CN113382765A - 用于递送制定的神经调节剂量的系统 - Google Patents

Abstract

公开了用于提供刺激治疗的方法和系统。该系统的实施例包括可植入刺激器和被配置为控制可植入刺激器的外部控制器。临床医生可以为患者制定一定量的刺激治疗。外部控制器利用处方进行编程。当患者使用外部控制器和刺激器设备时，外部控制器跟踪患者使用的刺激量。一旦患者使用了所有制定的治疗，患者可以返回临床医生进行跟进预约。

Description

用于递送制定的神经调节剂量的系统

技术领域

本申请涉及可植入医疗设备(IMD)，通常涉及脊髓刺激器，并且更具体地，涉及控制此类设备的方法。

背景技术

可植入神经刺激器设备是生成并递送电刺激到身体神经和组织以用于治疗各种生物性紊乱的设备，诸如治疗心律失常的起搏器、治疗心脏纤颤的除颤器、治疗耳聋的耳蜗刺激器，治疗失明的视网膜刺激器、产生协调肢体运动的肌肉刺激器、治疗慢性疼痛的脊髓刺激器、治疗运动和心理障碍的皮层和深部脑刺激器，以及治疗小便失禁、睡眠呼吸暂停、肩关节半脱位等的其他神经刺激器。以下描述将大体上聚焦本发明在脊髓刺激(SCS)系统内的使用，诸如在美国专利6,516,227中所公开的。但是，本发明可以找到任何可植入神经刺激器设备系统的适用性。

SCS系统典型地包括在图1中示出的可植入脉冲发生器(IPG)10。IPG 10包括生物相容性设备壳体12，其容纳IPG运行所需的电路和电池14。IPG 10经由形成电极阵列17的一个或多个电极引线15耦合到电极16。电极16被配置为接触患者的组织并且被承载在柔性体18上，柔性体18还容纳被耦合到每个电极16的独立引线导线20。引线导线20也被耦合到近端触点22，其可以插入被固定在IPG 10上的头部23内的引线连接器24中，该头部可以包括例如环氧树脂。一经插入，近端触点22就连接到引线连接器24内的头部触点，其进而由馈通引脚通过壳体馈通(feedthrough)耦合到壳体12内的电路，虽然这些细节并未示出。

在示出的IPG 10中，存在在两个引线15之间拆分的十六个引线电极(E1至E16)，其中头部23包含2x1阵列的引线连接器24。然而，在IPG中的引线和电极的数量是应用特定的并且因此可以变化。导电壳体12也可以包括电极(Ec)。在SCS应用中，电极引线15典型地被植入在脊髓中线的左右两侧上的患者的脊柱中的硬膜附近。近端电极22通过患者的组织隧穿到远处诸如植入了IPG壳体12的臀部，在该点处它们被耦合到引线连接器24。在被设计用于直接植入在需要刺激的部位处的其他IPG示例中，IPG可以是无引线的，具有16个电极可替选地出现在IPG的主体上以用于接触患者的组织。IPG引线15在其他IPG解决方案中可以与壳体12集成并且永久地连接壳体12。SCS治疗的目的是为了提供来自电极16的电刺激以缓解患者的症状，最显著的是慢性背痛。

IPG 10可以包括允许其与多个外部设备进行双向通信的天线26a，如图4中示出的。如图1中描绘的天线26a被示出为壳体12内的导电线圈，虽然线圈26a也可以出现在头部23中。当天线26a被配置为线圈时，与外部设备的通信优选地使用近场磁感应发生。IPG也可以包括射频(RF)天线26b。在图1中，RF天线26b被示出在头部23内，但是其也可以在壳体12内。RF天线26b可以包括贴片、槽或导线，并且可以作为单极或双极来操作。RF天线26b优选地使用远场电磁波进行通信。RF天线26b可以根据任何数量的已知RF通信标准(诸如蓝牙、Zigbee、WiFi、和MICS和诸如此类)进行操作。

