,如上描述的第二条线76可以在整天的重复周期内运行以维持患者的血压。虽然图4中描绘的示例性方案包含与单个程序并行运行的一系列程序,但是应当理解,其它方案可以包含更多或更少的程序,并且根据需要,这些程序可以串行,并行或两者结合运行以在个体患者中执行复杂的运动控制活动和生理活动。
通过启动植入式电极阵列中的方案所描述的电极刺激的复杂模式,刺激脊柱的特定区域以执行复杂的运动功能、温度调节、心血管、呼吸、肠、膀胱和/或性功能。此类刺激与强烈的运动训练相结合。图5中描绘了用于促进复杂运动功能执行的示例性过程。在最初的步骤80中,将神经刺激器植入SCI患者体内。神经刺激器包含布置在患者内以向腰骶脊髓应用刺激的电极阵列。在随后的步骤82中,通过激活电极阵列中电极和电极的组合来定位患者脊髓以确定每个刺激模式的结果。例如,实验测试可以确定三个电极的组的激活导致患者的右腓肠肌弯曲,并且可以将这些电极指定为队列。在随后的步骤84中,鉴定电极的组合和电极激活的具体定时以执行单独的任务,例如站立、行走或坐下并指定为程序。例如,创建步行运动涉及以特定的定时模式来刺激各种腿部肌肉,所述特定的定时模式可以基于患者腿部的长度、各种肌肉的强度、期望的步行速度和其它因素而变化。优选地,将进行步骤84中的任务的电极组合的鉴定与患者进行相同任务的任务特异性训练86相组合。例如,可以在物理治疗师协助患者行走的情况下将促进行走的刺激应用于患者。可根据患者的结果对各种队列、序列、程序和方案的定时进行修改。进行至步骤88,对于需要多个单独任务(如患者站立、行走、坐下,然后排空他的或她的肠道)的复杂任务,为特定患者确定和规定执行此类单独任务的每个单独程序的定时。将执行复杂任务所必需的程序及其各自的定时指定为方案。优选地,将确定和规定步骤88中的定时与患者进行相同复杂任务的复杂任何特异性训练90相组合,如通过分开和联合实施单独任务建立患者进行复杂任务的力量、耐力和协调能力。在最终步骤92中,患者根据方案接收电刺激并在无需技术人员或物理治疗师的协助的情况下利用任务特异性训练来执行复杂任务。图6A和6B显示了上述训练和电刺激过程的有效性。图6A描绘了患者从仰卧位转换到坐位并回到仰卧位的收缩压和舒张压以及心率。图6B描绘了与硬膜外刺激相组合的80个训练时段后相同患者的相同特点,包括在位置之间转换时调节血压和心率的刺激。如清楚可见,坐姿中血压的急剧下降已基本消除,并且心率的增加已经大幅减少。
本发明的不同实施方案的各个方面在如下段落X1、X2和X3中表示:
X1.本发明的一个方面涉及对患者的硬膜外电刺激的方法,其包括:提供包含多个电极的可植入电极阵列,其中所述多个电极的至少一个配置为递送一个或多个电脉冲,其中每个脉冲包括频率、脉冲宽度、振幅、开始时间,和结束时间;将配置为递送具有相同开始时间和相同结束时间的电脉冲的电极分组为至少一个序列;将至少一个序列分组为程序,所述程序配置为递送使所述患者进行特定运动功能或生理反应的电硬膜外刺激;并且根据所述程序,经由所述电极向所述患者递送电刺激。
X2.本发明的另一方面涉及神经刺激器实施的方法,其包括:提供可植入神经刺激器,其包括可操作连接至电极阵列的脉冲发生器,所述电极阵列配置为将电刺激递送至患者的脊髓,所述电极阵列包含多个电极;存储电极激活程序,每个程序配置为递送引起患者进行特定运动功能或生理反应的电刺激;存储电极激活的至少一个方案,每个方案包括至少一个程序;和递送至少一个方案中规定的电刺激。
X3.本发明的另一方面涉及神经刺激器实施的方法,其包括:提供可植入神经刺激器,其包含可操作连接至配置为向人患者递送电刺激的多个电极的脉冲发生器;定义电刺激的方案,所述方案引起患者进行不同的第一和第二运动功能;并且根据所述方案通过所述电极向所述患者递送电刺激。
