CN110418664B - 电刺激治疗参数的复杂变化 - Google Patents

Abstract

描述了用于递送电刺激治疗的技术，该电刺激治疗包括对至少一个电刺激参数的复杂变化。在一个示例中，植入式医疗设备(IMD)的处理电路系统标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数。处理电路系统定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化。处理电路系统通过引入对电刺激参数函数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列，并控制IMD的刺激发生器按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列。

Description

电刺激治疗参数的复杂变化

技术领域

本公开总体上涉及电刺激治疗。

背景技术

医疗设备可以是外部的或植入的，并且可以用于向患者的各种组织部位递送电刺激治疗以医治各种症状或病症，诸如，慢性疼痛、震颤、帕金森病、癫痫、尿或大便失禁、性功能障碍、肥胖、胃轻瘫、内脏疾病、认知障碍和运动障碍。医疗设备可经由被定位在与患者的脑部、脊髓、骨盆神经、外周神经或胃肠道相关联的靶位置附近的一个或多个电极来递送电刺激治疗。例如，可以在植入式引线和/或植入式设备壳体上部署电极。电刺激可以用于不同的治疗应用，诸如，深部脑刺激(DBS)、脊髓刺激(SCS)、骨盆底刺激、胃刺激或外周神经场刺激(PNFS)。

临床医生可以选择多个可编程参数的值，以便定义要通过植入式刺激器被递送给患者的电刺激治疗。例如，临床医生可以选择一个或多个电极、每个选定电极的极性、电压或电流振幅、再充电间隔、脉冲宽度、脉冲频率和/或刺激间间隔作为刺激参数。电刺激治疗的一个或多个参数(诸如，电极组合、电极极性、振幅、脉冲宽度、脉冲率和占空比)定义要被递送给患者的电刺激治疗。

发明内容

一般而言，本公开描述了用于向患者递送电刺激治疗的技术，所述电刺激治疗包括刺激的一个或多个参数的复杂变化。在一个示例中，临床医生配置医疗设备以向患者递送由一个或多个电刺激参数定义的电刺激治疗。例如，临床医生可以基于患者的感知响应来设置一个或多个电刺激参数的一个或多个值的上限。医疗设备的处理电路系统可以通过引入对一个或多个电刺激参数的复杂变化来修改一个或多个电刺激参数，并且经由植入式电极将由经修改的电刺激参数定义的电刺激治疗递送到患者的一个或多个组织部位，以减少、缓解、或以其他方式解决患者的一个或多个症状。

在一些示例中，复杂变化是周期函数或随机函数。随机函数可以是实际随机函数或近似随机函数(例如，表现出随机性的特性但是是确定的而非随机的伪随机函数)。在一些示例中，随机函数是均匀概率分布。在其他示例中，随机函数是非均匀概率分布。

在一个示例中，本公开描述了用于使用植入式医疗设备(IMD)向患者提供神经调节治疗的方法，该方法包括：利用IMD的处理电路系统标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；利用IMD的处理电路系统定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状；利用IMD的处理电路系统通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列；以及按照所修改的并且利用IMD的刺激发生器生成至少一个电刺激脉冲序列。

在另一示例中，本公开描述了植入式医疗设备(IMD)，该IMD被配置成向患者提供神经调节治疗，该IMD包括：刺激发生器，该刺激发生器被配置成生成至少一个电刺激脉冲序列以用于递送给患者；以及处理电路系统，所述处理电路系统被配置用于：标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状；通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列；并且控制刺激发生器按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列。

在另一示例中，本公开描述了植入式医疗设备，该植入式医疗设备被配置成向患者提供神经调节治疗，该植入式医疗设备包括：用于标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数的装置；用于定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化以减少患者的骨盆症状的装置；用于通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列的装置；以及用于按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列的装置。

在另一示例中，本公开描述了非瞬态计算机可读介质，其包括指令，该指令在被执行时，致使被配置成向患者提供神经调节治疗的植入式医疗设备(IMD)的处理电路系统：标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状；通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列；并且控制IMD的刺激发生器按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列。

在以下附图和说明书中阐述了本公开的技术的一个或多个示例的细节。

附图说明

图1是示出包括医疗设备编程器和植入式医疗设备(IMD)的示例系统的概念图，该IMD被配置成向患者递送包括至少一个电刺激参数的复杂变化的电刺激治疗。

图2是图1的示例IMD的框图。

图3是图1的示例外部编程器的框图。

图4是示出被配置成向患者递送电刺激治疗的系统的示例结果的图，该电刺激治疗具有基于随机函数而变化的脉冲电流振幅。

图5是描绘图1的IMD的示例操作的流程图。

图6是描绘图1的IMD的示例操作的流程图。

图7A-7B是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的脉冲电流振幅的示例值的图。

图8A-8B是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的频率的示例值的图。

图9是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的脉冲电压振幅的示例值的图。

图10是示出了根据本公开的技术的接收电刺激的绵羊受试者的示例性响应的图，该电刺激具有基于随机函数随时间变化的一个或多个参数。

图11A-11E是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的一个或多个参数的示例值的图。

图12是示出根据本公开的技术的图1的示例系统可以通过引入复杂变化来修改的电刺激的示例参数的图。

贯穿附图和描述，相同的附图标记指代相同的元件。

具体实施方式

神经系统通过复杂和动态神经回路内的操作来提取、创建和处理信息。对这些回路的神经刺激输入已被用于医治许多病症，范围包括脑部疾病、内脏疾病、疼痛、认知障碍、运动障碍和其他功能障碍。刺激或扰乱这些复杂神经处理系统的信号可以是静态的或恒定的，并且大多是基于最容易以电子方式创建的输入。更复杂的和动态的输入信号可能会增加影响正常神经回路和功能失调的神经回路两者的能力。本文公开了用于提供递送至外周神经系统的时间上复杂的刺激脉冲序列的技术。这种时间上复杂的脉冲序列可对动物和人类生理具有更大的影响。可以通过在脉冲序列期间引入对刺激参数的变化(诸如，通过调节频率或振幅)，来生成潜在的复杂或动态模式。某些实施例涉及通过引入遵循预定模式的参数变化(诸如，使振幅或频率在特定方向上斜变(ramp))来引入复杂和动态模式。其他预定模式可以包括引入对参数的周期性变化。作为非限制性示例，周期性变化可以是以振荡或脉动变化的形式或由函数定义。这些模式和其他模式可以在时间上应用于基线电刺激脉冲序列以生成包括复杂变化的电刺激脉冲序列，并随后递送到一个或若干个靶向治疗部位。这些序列的时间调节可以独立于生理信号而发生，或者可以被相位锁定或时间锁定到生理或环境标记。

实验表明，哺乳动物的外周神经部位处的足够复杂的动态刺激模式可以提供对神经组织的改进的抑制响应。例如，已经发现振幅的随机刺激模式在绵羊中产生膀胱静态(quieting)响应，这可以有益于医治诸如膀胱过度活动之类的病症。相对于对具有固定振幅和频率的恒定刺激的膀胱静态响应对随机振幅刺激的膀胱静态响应被改进的发现是出乎意料的并且令人惊讶(考虑到平均而言，在两种类型的刺激中，相似量的能量被递送到组织)。在不受理论的限制的情况下，这种更大的膀胱静态响应可以由输入信号的更丰富或更大的信息携载能力或通过在靶向神经内激活更丰富或更大的信息传输容量而导致。例如，医疗设备可以将这种电刺激治疗递送到患者的骶神经，以减少患者的骨盆疾病或病症的一种或多种症状，诸如，尿失禁或患者的其他骨盆症状。此外，这种复杂的刺激模式可以在抑制神经活动和/或传输方面具有更大的功效。因此，与具有固定振幅和频率的常规恒定刺激相比，本公开的技术可以在抑制患者的疼痛方面具有更大的功效。因此，作为另一示例，如本文所述的医疗设备可以将这种复杂的电刺激治疗递送到患者的脊神经以抑制患者的疼痛，或递送到患者的脑部以医治退行性疾病(诸如，帕金森病)的一个或多个症状。

因此，本文公开了用于系统的技术，该系统包括医疗设备编程器和植入式医疗设备(IMD)，该IMD被配置成通过对电刺激入引复杂的、时变(time-varying)组分来递送电刺激治疗。与各种实施例一致，时变组分足够复杂以实现改进的神经学抑制。复杂性中的一个因素可以是可以调整参数的范围。例如，可以基于参数的基线值的百分比来设置范围(例如，最大容许值的5％和80％之间的值，如下所述)。另一因素可以是复杂模式的周期(如果有的话)。例如，确定性函数可用于生成伪随机值集，该伪随机值集可根据需要生成或存储在查找表中。一旦达到该集合中的最后一个值，就可以重复该值集。该集合的大小可以是所得信号的复杂性的相关因素。又另一因素可以是系列中的复杂性或随机性的量。存在若干度量，该若干度量可用于评估复杂性或随机性(包括但不限于Kolmogorov复杂度)，或确定如可以使用所生成信号的频率分析(例如，使用快速傅立叶变换)测得的来创建的不同频率的数量。

被设计成根据随时间恒定的振幅和/或频率向患者递送电刺激的系统可以用相对简单的电路系统和控制逻辑来实现。然而，基于如本文所述的随机函数的电刺激可呈现随机或伪随机属性(例如，近似于真正随机或随机函数的属性)，这些特性在影响患者的正常可兴奋组织和功能失调的可兴奋组织两者方面具有比仅根据简单的、恒定的信号波形递送的电刺激更大的功效。例如，基于如本文所述的随机函数定义的电刺激向患者的骶神经的递送可以比具有恒定(例如，固定)振幅的电刺激表现出更大的膀胱静态响应。

图1是示出包括医疗设备编程器和植入式医疗设备(IMD)的示例系统的概念图，该IMD被配置成向患者递送包括至少一个电刺激参数的复杂变化的电刺激治疗。在一些示例中，电刺激治疗包括神经调节治疗。在图1的示例中，电刺激系统100被配置成将电刺激递送到靶组织，诸如，骨盆底中的一个或多个神经。在一些示例中，系统100可以响应于感知到的信号，根据预定的占空比或按照预定的时间连续地生成刺激。

在其他示例中，系统100可以接收来自用户(例如，患者112)的指示患者112正在尝试收缩一个或多个骨盆底肌肉的输入，并且基于该输入向患者112的神经附近的靶组织部位递送电刺激。例如，电刺激可以被配置成诱导或抑制骨盆底肌肉的收缩。靶神经可以是影响患者112的骨盆底的感觉、运动或自主控制的神经，诸如，骶神经、阴部神经或骶神经或阴部神经的分支。尽管在整个公开内容中主要涉及骶神经和阴部神经，但是在其他示例中，治疗系统100以及其他系统可以包括向除了骶神经或阴部神经之外的或代替骶神经或阴部神经的其他神经附近的组织部位递送刺激。此外，对骶神经和阴部神经的提及可包括骶神经和阴部神经的分支，骶神经和阴部神经的分支也可影响患者112的骨盆底肌肉的行为。在进一步的示例中，治疗系统100包括向腰椎或胸椎脊神经或其分支附近的组织部位递送刺激，所述分支诸如，链神经节、交感神经或副交感神经节、S1-S5、阴蒂或阴茎的背神经、下直肠神经、腓神经、坐骨神经、胫神经或其他神经靶，诸如，患者112的脊髓、或脊髓的各部分、或可使用外部靶向治疗进行刺激的外周靶。

尽管系统100可以递送电刺激以调节肌肉活动以医治失禁和/或膀胱过度活动(例如，收缩或松弛括约肌或抑制膀胱收缩)，但系统100还可以递送被配置成医治疼痛或其他症状的刺激。在一些示例中，系统100可以被配置成向支配膀胱、直肠或性器官的神经递送刺激，以便医治各种症状。在其他示例中，系统100可以被配置成提供脊髓刺激、外周神经刺激、枕神经刺激、胃刺激、或被配置成调节器官或肌肉活动和/或医治疼痛的任何其他治疗。在又进一步的示例中，系统100可以被配置成向患者112递送深部脑刺激(DBS)以抑制患者112的一个或多个神经症状，诸如，由于帕金森病引起的震颤或僵硬、与癫痫相关联的癫痫发作或其他脑部疾病。

在图1的示例中，电刺激系统100包括植入式医疗设备(IMD)102，IMD 102被耦合到引线116，以用于将电刺激递送到患者112的靶组织部位118。可以经由由引线116携载的一个或多个电极和/或由IMD 102的壳体携载的一个或多个电极递送电刺激。另外，电刺激系统100可以包括临床医生编程器104A和患者编程器104B(统称为“编程器104”)，以用于分别允许临床医生或患者112提供用户输入以控制电刺激系统100的操作和/或查看由系统收集的诊断或操作信息。在一些示例中，可以使用仅单个外部编程器来与IMD 102通信。

IMD 102可以通过生成可编程电刺激信号(例如，以电脉冲、信号或波形的形式)并经由引线116将电刺激信号递送到靶组织部位118来向患者112的靶组织部位118提供电刺激治疗。在一些示例中，IMD 102是向患者112提供神经调节治疗的神经刺激器。在一些示例中，IMD 102被定位在患者112的骶神经或阴部神经附近。在一些示例中，引线116包括一个或多个刺激电极，该一个或多个刺激电极被设置在引线116的远端116A上并且被植入在靶组织部位118附近，使得电刺激从IMD 102经由刺激电极被递送到靶组织部位118。

在本文所述的一些示例中，靶组织部位118包括患者112的骶神经或患者112的阴部神经(或在骶神经或阴部神经附近的组织部位，其中到该组织部位的电刺激的递送夺获神经)中的至少一个。患者112的骶神经和阴部神经可参与诱导患者112的骨盆底的一个或多个肌肉的收缩。结果，对患者112的骶神经和/或阴部神经的电刺激可对于医治患者112的骨盆底疾病是有用的。