在IPG 10中的刺激典型地由脉冲来提供，如图2中示出的。刺激参数典型地包括：脉冲的幅度(A；无论电流还是电压)；脉冲的频率(F)和脉冲宽度(PW)；被激活以提供此类刺激的电极16(E)；以及此类激活电极的极性(P)，即，激活电极是充当阳极(到组织的拉电流(source current))还是阴极(来自组织的灌电流(sink current))。一并考虑的这些刺激参数包括IPG 10可执行以向患者提供治疗刺激的刺激程序。

在图2的示例中，电极E5已经被选择作为阳极，并且因此提供了向组织拉(source)幅度为+A的正电流的脉冲。电极E4已经被选择作为阴极，并且因此提供从组织灌(sink)幅度为-A的对应负电流的脉冲。这是双极刺激的示例，在其中仅两个基于引线的电极(一个阳极、一个阴极)被用于向组织提供刺激。然而，多于一个电极可以在给定时间充当阳极，并且多于一个电极可以在给定时间充当阴极(例如，三极刺激、四极刺激等)。

如图2中示出的脉冲是双相的，包括第一相位30a，其后紧跟着具有相反极性的第二相位30b。众所周知，双相脉冲的使用可用于有效电荷恢复。例如，到组织的每个电极的电流路径可以包括串联连接的DC阻断电容器，见例如美国专利申请公开2016/0144183，其将在第一相位30a期间充电并且在第二相位30b期间放电(被恢复)。在所示出的示例中，第一相位30a和第二相位30b具有相同的持续时间和幅度(虽然极性相反)，这确保了在两个相位期间相同的电荷量。然而，如果这两个相位的幅度和持续时间的积分在大小上相等，则第二相位30b也可以与第一相位30a充电平衡，如众所周知的。每个脉冲的宽度PW在此被定义为第一脉冲相位30a的持续时间，虽然脉冲宽度也还可以指第一脉冲相位30a和第二脉冲相位30b的总持续时间。注意，在两个相位30a与30b之间可以提供相间周期(IP)，在这期间无刺激提供。

IPG 10包括刺激电路28，其可以被编程为如由刺激程序所定义的在电极处产生刺激脉冲。因此，IPG 10充当向电极递送电力以向患者提供刺激的电源。刺激电路28可以例如包括在美国专利申请公开2018/0071513和2018/0071520中描述的或者在USP 8,606,362和8,620,436中描述的电路。这些参考文献通过引用并入本文。

图3示出了可以在将IPG 10植入患者内之前的外部试验刺激环境。在外部试验刺激期间，可以在不至于植入IPG 10的情况下尝试对预期的植入患者进行刺激。与此形成对照，一个或多个试验引线15’在目标位置34处被植入患者的组织32中，诸如在先前所说明的脊柱内。一个或多个试验引线15’的近端端部离开切口36并且被连接到外部试验刺激器(ETS)40。ETS 40通常模仿IPG 10的操作，并且因此可以向患者的组织提供刺激脉冲，如以上所说明的。见例如公开了一种针对ETS的设计的9,259,574。ETS 40通常在短时间内(例如，两周)由患者从外部穿戴，这允许患者和其临床医生以不同刺激参数进行试验以尝试并且找到缓解患者的症状(例如，疼痛)的刺激程序。如果外部试验刺激证明成功，则移出一个或多个试验引线15’，并且如以上所述的植入完整的IPG 10和一个或多个引线15；如果不成功，则仅移出一个或多个试验引线15’。

类似IPG 10，ETS 40可以包括使能与外部设备进行双向通信的一个或多个天线，关于图4进一步说明。此类天线可以包括近场磁感应线圈天线42a，和/或远场RF天线42b，如先前所描述的。ETS 40也可以包括刺激电路44，其能够根据刺激程序形成刺激脉冲，该电路可以类似于存在于IPG 10中的相同刺激电路28或者包括刺激电路28。ETS 40还可以包括用于操作功率的电池(未示出)。

图4示出了可以与IPG 10和ETS 40无线地传送数据的各种外部设备，包括患者的手持式外部控制器45和临床医生编程器50。设备45和50都可以被用于将刺激程序发送到IPG 10或ETS 40—即，用于将其刺激电路28和44编程为产生先前描述的具有期望形状和时序的脉冲。设备45和50也可以都被用于调节IPG 10或ETS 40当前正执行的刺激程序的一个或多个刺激参数。设备45和50也可以从IPG 10或ETS 40接收信息，诸如各种状态信息等。