还有其它实施方案涉及与先前的陈述XI、X2或X3中的任一者,其与以下其它方面中的一个或多个组合。
还包括将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率,和相同脉冲宽度的电脉冲的电极分组为至少一个队列,并且其中所述将配置为递送具有相同开始时间和相同结束时间的电脉冲的电极分组为至少一个序列包括将至少一个队列分组为至少一个序列。
还包括将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率、相同脉冲宽度、和相同振幅的电脉冲的电极分组为基本单元,并且其中将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率、和相同脉冲宽度的电脉冲的电极分组为至少一个队列包括将至少一个基本单元分组为至少一个队列。
其中所述多个电极中的每个电极的所述频率、脉冲宽度、振幅、开始时间和结束时间是独立可控的。
其中所述程序包括开启循环期和关闭循环期。
其中在所述开启循环期期间,所述程序中的至少一个序列将硬膜外电刺激递送至所述患者,并且其中,在所述关闭循环期期间,程序中无序列将硬膜外电刺激递送至所述患者。
其中将至少一个序列分组为所述程序包括将多个序列分组为所述程序。
其还包括将至少一个程序分组为方案。
其中将至少一个程序分组为方案包括将多个程序分组为方案,所述方案配置为递送引起患者进行多个特定运动功能或生理反应的硬膜外电刺激。
还包括提供与所述可植入神经刺激器通信的患者用户界面。
其中所述递送在所述神经刺激器接收来自所述患者用户界面的激活信号时发生。
其中所述患者用户界面是便携式计算设备。
其中在可操作连接至所述脉冲发生器的可记录存储器中发生所述存储。
其中所述至少一个方案包括多个程序。
其中所述多个程序包括至少两个配置为连续激活的程序。
其中所述多个程序包括至少两个配置为平行激活的程序。
其中所述程序之一配置为递送引起患者进行特定运动功能的电刺激,并且其中所述程序中的另一个配置为递送引起患者进行生理反应的电刺激。
其中所述电刺激是硬膜外刺激。
其中所述方案包括在递送引起患者进行所述第一运动功能的电刺激和递送引起患者进行所述第二运动功能的电刺激之间的延迟。
前面的详细描述主要是为了清楚理解而给出的,并且不需要从中理解不必要的限制,因为本领域技术人员在阅读本公开时可以作出修改,并且可以在不脱离本发明的精神的情况下做出修改。
Claims (38)
1.一种用于向患者递送电硬膜外刺激的刺激系统,其包括:
包含多个电极的可植入电极阵列,其中将所述多个电极的至少一个配置为递送一个或多个电脉冲,其中每个脉冲包括频率、脉冲宽度、振幅、开始时间、和结束时间;
其中将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率和相同脉冲宽度的电脉冲的电极分组为至少一个队列;
其中将配置为递送具有相同开始时间和相同结束时间的电脉冲的至少一个队列分组为至少一个序列;
其中将至少一个序列分组为程序,所述程序配置为递送使所述患者进行特定运动功能或生理反应的电硬膜外刺激;并且
其中将所述刺激系统配置为根据所述程序,经由所述电极向所述患者递送电刺激。
2.根据权利要求1所述的刺激系统,其中
将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率、相同脉冲宽度、和相同振幅的电脉冲的电极分组为基本单元,并且
其中将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率、和相同脉冲宽度的电脉冲的电极分组为至少一个队列包括将至少一个基本单元分组为至少一个队列。
