CN110812695A - 多位点频率调制簇发脉冲刺激器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多位点频率调制簇发脉冲刺激器，包括：多个输出电极，组成多个刺激位点，其中每一个刺激位点包括至少一个输出电极；脉冲发生装置，用于通过所述多个输出电极输出脉冲簇，其中设有一个第一脉冲频率和至少一个第二脉冲频率，所述第一脉冲频率大于所述第二脉冲频率，所述脉冲发生装置调制各个刺激位点输出的脉冲簇，使得同一簇发周期内的一个所述刺激位点以所述第一脉冲频率输出高频脉冲簇，其余刺激位点以所述第二脉冲频率输出低频脉冲簇。
Description
技术领域
本发明涉及脊髓神经医疗设备领域，具体涉及一种多位点频率调制簇发脉冲刺激器。
背景技术
临床研究表明，植入式脊髓神经刺激器(SCS)使用高频刺激可以改善治疗效果、降低副作用。
现有的SCS多采用单一固定频率的脉冲刺激，而持续高频刺激将增大功耗，造成设备使用寿命缩短。并且持续高频刺激仍是使用单一频率，容易使患者产生适应性，降低治疗效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多位点频率调制簇发脉冲刺激器，包括：
多个输出电极，组成多个刺激位点，其中每一个刺激位点包括至少一个输出电极；
脉冲发生装置，用于通过所述多个输出电极输出脉冲簇，其中设有一个第一脉冲频率和至少一个第二脉冲频率，所述第一脉冲频率大于所述第二脉冲频率，所述脉冲发生装置调制各个刺激位点输出的脉冲簇，使得同一簇发周期内的一个所述刺激位点以所述第一脉冲频率输出高频脉冲簇，其余刺激位点以所述第二脉冲频率输出低频脉冲簇。
可选地，在连续的两个簇发周期中，输出高频脉冲簇的刺激位点不相同。
可选地，不同的刺激位点轮流输出所述高频脉冲簇。
可选地，所述第二脉冲频率有多个，第一脉冲频率和第二脉冲频率的总数量等于所述刺激位点的数量。
可选地，多个所述第二脉冲频率的值均不相等。
可选地，所述脉冲发生装置还设有第一脉冲个数，用于配置以所述高频脉冲簇中的脉冲数量；以及设有至少一个第二脉冲个数，用于配置以所述低频脉冲簇中的脉冲数量。
可选地，所述脉冲发生装置还设有第一脉冲幅值和第一脉宽，用于配置所述高频脉冲簇的脉冲幅值和脉宽；以及设有至少一个第二脉冲幅值和至少一个第二脉宽，用于配置所述低频脉冲簇的脉冲幅值和脉宽。
可选地，所述脉冲发生装置设有主动电荷平衡模式和被动电荷平衡模式，其针对所述高频脉冲簇采用主动电荷平衡模式，针对所述低频脉冲簇采用被动电荷平衡模式。
可选地，所述高频脉冲簇与所述低频脉冲簇的持续时间相等；或者
所述高频脉冲簇与所述低频脉冲簇的持续时间不相等。
可选地，所述第一脉冲频率的取值范围是2kHz-20kHz，所述第二脉冲频率的取值范围是2Hz-2kHz。
本发明还提供一种植入式脊髓神经刺激系统，包括上述刺激器，以及体外程控装置，该体外程控装置用于获取用户提供的所述第一脉冲频率和第二脉冲频率，并将其发送至上述刺激器。
可选地，该体外程控装置还用于获取用户提供的第一脉冲个数和第二脉冲个数，并将其发送至上述刺激器。
可选地，该体外程控装置还用于获取用户提供的第一脉冲幅值和第一脉宽，以及获取用户提供的第二脉冲幅值和第二脉宽，并将其发送至上述刺激器。
本发明提供的多位点频率调制簇发脉冲刺激器及系统具有多位点同时刺激、簇发刺激、高低频调制的特点。多位点同时刺激可以增大治疗覆盖的面积，高频簇发刺激可以提高治疗效果。高低频调制刺激可降低患者对电刺激产生适应性、治疗效果减弱的概率。同时，与持续高频刺激相比，高低频调制簇发刺激可以减小脉冲发生器功耗，延长设备使用寿命和更换周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的人体植入式脊髓刺激系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中的簇发刺激波形与刺激位点的对照示意图；