外部控制器45可以如例如在美国专利申请公开2015/0080982中描述的，并且可以包括被配置为与IPG 10一起工作的任一专用控制器。外部控制器45也可以包括通用移动电子设备诸如移动电话，其已经被编程有允许其作为IPG 10或ETS 40的无线控制器工作的医疗设备应用(MDA)，如美国专利申请公开2015/0231402中所描述的。外部控制器45包括用户接口，其包括用于输入命令的装置(例如，按钮或图标)和显示器46。外部控制器45的用户接口使患者能够调节刺激参数，虽然其在与更强大的临床医生编程器50相比时可能具有受限的功能，稍后介绍。

外部控制器45可以具有能够与IPG 10和ETS 40通信的一个或多个天线。例如，外部控制器45可以具有近场磁感应线圈天线47a，其能够与IPG 10或ETS40中的线圈天线26a或42a进行无线通信。外部控制器45也可以具有远场RF天线47b，其能够与IPG 10或ETS 40中的RF天线26b或42b进行无线通信。

外部控制器45也可以具有控制电路48，诸如微处理器、微计算机、FPGA、能够执行电子设备的指令的其他数字逻辑结构等。控制电路48可以例如接收对刺激参数的患者调节，并且创建将被无线地发射到IPG 10或ETS 40的刺激程序。

临床医生编程器50在美国专利申请公开2015/0360038中进一步描述，并且仅在此简要说明。临床医生编程器50可以包括：计算设备51，诸如台式机、便携式电脑、笔记本电脑、平板电脑、移动智能电话、个人数字助理(PDA)型移动计算设备等。在图4中，计算设备51被示出为便携式计算机，其包括典型计算机用户接口装置，诸如屏幕52、鼠标、键盘、扬声器、触针、打印机等，为了方便不将其全部示出。在图4中还示出了用于临床医生编程器50的附属设备，其通常专用于其作为刺激控制器的操作，诸如通信“棒”54、和操纵杆58、其可耦合到计算设备51上的适当端口，诸如例如USB端口59。

在临床医生编程器50中用于与IPG 10或ETS 40通信的天线可以取决于在那些设备中包含的天线的类型。如果患者的IPG 10或ETS 40包括线圈天线26a或42a，则棒54可以同样地包括用于在近距离处建立近场磁感应通信的线圈天线56a。在该实例中，可以诸如通过将棒54放置在可由患者穿戴并且在患者的IPG 10或ETS 40附近的带或套中而将棒54紧邻患者固定。

如果IPG 10或ETS 40包括RF天线26b或42b，则棒54、计算设备41或这两者可以同样地包括RF天线56b以在更远距离处建立与IPG 10或ETS 40的通信。(在此情况下棒54可以不是必要的)。临床医生编程器50也可以无线地或经由在以太网或网络端口处提供的有线链路来与其他设备和网络(诸如英特网)建立通信。

为了对IPG 10或ETS 40的刺激程序或参数进行编程，临床医生与在计算设备51的显示器52上提供的临床医生编程器图形用户界面(GUI)64进行对接。如所本领域技术人员所理解的，GUI 64可以通过执行计算设备51上的临床医生编程器软件66来呈现，该软件可以被存储在设备的非易失性存储器68上。本领域技术人员将另外意识到可以由控制电路70(诸如微处理器、微计算机、FPGA、能够在计算设备中执行程序的其他数字逻辑结构等)来促进在计算设备51中的临床医生编程器软件66的执行。此类控制电路70除了执行临床医生编程器软件66和呈现GUI 64以外，还可以使能经由天线56a或56b的通信，以通过GUI 64将选定的刺激参数传送给患者的IPG 10。