3.根据权利要求1所述的刺激系统,其中所述多个电极中的每个电极的所述频率、脉冲宽度、振幅、开始时间和结束时间是独立可控的。
4.根据权利要求1所述的刺激系统,其中所述程序包括开启循环期和关闭循环期。
5.根据权利要求4所述的刺激系统,其中将所述刺激系统配置为在所述开启循环期期间,所述程序中的至少一个序列将硬膜外电刺激递送至所述患者,并且其中,在所述关闭循环期期间,程序中无序列将硬膜外电刺激递送至所述患者。
6.根据权利要求1所述的刺激系统,其中将至少一个序列分组为所述程序包括将多个序列分组为所述程序。
7.根据权利要求1所述的刺激系统,其还包括将至少一个程序分组为方案。
8.根据权利要求1所述的刺激系统,其中将至少一个程序分组为方案包括将多个程序分组为方案,所述方案配置为递送引起所述患者进行多个特定运动功能或生理反应的硬膜外电刺激。
9.一种刺激系统,其包括:
可植入神经刺激器,其包括可操作连接至电极阵列的脉冲发生器,所述电极阵列配置为将电刺激递送至患者的脊髓,所述电极阵列包含多个电极;
存储电极激活程序,将每个程序配置为递送引起所述患者进行特定运动功能或生理反应的电刺激,其中每个程序包含至少一个序列,其中每个序列包含至少一个电极队列,所述电极配置为递送具有相同的开始时间和相同的结束时间的电脉冲,其中未将每个电极分组成每个序列内的超过一个队列;
存储电极激活的至少一个方案,每个方案包括至少一个程序;和
所述刺激系统配置为递送至少一个方案中规定的电刺激。
10.根据权利要求9所述的刺激系统,其还包括与所述可植入神经刺激器通信的患者用户界面。
11.根据权利要求10所述的刺激系统,其中所述递送在所述神经刺激器接收来自所述患者用户界面的激活信号时发生。
12.根据权利要求9所述的刺激系统,其中在可操作连接至所述脉冲发生器的可记录存储器中发生所述存储。
13.根据权利要求9所述的刺激系统,其中所述至少一个方案包括多个程序。
14.根据权利要求13所述的刺激系统,其中所述多个程序包括至少两个配置为连续激活的程序。
15.根据权利要求13所述的刺激系统,其中所述多个程序包括至少两个配置为平行激活的程序。
16.根据权利要求15所述的刺激系统,其中所述程序之一配置为递送引起所述患者进行特定运动功能的电刺激,并且其中所述程序中的另一个配置为递送引起所述患者进行生理反应的电刺激。
17.根据权利要求9所述的刺激系统,其中所述电刺激是硬膜外刺激。
18.一种刺激系统,其包括:
可植入神经刺激器,其包含可操作连接至配置为向人患者递送电刺激的多个电极的脉冲发生器;
电刺激的方案,所述方案引起患者进行不同的第一运动功能和第二运动功能,其中至少一个方案包括至少一个程序,其中每个程序包含至少一个序列,其中每个序列包含至少一个电极队列,所述电极配置为递送具有相同的开始时间和相同的结束时间的电脉冲,其中未将多个电极中的每个电极分组成每个序列内的超过一个队列;并且
所述刺激系统配置为根据所述方案通过所述电极向所述患者递送电刺激。
19.根据权利要求18所述的刺激系统,其中所述方案包括在递送引起患者进行所述第一运动功能的电刺激和递送引起患者进行所述第二运动功能的电刺激之间的延迟。
20.包含多个电极的可植入电极阵列在制备用于向患者递送电硬膜外刺激的刺激系统中的用途,
其中将所述多个电极的至少一个配置为递送一个或多个电脉冲,其中每个脉冲包括频率、脉冲宽度、振幅、开始时间、和结束时间;
其中将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率和相同脉冲宽度的电脉冲的电极分组为至少一个队列;
其中将配置为递送具有相同开始时间和相同结束时间的电脉冲的至少一个队列分组为至少一个序列;