图3为本发明实施例中的被动平衡模式下的刺激波形示意图；
图4为本发明实施例中的主动平衡模式下的刺激波形示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1示出一种人体植入式脊髓刺激系统，该系统包括脉冲发生装置11、电极线12和体外程控装置13，脉冲发生装置11用于调制和发出脉冲信号，通过电极线12作用于人体，体外程控装置13与脉冲发生装置11无线连接，可以由用户设置相关参数，从而控制脉冲发生装置11。
本发明实施例提供一种多位点频率调制簇发脉冲刺激器，包括：
多个输出电极，组成多个刺激位点，这些电极布置在电极线12上。详见图2，以两个刺激位点进行说明，刺激位点a和刺激位点b位于不同的电极线12上，其中每一个刺激位点包括至少一个电极。图2只是为了说明刺激位点而做出的举例，实际情况可以是有更多的刺激位点，并且同一条电极线12上也可以有多个刺激位点。
脉冲发生装置11用于通过多个输出电极输出脉冲簇，其中设有一个第一脉冲频率f1和第二脉冲频率f2，在本实施例中第一脉冲频率的取值范围是2kHz-20kHz，第二脉冲频率的取值范围是2Hz-2kHz。
f1和f2可以被预先设定并存储在脉冲发生装置11中，也可以通过体外程控装置13发送至脉冲发生装置11，用户可以使用体外程控装置13设定具体数值。
第一脉冲频率f1应当大于第二脉冲频率f2，脉冲发生装置11调制各个刺激位点输出的脉冲簇(或称为簇发脉冲)，一个脉冲簇由多个连续单个脉冲，图2所示情况有脉冲簇L和脉冲簇H两种，相邻的脉冲簇的时间间隔为簇发周期T，在本实施例中T＝0.2s,因此簇发频率为5Hz。
各刺激位点的脉冲具有调制关系，同一簇发周期内只有一个刺激位点以第一脉冲频率f1输出高频脉冲簇H，其余刺激位点以第二脉冲频率f2输出低频脉冲簇L。如图2所示，在第一个簇发周期T中，刺激位点a以第一脉冲频率f1输出高频脉冲簇H，刺激位点b以第二脉冲频率f2输出低频脉冲簇L；在第二个簇发周期T中，刺激位点b以第一脉冲频率f1输出高频脉冲簇H，刺激位点a以第二脉冲频率f2输出低频脉冲簇L。这两个刺激位点交替输出高频脉冲簇H，也即在连续的两个簇发周期中，输出高频脉冲簇的刺激位点不相同。
需要说明的是图2所示调制关系只是一种特例，还有多种其它方式可以保障在一个簇发周期内只有一个刺激位点输出高频脉冲簇H，例如连续两个簇发周期都是刺激位点a输出高频脉冲簇H，在第三个簇发周期转为刺激位点b输出高频脉冲簇H也是可行的，类似的变换方式有多种。
并且，在本实施例中高频脉冲簇H和低频脉冲簇L的持续时间是相同的，而在其它实施例中它们的时间也可以不相同，例如持续时间不同、起止时间点不同都是可行的。
本发明实施例提供的多位点频率调制簇发脉冲刺激器具有多位点同时刺激、簇发刺激、高低频调制的特点。多位点同时刺激可以增大治疗覆盖的面积，高频簇发刺激可以提高治疗效果。高低频调制刺激可降低患者对电刺激产生适应性、治疗效果减弱的概率。同时，与持续高频刺激相比，高低频调制簇发刺激可以减小脉冲发生器功耗，延长设备使用寿命和更换周期。
此外，脉冲发生装置11中还可设置脉冲的个数、幅值和脉宽，这些参数可以被预先设定并存储在脉冲发生装置11中，也可以通过体外程控装置13发送至脉冲发生装置11，用户可以使用体外程控装置13设定具体数值。
具体地，脉冲发生装置还可设有高频脉冲个数和低频脉冲个数，用于分别配置高频脉冲簇中的脉冲数量和低频脉冲簇中的脉冲数量。例如高频脉冲数设置为1000，使得每个高频脉冲簇H分别由1000个脉冲组成；低频脉冲数设置为20，使得每个低频脉冲簇L分别由20个脉冲组成。