通常，骶神经包括源自(emerge from)骶骨的五个骶神经。在一些示例中，骶椎(S1-S5)可用于对骶神经进行编号。骶神经促成骶丛(支配大腿后部、小腿的一部分、足部和骨盆的一部分的交叉神经网络)和尾椎神经丛(支配尾椎骨和肛门周围的皮肤的尾椎骨(例如，尾骨)附近的交叉神经网络)。通常，阴部神经是骨盆区域的躯体神经，其是骶丛的大分支。阴部神经支配外生殖器、尿道括约肌和肛门括约肌。

如图1所示，引线116的远端116A被植入在靶组织部位118附近。在图1所示的示例中，靶组织部位118在患者112的S3骶神经附近。在该示例中，为了将引线116的远端116A植入到S3骶神经附近，可以将引线116引入骶骨126的S3骶骨孔124中以进入S3骶神经。对于一些患者，刺激S3骶神经可在医治患者的骨盆底疾病方面是有效的。在其他示例中，远端116A可以被植入在不同的靶组织部位(诸如，患者112的不同骶神经或阴部神经附近的靶组织部位)附近，以医治患者112的骨盆底疾病。

尽管图1示出了一个引线116，但是在一些示例中，IMD 102可以被耦合到两个或更多个引线，例如，以促进双侧或多侧刺激。在一些示例中，除了由引线116携载一个或多个刺激电极之外，引线116还可以携载一个或多个感测电极，IMD 102可以经由该一个或多个感测电极来感测患者112的一个或多个生理参数(例如，神经信号、EMG等)。在一些示例中，引线116包括引线主体，并且引线116携载的电极(例如，在引线116的近端116B处)可以经由基本上穿过引线主体在由引线116携载一个或多个刺激电极和IMD 102之间延伸的一个或多个导体来被电耦合到IMD 102。

在图1所示的示例中，引线116是圆柱形的。引线116的一个或多个电极可以是环形电极、分段电极或部分环形电极。分段和部分环形电极各自围绕引线116的外周边沿小于360度(例如，90-120度)的弧延伸。在一些示例中，分段电极可用于靶向相同或不同神经的不同纤维以生成不同的生理效应。引线116的电极可用于低频刺激(例如，小于约50赫兹)以诱导或抑制患者112的骨盆肌肉或神经中的响应。在一些示例中，引线116可以至少部分地为桨形(paddle)形状(即，“桨形”引线)。

在一些示例中，引线116的电极中的一个或多个可以是卡肤电极，该卡肤电极被配置成至少部分地围绕神经延伸(例如，围绕神经的外表面轴向延伸)。在一些情况下，经由一个或多个卡肤电极和/或分段电极递送刺激可以帮助实现相对于神经的更均匀的或定向的电场或激活场分布，这可以帮助减少由于电刺激的递送导致的患者112的不适。电场表示在向患者112体内的组织递送电刺激期间由电场覆盖的患者解剖区域的区域。电场可以定义当引线116的电极被激活以递送刺激能量时受影响的组织的体积。激活场表示将由电场激活的在神经组织中的靠近激活电极的神经元。

携载在引线116(或多个引线)上的电极的组合可以形成一个或多个阴极和一个或多个阳极的双极或多极组合，以用于递送刺激。替代地，携载在引线116上的一个或多个电极可以与携载在IMD 102的壳体上的电极形成单极组合。例如，引线116上的一个或多个阴极可以与IMD102的壳体上的阳极形成电极组合，或者引线116上的一个或多个阳极可以与IMD 102的壳体上的阴极形成电极组合。作为进一步的替代方案，电极组合可包括引线116上的一个或多个阳极和一个或多个阴极与IMD 116的壳体上的阳极或阴极的结合。

引线116和由引线116携载的电极的所示数量和配置仅仅是一个示例。不同的配置(例如，引线和电极的不同数量和/或位置)是可能的。例如，在其他示例中，IMD 102可以被耦合到附加的引线或引线段，该附加的引线或引线段具有被定位在患者112的骨盆区域中的不同位置处的一个或多个电极。

IMD 102可以在患者112体内的任何合适位置处被手术植入患者112体内，诸如，在患者112的腹部内。在一些示例中，植入部位可以是下腹部侧面或下背部或上臀部侧面中的皮下位置。IMD 102具有生物相容性外部壳体，该生物相容性外部壳体可以由钛、不锈钢、液晶聚合物等形成。在一些示例中，设置在引线116的引线主体内的电导体将电极电连接到IMD 102内的电刺激递送电路系统。在其他示例中，治疗系统100可以包括无引线电刺激器，诸如，微刺激器(例如，胶囊形微刺激器)，其中无引线电刺激器将电刺激递送到靶组织部位118，并且在一些示例中，经由电刺激器壳体的外表面上的电极并且在没有从电刺激壳体延伸的引线的电极的帮助下，感测患者112的一个或多个生理参数。

IMD 102可以递送用于管理患者112的骨盆症状或骨盆功能障碍的电刺激(例如，针对排尿障碍或尿失禁的电刺激)。在这些示例中，IMD 102可以递送被配置成收缩肌肉(例如，尿道括约肌)的电刺激，以帮助抑制或防止无意识的排尿事件，以便管理例如患者112的尿失禁或大便失禁。另外或替代地，IMD 102可以递送电刺激，该电刺激被配置成放松患者112的膀胱(例如，抑制膀胱收缩)以帮助防止紧迫性(urgency)。在其他示例中，可以提供电刺激以训练和/或加强骨盆底肌肉。在仍进一步的示例中，IMD 102可以递送电刺激，该电刺激被配置成控制其他骨盆症状或骨盆功能障碍，诸如，过度活跃的膀胱(OAB)疾病、骨盆疼痛、性功能障碍和其他内脏或骨盆疾病。在仍进一步的示例中，IMD 102可以促进或支持患有尿潴留疾病的患者的排尿。

在图1所示的示例中，系统100包括临床医生编程器104A和患者编程器104B。在一些示例中，一个或两个编程器104A和104B可以是集成到信息终端(key fob)或手表中的可穿戴通信设备。在其他示例中，一个或两个编程器104A和104B可以是手持式计算设备，诸如，平板计算机、或计算机工作站、或联网计算设备。程序员104可以包括接收来自用户(例如，分别是临床医生或患者112)的输入的相应用户接口。用户接口可以包括用于与用户交互的组件，诸如，小键盘和显示器。在一些示例中，显示器可以是液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器，并且键盘可以采用字母数字键盘的形式，或者与特定功能相关联的减少的键集。编程器104可附加地或替代地包括外围定点设备(例如，鼠标)，用户可经由该外围定点设备与用户接口交互。在一些示例中，显示器可以包括触摸屏显示器，并且用户可以经由显示器的触摸屏与编程器104交互。在一些示例中，用户还可以经由联网的计算设备远程地与编程器104和/或IMD 102交互。

临床医生编程器104A促进临床医生与系统100的一个或多个组件的交互。在一些示例中，临床医生(例如，医生、技术人员、外科医生、电生理学家或其他临床医生)可以与临床医生编程器104A交互以与IMD 102通信。例如，临床医生可以经由临床医生编程器104A从IMD102检取生理或诊断信息。作为另一示例，临床医生可以与编程器104A交互以对IMD 102进行编程，例如，选择定义由IMD 102生成和递送的电刺激的相应刺激参数的值，或者选择IMD 102的其他操作参数等。作为另一示例，临床医生可使用编程器104A来从IMD 102检取与IMD 102或系统100的诸如IMD 102的引线116或电源之类的其它组件的性能或完整性有关的信息。在一些示例中，如果检测到可能影响治疗功效的系统状况，则可以将该信息作为警报呈现给临床医生。

在一些示例中，临床医生可以使用临床医生编程器104A来创建用于神经的电刺激(由IMD 102生成和递送)的刺激程序，该电刺激被配置成诱导或抑制患者的一个或多个骨盆底肌肉的收缩。刺激程序可以描述多个不同的电刺激参数，以用于向患者112递送电刺激治疗。在一些示例中，电刺激参数可以指定一个或多个刺激脉冲的数量或持续时间、电刺激在特定时间段(例如，每天)内被递送的次数、电刺激被递送的一天中的特定时间、以及与向患者112递送刺激有关的其他参数。在一些示例中，临床医生编程器104A将刺激程序和/或训练计划表传输到IMD 102以用于存储在IMD 102的存储器中。

患者编程器104B促进患者112与系统100的一个或多个组件的交互。在一些示例中，患者112可以与患者编程器104B交互以控制IMD 102递送电刺激、选择或调整刺激程序或参数、手动中止IMD 102的电刺激的递送、或抑制IMD 102的电刺激的递送。例如，患者112可以使用编程器104B的键盘或触摸屏来致使IMD 102递送电刺激，例如，激活一个或多个刺激程序、启动一个或多个训练计划表等。

IMD 102、临床医生编程器104A和患者编程器104B可以使用本领域已知的任何技术经由无线通信进行通信。通信技术的示例可以包括例如低频或射频(RF)遥测术。在一些示例中，编程器104A和/或编程器104B可包括可以邻近患者的身体靠近IMD 102植入部位放置的编程头，以便改善IMD 102与编程器104之间的通信质量或安全性。在其他示例中，编程器104A和/或编程器104B可以使用长距离遥测来与IMD 102通信。

根据本公开的技术，IMD 102递送由一个或多个电刺激治疗参数的复杂变化定义的电刺激治疗。在一个示例中，临床医生经由外部编程器104配置一个或多个电刺激治疗参数以定义IMD 102递送给患者112的电刺激治疗。例如，临床医生可以在临床或门诊访问期间将一个或多个电刺激治疗参数配置为基线水平。在一些示例中，临床医生基于患者反馈配置一个或多个电刺激治疗参数。

IMD 102通过对一个或多个电刺激参数引入复杂变化来修改一个或多个电刺激参数、生成由经修改的电刺激参数定义的电刺激治疗、并且经由植入式电极递送由经修改的电刺激参数定义的电刺激治疗在一些示例中，临床医生经由外部编程器104可以启用或禁用一个或多个电刺激参数的复杂变化。

如图1的示例中的电极可以沿着引线116被定位以靶向患者112的组织部位118，以减少、缓解或以其他方式解决患者112的一个或多个症状。例如，IMD 102可以将这种电刺激治疗递送到患者112的骶神经以减少患者112的骨盆疾病的一个或多个症状。作为另一示例，IMD 102可以将这种电刺激治疗递送到患者112的脊神经以抑制患者112的疼痛、或递送到患者112的脑部以医治退行性疾病(诸如，帕金森病)的一个或多个症状。

在一些示例中，复杂变化包括基于周期函数或随机函数的变化。例如，随机函数可用于定义值的概率分布。概率分布的值可以用作定义电刺激的一个或多个参数的值。例如，随机函数可以定义值的均匀概率分布。均匀概率分布是其中该分布内的每个值具有相等的发生机会的概率分布。例如，抛硬币的结果具有均匀概率分布，其中正面和反面两者具有相同的发生机会。

在其他示例中，随机函数定义值的非均匀概率分布。非均匀概率分布是其中该分布内的每个值不具有相等的发生机会的概率分布。非均匀概率分布的示例包括单模态(unimodal)高斯概率分布(例如，正态概率分布)、半正态概率分布、多模态高斯概率分布、对数正态概率分布、二项概率分布、几何概率分布或指数概率分布。在又进一步的示例中，随机函数可以应用等式来定义值的概率分布。

虽然本文关于单模态高斯概率分布和半正态概率分布示出了本公开的技术，但是本文描述的技术的随机函数可以定义各种不同的概率分布。作为说明，在其他示例中，随机函数定义具有有限支持(finite support)的离散概率分布。具有有限支持的这种离散概率分布的示例包括Bournoulli概率分布、Rademacher概率分布、二项概率分布、β二项概率分布、退化概率分布、离散均匀概率分布、超几何概率分布、泊松二项概率分布、Fisher非中心超几何概率分布、Wallenius非中心超几何概率分布和Benford定律概率分布。

在又另外的示例中，随机函数可以定义具有无限支持(infinite support)的离散概率分布。具有无限支持的这种离散概率分布的示例包括β负二项概率分布、Boltzmann概率分布、Gibbs概率分布、Maxwell-Boltzmann概率分布、Borel概率分布、Champernowne概率分布、扩展负二项概率分布、扩展超几何概率分布、广义对数级数概率分布、几何概率分布、对数级数概率分布、负二项概率分布、复合泊松概率分布、抛物型分形概率分布、泊松概率分布、Conway-Maxwell-Poisson概率分布、零截断泊松概率分布、Polya-Eggenberger概率分布、Skellam概率分布、偏斜椭圆概率分布、Tule-Simon概率分布、ζ(zeta)概率分布、Zipf概率分布和Zipf-Mandelbrot概率分布。

在又另外的示例中，随机函数可以定义在有界区间上支持的连续概率分布。在有界区间上支持的这种连续概率分布的示例包括反正弦概率分布、β概率分布、逻辑正态概率分布、Dirac delta概率分布、连续均匀概率分布、退化概率分布、矩形概率分布、Irwin-Hall概率分布、Bates概率分布、Kent概率分布、Kumaraswamy概率分布、连续对数概率分布、Marchenko-Pastur概率分布、PERT概率分布、升余弦概率分布、倒数概率分布、三角概率分布、梯形概率分布、截断正态概率分布、U-二次概率分布、con Mises-Fisher概率分布以及Wigner半圆概率分布。

在又另外的示例中，随机函数可以定义在2π区间上支持的连续概率分布。在2π区间上支持的这种连续概率分布的示例包括von Mises概率分布、缠绕(wrapped)正态概率分布、缠绕指数概率分布、缠绕Levy概率分布、缠绕Cauchy概率分布、缠绕Laplace概率分布、以及狄拉克梳状概率分布。