在图5中以一个示例示出了GUI 64的一部分。本领域技术人员将理解的是，GUI 64的细节将取决于临床医生编程器软件66在其执行中的位置，这将取决于临床医生已经做出的GUI选择。图5示出了一点处的GUI 64，以允许针对患者设置刺激参数并且将其存储为刺激程序。在左边示出了程序界面72，其如‘038公开中进一步说明的那样允许针对患者命名、加载和保存刺激程序。在右边示出的为刺激参数界面82，在其中可以针对刺激程序定义指定的刺激参数(A、D、F、E、P)。与波形形状(A；在此示例中，电流)、脉冲宽度(PW)和频率(F)有关的刺激参数的值被示出在波形参数界面84中，其包括临床医生可使用来增大或减小这些值的按钮。

与电极16有关的刺激参数(被激活的电极E和其极性P)可在电极参数界面86中作出调节。电极刺激参数也是可见的并且可以在以下引线界面92中操控，其显示了引线15(或15’)大致在其相对于彼此的适当位置中，例如，在脊柱的左侧或右侧上。光标94(或其他选择装置诸如鼠标指针)可以被用于在引线界面92中选择特定电极。在电极参数界面86中的按钮允许所选电极(包括壳体电极Ec)被指定为阳极、阴极或关闭。电极参数界面86还允许按百分比X来指定所选电极的阳极电流或阴极电流的相对强度。如果如‘038公开中所说明的，多于一个电极在给定时间处充当阳极或阴极，则这是特别有用的。根据在图2中示出的示例波形，如引线界面92中所示出的，电极E5已经被选择作为至拉电流的唯一阳极，并且此电极接收X＝100％的指定阳极电流+A。同样地，电极E4已经被选择作为灌电流的唯一阴极，并且该电极接收X＝100％的该阴极电流-A。

如所示出的GUI 64指定了仅第一脉冲相位30a的脉冲宽度PW。尽管如此，运行GUI64并且从其接收输入的临床医生编程器软件66将确保IPG 10和ETS40被编程为在将使用双相脉冲时使刺激程序呈现为双相脉冲。例如，临床医生编程软件66可以自动确定脉冲相位30a和30b两者的持续时间和幅度(例如，每个具有PW的持续时间，并且具有相反极性+A和-A)。高级菜单88还可以被用于(除其他方面外)定义脉冲相位30a和30b的相对持续时间和幅度，并且允许其他更高级的修改，诸如设置刺激脉冲的占空比(接通/断开时间)，以及刺激达到其被编程的幅度(A)所经过的上升时间等。模式菜单90允许临床医生选择用于确定刺激参数的不同模式。例如，如在‘038公开中所描述的，模式菜单90可以被用于使能电子拖拽(trolling)，其包括自动编程模式，该模式通过以双极方式移动阴极来执行沿电极阵列的电流导向。

虽然GUI 64被示出为在临床医生编程器50中操作，但是外部控制器45的用户界面也可以提供类似的功能。

图6示出了可植入SCS系统600的可替选实施例，其包括具有布置在其上的电极16的植入式电极引线602。SCS系统600不使用植入式IPG来为电刺激提供电力。相反，从外部电源(EPS)604经由通过患者组织32的射频(RF)传输来提供功率。EPS具有被配置为发送RF功率的RF天线606，并且植入式引线602包括被配置为接收RF功率的天线608。植入式引线602还具有配置为整流RF功率并生成脉冲的简单电路(未示出)。与上面描述的IPG系统一样，RF供电的系统600可以使用外部控制器45来控制和发送刺激参数。然而，在系统600中，外部控制器45向EPS 604而不是植入式IPG提供刺激参数。虽然EPS 604和外部控制器45在图6中被示为单独的单元，但是EPS 604和外部控制器45可以组合为单个单元。所示出的SCS系统600优于图1中所示出的系统，在于系统600不需要外科手术来植入IPG(10，图1)和在IPG和电极引线之间的隧道引线导线(20，图1)。然而，系统600(图6)的缺点是患者在他们希望接受刺激的任何时候都必须将EPS 604定位在他们的组织附近。例如，EPS 604可以被承载在带、袋子或其他承载设备中。如图6中示出的，依赖于EPS提供的RF能量的系统在本文中被称为“RF系统”。