其中将至少一个序列分组为程序,所述程序配置为递送使所述患者进行特定运动功能或生理反应的电硬膜外刺激;并且
其中将所述刺激系统配置为根据所述程序,经由所述电极向所述患者递送电刺激。
21.根据权利要求20所述的用途,其还包括:
将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率、相同脉冲宽度、和相同振幅的电脉冲的电极分组为基本单元,并且
其中将配置为递送具有相同开始时间、相同结束时间、相同频率、和相同脉冲宽度的电脉冲的电极分组为至少一个队列包括将至少一个基本单元分组为至少一个队列。
22.根据权利要求20所述的用途,其中所述多个电极中的每个电极的所述频率、脉冲宽度、振幅、开始时间和结束时间是独立可控的。
23.根据权利要求20所述的用途,其中所述程序包括开启(on)循环期和关闭(off)循环期。
24.根据权利要求23所述的用途,其中在所述开启循环期期间,所述程序中的至少一个序列将硬膜外电刺激递送至所述患者,并且其中,在所述关闭循环期期间,程序中无序列将硬膜外电刺激递送至所述患者。
25.根据权利要求20所述的用途,其中将至少一个序列分组为所述程序包括将多个序列分组为所述程序。
26.根据权利要求20所述的用途,其还包括将至少一个程序分组为方案。
27.根据权利要求20所述的用途,其中将至少一个程序分组为方案包括将多个程序分组为方案,所述方案配置为递送引起所述患者进行多个特定运动功能或生理反应的硬膜外电刺激。
28.可植入神经刺激器在制备用于将电刺激递送至患者的脊髓的刺激系统中的用途,其包括:
可植入神经刺激器,其包括可操作连接至电极阵列的脉冲发生器,所述电极阵列配置为将电刺激递送至患者的脊髓,所述电极阵列包含多个电极;
存储电极激活程序,将每个程序配置为递送引起所述患者进行特定运动功能或生理反应的电刺激,其中每个程序包含至少一个序列,其中每个序列包含至少一个电极队列,所述电极配置为递送具有相同的开始时间和相同的结束时间的电脉冲,其中未将每个电极分组成每个序列内的超过一个队列;
存储电极激活的至少一个方案,每个方案包括至少一个程序;和
所述刺激系统配置为递送至少一个方案中规定的电刺激。
29.根据权利要求28所述的用途,其还包括提供与所述可植入神经刺激器通信的患者用户界面。
30.根据权利要求29所述的用途,其中所述递送在所述神经刺激器接收来自所述患者用户界面的激活信号时发生。
31.根据权利要求28所述的用途,其中在可操作连接至所述脉冲发生器的可记录存储器中发生所述存储。
32.根据权利要求28所述的用途,其中所述至少一个方案包括多个程序。
33.根据权利要求32所述的用途,其中所述多个程序包括至少两个配置为连续激活的程序。
34.根据权利要求32所述的用途,其中所述多个程序包括至少两个配置为平行激活的程序。
35.根据权利要求34所述的用途,其中所述程序之一配置为递送引起所述患者进行特定运动功能的电刺激,并且其中所述程序中的另一个配置为递送引起所述患者进行生理反应的电刺激。
36.根据权利要求28所述的用途,其中所述电刺激是硬膜外刺激。
37.可植入神经刺激器在制备用于向人患者递送电刺激的刺激系统中的用途,其包括:
可植入神经刺激器,其包含可操作连接至配置为向人患者递送电刺激的多个电极的脉冲发生器;
定义电刺激的方案,所述方案引起患者进行不同的第一和第二运动功能;并且
所述刺激系统配置为根据所述方案通过所述电极向所述患者递送电刺激。
38.根据权利要求37所述的用途,其中所述方案包括在递送引起患者进行所述第一运动功能的电刺激和递送引起患者进行所述第二运动功能的电刺激之间的延迟。
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