在又另外的示例中，随机函数可以定义在半无限区间上支持的连续概率分布。支持半无限区间的这种连续概率分布的示例包括β(Beta)素数概率分布、Birnbaum-Saunders概率分布、chi概率分布、非中心chi概率分布、卡方(chi-squared)概率分布、反卡方概率分布、非中心卡方概率分布、比例反卡方概率分布、Dagum概率分布、指数概率分布、指数-对数概率分布、F概率分布、非中心F概率分布、Fisher's Z概率分布、折叠概率分布、Frechet概率分布、Gamma概率分布、Erlang概率分布、反伽马(Gamma)概率分布、广义伽马概率分布、广义Pareto概率分布、Gamma/Gompertz概率分布、Gompertz概率分布、半正态概率分布、Hotelling’s T平方概率分布、反高斯概率分布、Levy概率分布、对数柯西概率分布、对数拉普拉斯概率分布、对数逻辑概率分布、对数正态概率分布、Lomax概率分布、Mittag-Leffler概率分布、Nakagama概率分布、Pareto概率分布、Pearson III型概率分布、阶段类型概率分布、阶段双指数概率分布、阶段双威布尔概率分布、Rayleigh概率分布、Rayleigh混合概率分布、Rice概率分布、移位Gompertz概率分布、2型Gumbel概率分布、Weibull概率分布和Rosin Rammler概率分布。

在又另外的示例中，随机函数可以定义在无限区间上支持的连续概率分布。在无限区间上支持的这种连续概率分布的示例包括Behrens-Fisher概率分布、Cauchy概率分布、Chernoff概率分布、指数修正的高斯概率分布、Fisher-Tippett概率分布、Fisher's Z概率分布、偏态广义T概率分布、广义逻辑概率分布、广义正态概率分布、几何稳定概率分布、Gumbel概率分布、Holtsmark概率分布、双曲线概率分布、双曲线正割概率分布、JohnsonSU概率分布、Landau概率分布、Laplace概率分布、Levy偏斜α稳定概率分布、Linnik概率分布、逻辑概率分布、map-Airy概率分布、正态概率分布，正态指数-γ概率分布、正态-反高斯概率分布、Pearson IV型概率分布、偏斜正态概率分布、Student's T概率分布、非中心T概率分布、偏斜T概率分布，1型Gumbel概率分布、Tracy-Widom概率分布、Voigt概率分布、高斯负指数概率分布和Chen概率分布。

在又另外的示例中，随机函数可以定义在可变区间上支持的连续概率分布。在可变区间上支持的这种连续概率分布的示例包括广义极值概率分布、广义Pareto概率分布、Tukey lambda概率分布和Wakeby概率分布。

在一些示例中，随机函数定义作为一系列随机值的值的概率分布，而在其他示例中，随机函数定义作为一系列伪随机值的值的概率分布(例如，近似随机或随机函数)。这样的一系列伪随机值表现出或接近真实的统计随机性，但是是确定性的而不是真正随机的。该系列伪随机值在计算上可以对于IMD 102而言更容易生成，同时基本上与一系列真正随机值相当。

在一些示例中，IMD 102使用随机函数来确定定义被递送给患者的电刺激的一个或多个参数的一系列值，这些值随时间变化。在一些示例中，IMD 102使用随机函数来确定电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅、电刺激的再充电间隔、电刺激的脉冲宽度、电刺激的占空比、脉冲频率、和/或电刺激的刺激间间隔中的一个或多个的一系列值。因此，IMD102可以使用随机函数来向电刺激的一个或多个参数赋予一定程度的随机性，以便与利用不基于随机函数随时间变化的电刺激可能达到的效果相比，向患者的神经纤维和组织递送更有效的刺激或刺激患者的神经纤维和组织的更大的横截面。例如，电刺激的一个或多个参数值(诸如，振幅值)随时间的变化可以刺激较大神经的不同束和纤维。随着时间的推移，参数值的变化可以导致与递送连续振幅值的电刺激的系统相比的增大的功效。进一步地，神经纤维对电刺激的响应可以取决于神经纤维与电刺激的距离和取向而变化。换句话说，神经纤维响应可以是位置依赖性的(例如，取决于神经纤维是接受近场还是远场电刺激)。电刺激的一个或多个参数值随时间的这种变化可以向神经纤维递送近场或远场电刺激，从而诱发来自神经纤维的随时间的变化的响应。

在一些示例中，临床医生确定定义电刺激的一个或多个参数(诸如，最大脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者)的最大容许值。换句话说，临床医生确定定义电刺激的一个或多个参数的最大值，该最大值不会引起例如患者112可感知的不期望的感觉，诸如，感觉异常或疼痛。最大容许值是主观的测得值，其对于每个受试者体内的每个引线位置是唯一的。在一些示例中，最大容许值是被确定为在0.1毫安和25毫安的范围内的最大容许电流振幅。

在一些示例中，随机函数定义单模态半正态概率分布，该单模态半正态概率分布具有以定义电刺激的一个或多个参数的最大容许值为中心或在定义电刺激的一个或多个参数的最大容许值以下的平均值或中值。在其他示例中，随机函数定义多模态高斯概率分布，该多模态高斯概率分布具有小于或等于定义电刺激的一个或多个参数的最大容许值的一个或多个模态。在这些示例中，最大容许值充当定义电刺激的一个或多个参数的值的最大上界限。换句话说，随机函数根据概率分布定义用于定义递送给患者112的电刺激的一个或多个参数的一系列值。进一步地，该系列值中的每一个小于或等于定义电刺激的一个或多个参数的最大容许值。在一些示例中，定义电刺激的一个或多个参数的值选自最大容许值的约5％至约80％的范围。

在一些示例中，电刺激具有选自1Hz至50000Hz范围的频率。在其他示例中，电刺激具有选自5Hz至5000Hz范围的频率。在另一示例中，电刺激具有选自0.15赫兹至40赫兹范围的频率。在其他示例中，电刺激具有选自1赫兹至50千赫兹范围的频率。在其他示例中，电刺激具有选自10赫兹至150赫兹范围的频率。在另一示例中，电刺激具有选自2赫兹至20赫兹范围的频率。

在一些示例中，电刺激具有选自0毫安至40毫安范围的电流振幅。在其他示例中，电刺激具有选自0毫安至25毫安范围的电流振幅。在其他示例中，电刺激具有选自0.1毫安至25毫安范围的电流振幅。在其他示例中，电刺激具有选自0毫安至7.8毫安范围的电流振幅。在一些示例中，电刺激具有选自50毫伏至10伏特范围的电压振幅。在另一示例中，电刺激具有选自500毫伏至5伏特范围的电压振幅。

在一些示例中，IMD 102在递送电刺激脉冲之后立即递送刺激后再充电脉冲。通常执行这样的再充电脉冲以清除从刺激能量遗留的任何残余电荷，例如，在递送电刺激脉冲之后发生的残余极化电压或后电位。例如，这种残余电荷可以发生在IMD 102的尖端电容器中、在一个或多个引线116处或周围组织中。刺激后再充电脉冲通常在振幅方面相对于电刺激脉冲是相反的(例如，负振幅)。例如，电刺激治疗包括电刺激脉冲，该电刺激脉冲包括与包括负振幅的再充电脉冲交错的正振幅。刺激后再充电脉冲通常在电刺激周期内的下一电刺激脉冲之前很好地结束，以允许发生其他功能，例如，用于确认夺获的R波感测。

在以上的示例中，示例系统的一个或多个参数包括脉冲电流振幅，并且随机函数定义具有以最大容许值为中心的平均值的单模态半正态概率分布。在此示例中，最大容许值为7.8毫安。随机函数定义电刺激的脉冲电流振幅的值，其中电刺激的脉冲电流振幅的值沿着单模态半正态概率分布分布并且等于或小于7.8毫安。在一些示例中，脉冲电流振幅的值包括0毫安值(例如，其中没有递送刺激)，而在其他示例中，脉冲电流振幅的值不包括0毫安值。

在以上的示例中，示例系统的一个或多个参数包括脉冲电流振幅，并且随机函数定义具有以最大容许值为中心的平均值的单模态高斯或半正态概率分布。在此示例中，最大容许值为约1.0毫安。随机函数定义电刺激的脉冲电流振幅的值，其中电刺激的脉冲电流振幅的值沿着单模态半正态概率分布分布并且等于或小于约1.0毫安。进一步地，随机函数具有为0.2的变化的系数。在一些示例中，脉冲电流振幅的值包括0毫安值(例如，其中没有递送刺激)，而在其他示例中，脉冲电流振幅的值不包括0毫安值。

作为上述的另一示例，示例系统的一个或多个参数包括脉冲电压振幅，并且随机函数定义具有小于最大容许值的多个模态的多模态高斯概率分布。在此示例中，最大容许值为10伏特。随机函数定义电刺激的脉冲电流振幅的值，其中电刺激的脉冲电流振幅的值沿多模态高斯概率分布概率分布来分布并且等于或大于约50毫伏且小于或等于约10伏特。

在进一步的示例中，其中一个或多个参数包括脉冲电压振幅，最大容许值是5伏特。随机函数定义电刺激的脉冲电流振幅的值，其中电刺激的脉冲电流振幅的值沿多模态高斯概率分布概率分布来分布并且等于或大于约500毫伏且小于或等于约5伏特。

在上述示例中，示例系统的一个或多个参数包括脉冲电流振幅和脉冲频率。在该示例中，第一随机函数定义具有小于最大容许值的平均值的单模态半正态概率分布。在该示例中，最大容许值被确定为在0.1毫安至25毫安的范围内。第一随机函数定义电刺激的脉冲电流振幅的值，其中电刺激的脉冲电流振幅的值沿着单模态半正态概率分布来分布并且等于或小于最大容许值。进一步地，第二随机函数定义单模态正态概率分布，该单模态正态概率分布具有以10赫兹为中心的平均值、0.15赫兹的下界限和40赫兹的上界限。第二随机函数定义电刺激的脉冲频率的值，其中电刺激的脉冲频率的值沿着单模态正态概率分布来分布并且在0.15赫兹的下界限和40赫兹的上界限之间。在一些示例中，脉冲电流振幅的值包括0毫安值，而在其他示例中，脉冲电流振幅的值不包括0毫安值。

在其中一个或多个参数包括两个或更多个参数的进一步示例中，两个或更多个参数可以共变(co-variate)(例如，具有相关的变化)。在这样的示例中，系统可以随时间改变脉冲电流振幅和脉冲频率两者，使得具有低振幅的电刺激也具有低频率，而具有高振幅的电刺激也具有高频率。替代地，系统可以随时间改变脉冲电流振幅和脉冲频率两者，使得具有低振幅的电刺激也具有高频率，而具有高振幅的电刺激也具有低频率。例如，具有电机(motor)阈值的振幅的电刺激也可以具有10赫兹的频率。进一步地，具有为电机阈值的一半的振幅的电刺激也可具有5000赫兹的频率。

在其中随机函数根据单模态或多模态高斯概率分布定义一系列值的进一步示例中，IMD 102仅选择高斯概率分布中的值的改变(variance)的一个标准偏差内的那些值并使用在一个标准偏差内的选定值作为定义电刺激的一个或多个参数的值。例如，示例系统的一个或多个参数包括脉冲电流振幅，并且随机函数定义具有以最大容许值为中心的平均值的单模态半正态概率分布。在该示例中，最大容许值是7.8毫安，并且随机函数具有为1.56毫安的标准偏差。在以上的示例中，IMD 102仅选择在7.8毫安的1.56毫安内(例如，在6.24-7.8毫安的范围)的那些值，作为定义电刺激的一个或多个参数的值。在其他示例中，IMD 102仅选择在高斯概率分布的改变的两个标准偏差内的那些值，并且使用在两个标准偏差内的选定值作为定义电刺激的一个或多个参数的值。使用前述的示例，IMD 102仅选择在7.8毫安的2*1.56毫安内(例如，在4.68-7.8毫安的范围)的那些值，作为定义电刺激的一个或多个参数的值。

使用由随机函数定义的一系列值，IMD 102定义随时间变化的、定义电刺激的一个或多个参数的值。例如，基于随机函数随时间变化的一个或多个参数可以包括脉冲电流振幅或脉冲电压振幅中的一个。作为另一示例，IMD 102基于随机函数定义一个或多个参数的值，以便将变化、噪声或抖动添加到电刺激的其他恒定波形。电刺激的一个或多个参数(诸如，振幅)的这种变化可以随着时间并且利用不同的刺激来刺激较大神经的不同束和纤维，从而导致与递送连续振幅电刺激的系统相比的增大的功效。进一步地，神经纤维对电刺激的响应可以取决于神经纤维与电刺激的距离和取向而变化。换句话说，神经纤维响应可以是位置依赖性的(例如，取决于神经纤维是接受近场还是远场电刺激)。电刺激的一个或多个参数值随时间的这种变化可以向神经纤维递送近场或远场电刺激，从而诱发来自神经纤维的随时间的变化的响应。在一些示例中，定义电刺激的一个或多个参数仅基于随机函数而变化。在其他示例中，IMD 102通过随机函数以及响应于患者的一个或多个感知到的生理信号或感知到的周围环境条件两者来改变一个或多个参数。