发明内容

本文公开了一种使用可植入患者体内的可植入刺激器设备和被配置为控制可植入刺激器设备的外部控制器向患者提供制定的刺激量的方法。根据一些实施例，该方法包括：接收处方，其中该处方量化了将由可植入刺激器设备提供的制定的刺激量，使用外部控制器指示可植入刺激器设备提供刺激，跟踪所提供的刺激以及确定所提供的刺激量，确定制定的刺激量和所提供的刺激量之间的差值，其中该差值指示处方上剩余的刺激量和/或使用的处方量，并使用外部控制器以提供差值的指示。根据一些实施例，制定的刺激量基于要递送给患者的主动递送电荷的总量。根据一些实施例，制定的刺激量基于要向患者提供刺激的总时间量。根据一些实施例，制定的刺激量基于要递送给患者的刺激推注的总数。根据一些实施例，每个刺激推注包括指定的持续时间，在此期间将向患者递送刺激。根据一些实施例，每个刺激推注包括要递送给患者的主动驱动的电荷的量。根据一些实施例，使用外部控制器来提供差值的指示包括在外部控制器的用户界面上显示差值的指示。根据一些实施例，使用外部控制器来提供差值的指示包括向远程位置发送消息。根据一些实施例，在外部控制器处接收处方包括从临床医生编程器接收处方。根据一些实施例，接收处方、跟踪所提供的刺激以及确定制定的刺激量与所提供的刺激量之间的差值的步骤由可植入刺激器设备执行。根据一些实施例，接收处方、跟踪所提供的刺激以及确定制定的刺激量与所提供的刺激量之间的差值的步骤由外部控制器执行。

本文描述了一种用于使用可植入患者体内的可植入刺激器设备和被配置为控制可植入刺激器设备的外部控制器向患者提供制定的刺激量的系统。根据一些实施例，该系统被配置为：接收刺激的处方，其中该处方量化了要由可植入刺激器设备提供的制定的刺激量，提供刺激，跟踪所提供的刺激并确定所提供的刺激量，确定制定的刺激量和所提供的刺激量之间的差值，其中该差值指示处方上剩余的刺激量和/或使用的处方量，并提供该差值的指示。根据一些实施例，该系统还包括临床医生编程器，其被配置为：确定刺激处方，并将刺激处方发送到外部控制器。根据一些实施例，确定刺激处方包括：接收包括刺激波形的一个或多个参数的刺激程序，接收指示将被提供给患者的刺激量的一个或多个输入，并且基于刺激程序和一个或多个输入计算刺激处方。

本文还公开了一种在外部控制器上可执行的非暂时性计算机可读介质，该外部控制器被配置为与可植入刺激器设备通信，包括指令，当由外部控制器执行时，该指令将控制器配置为：接收刺激的处方，其中所述处方量化将由可植入刺激器设备提供的制定的刺激量，指示可植入刺激器设备提供刺激，跟踪所提供的刺激并确定所提供的刺激量，确定制定的刺激量和所提供的刺激量之间的差值，其中该差值指示处方上剩余的刺激量和/或使用的处方量，并提供差值的指示。

本文还公开了一种用于使用可植入刺激器设备和被配置为控制可植入刺激器设备的外部控制器向患者提供刺激的方法，该方法包括：确定刺激治疗的推注，其中推注包括在其期间施加刺激并且之后终止刺激的持续时间，使用外部控制器来指示可植入刺激器设备发出刺激治疗推注。根据一些实施例，确定刺激治疗的推注包括：发出多个试验推注，其中每个试验推注包括不同的持续时间，接收试验推注中的每个的有效性指示，并且基于有效性指示，确定最佳推注。