脉冲发生装置还可设有高频脉冲幅值和低频脉冲幅值，用于分别配置高频脉冲簇中的脉冲幅值和低频脉冲簇中的脉冲幅值。并且可提供两种模式，即恒压模式或恒流模式，以恒流模式为例，例如高频脉冲幅值设置为2mA，使得每个高频脉冲簇H中的每个脉冲的幅值为2mA；低频脉冲幅值设置为3mA，使得每个高频脉冲簇L中的每个脉冲的幅值为3mA。高频脉冲幅值和低频脉冲幅值可以相等或不等。
脉冲发生装置还可设有高频脉宽和低频脉宽，例如高频脉宽设置为20μs，使得每个高频脉冲簇H中的每个脉冲的脉宽为20μs；低频脉宽设置为210μs，使得每个低频脉冲簇L中的每个脉冲的脉宽为210μs。
在图2所示的两个刺激位点的基础上，下面介绍更多刺激位点的实施例。在本实施例中有n个刺激位点，脉冲发生装置设有脉冲频率f1、f2…fn,将f1视为第一脉冲频率，f2…fn视为多个第二脉冲频率，也即第一脉冲频率和第二脉冲频率的总个数等于刺激位点的数量。在本实施例中f2…fn的数值可以是全部不相等的，或者有部分相等。
脉冲发生装置调制各个刺激位点簇发脉冲：刺激位点1在第一个簇发周期以频率f1输出高频脉冲簇、在第二个簇发周期以频率f2输出低频脉冲簇……在第n个簇发周期以频率fn输出低频脉冲簇，因此刺激位点1在n个簇发周期中的频率使用顺序是f1-f2-…-fn；
刺激位点2在第一个簇发周期以频率f2输出低频脉冲簇、在第二个簇发周期以频率f1输出高频脉冲簇……在第n个簇发周期以频率fn输出低频脉冲簇，因此刺激位点2在n个簇发周期中的频率使用顺序是f2-f1-…-fn；
刺激位点n在第一个簇发周期以频率f2输出低频脉冲簇、在第二个簇发周期以频率f3输出低频脉冲簇……在第n个簇发周期以频率f1输出高频脉冲簇，因此将刺激位点n在n个簇发周期中的频率使用顺序是f2-f3-…-fn-f1。
根据上述方式，可实现不同的刺激位点轮流输出高频脉冲簇，这种处理方式效率较高，并且规律较复杂，由此进一步降低患者对电刺激产生适应性、治疗效果减弱的概率。需要说明的是，上述频率使用顺序并不是唯一能够实现此目的方式，例如还可以随机选取刺激位点输出高频脉冲簇，只要保证在n个簇发周期中不重复选取同一个刺激位点即可。
关于脉冲的个数、幅值和脉宽可以参照上述实施例中的介绍进行设置。在本实施例中设有脉冲频率f1、f2…fn，脉冲的个数、幅值和脉宽可以设置两组，一组对应于脉冲频率f1(高频)，另一组对应于f2…fn(低频)，使高频脉冲簇的参数区别于其他低频脉冲簇；脉冲的个数、幅值和脉宽也可以设置n组，即分别对应f1…fn，使得各个脉冲簇的参数都是独立的。
下面结合图3和图4介绍电荷平衡方式。在进行电脉冲的过程中需要保证刺激位点的电荷平衡，本实施例中的刺激器提供两种平衡模式，图3示出了被动电荷平衡模式下的脉冲波形图，在一个刺激脉冲之后，产生一个用于平衡电荷的脉冲，其中刺激脉冲的幅度远大于被动平衡脉冲的幅度，但被动平衡脉冲的脉宽要大于刺激脉冲的脉宽，本实施例针对低频脉冲簇采用被动电荷平衡模式。
图4示出了主动电荷平衡模式下的脉冲波形图，在一个刺激脉冲之后，产生一个用于平衡电荷的脉冲，主动平衡脉冲与刺激脉冲的脉冲幅度相等，正负相反，本实施例针对高频脉冲簇采用主动电荷平衡模式。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种多位点频率调制簇发脉冲刺激器，其特征在于，包括：
多个输出电极，组成多个刺激位点，其中每一个刺激位点包括至少一个输出电极；
脉冲发生装置，用于通过所述多个输出电极输出脉冲簇，其中设有一个第一脉冲频率和至少一个第二脉冲频率，所述第一脉冲频率大于所述第二脉冲频率，所述脉冲发生装置调制各个刺激位点输出的脉冲簇，使得同一簇发周期内的一个所述刺激位点以所述第一脉冲频率输出高频脉冲簇，其余刺激位点以所述第二脉冲频率输出低频脉冲簇。