在以上示例中，IMD 102基于随机函数定义随时间变化的、定义电刺激的一个或多个参数的值。然而，提供这些示例是为了便于讨论。另外地，或者在基于随机函数定义一个或多个电刺激治疗参数的替代方案中，IMD 102定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的其他类型的复杂变化。例如，IMD 102可以通过对一个或多个电刺激治疗参数引入斜变(例如，锯齿)函数、周期函数、振荡(例如，正弦曲线)函数、脉动函数、反转函数、在时间上应用的函数或瞬态函数来引入对一个或多个电刺激治疗参数的复杂变化。在一些示例中，IMD 102通过根据随机函数和斜变(例如，锯齿)函数两者引入复杂变化来修改一个或多个电刺激治疗参数。在其他示例中，IMD 102根据周期函数而不是随机函数来随时间改变一个或多个电刺激治疗参数。在其他示例中，IMD 102仅根据随机函数随时间改变一个或多个电刺激治疗参数。

在一些示例中，复杂变化定义一个或多个电刺激治疗参数从基线值的变化的量(例如，百分比)。在其他示例中，复杂变化定义一个或多个电刺激治疗参数的变化的周期、或一个或多个电刺激治疗参数的变化的粒度(granularity)(例如，在从一个或多个电刺激治疗参数的基线值的范围内的10个不同的值、500个不同的值、或1000个不同的值)。在其他示例中，复杂变化定义了一个或多个电刺激治疗参数的复杂性或随机性的度量(诸如，Kolmogorov复杂度)，或者如通过傅立叶分析可测量的来创建的多个不同频率。提供这样的示例是为了便于讨论，并且不一定是限制性的。本文未明确描述的其他类型的函数可用于对电刺激的波形添加进一步变化。

IMD 102控制将电刺激递送到患者112的靶组织部位118，并且以上述方式基于随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。作为一个示例，出于说明的目的，IMD 102递送具有固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)以及具有振幅的最大容许值的固定电压或固定电流振幅中的一者的连续电刺激，如以上所描述的。进一步地，IMD 102将随机函数应用于电刺激的频率。在该示例中，随机函数根据具有10赫兹的中值频率、±0.2至0.8的变化系数以及0.15至40赫兹的范围的单模态高斯分布来定义频率的一系列伪随机值。在这种情况下，刺激的频率值可以基于随机函数在0.15和40赫兹之间变化。因此，在该示例中，脉冲振幅和脉冲宽度是固定的，但是脉冲率(即频率)基于随机函数而变化。在其他示例中，通过基于随机函数改变脉冲间间隔的长度来随时间改变电刺激的频率，其中，在脉冲间间隔期间，不递送电刺激。

在IMD 102根据基于随机函数的一个或多个参数递送电刺激治疗的另一示例中，如以上所描述的，IMD 102递送具有固定频率(例如，大约10赫兹)、固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)、以及为最大容许电流振幅的脉冲电流振幅的上界限的连续电刺激。进一步地，IMD 102将随机函数应用于电刺激的脉冲电流振幅。在该示例中，随机函数根据单模态高斯分布定义脉冲电流振幅的一系列伪随机值，该单模态高斯分布具有0.2至0.8的单侧变化系数和0至7.8毫安的范围。因此，在该示例中，频率和脉冲宽度是固定的，但脉冲电流振幅基于随机函数而变化。

IMD 102将这种电刺激递送到患者112的靶组织118，诸如，患者的脑部、脊髓、骨盆神经、外周神经或胃肠道，以便递送DBS、SCS、骨盆刺激、胃刺激、或PNFS。IMD 102递送这种电刺激以抑制或减轻患者112的一个或多个症状。例如，一个或多个症状可包括患者112的骨盆症状或骨盆功能障碍，诸如，过度活跃的膀胱(OAB)疾病、尿或大便失禁、骨盆疼痛、性功能障碍、胃轻瘫和其他内脏或骨盆疾病。一个或多个症状可进一步包括慢性疼痛、震颤、帕金森病、癫痫、肥胖、认知障碍和运动障碍。

被设计成根据恒定振幅和/或频率随时间向患者递送电刺激的系统可以用相对简单的电路系统和控制逻辑来实现。然而，基于本文所述的随机函数的电刺激可以呈现随机或伪随机属性，其可以比仅根据简单信号波形递送的电刺激在影响患者的正常组织和功能障碍组织方面具有更大的功效。例如，作为一个示例，基于如本文所述的随机函数的到患者的骶神经的电刺激可以比具有恒定振幅的电刺激表现出更大的膀胱静态响应。

图2是图1的示例IMD 102的框图。在图2所示的示例中，IMD 102包括处理电路系统210、存储器211、刺激发生器202、感测电路系统204、遥测电路系统208、传感器212和电源220。这些电路系统块中的每一个可以是或包括配置成执行归于每个相应电路系统块的功能的电路系统。例如，处理电路系统210可以包括一个或多个处理器，刺激发生器202可以包括开关电路系统，感测电路系统204可以包括感测电路系统，并且遥测电路系统208可以包括遥测电路系统。存储器211可包括任何易失性或非易失性介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器等。存储器211可存储计算机可读指令，当由处理电路系统210执行时，这些指令致使IMD102执行各种功能。存储器211可以是存储设备或其他非瞬态介质。

在图2所示出的示例中，存储器211将治疗程序214和感测电极组合以及相关联的刺激电极组合218存储在存储器211内的单独存储器或存储器211内的单独区域中。每个存储的治疗程序214定义电刺激治疗的一个或多个参数，诸如，刺激电极组合(即，用于递送刺激的有源电极)、电极极性、电流或电压振幅、脉冲宽度、脉冲率和占空比。在一些示例中，电刺激参数定义电刺激的波形(诸如，矩形或非矩形)、上升指数、下降指数或正弦曲线。不同的波形可以不同地调节轴突群，并且可以选择不同的波形以便调节患者112的接收电刺激的组织区域。在一些示例中，各个治疗程序可被存储为治疗组，该治疗组定义可利用其生成刺激的一组治疗程序。

刺激发生器202根据上述电刺激参数来生成电刺激信号。其他范围的治疗参数值也可能是有用的，并且可能取决于患者112体内的靶刺激部位。虽然描述了刺激脉冲，但是刺激信号可以具有诸如连续时间信号(例如，正弦波)等之类的任何形式。

处理电路系统210可以包括以下中的任何一种或多种：微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、分立逻辑电路系统、或被配置成提供属于处理电路系统210的功能的任何其他处理电路系统，所述处理电路系统可以实施为固件、硬件、软件、或其任何组合。处理电路系统210根据存储在存储器211中的治疗程序214来控制刺激发生器202，以应用由程序中的一个或多个所指定的特定刺激参数值，诸如振幅、脉冲宽度、脉冲率以及占空比。

在图2所示的示例中，电极组114包括电极114A、114B、114C和114D，并且电极组115包括电极115A、115B、115C和115D。处理电路系统210还控制刺激发生器202生成刺激信号并将刺激信号施加到电极114、115的选定组合。在一些示例中，刺激发生器202包括开关电路系统，所述开关电路系统将刺激信号耦合到引线16内的选定导体，所述选定导体进而跨选定电极114、115递送刺激信号。这样的开关电路系统可以是开关阵列、开关矩阵、多路复用器、或者被配置成将刺激能量选择性地耦合到选定电极114、115并且利用选定电极114、115选择性地感测脊柱20的生物电神经信号的任何其他类型的开关电路系统。

然而，在其他示例中，刺激发生器202包括连接到电极114、115中的每一个的多对电压源、电流源、电压吸收器、或电流吸收器，使得每对电极具有唯一的信号发生器。换句话说，在这些示例中，与在电极114、115之间切换信号相反，电极114、115中的每一个经由其自己的信号发生器(例如，经由经调节的电压源和电压吸收器或经调节的电流源和电流吸收器的组合)被独立地控制。

刺激发生器202可以是单通道或多通道刺激发生器。具体地，刺激发生器202可以能够在给定的时刻经由单个电极组合递送单个刺激脉冲或多个刺激脉冲、或者在给定的时刻经由多个电极组合递送多个刺激脉冲。然而，在一些示例中，刺激发生器202可以被配置成在时间交错的基础上递送多个通道。例如，刺激发生器202的开关电路系统可以用于在不同时刻跨不同电极组合对刺激发生器202的输出进行时间划分以向患者112递送多个程序或通道的刺激能量。

在另一示例中，刺激发生器202可以在时间交错的基础上控制独立的源或吸收器。在一些示例中，刺激发生器202循环通过框(block)中不同的刺激参数。在其他示例中，刺激发生器202将不同的刺激参数彼此交错以创建复合电刺激程序。在又进一步的示例中，刺激发生器202在递送电刺激的时间段和不递送电刺激的时间段之间循环。在这样的示例中，处理器210可以控制刺激发生器202基于随机函数改变周期的占空比的长度(例如，递送电刺激的时间与周期的总长度的比率)。在一些示例中，刺激发生器202包括被配置成提供有源或无源电荷平衡的电路系统，以便平衡由电刺激的递送引起的电荷。

相应引线16上的电极114、115可以由多个不同的设计构成。例如，引线16中的一个或两个可以沿着引线的长度在每个纵向位置处包括两个或更多个电极，诸如，在位置A、B，C和D中的每个位置处围绕引线的周边的不同周边位置处的多个电极。在一个示例中，电极可以经由相应的导线被电耦合到刺激发生器202，所述相应导线在壳体引线内是直的或盘绕的并且行进到引线的近端处的连接器。在另一个示例中，引线的电极中的每一个可以是沉积在薄膜上的电极。薄膜可以包括用于每个电极的导电迹线，所述导电迹线沿着薄膜的长度行进到近端连接器。然后，可以将薄膜围绕内部构件缠绕(例如，螺旋缠绕)以形成引线16。这些和其他结构可以用于创建具有复杂电极几何形状的引线。

尽管在图2中感测电路系统204与刺激发生器202以及处理电路系统210一起被并入共同壳体中，但在其他示例中，感测电路系统204可以与IMD 102在分开的壳体中并且可以经由有线或无线通信技术与处理电路系统24进行通信。示例生物电信号包括，但不限于，从脊柱20的一个或多个区域内的局部场电位生成的信号。

传感器212可包括感测相应患者参数的值的一个或多个感测元件。例如，传感器212可以包括一个或多个加速度计、光学传感器、化学传感器、温度传感器、压力传感器、或任何其他类型的传感器。传感器212可以输出可用作反馈来控制治疗的递送的患者参数值。IMD 102可以包括在IMD 102的壳体内的和/或经由引线16中的一个或其他引线耦合的附加传感器。另外，例如，IMD 102可经由遥测电路系统208从远程传感器无线地接收传感器信号。在一些示例中，这些远程传感器中的一个或多个可以在患者体外(例如，携载在皮肤的外表面上、附连到衣服上、或以其他方式定位在患者体外)。

遥测电路系统208在处理电路系统210的控制下支持IMD102与外部编程器104或另一计算设备之间的无线通信。IMD 102的处理电路系统210可以，作为对程序的更新，经由遥测电路系统208从编程器104接收各种刺激参数的值，诸如，振幅和电极组合。可以将对治疗程序的更新存储在存储器211的治疗程序214部分内。IMD 102中的遥测电路系统210以及本文所描述的其他设备和系统(诸如，编程器104)中的遥测电路系统可通过射频(RF)通信技术来实现通信。另外，遥测电路系统208可以经由IMD 102与编程器104的接近感应交互来与外部医疗设备编程器104通信。因此，遥测电路系统208可连续地、以周期性的间隔、或应来自IMD 102或编程器104的请求，将信息发送到外部编程器104。

电源220将操作功率递送给IMD 102的各个组件。电源220可包括小的可再充电的或非可再充电电池、以及用于产生操作功率的功率发生电路。可通过在外部充电器与IMD220内的感应充电线圈之间的近侧感应交互来完成再充电。在一些示例中，功率要求可能足够小，以允许IMD220利用患者运动并实现动能采集(scavenging)设备，以对可再充电电池进行涓流充电。在其他示例中，传统的电池可用于有限的时间段。

IMD 102的遥测电路系统208接收来自外部编程器104的命令。响应于这些命令，IMD 102的处理电路系统210控制刺激发生器202经由引线16的电极114、115将电刺激治疗程序递送到患者112的脊柱20的靶组织区域。

根据本发明的技术，处理电路系统210通过引入对一个或多个电刺激参数的复杂变化来修改一个或多个电刺激参数，并且控制刺激发生器202根据经修改的一个或多个电刺激参数来向患者112的靶组织部位递送电刺激治疗，以针对患者112的一个或多个骨盆症状提供治疗。在一些示例中，处理电路系统210应用随机函数以生成具有概率分布的一系列值。处理电路系统210将具有概率分布的一系列值存储在存储器211内的一个或多个随机查找表215中。处理电路系统210从存储在查找表215中的一系列值中选择值，并使用选定的值来定义限定电刺激治疗的一个或多个参数的值。IMD 102的处理电路系统210控制刺激发生器202根据一个或多个参数向患者12并且经由引线16的电极114、115的多个电极组合递送电刺激治疗。以这种方式，处理电路系统210可以基于随机函数定义电刺激的一个或多个参数，以便向递送给患者的电刺激赋予一定程度的随机性。例如，电刺激的一个或多个参数的变化(诸如，变化的振幅值)可以随时间刺激较大神经的不同束和纤维。该结果可以与以单个振幅值递送电刺激的系统相比增大功效。进一步地，神经纤维对电刺激的响应可以取决于神经纤维与电刺激的距离和取向而变化。换句话说，神经纤维响应可以是位置依赖性的(例如，取决于神经纤维是接受近场还是远场电刺激)。电刺激的一个或多个参数值随时间的这种变化可以向神经纤维递送近场或远场电刺激，从而诱发来自神经纤维的随时间的变化的响应。