本文还公开了一种用于使用可植入刺激器设备和被配置为控制可植入刺激器设备(ISD)的外部控制器向患者提供刺激的方法，该方法包括：跟踪患者何时使用外部控制器指示可植入刺激器设备发出刺激推注的实例，其中刺激推注包括第一时间段的主动刺激，并且其中在第一时间段之后，ISD在第二时间段内不提供刺激，将实例与指示需要刺激的一个或多个预测符关联，确定预测符中的一个或多个的出现，并且响应于该出现，提示患者发出刺激推注或自动发出刺激推注。根据一些实施例，一个或多个预测符包括一天中的时间。根据一些实施例，一个或多个预测符选自包括心率测量结果、血压测量结果、活动水平、姿势测量结果和天气状况的群组。根据一些实施例，第一时间段是十分钟到三十分钟。根据一些实施例，第二时间段是三十分钟到十二小时。

本发明还可以以以下形式存在：用于执行上述方法的编程的外部设备(经由其控制电路)、用于执行上述方法的编程的IPG或ETS(经由其控制电路)、包括用于执行上述方法的编程的外部设备和IPG或ETS的系统、或作为用于执行存储在外部设备或IPG或ETS中的上述方法的计算机可读介质。

附图说明

图1示出了根据现有技术的可用于脊髓刺激(SCS)的可植入脉冲发生器(IPG)。

图2示出了根据现有技术的可由IPG产生刺激脉冲的示例。

图3示出了根据现有技术的可用于在IPG植入之前提供刺激的外部试验刺激器(ETS)的使用。

图4示出了根据现有技术的能够与IPG和ETS进行通信并且对IPG和ETS中的刺激进行编程的各种外部设备。

图5示出了根据现有技术的用于设置或调节刺激参数的临床医生编程器外部设备的图形用户界面(GUI)。

图6示出了使用外部电源的SCS系统的可替选配置。

图7示出了用于提供制定的刺激量的系统。

图8示出了用于确定刺激量的处方的算法。

图9示出了用于跟踪制定刺激的用户界面。

图10示出了用于确定和监视推注模式(bolus-mode)刺激的算法。

图11示出了用于抢先式发出刺激推注的算法。

图12A-图12C示出了用于抢先式发出刺激推注的算法的使用。

具体实施方式

通常，当患者被识别为神经调节治疗(诸如脊髓刺激(SCS))的候选者时，患者接收一个或多个手术植入的电极引线(诸如引线15，图1)。然后可以将引线连接到外部试验刺激器(ETS 40，图4)，这允许患者和他的临床医生利用不同的刺激参数进行试验，以尝试并找到缓解患者症状(例如，疼痛)的刺激程序。如果试验刺激证明成功，则患者可以接收完全植入式IPG(10，图1)。患者典型地还将接收外部控制器(45，图4)，该外部控制器可以利用一个或多个刺激程序进行编程，该刺激程序包括已确定为最有效的参数。外部控制器允许患者选择刺激程序，并允许他们控制其治疗的各种参数，诸如刺激强度、持续时间等。在当前范例下，患者被简单地释放并且他们可以随意地自我施用治疗而无需返回医师进行有效性审查或跟进。

发明人已经认识到这种治疗范例的缺陷。一方面，在没有进一步安排的跟进的情况下简单地释放患者可能会错失进一步评估和优化患者治疗的机会。这与典型的药物治疗方案形成对比，在典型的药物治疗方案中，临床医生制定有限数量的药物剂量并需要进行跟进访问以重新填写处方。

允许患者进行自我治疗的不受约束的能力的当前SCS治疗范例的另一个问题是，患者可能过度使用刺激并对其刺激产生耐受性。即使没有其他副作用，过度刺激也会降低治疗效果。患者可能会增加其刺激的频率和/或强度，以补偿其治疗效果的降低。但这种刺激的增加实际上会对患者的治疗产生负面影响，这是因为它们会加快患者对刺激产生耐受性的速率。理想的系统将使能临床医生管理刺激的使用，使得患者不会过度使用刺激并降低治疗效果。

本文公开的系统和方法使能临床医生在要求患者寻求额外刺激的进一步处方之前制定患者可以接受的设定量的刺激。根据一些实施例，制定的刺激量可以被编程到患者的外部控制器或IPG中。系统可以跟踪所用的刺激量。外部控制器的用户界面可以包括剩余的制定刺激量的指示。当患者已经使用了所有制定的刺激时，可以指引患者与他们的临床医生预约跟进访问以获得对于他们的刺激处方的“重新填写(refill)”。根据一些实施例，患者的外部控制器可以是可连接互联网的设备，在这种情况下，外部控制器可以被配置为向临床医生发送消息，指示患者已经使用了他们所有的制定刺激，使得临床医生可以前摄地联系患者以安排预约。