2.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，在连续的两个簇发周期中，输出高频脉冲簇的刺激位点不相同。
3.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，不同的刺激位点轮流输出所述高频脉冲簇。
4.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，所述第二脉冲频率有多个，第一脉冲频率和第二脉冲频率的总数量等于所述刺激位点的数量。
5.根据权利要求4所述的刺激器，其特征在于，多个所述第二脉冲频率的值均不相等。
6.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，所述脉冲发生装置还设有第一脉冲个数，用于配置以所述高频脉冲簇中的脉冲数量；以及设有至少一个第二脉冲个数，用于配置以所述低频脉冲簇中的脉冲数量。
7.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，所述脉冲发生装置还设有第一脉冲幅值和第一脉宽，用于配置所述高频脉冲簇的脉冲幅值和脉宽；以及设有至少一个第二脉冲幅值和至少一个第二脉宽，用于配置所述低频脉冲簇的脉冲幅值和脉宽。
8.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，所述脉冲发生装置设有主动电荷平衡模式和被动电荷平衡模式，其针对所述高频脉冲簇采用主动电荷平衡模式，针对所述低频脉冲簇采用被动电荷平衡模式。
9.根据权利要求1所述的刺激器，其特征在于，所述高频脉冲簇与所述低频脉冲簇的持续时间相等；或者
所述高频脉冲簇与所述低频脉冲簇的持续时间不相等。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的刺激器，其特征在于，所述第一脉冲频率的取值范围是2kHz-20kHz，所述第二脉冲频率的取值范围是2Hz-2kHz。
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| CN201911096590.1A CN110812695A (zh) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | 多位点频率调制簇发脉冲刺激器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117159924A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-12-05 | 北京领创医谷科技发展有限责任公司 | 一种基于能控器状态的神经刺激器控制方法及装置 |
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2019
- 2019-11-11 CN CN201911096590.1A patent/CN110812695A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117159924A (zh) * | 2023-09-11 | 2023-12-05 | 北京领创医谷科技发展有限责任公司 | 一种基于能控器状态的神经刺激器控制方法及装置 |
| CN117159924B (zh) * | 2023-09-11 | 2024-04-05 | 北京领创医谷科技发展有限责任公司 | 一种基于能控器状态的神经刺激器控制方法及装置 |
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