在一些示例中，处理电路系统210从随机查找表215的一系列值中选择后续值，并使用每个后续值来定义限定电刺激治疗的一个或多个参数的后续值。在一个示例中，处理电路系统210使用索引计数器作为到随机查找表215中的索引，以从随机查找表215中选择值，以定义限定电刺激治疗的一个或多个参数的值。在一些示例中，处理电路系统210在预定时间之后递增该索引计数器。在进一步的示例中，处理电路系统根据电刺激的脉冲率和脉冲宽度递增该索引计数器。例如，在脉冲宽度为210微秒且脉冲间间隔为99790微秒的系统中，处理电路系统210在100000微秒之后递增索引计数器。在其他示例中，处理电路系统210在控制刺激发生器202向患者112递送预定数量的电刺激脉冲之后递增索引计数器。该预定数量可以是单个电刺激脉冲、多个电刺激脉冲(例如，两个或更多个脉冲的脉冲序列)、或者与随后是其中不递送电刺激的时间段的一起被递送的一组电刺激脉冲(例如，脉冲群(burst))。在一些示例中，预定数量是电刺激的脉冲率和脉冲宽度的函数。因此，当处理电路系统210随时间递增索引计数器时，处理电路系统210推进通过存储在随机查找表215中的值。

在一些示例中，在在整个随机查找表215中推进索引计数器并控制刺激发生器202递送具有由随机查找表215中的每个值定义的一个或多个参数的电刺激之后，处理电路系统210应用随机函数以生成具有概率分布的新的一系列值并且将该新的一系列值存储在随机查找表215中。新的一系列值可与先前的一系列值不同。进一步地，新的一系列值可以根据与先前的一系列值不同的随机函数而变化。例如，在使用先前的一系列值中的每一个来定义限定电刺激治疗的一个或多个参数的值时，处理电路系统210基于随机函数生成新的一系列值。处理电路系统用该新的一系列值重写随机查找表215中的先前的一系列值。进一步地，处理电路系统将索引计数器重置为零。在替代示例中，处理电路系统210在使用该系列值的子集之后重新生成存储在随机查找表215中的该系列值，以定义限定电刺激治疗的一个或多个参数，诸如，存储在随机查找表215中的十个、二十个或五十个值。

在进一步的示例中，处理电路系统210生成存储在随机查找表215中的该系列值一次，并重新使用存储在随机查找表215中的该系列值来生成定义电刺激治疗的一个或多个参数的伪随机值。在又进一步的示例中，单独的计算机在制造或组装IMD 102时上传或存储被存储在随机查找表215中的该系列值。

在又进一步的示例中，处理电路系统210不是使用查找表215，而是用作随机数发生器，并且基于随机函数生成在预先指定的界限内的多个随机值。处理电路系统210使用每个随机值作为电刺激治疗的一个或多个参数的值，该一个或多个参数根据随机函数随时间变化。在该示例中，当电刺激治疗被递送给患者112时，处理电路系统210实时地为每个电刺激脉冲生成新的随机数。

在进一步的示例中，处理电路系统210在随机查找表215中存储一系列有序值。在该示例中，每当处理电路系统210从随机查找表215检取值时，处理电路系统210将随机函数应用于索引以确定导致从随机查找表215检取伪随机值的伪随机索引。

处理电路系统210控制刺激发生器202将电刺激递送到患者112的靶组织部位118。处理电路系统210进一步以上述方式控制刺激发生器202基于随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。作为一个示例，处理电路系统210控制刺激发生器202递送具有210微秒的固定脉冲宽度的连续电刺激以及具有振幅的最大容许值的固定电压或电流幅度中的一个，如以上所描述的。进一步地，处理电路系统210将随机函数应用于由刺激发生器202递送的电刺激的频率。在该示例中，随机函数根据具有10赫兹的中值频率、±0.2至0.8的变化系数以及0.15至40赫兹的范围的单模态高斯分布来限定频率的一系列伪随机值。

在IMD 102根据基于随机函数的一个或多个参数递送电刺激治疗的另一示例中，如以上所描述的，处理电路系统210控制刺激发生器202递送具有10赫兹的固定频率、210微秒的固定脉冲宽度、以及为最大容许电流振幅的脉冲电流振幅的上界限的连续电刺激。进一步地，处理电路系统210将随机函数应用于由刺激发生器202递送的电刺激的脉冲电流振幅。在该示例中，随机函数根据单模态高斯分布定义脉冲电流振幅的一系列伪随机值，该单模态高斯分布具有0.2至0.8的单侧变化系数和0至7.8毫安的范围。

处理电路系统210控制刺激发生器202将这种电刺激递送到患者112的靶组织118，诸如，患者的脑部、脊髓、骨盆神经、外周神经或胃肠道，以便递送DBS、SCS、骨盆刺激、胃刺激、或PNFS。处理电路系统210控制刺激发生器202递送这种电刺激以抑制或减少患者112的一个或多个症状。例如，一个或多个症状可包括患者112的骨盆症状或骨盆功能障碍，诸如，过度活跃的膀胱(OAB)疾病、尿或大便失禁、骨盆疼痛、性功能障碍、胃轻瘫和其他内脏或骨盆疾病。一个或多个症状可进一步包括慢性疼痛、震颤、帕金森病、癫痫、肥胖、认知障碍和运动障碍。

在图2的示例中，IMD 102使用随机查找表215来实现随机函数；然而，随机查找表215仅是实现的一个示例。在其他示例中，刺激发生器202不要求随机查找表215来递送电刺激并根据随机函数改变电刺激的一个或多个参数。例如，IMD 102的刺激发生器202可以包括被配置成根据预定义的随机函数来递送电刺激的软件或专用硬件电路系统。在这样的示例中，预定义功能可以由临床医生配置或在制造期间预先配置，并且刺激发生器202可以在无需参考随机查找表215的情况下递送具有随时间变化的一个或多个参数的电刺激。

图3是图1的示例外部编程器104的框图，诸如，编程器104A或编程器104B。尽管编程器104可通常被描述为手持式设备，但是编程器104可以是较大的便携式设备或更固定的设备。另外，在其他示例中，编程器104可被包括作为外部充电设备的一部分或者包括外部充电设备的功能。如图3中所示，编程器104可以包括处理电路系统310、存储器311、用户接口302、遥测电路系统308和电源320。存储器311可存储指令，该指令在由处理电路系统310执行时，致使处理电路系统310和外部编程器104提供在本公开中归属于外部编程器104的功能。这些组件中的每一个或电路系统可以包括电气电路系统，该电气电路系统被配置成执行本文描述的功能中的一些或全部。例如，处理电路系统310可以包括一个或多个处理器，该一个或多个处理器被配置成执行关于处理电路系统310所讨论的过程。

一般而言，编程器104包括单独的或与软件和/或固件进行组合的任何合适的硬件布置，以执行归属于编程器104以及编程器104的处理电路系统310、用户接口302和遥测电路系统308的技术。在各种示例中，编程器104可包括一个或多个处理器，诸如，一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA或任何其他等效的集成或分立逻辑电路、以及这样的组件的任何组合。在各种示例中，编程器104还可包括存储器311，如RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、硬盘、CD-ROM，该存储器132包括用于致使一个或多个处理器执行归因于它们的动作的可执行指令。此外，虽然处理电路系统310和遥测电路系统308被描述为单独的电路，但在一些示例中，处理电路系统310和遥测电路系统308在功能上集成。在一些示例中，处理电路系统310和遥测电路系统308对应于各个硬件单元，诸如ASIC、DSP、FPGA或其他硬件单元。

存储器311(例如，存储设备)可存储指令，该指令在由处理电路系统310执行时，致使处理电路系统310和编程器104提供在本公开中归属于编程器104的功能。例如，存储器311可以包括致使处理电路系统310从存储器获得一个或多个参数、或接收用户输入并向IMD 104发送对应的命令的指令或者用于任何其他功能的指令。另外，存储器311可以包括多个治疗程序214，其中每个程序包括定义刺激治疗的一个或多个参数。

用户接口302可包括按钮或键盘、灯、用于语音命令的扬声器、显示器(诸如，液晶(LCD)、发光二极管(LED)、或有机发光二极管(OLED))。在一些示例中，显示器可以是触摸屏。用户接口302可以被配置为显示与刺激治疗的递送、所标识的患者行为、感知到的患者参数值、患者行为标准或任何其他此类信息有关的任何信息。用户接口302还可经由用户接口302接收用户输入。输入可以是，例如以按压键盘上的按钮或从触摸屏选择图标的形式。输入可以请求开始或停止电刺激，或者输入可以请求对电刺激的递送的某个其他改变。

遥测电路系统308可以在处理电路系统310的控制下支持IMD 102和编程器104之间的无线通信。遥测电路系统308还可被配置成经由无线通信技术与另一计算设备通信或通过有线连接直接通信。在一些示例中，遥测电路系统308经由RF或近侧感应介质提供无线通信。在一些示例中，遥测电路系统308包括天线，该天线可以采取各种形式，诸如内部或外部天线。

可以用来促进编程器104与IMD 102之间的通信的本地无线通信技术的示例包括根据802.11或蓝牙规范集或者其他标准或专有遥测协议的RF通信。以此方式，其他外部设备可以能够在无需建立安全的无线连接的情况下与编程器104进行通信。如本文中所描述的，遥测电路系统308可被配置成将空间电极移动模式或其他刺激参数值传输给IMD 102，以用于刺激治疗的递送。

在一些示例中，可以将治疗参数或治疗程序的选择传输到医疗设备(例如，IMD102)以便递送给患者112。在其他示例中，治疗可以包括患者112必须自己执行或护理人员为患者112执行的药物处理、活动或其他指令。在一些示例中，编程器104可以提供指示存在新指令的视觉、听觉和/或触觉通知。在一些示例中，编程器104可要求接收确认指令已经完成的用户输入。

根据本公开的技术，定义复杂变化的周期函数或随机函数的全部或一部分可以位于外部编程器104上。例如，响应于经由用户接口302从临床医生或患者接收的命令，处理电路系统310可以经由遥测电路系统308传输命令，致使IMD 102将基于随机函数的电刺激治疗递送到患者112的靶组织部位，以针对患者112的一个或多个骨盆症状提供治疗。在一些示例中，临床医生经由用户接口302接收随机函数列表。临床医生经由用户接口302选择特定的随机函数(利用该特定的随机函数来将电刺激递送至患者112)。处理电路系统310经由遥测电路系统301向IMD 102发出指令，该指令致使IMD 102控制到患者112的靶组织部位118的电刺激递送、并且基于选定的随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。替代地，处理电路系统310基于随机函数生成一个或多个参数的值，并经由遥测电路系统301将一个或多个参数的值上传到IMD 102，从而致使IMD 102控制到患者112的靶组织部位118的电刺激递送并基于选定的随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。

作为一个示例，临床医生经由用户接口302选择电刺激治疗程序，该电刺激治疗程序包括具有210微秒的固定脉冲宽度以及具有振幅的最大容许值的固定电压或电流振幅中的一者的连续电刺激，如以上所描述的。进一步地，临床医生经由用户接口302选择随机函数，该随机函数根据单模态高斯分布来定义电刺激的频率的一系列伪随机值，该单模态高斯分布具有10赫兹的中值频率、±0.2至0.8的变化系数、以及0.15至40赫兹的范围。在一个示例中，处理电路系统310经由遥测电路系统301向IMD 102发出指令，该指令致使IMD 102根据选定的电刺激治疗程序控制到患者112的靶组织部位118的电刺激递送。进一步地，处理电路系统310经由遥测电路系统301向IMD 102发出指令，该指令致使IMD 102基于选定的随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。替代地，处理电路系统310根据选定的随机函数生成一个或多个参数的值，并经由遥测电路系统301将一个或多个参数的值上传到IMD102，从而致使IMD 102控制到患者112的靶组织部位118的电刺激递送并基于选定的随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。

作为进一步的示例，临床医生经由用户接口302选择电刺激治疗程序，该电刺激治疗程序包括具有10赫兹的固定频率、210微秒的固定脉冲宽度和为最大容许电流振幅的脉冲电流振幅的上界限的连续电刺激。进一步地，临床医生可以经由用户接口302选择随机函数，该随机函数根据具有0.2至0.8的单侧变化系数和0至7.8毫安的范围的单模态高斯分布来定义电刺激的脉冲电流振幅的一系列伪随机值。处理电路系统310经由遥测电路系统301向IMD 102发出指令，该指令致使IMD 102根据选定的电刺激治疗程序控制到患者112的靶组织部位118的电刺激递送。作为一个示例，处理电路系统310经由遥测电路系统301向IMD102发出指令，该指令致使IMD 102基于选定的随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。替代地，处理电路系统310根据选定的随机函数生成一个或多个参数的值，并经由遥测电路系统301将一个或多个参数的值上传到IMD102，从而致使IMD 102控制到患者112的靶组织部位118的电刺激递送并基于选定的随机函数随时间改变电刺激的一个或多个参数。

图4是示出被配置成向绵羊递送电刺激治疗的系统的示例结果的图，该电刺激治疗具有基于随机函数而变化的脉冲电流振幅。在图4的示例中，在存在常规电刺激治疗404和包括基于随机函数随时间变化的脉冲电流振幅的电刺激治疗408的情况下，以正常基线容量402和406测量三只绵羊的膀胱容量。

如图4的图中所描绘的，绵羊在基线402、406处表现出小于100毫升的膀胱容量(例如，在没有电刺激的情况下)。将第一电刺激治疗404应用于绵羊。第一电刺激治疗是常规的连续电刺激，其具有210微秒的固定脉冲宽度、3.8毫安的固定电流振幅和10赫兹的固定频率。在接收这种电刺激404时，绵羊表现出约150毫升的膀胱容量(例如，比基线增加67％)。