图7示出了用于制定和监视刺激治疗的系统700。该系统包括临床医生编程器50，其包括上面描述的功能。此外，临床医生编程器50包括一个或多个治疗处方模块702，其被配置为帮助临床医生制定一定量的刺激治疗。一个或多个治疗处方模块702可以被实施为包含在与临床医生编程器50相关联的非暂时性计算机可读介质内并且可由临床医生编程器的处理资源(即，一个或多个微处理器和/或控制电路)执行的指令。这种执行将临床医生编程器配置为执行处方模块702的功能，这将在下面更详细地描述。

临床医生编程器被配置为将刺激处方发送到患者的外部控制器45或患者的IPG10。患者的外部控制器45可以具有以上描述的用于控制患者的IPG 10(图1、图3和图4)、ETS(图4)和/或EPS 604(图6)的所有功能。在示出的实施例中，外部控制器被配置有刺激跟踪和显示模块704，其被配置为从临床医生编程器50接收刺激处方、跟踪所使用的刺激量、并向患者显示处方上剩余的刺激量。刺激跟踪和显示模块704可以被实施为包含在与外部控制器45相关联的非暂时性计算机可读介质内并且可由外部控制器的处理资源(即，一个或多个微处理器和/或控制电路)执行的指令。这种执行配置外部控制器以执行刺激跟踪和显示模块的功能。根据其他实施例，所使用的刺激的处方和跟踪可以在IPG中执行，IPG可以将处方/使用信息传送到患者的外部控制器以供显示。

当制定的刺激用完时，可以提示患者安排与他们的临床医生的约会以接收针对额外刺激的进一步处方。如上面提到的，如果患者的外部控制器45是联网设备，则外部控制器可以被配置为向临床医生发送通知，指示患者的制定的刺激量已用尽或即将用尽，使得临床医生可以主动联系患者以安排约会。在IPG跟踪处方的实施例中，IPG可以被配置为向患者的个人电话或其他计算设备发送通知(例如经由蓝牙连接)，通知他们处方已用尽或接近用尽。根据一些实施例，临床医生编程器50可以被配置为经由互联网连接刷新处方。

根据一些实施例，制定的刺激量可以被设置为主动递送的电荷总量。图8示出了算法800的实施例的示例，临床医生可以使用算法800来确定和制定总电荷的量以制定患者的治疗。算法800可以被实施为临床医生编程器50(图4)中的程序，例如，被实施为处方模块702(图7)的组件。该算法假定临床医生和患者已经确定出预期对患者有益的一种或多种刺激程序。确定合适的刺激程序的过程可以称为拟合过程。

在算法的步骤802处，算法接收在拟合过程期间确定出的一个或多个程序的刺激参数。例如，假设临床医生已经确定出，当使用简单的双相刺激波形(诸如图2中示出的波形)刺激患者时，患者会经历疼痛缓解。假设波形的频率为100Hz，幅度为3mA，并且脉冲宽度为100μs。所有这些参数在步骤802被提供给算法。当然，刺激程序可以更复杂，例如，涉及复杂的脉冲形状、脉冲模式和诸如此类。此外，在拟合过程期间可以确定多个程序。但为简单起见，此处考虑单个简单的双相波形。

在步骤804处，算法分析被包含在定义的刺激程序中的刺激波形并计算在执行刺激程序时向患者注入电荷的速率(即，作为时间的函数来提供的主动驱动的电荷的量)。例如，在执行刺激程序时，上面列出的刺激参数将标称每小时通过0.108库仑电荷。

在步骤806处，算法接收输入，该输入指示在患者返回进行跟进访问之前理想情况下应该施加刺激的时间量。例如，假设临床医生认为患者通常每天应施加12小时的刺激，并且临床医生希望处方足够6个月，在这之后患者应返回进行跟进访问。临床医生将这些时间参数输入到临床医生编程器的用户界面中，例如，作为处方模块702(图7)的一部分。