进一步地，绵羊接收第二电刺激408，该第二电刺激408具有基于随机函数随时间变化的一个或多个参数。特别地，第二电刺激408包括连续电刺激，其具有210微秒的固定脉冲宽度和10赫兹的固定频率。进一步地，脉冲电流基于随机函数随时间变化，该随机函数定义具有0.8的变异系数和用作脉冲电流值的最大截止的振幅的最大容许值的半正态概率分布。在接收基于随机函数随时间变化的这种电刺激406时，绵羊表现出大约200毫升的膀胱容量(例如，比基线增加116％)。因此，如本文所述，具有随机函数随时间变化的脉冲电流振幅的电刺激可以比仅根据简单信号波形递送的电刺激在影响患者的正常组织和功能障碍组织方面具有更大的功效。例如，向患者的骶神经递送具有如本文所述的基于的随机函数而变化的脉冲电流振幅的电刺激可以比具有恒定振幅的电刺激表现出增大的膀胱静态响应，从而产生更大的有效膀胱容量。因此，这种电刺激可以比常规电刺激治疗表现出更大的功效。

图5是描绘图1的IMD 102的示例操作的图示。为了便于描述，参考图1和图2描述了图5。关于图5的示例，临床医生经由外部编程器104配置一个或多个电刺激治疗参数以定义IMD 102递送给患者112以向患者112提供神经调节治疗的至少一个电刺激脉冲序列。例如，临床医生可以在临床或门诊访问期间将一个或多个电刺激治疗参数配置为基线水平。在一些示例中，临床医生基于患者反馈配置一个或多个电刺激治疗参数。

如图5所描绘的，IMD 102的处理电路系统210标识电刺激的至少一个脉冲序列的一个或多个电刺激参数。例如，处理电路系统210可以选择电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅、电刺激的再充电间隔、电刺激的脉冲宽度、电刺激的占空比、脉冲频率、和/或电刺激的刺激间间隔中的一个或多个来根据复杂变化而被修改。在一些示例中，临床医生可以预先确定一个或多个参数中的哪些可以被修改并且经由外部编程器104使IMD 102能够选择要被修改的特定电刺激参数。

IMD 102的处理电路系统210定义对所标识的一个或多个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状。在一些示例中，复杂变化基于周期函数或随机函数。在图5的示例中，IMD 102的处理电路系统210基于随机函数定义电刺激的一个或多个参数(502)。在一些示例中，一个或多个症状可包括患者112的骨盆症状或骨盆功能障碍，诸如，过度活跃的膀胱(OAB)疾病、尿或大便失禁、骨盆疼痛、性功能障碍、胃轻瘫和其他内脏或骨盆疾病。

IMD 102的处理电路系统210通过引入对一个或多个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列。关于图5的示例，IMD102使用随机函数来确定电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅、电刺激的再充电间隔、电刺激的脉冲宽度、电刺激的占空比、脉冲频率、和/或电刺激的刺激间间隔中的一个或多个的一系列值。

在一些示例中，随机函数定义值的概率分布。概率分布的值可以用作定义电刺激的一个或多个参数的值。例如，随机函数可以定义值的均匀概率分布。在其他示例中，随机函数定义值的非均匀概率分布，诸如，单模态或多模态高斯概率分布、对数正态概率分布、二项概率分布、几何概率分布或指数概率分布。在又进一步的示例中，随机函数可以应用等式来定义值的概率分布。

在以上示例中，处理电路系统210基于随机函数定义随时间变化的电刺激的一个或多个参数。然而，另外地，或者在基于随机函数定义一个或多个电刺激治疗参数的替代方案中，处理电路系统210进一步基于其他类型的函数来定义电刺激的一个或多个参数。例如，处理电路系统210可进一步根据斜变函数、周期函数、振荡函数、脉动函数、反转函数、在时间上应用的函数或瞬态函数来随时间改变电刺激的一个或多个参数。这些其他类型的函数可以对电刺激的波形添加进一步的变化。

进一步地，处理电路系统210控制刺激发生器202基于经修改的一个或多个电刺激治疗参数生成至少一个脉冲序列。在图5的示例中，处理电路系统210控制刺激发生器202基于随机函数生成包括一个或多个参数的电刺激(504)。作为一个示例，处理电路系统210控制刺激发生器202生成电刺激波形，该电刺激波形具有基于随机函数随时间变化的脉冲电流振幅或脉冲电压振幅中的一者。作为另一示例，处理电路系统210控制刺激发生器202对电刺激的其他恒定波形添加变化、噪声或抖动。在一些示例中，处理电路系统210控制刺激发生器202仅基于随机函数随时间改变定义电刺激的一个或多个参数。在其他示例中，处理电路系统210控制刺激发生器202通过随机函数以及响应于患者的一个或多个感知到的生理信号或感知到的周围环境条件两者来随时间改变一个或多个参数。电刺激的一个或多个参数的这种变化(诸如，振幅)可以随着时间并且利用不同的刺激来刺激较大神经的不同束和纤维，从而导致与递送连续振幅电刺激的系统相比的增大的功效。进一步地，电刺激对神经纤维的功效可以是位置依赖性的，并且取决于神经纤维是接收近场还是远场电刺激而诱导变化的反应。

处理电路系统210控制刺激发生器202将包括经修改的一个或多个电刺激治疗参数的电刺激递送到患者112的靶组织部位118。关于图5，处理电路系统210控制刺激发生器202将包括基于随机函数的一个或多个参数的电刺激递送到患者112的靶组织部位118(506)。靶组织部位118的示例包括患者112的脑部、脊髓、骨盆神经、外周神经或胃肠道，以便递送DBS、SCS、骨盆刺激、胃刺激或PNFS。处理电路系统210控制刺激发生器202递送这种电刺激以抑制或减少患者112的一个或多个症状。例如，一个或多个症状可包括患者112的骨盆症状或骨盆功能障碍，诸如，过度活跃的膀胱(OAB)疾病、尿或大便失禁、骨盆疼痛、性功能障碍、胃轻瘫和其他内脏或骨盆疾病。一个或多个症状可进一步包括慢性疼痛、震颤、帕金森病、癫痫、肥胖、认知障碍和运动障碍。

图6是描绘图1的IMD的示例操作的流程图。为了便于描述，参考图1和图2描述了图5。如图5所描绘的，IMD 102的处理电路系统210基于随机函数生成一系列值(602)。可以在使用该系列中的最后一个值时重复该系列。在该示例中，该系列具有“N”长度，其中“N”表示任何整数。已经发现，系列长度“N”可以对刺激的有效性具有有意义的影响。在不受理论的限制的情况下，实验测试表明对于“N”的足够大的值可以与实现通过引入复杂刺激参数所提供的改进相关。例如，“N”可以是足够大到确保当递送包括由基于随机函数的一系列“N”个值定义的一个或多个参数的电刺激时电刺激表现出有意义的治疗改进的整数。根据各种实施例，可以相对于设备参数、刺激类型和期望治疗来确定“N”的特定值。在一些示例中，“N”是大约500、大约990或大约1000。在某些示例中，可以基于实现随机查找表215的存储器211的容量来选择“N”。

在一些示例中，随机函数定义值的概率分布。例如，随机函数可以定义值的均匀概率分布。在其他示例中，随机函数定义值的非均匀概率分布，诸如，单模态或多模态高斯概率分布、对数正态概率分布、二项概率分布、几何概率分布或指数概率分布。在又进一步的示例中，随机函数可以应用等式来定义值的概率分布。

在以上示例中，处理电路系统210基于随机函数定义随时间变化的电刺激的一个或多个参数。然而，另外地，或者在基于随机函数定义一个或多个电刺激治疗参数的替代方案中，处理电路系统210通过基于其他类型的函数引入复杂变化来进一步修改电刺激的一个或多个参数。例如，处理电路系统210还可以通过对电刺激的一个或多个参数应用斜变函数、周期函数、振荡函数、脉动函数、反转函数、在时间上应用的函数或瞬态函数来进一步修改电刺激的一个或多个参数。这些其他类型的函数可以对电刺激的波形添加进一步的变化。

在生成该系列值时，处理电路系统210将该系列值存储在随机查找表215中(604)。在一些示例中，处理电路系统210初始化或清除用于索引到随机查找表215中的索引计数器(605)。处理电路系统210确定是否已经使用存储在随机查找表215中的数量“N”个该系列值(606)。如果尚未使用存储在随机查找表215中的数量“N”个该系列值(例如，606的“否”框)，则处理电路系统210使用索引计数器从随机查找表215中选择下一个值(608)。

在一些示例中，临床医生确定最大容许值，如以上所描述的。在这些示例中，最大容许值充当基于随机函数的该系列值的最大上界限。换句话说，随机函数根据概率分布定义用于定义一个或多个参数的该系列值，该一个或多个参数定义递送给患者112的电刺激。进一步地，该系列值中的每一个小于或等于定义电刺激的一个或多个参数的最大容许值，以便防止递送在最大容许值以上的电刺激。

例如，在从随机查找表215中选择下一个值时，处理电路系统210确定选定值是否小于或等于最大容许值(610)。在确定选定值小于或等于最大容许值时(例如，610的“是”框)，处理电路系统210将电刺激的一个或多个参数设置为选定值(612)。在确定选定值大于最大容许值时(例如，610的“否”框)，处理电路系统210将电刺激的一个或多个参数设置为最大容许值(614)。

处理电路系统210控制刺激发生器202基于随机函数以与关于图5描述的类似方式生成包括一个或多个参数的电刺激(504)。进一步地，处理电路系统210控制刺激发生器202以关于图5所描述的类似方式将包括基于随机函数的一个或多个参数的电刺激递送到患者112的靶组织部位118(506)。

在递送电刺激后，处理电路系统210递增索引计数器(616)。在一些示例中，处理电路系统210在控制刺激发生器202递送预定数量的电脉冲之后递增索引计数器。在一个示例中，处理电路系统210在控制刺激发生器202递送单个脉冲或一序列多个脉冲之后递增索引计数器，其中脉冲序列的长度由临床医生指定。在其他示例中，处理电路系统210在控制刺激发生器202递送电刺激达预定时间之后递增索引计数器。在一个示例中，处理电路系统210在控制刺激发生器202递送电刺激达大约等于电刺激的一个脉冲的长度的持续时间之后递增索引计数器。在其他示例中，处理电路系统210在控制刺激发生器202递送电刺激达由临床医生指定的时间段之后递增索引计数器。

在递增计数器之后，处理电路系统210确定是否已经使用存储在随机查找表215中的数量“N”个该系列值(606)。如果尚未使用存储在随机查找表215中的数量“N”个该系列值(例如，606的“否”框)，则处理电路系统210使用索引计数器从随机查找表215中选择下一个值(608)。

如果已经使用了存储在随机查找表215中的数量“N”个一系列值(例如，606的“是”框)，则处理电路系统210基于随机函数生成新的一系列值(602)。新的一系列值可与先前的一系列值不同。进一步地，新的一系列值可以根据与先前的一系列值不同的随机函数而变化。处理电路系统利用该新的一系列值重写随机查找表215中的先前的一系列值(604)，并将索引计数器重置为零(605)。

因此，通过随时间递增索引计数器，处理电路系统210从随机查找表215中检取随时间变化的相继值，致使处理电路系统210控制刺激发生器202生成和递送具有随时间变化的一个或多个参数的电刺激。进一步地，在使用存储在随机查找表215中的该系列值中的全部或一部分时，处理电路系统210可以根据相同或不同的随机函数重新生成新的一系列值，从而进一步向电刺激的一个或多个参数赋予一定程度的随机性，以便与利用不基于随机函数随时间改变的电刺激可能达到的效果相比，刺激患者的神经纤维和组织的更大横截面。

图7A-7B是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的脉冲电流振幅的示例值的图。在图7A-7B的示例中，IMD 102根据基于随机函数的一个或多个参数递送电刺激治疗。在该示例中，IMD102递送具有固定频率(例如，大约10赫兹)、固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)、以及为最大容许电流振幅(7.8毫安)的脉冲电流振幅的上界限的连续电刺激，如本文所描述的。进一步地，IMD 102将随机函数应用于电刺激的脉冲电流振幅。在该示例中，随机函数根据单模态半正态分布定义脉冲电流振幅的一系列伪随机值，该单模态半正态分布具有0.2至0.8的单侧变化系数和0至7.8毫安的范围。因此，在该示例中，频率和脉冲宽度是固定的，但脉冲电流振幅基于随机函数而变化。

图7A是示出基于随机函数随时间变化的电刺激的脉冲电流振幅的示例值的图。在图7A的示例中，随机函数是归一化概率密度函数。图7A的x轴指示由随机函数生成的值的幅度。在该示例中，x轴被归一化，使得沿x轴的0指示0毫安，而沿x轴的1.0指示电刺激的振幅的最大容许值，诸如，在一个示例中为7.8毫安。图7A的y轴描绘了针对电刺激的脉冲电流振幅的每个幅度的电刺激脉冲的计数。如图7A所示，IMD102递送具有基于随机函数随时间变化的脉冲电流振幅的电刺激。

图7B是示出基于图7A的随机函数随时间变化的电刺激的脉冲电流振幅的示例值(在该电刺激被递送给患者112时)的图。图7B的x轴示出时间，而图7B的y轴示出由随机函数生成的值的幅度。在该示例中，y轴被归一化，使得沿y轴的0指示0毫安，而沿y轴的1.0指示电刺激的振幅的最大容许值(7.8毫安)。如图7B所示，IMD 102递送具有基于随机函数随时间变化的脉冲电流振幅的电刺激。

图8A-8B是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的频率的示例值的图。在图8A-8B的示例中，IMD 102根据基于随机函数的一个或多个参数递送电刺激治疗。在该示例中，IMD 102递送具有固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)以及具有振幅的最大容许值的固定电压或固定电流振幅中的一者的连续电刺激，如上所描述的。进一步地，IMD 102将随机函数应用于电刺激的频率。在该示例中，随机函数根据具有10赫兹的中值频率、±0.2至0.8的变化系数以及0.15至40赫兹的范围的单模态高斯分布来定义频率的一系列伪随机值。在这种情况下，基于随机函数，刺激的频率值可以在0.15和40赫兹之间变化。因此，在该示例中，脉冲振幅和脉冲宽度是固定的，但是脉冲率(即频率)基于随机函数而变化。

每个刺激周期的持续时间是脉冲率乘以脉冲宽度的函数。在脉冲率、脉冲宽度或脉冲持续时间中的至少一个基于随机函数随时间变化的示例中，每个刺激周期的持续时间随随机函数的随机性程度而变化。作为以上的说明，在一个示例中，随机查找表215包括用于990个单独的电刺激脉冲的定义值。对于基于定义正态概率分布以10赫兹为中心且具有80％变化的随机函数来改变电刺激的频率的系统，刺激周期持续时间在重复之前约为104秒，但是由于频率的随机性而每次都变化。可以基于随机查找表215和/或处理电路系统210拥有的存储器的量来限制存储在随机查找表215中的值的数量。例如，其他随机查找表215可以包括不同的存储器量，因此可能够存储比前述示例中的990个单独的电刺激脉冲的值更大或更小的值，诸如，500个单独的电刺激脉冲的值、1000个单独的电刺激脉冲的值。单独的电刺激脉冲的值的实际数量可以由实现随机查找表215的存储介质的容量确定。

进一步地，如上所述，在一些示例中，IMD 102不包括随机查找表215。而是，IMD102递送具有基于处理电路系统210实时生成的随机函数的一个或多个值随时间变化的一个或多个参数的电刺激。

图8A是示出基于随机函数随时间变化的电刺激的频率的示例值的图。图8A的x轴指示如由随机函数定义的电刺激频率的值。沿x轴的10.0指示电刺激的频率的平均值，10赫兹。图8A的y轴描绘了脉冲间周期的计数，其中，对于每个脉冲间周期，脉冲间周期的长度基于由随机函数定义的频率随时间变化。如图8A所示，IMD 102递送具有基于随机函数随时间变化的脉冲频率的电刺激。

图8B是示出基于图8A的随机函数随时间变化的电刺激的频率的示例值(在该电刺激被递送给患者112时)的图。图8B的x轴示出时间，而图8B的y轴示出由随机函数生成的电刺激的脉冲频率。在该示例中，沿y轴的10.0指示电刺激的平均频率，10赫兹。如图8B所示，IMD102递送具有基于随机函数随时间变化的频率的电刺激。

图9是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的脉冲电压振幅的示例值的图。具体地，图9描绘了根据本公开的技术由IMD 102生成的伪随机频率刺激模式的示波器屏幕截图。图9的x轴描绘时间，而图9的y轴描绘电刺激的脉冲电压。如图9所描绘的这种伪随机刺激基于随机查找表，该随机查找表包含用于电刺激的一个或多个参数的990个值，以便定义990个离散刺激事件。在该示例中，IMD 102顺序地递送990个刺激事件中的每一个，并随后从随机表215的开始重复。因此，伪随机刺激的持续时间可以取决于电刺激的定义频率和随机函数的变化系数而变化。

在图9的示例中，随机查找表包含用于电刺激的一个或多个参数的990个值。然而，本公开的技术可以实现具有用于电刺激的一个或多个参数的更多或更少值的随机查找表。例如，值的数量可以是大约500、大约1000、或者如由实现随机查找表的存储介质的容量所指示的值的另一数量。

图10是示出了根据本公开的技术的接收电刺激的绵羊受试者的示例性响应的图，该电刺激具有基于随机函数随时间变化的一个或多个参数。在图10的示例中，x轴描绘了特定的实验试验，而y轴描绘了绵羊的膀胱的平均输注体积。平均输注体积指示绵羊在排尿前能够保留的液体量。图10示出了具有如本文所述的基于随机函数随时间变化的一个或多个参数的电刺激，该电刺激可以允许受试者在排尿之前比具有固定参数的电刺激具有更大的膀胱保留。

在图10的示例中，电刺激设备向3只绵羊递送具有固定频率(例如，大约10赫兹)、固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)、和具有为如以上所确定的最大容许值的幅度的固定电流振幅的连续电刺激1000。

进一步地，电刺激设备根据基于随机函数的一个或多个参数向3只绵羊递送连续电刺激1002。电刺激1002具有固定频率(例如，大约10赫兹)、固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)、以及具有为如上所述的确定的最大容许值的振幅的脉冲电流振幅的上界限。进一步地，IMD102将随机函数应用于电刺激的脉冲电流振幅。连续电刺激1002的随机函数根据单模态高斯分布定义脉冲电流振幅的一系列伪随机值，该单模态高斯分布具有0.8的单侧变化系数和0至最大容许值的范围。因此，在该示例中，频率和脉冲宽度是固定的，但脉冲电流振幅基于随机函数而变化。

进一步地，电刺激设备根据基于随机函数的一个或多个参数向3只绵羊递送连续电刺激1004。电刺激1004具有固定频率(例如，大约10赫兹)、固定脉冲宽度(例如，大约210微秒)、以及具有为如上所述的确定的最大容许值的振幅的脉冲电流振幅的上界限。进一步地，IMD102将随机函数应用于电刺激的脉冲电流振幅。连续电刺激1002的随机函数根据单模态高斯分布定义脉冲电流振幅的一系列伪随机值，该单模态高斯分布具有0.8的单侧变化系数和0至最大容许值的范围。因此，在该示例中，频率和脉冲宽度是固定的，但脉冲电流振幅基于随机函数而变化。

图10的示例示出了接收具有基于随机函数随时间变化的脉冲电流振幅的电刺激的绵羊可以表现出大的膀胱静态响应，其允许在排尿之前具有更大的保留的液体体积。对随机脉冲电流振幅刺激的膀胱静态响应可大于由具有固定脉冲电流振幅的恒定刺激引起的响应。这种更大的膀胱静态响应可能是由输入信号的更丰富或更大的信息承载能力或通过激活靶神经内更丰富或更大的信息传输能力而产生的。因此，如本文所描述的这种电刺激可以比常规电刺激治疗表现出更大的功效。

图11A-11E是示出根据本公开的技术的基于随机函数随时间变化的电刺激的一个或多个参数的示例值的图。图11A-11E的x轴描绘了电刺激的振幅，而y轴描绘了针对电刺激的对应振幅递送的电刺激脉冲的数量。患者112的神经纤维对电刺激的响应可以取决于神经纤维与电刺激的距离和取向而变化。换句话说，神经纤维响应可以是位置依赖性的(例如，取决于神经纤维是接受近场还是远场电刺激)。电刺激的一个或多个参数值随时间的这种变化可以向神经纤维递送近场或远场电刺激，从而诱发来自神经纤维的随时间的变化的响应。因此，递送至靶组织的能量的量相对于分散到周围组织中的能量的量可取决于随机函数的形状，该随机函数定义随时间变化的电刺激的一个或多个参数的值。

图11A描绘了一个或多个参数的值的分布1111、1112和1113的族，其中分布族具有不同的分布水平(例如，不同的方差水平或分布密度)。根据分布1111、1112和1113中的每一个递送的每个电刺激脉冲序列可以具有所递送的相同的能量和相同的最大刺激振幅。然而，递送给患者112的振幅的分布对于每个电刺激脉冲序列是不同的(例如，分布1111、1112和1113中的每一个具有增加的可变性)。

图11B描绘了具有围绕偏斜的主振幅变化的治疗振幅脉冲的电刺激脉冲序列的概率分布。在一些示例中，具有较低振幅的电刺激脉冲1121可以作用于更靠近引线116的电极114A-1114D和115A-115D的触点的神经纤维。相反，具有较高振幅的电刺激脉冲1122可以激活或影响在距电极114A-1114D和115A-115D的触点更大距离处的纤维、以及靠近电极114A-1114D和115A-115D的触点的那些神经纤维。取决于电刺激的振幅和神经纤维与电极114A-1114D和115A-115D的接近度，可以抑制靠近电极114A-1114D和115A-115D的接收具有特定幅度的电刺激的神经纤维，同时可以通过相同的电刺激来刺激更远离电极114A-114D和115A-115D的神经纤维。

图11C描绘了具有围绕偏斜的主振幅变化的治疗振幅脉冲的电刺激脉冲序列的概率分布。具有较低振幅的电刺激脉冲1134可作用于更靠近电极114A-1114D和115A-115D的神经纤维。在一些示例中，电刺激脉冲1134可以不引起激活或最小激活。具有较高振幅的电刺激脉冲1135可以激活或影响在距电极114A-1114D和115A-115D的触点更大距离处的纤维、以及靠近电极114A-1114D和115A-115D的触点的那些神经纤维。概率分布1131、1132和1133中的每一个表示具有相同主振幅但电刺激的不同可变性的随机函数。概率分布1133表示具有低方差的电刺激脉冲序列，概率分布1132表示具有中等方差的电刺激脉冲序列，并且概率分布1131表示具有高方差的电刺激脉冲序列。

图11D描绘了电刺激脉冲序列的概率分布。概率分布1142表示具有围绕中心主振幅(诸如，正态或高斯概率分布的中心主振幅)变化的振幅的电刺激脉冲。概率分布1141表示具有围绕偏斜的中心振幅变化的振幅的电刺激脉冲。具有较低振幅的电刺激脉冲可作用于更靠近电极114A-1114D和115A-115D的神经纤维。相反，具有较高振幅的电刺激脉冲可以激活或影响在距电极114A-1114D和115A-115D的触点更大距离处的纤维、以及靠近电极114A-1114D和115A-115D的触点的那些神经纤维。

图11E描绘了电刺激脉冲序列的概率分布。概率分布1152表示围绕两个中心振幅变化的电刺激脉冲(例如，双模态概率分布)。在一个示例中，具有较低振幅的概率分布1152的电刺激脉冲1153和具有较高振幅的概率分布1152的电刺激脉冲1154具有相同的电刺激频率。在其他示例中，具有较低振幅的概率分布1152的电刺激脉冲1153和具有较高振幅的概率分布1152的电刺激脉冲1154具有不同的电刺激频率。例如，低振幅可以刺激更靠近电极114A-1114D和115A-115D的靶部位，而高振幅可以刺激更远离电极114A-1114D和115A-115D的靶部位以及更靠近电极114A-1114D和115A-115D的靶部位。类似地，低频率可以刺激更靠近电极114A-1114D和115A-115D的靶部位，而高频率可以刺激更远离电极114A-1114D和115A-115D的靶部位以及更靠近电极114A-1114D和115A-115D的靶部位。

概率分布1151表示围绕偏斜的中心振幅变化的电刺激脉冲。在一些示例中，具有较低振幅的概率分布1151的电刺激脉冲1153可以作用于更靠近引线116的电极114A-1114D和115A-115D的触点的神经纤维。相反，具有较高振幅的概率分布1151的电刺激脉冲1154可以激活或影响在距电极114A-1114D和115A-115D的触点更大距离处的纤维、以及靠近电极114A-1114D和115A-115D的触点的那些神经纤维。

图12是示出根据本公开的技术的图1的示例系统100可以通过引入复杂变化来修改的电刺激的示例参数的图1200。为方便起见，参照图1和图2描述图12。

在图12的示例中，IMD 102递送电刺激治疗1202，电刺激治疗1202包括电刺激治疗脉冲1203A和再充电脉冲1203B。如上所讨论的，IMD 102可以通过对一个或多个电刺激参数引入复杂变化来修改电刺激治疗1202的一个或多个电刺激参数。例如，复杂变化可以基于周期函数或随机函数。在图12的示例中，IMD 102使用随机函数来确定电刺激治疗1202的一个或多个参数的一系列值，诸如，图2的电极114的组合、电极114的极性、电刺激治疗脉冲1203A的振幅1204A、再充电脉冲1203B的振幅1204B、电刺激治疗脉冲1203A的脉冲宽度1206A、再充电脉冲1203B的脉冲宽度1206B、再充电间隔1208A、刺激间间隔1208B、脉冲率或脉冲频率1210、电刺激治疗脉冲1203A的占空比(例如，脉冲宽度1206A与刺激间间隔1208B的比率)和/或再充电脉冲1203B的占空比(例如，脉冲宽度1206B与再充电间隔1208A的比率)。IMD 102可以通过使用利用随机函数确定的该系列值作为定义电刺激的一个或多个电刺激参数的值来生成由一个或多个电刺激参数的复杂变化定义的电刺激。

如图12的示例中所描绘的，再充电间隔1208A描绘了电刺激治疗脉冲1203A和再充电脉冲1203B之间的时间间隔，其中，在再充电间隔1208A期间，不递送电刺激。刺激间间隔1208B描绘了电刺激治疗1202的每个周期(例如，一个电刺激治疗脉冲1203A和一个再充电脉冲1203B)之间的时间，其中，在刺激间隔1208B期间，不递送电刺激。在电刺激治疗1202的每个周期包括诸如图12的示例中所示的一个电刺激治疗脉冲1203A和一个再充电脉冲1203B的示例中，刺激间间隔1208B描绘了再充电脉冲1203B和后续电刺激治疗脉冲1203A'之间的时间间隔，在该刺激间间隔1208B期间不递送电刺激。在电刺激治疗1202的每个周期仅包括电刺激治疗脉冲1203A(例如，并且没有再充电脉冲)的示例中，刺激间间隔1208B描绘了再充电脉冲1203B与后续电刺激治疗脉冲1203A'之间的时间间隔。

在一些示例中，IMD 102使用不同的随机函数来确定电刺激治疗1202的一个或多个参数中的每一个的不同的一系列值。在其他示例中，IMD 102使用相同的随机函数来确定电刺激治疗1202的一个或多个参数中的每一个的一系列值。在一些示例中，代替使用随机函数或除了使用随机函数之外，IMD 102使用周期函数来确定电刺激治疗1202的一个或多个参数中的每一个的一系列值。

在一个示例中，脉冲振幅1204A和1204B是脉冲电流振幅。在一些示例中，电刺激治疗1202具有从0毫安到40毫安的范围中选择的脉冲电流振幅1204A和1204B。在其他示例中，电刺激治疗1202具有从0毫安到25毫安的范围中选择的脉冲电流振幅1204A和1204B。在其他示例中，电刺激治疗1202具有从0.1毫安到25毫安的范围中选择的脉冲电流振幅1204A和1204B。在其他示例中，电刺激治疗1202具有从0毫安到7.8毫安的范围中选择的脉冲电流振幅1204A和1204B。

在一些示例中，IMD 102递送连续电刺激，该连续电刺激具有约10赫兹的频率1210、约210微秒的脉冲宽度1206A和1206B、以及为最大容许电流振幅的脉冲电流振幅1204A和1204B的上界限，如以上所描述的。进一步地，IMD 102将随机函数应用于电刺激治疗1202的脉冲电流振幅1204A和1204B。在该示例中，随机函数根据单模态高斯分布定义脉冲电流振幅1204A和1204B的一系列伪随机值，该单模态高斯分布具有0.2至0.8的单侧变化系数和0至7.8毫安的范围。在一些示例中，电刺激治疗脉冲1203A的振幅1204A与再充电脉冲1203B的振幅1204B大致相同。在其他示例中，电刺激治疗脉冲1203A的振幅1204A大于或小于再充电脉冲1203B的振幅1204B。

在一些示例中，振幅1204A和1204B是从0毫安到40毫安的范围中选择的电流振幅。在其他示例中，振幅1204A和1204B是从0毫安到25毫安的范围中选择的电流振幅。在其他示例中，振幅1204A和1204B是从0.1毫安到25毫安的范围中选择的电流振幅。在其他示例中，振幅1204A和1204B是从0毫安到7.8毫安的范围中选择的电流振幅。在一些示例中，振幅1204A和1204B是从50毫伏到10伏特的范围中选择的电压振幅。在另一示例中，振幅1204A和1204B是从500毫伏到5伏特的范围中选择的电压振幅。

在一些示例中，参照如以上所确定的最大容许值选择电刺激1202的一个或多个电刺激参数。例如，电刺激1202的一个或多个电刺激参数可以被选择为最大容许值的百分比。在一个示例中，电刺激1202的一个或多个电刺激参数选自最大容许值的约5％至约80％之间的值的范围。在一些示例中，振幅1204A、振幅1204B、脉冲宽度1206A、脉冲宽度1206B、再充电间隔1208A、刺激间间隔1208B、脉冲率或脉冲频率1210、电刺激治疗脉冲1203A的占空比和/或再充电脉冲1203B的占空比中的一个或多个的值可被选择为最大容许值的百分比。

以下示例可示出本公开的一个或多个方面。

示例1.一种使用植入式医疗设备(IMD)向患者提供神经调节治疗的方法，所述方法包括：利用IMD的处理电路系统标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；利用IMD的处理电路系统定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状；利用IMD的处理电路系统通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列；以及按照所修改的并且利用IMD的刺激发生器生成至少一个电刺激脉冲序列。

示例2.示例1的方法，进一步包括利用IMD的处理电路系统控制经由植入式电极向患者递送至少一个电刺激脉冲序列以减少患者的骨盆症状。

示例3.示例1至2中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者。

示例4.示例1至3中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲宽度。

示例5.示例1至4中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的占空比。

示例6.示例1至5中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲频率。

示例7.示例1至6中任一项的方法，其中至少一个电刺激脉冲序列包括与再充电脉冲交错的刺激脉冲，并且至少一个电刺激参数包括至少一个电刺激脉冲序列的刺激脉冲与再充电脉冲之间的再充电间隔。

示例8.示例1至7中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数包括至少一个电刺激脉冲序列的每个刺激脉冲之间的刺激间间隔。

示例9.示例1至8中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数的值小于最大容许值。

示例10.示例9的方法，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者，并且最大容许值是患者对于脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者的最大容许值。

示例11.示例9至10中任一项的方法，其中至少一个电刺激参数包括脉冲频率，并且最大容许值是患者对于脉冲频率的最大容许值。

示例12.如示例1至11中任一项的方法，其中，对至少一个电刺激参数的复杂变化包括对至少一个电刺激参数的随机变化，并且其中随机变化基于以下各项中的一项来定义值的分布：单模态高斯分布；多模态高斯分布；均匀分布；对数正态分布；二项分布；几何分布；或指数分布。

示例13.示例12的方法，其中对至少一个电刺激参数的随机变化包括在值的分布的平均值的一个标准偏差内的、至少一个电刺激参数的值。

示例14.示例12至13中任一项的方法，其中对至少一个电刺激参数的随机变化包括在值的分布的平均值的两个标准偏差内的、至少一个电刺激参数的值。

示例15.示例12至14中任一项的方法，其中随机变化定义值的分布的序列，其中通过引入对电刺激参数函数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列包括通过经由重复值的分布的序列引入对电刺激参数函数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列，并且其中，该方法进一步包括利用IMD的处理电路系统控制经由植入式电极向患者递送至少一个电刺激脉冲序列。

示例16.示例1至15中任一项的方法，其中骨盆症状是以下各项中的一项或多项：膀胱过度活跃；尿失禁；大便失禁；性功能障碍；或骨盆疼痛。

示例17.一种植入式医疗设备(IMD)，该IMD被配置成向患者提供神经调节治疗，该IMD包括：刺激发生器，该刺激发生器被配置成生成至少一个电刺激脉冲序列以用于递送给患者；以及处理电路系统，所述处理电路系统被配置用于：标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状；通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列；并且控制刺激发生器按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列。

示例18.示例17的医疗设备，其中处理电路系统被进一步配置成控制经由植入式电极向患者递送至少一个电刺激脉冲序列以减少患者的骨盆症状。

示例19.示例17至18中任一项的医疗设备，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者。

示例20.示例17至19中任一项的医疗设备，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲宽度。

示例21.示例17至20中任一项的医疗设备，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的占空比。

示例22.示例17至21中任一项的医疗设备，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲频率。

示例23.示例17至22中任一项的医疗设备，其中至少一个电刺激参数的值小于最大容许值。

示例24.示例23的医疗设备，其中至少一个电刺激参数包括电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者，并且最大容许值是患者对于脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者的最大容许值。

示例25.示例24的医疗设备，其中至少一个电刺激参数包括脉冲频率，并且最大容许值是患者对于脉冲频率的最大容许值。

示例26.如示例17至25中任一项的医疗设备，其中，对至少一个电刺激参数的复杂变化包括对至少一个电刺激参数的随机变化，并且其中随机变化基于以下各项中的一项来定义值的分布：单模态高斯分布；多模态高斯分布；均匀分布；对数正态分布；二项分布；几何分布；或指数分布。

示例27.示例26的医疗设备，其中对至少一个电刺激参数的随机变化包括在值的分布的平均值的一个标准偏差内的、至少一个电刺激参数的值。

示例28.示例17至27中任一项的医疗设备，其中骨盆症状是以下各项中的一项或多项：膀胱过度活跃；尿失禁；大便失禁；性功能障碍；或骨盆疼痛。

示例29.一种植入式医疗设备，该植入式医疗设备被配置成向患者提供神经调节治疗，该植入式医疗设备包括：用于标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数的装置；用于定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化以减少患者的骨盆症状的装置；用于通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列的装置；以及用于按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列的装置。

示例30.一种非瞬态计算机可读介质，其包括指令，该指令在被执行时，致使被配置成向患者提供神经调节治疗的植入式医疗设备(IMD)的处理电路系统：标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；定义对多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少患者的骨盆症状；通过引入对至少一个电刺激参数的复杂变化来修改至少一个电刺激脉冲序列；并且控制IMD的刺激发生器按照所修改的生成至少一个电刺激脉冲序列。

本公开内容中所描述的技术可至少部分地以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。例如，所描述的技术的各方面可以在一个或多个处理器(包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程序门阵列(FPGA)或任何其他等效的集成或分立逻辑电路)以及这类组件的任何组合中实现。术语“处理器”或“处理电路系统”通常可单独地或与其他逻辑电路系统或任何其他等效电路系统组合地指代前述的逻辑电路系统中的任一种。包括硬件的控制单元也可以执行本公开的一项或多项技术。

这种硬件、软件、和固件可实现在相同的设备内，或实现在分开的设备内以支持本公开中描述的各种操作和功能。此外，所描述的单元、电路系统或组件中的任一个可一起被实现，或分开地实现为分立但可互操作的逻辑设备。对作为电路系统、模块或单元的不同特征结构的描绘旨在强调不同的功能方面，而并不一定暗指此类电路系统、模块或单元必须通过分开的硬件或软件组件来实现。相反，与一个或多个电路、模块或单元相关联的功能可以通过分开的硬件或软件组件来执行，或集成在共同的或分开的硬件或软件组件内。

在本公开中所描述的这些技术还可以被实现或被编码至计算机可读介质中，诸如包含指令的计算机可读存储介质。被嵌入或被编码在计算机可读存储介质中的指令可以例如在执行指令时致使可编程处理器或其他处理器执行该方法。计算机可读存储介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、硬盘、CD-ROM、软盘、磁带盒、磁介质、光介质或其他计算机可读介质。

Claims (19)

1.一种使用植入式医疗设备(IMD)向患者提供神经调节治疗的方法，所述方法包括：

利用所述IMD的处理电路系统标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；

利用所述IMD的所述处理电路系统定义对所述多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少所述患者的骨盆症状；

利用所述IMD的所述处理电路系统通过引入对所述至少一个电刺激参数的所述复杂变化来修改所述至少一个电刺激脉冲序列；以及

按照所修改的并且利用所述IMD的刺激发生器生成所述至少一个电刺激脉冲序列，

其中，对所述至少一个电刺激参数的所述复杂变化包括对所述至少一个电刺激参数的随机变化，

其中，所述随机变化定义出数量至少为500个的值的分布，并且其中对所述至少一个电刺激参数的所述随机变化包括在所述值的分布的平均值的一个标准偏差内的、所述至少一个电刺激参数的值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括利用所述IMD的所述处理电路系统控制经由植入式电极向所述患者递送所述至少一个电刺激脉冲序列，以减少所述患者的所述骨盆症状。

3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括所述电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括所述电刺激的脉冲宽度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括所述电刺激的占空比。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括所述电刺激的脉冲频率。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激脉冲序列包括与再充电脉冲交错的刺激脉冲，并且所述至少一个电刺激参数包括所述至少一个电刺激脉冲序列的所述刺激脉冲与所述再充电脉冲之间的再充电间隔。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括所述至少一个电刺激脉冲序列的每个刺激脉冲之间的刺激间间隔。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数的值小于最大容许值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括所述电刺激的脉冲电压振幅或脉冲电流振幅中的一者，并且所述最大容许值是所述患者对于所述脉冲电压振幅或所述脉冲电流振幅中的一者的最大容许值。

11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电刺激参数包括脉冲频率，并且所述最大容许值是所述患者对于所述脉冲频率的最大容许值。

12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述随机变化基于以下各项中的一项定义值的分布：

单模态高斯分布；

多模态高斯分布；

均匀分布；

对数正态分布；

二项分布；

几何分布；或

指数分布。

13.如权利要求12所述的方法，

其特征在于，所述随机变化定义值的分布的序列，

其中通过引入对所述电刺激参数函数的所述复杂变化来修改所述至少一个电刺激脉冲序列包括通过经过重复所述值的分布的所述序列引入对所述电刺激参数函数的所述复杂变化来修改所述至少一个电刺激脉冲序列，并且

其中所述方法进一步包括利用所述IMD的所述处理电路系统控制经由植入式电极向所述患者递送所述至少一个电刺激脉冲序列。

14.一种使用植入式医疗设备(IMD)向患者提供神经调节治疗的方法，所述方法包括：

利用所述IMD的处理电路系统标识至少一个电刺激脉冲序列的多个电刺激参数；

利用所述IMD的所述处理电路系统定义对所述多个电刺激参数中的至少一个电刺激参数的复杂变化，以减少所述患者的骨盆症状；

利用所述IMD的所述处理电路系统通过引入对所述至少一个电刺激参数的所述复杂变化来修改所述至少一个电刺激脉冲序列；以及

按照所修改的并且利用所述IMD的刺激发生器生成所述至少一个电刺激脉冲序列，

其中，对所述至少一个电刺激参数的所述复杂变化包括对所述至少一个电刺激参数的随机变化，所述随机变化定义出数量至少为500个的值的分布，并且其中对所述至少一个电刺激参数的所述随机变化包括在所述值的分布的平均值的两个标准偏差内的、所述至少一个电刺激参数的值。

15.如权利要求14所述的方法，

其特征在于，所述随机变化定义值的分布的序列，

其中通过引入对所述电刺激参数函数的所述复杂变化来修改所述至少一个电刺激脉冲序列包括通过经过重复所述值的分布的所述序列引入对所述电刺激参数函数的所述复杂变化来修改所述至少一个电刺激脉冲序列，并且

其中所述方法进一步包括利用所述IMD的所述处理电路系统控制经由植入式电极向所述患者递送所述至少一个电刺激脉冲序列。

16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述骨盆症状是以下各项中的一项或多项：

膀胱过度活跃；

尿失禁；

大便失禁；

性功能障碍；或

骨盆疼痛。

17.一种被配置成执行如权利要求1至16中任一项所述的方法的植入式疗设备(IMD)。

18.一种包括用于执行如权利要求1至16中任一项所述的方法的装置的植入式疗设备(IMD)。

19.一种非瞬态计算机可读介质，其包括指令，所述指令在被执行时致使植入式医疗设备(IMD)的处理电路系统执行如权利要求1至16中任一项所述的方法。