在步骤808处，算法计算电荷处方。在这个简单的示例中，计算是相对直接的。编程的刺激参数值——幅度、频率和脉冲宽度——以每小时0.108库仑的速率提供主动驱动的电荷。如果患者每天施加刺激12小时，则该速率与每天1.3库仑相关，这进一步与六个月(180天)内的232库仑相关。因此，基于临床医生提供的参数，处方将计算为232库仑。应当理解，由于该算法可以访问刺激波形程序和相关的刺激参数，所以该算法可以被配置为计算通常用于任何刺激持续时间的主动驱动的电荷，甚至用于复杂波形。

在步骤810处，计算出的电荷处方可以从临床医生编程器发送到患者的外部控制器。应当注意，虽然所示出的算法800基于电荷库仑计算刺激处方，但是临床医生和患者本身可能对库仑的绝对值不感兴趣。相反，临床医生可以简单地基于特定的刺激参数、每天的刺激量以及跟进预约前的理想时间长度来简单地制定刺激。给定这些数据点，算法800计算“电荷处方”。还应当注意，可以基于与刺激量有关的总能量或一些其他度量来确定处方。例如，临床医生可以基于时间、每天的时间或刺激推注来制定刺激，这将在下面更详细地讨论。在临床医生编程器上执行的处方模块702可以配置有不同的选项以允许临床医生制定刺激。

图9示出了具有显示器46的外部控制器45的实施例。外部控制器可以包括刺激跟踪和显示模块704(图7)，其被配置为从医师控制器接收刺激处方并考虑刺激期间使用的电荷量。患者处方的剩余电荷量可显示在患者外部控制器的显示器46上。例如，在示出的实施例中，外部控制器呈现指示处方上剩余的治疗量的计量器902。当患者使用他们的SCS系统时，他们的外部控制器可以跟踪所使用的电荷量，并可以显示处方上的剩余电荷量(作为电荷或与电荷有关的一些变量)。当患者的制定电荷用尽或接近用尽时，可能会提示他们安排与临床医生的跟进预约。患者可以以比预期更快的速率使用他们制定的刺激量，例如通过更频繁地施加刺激或通过使用更大的幅度或脉冲宽度。在这种情况下，将提示患者比预期的六个月更早安排跟进。这可以让患者和临床医生探索患者需要比预期更多刺激的原因。

根据一些实施例，可以在谨慎的刺激块中提供刺激，称为刺激的“推注(bolus)”。可将刺激的推注视为类似于单一剂量的刺激，类似于药剂的剂量。例如，推注可以包括第一时间段的刺激，诸如10分钟的刺激(或30分钟、或1小时等)。在发出推注之后，不提供另外刺激，直到发出另一推注为止。典型地，例如，推注之间的时间段(即，第二时间段)大约至少几分钟或几小时。例如，根据一些实施例，第二时间段可以是三十分钟到十二小时。然而，根据一些实施例，患者可以在紧跟第一次推注之后立即自身发出另一次推注，正如患者可以在紧跟第一剂量之后立即服用第二药物剂量一样。

已经观察到一些患者对推注模式治疗反应良好。当患者感到疼痛来临时，他们可以发起刺激的推注。一些患者在接受刺激的推注后，会经历长达数小时或更长的延长的疼痛缓解。根据一些实施例，临床医生可以基于刺激推注的数量来制定刺激治疗。以药物处方作类比，临床医生可能会在一定持续时间内每天为患者制定给定数量的刺激推注。例如，临床医生可能会在三个月内每天制定五次30分钟的刺激推注，之后患者返回临床医生进行跟进评估。

图10示出了确定和制定推注模式治疗的方法1000的示例。在步骤1002处，为患者确定适当的刺激参数。如上面描述的，该过程通常在临床医生编程器50(图4、图5和图7)的帮助下在拟合会话中完成。假设在拟合过程期间，临床医生已经确定出减轻患者疼痛的一个或多个刺激程序，并且还假设临床医生认为患者可能对推注模式治疗反应良好。在确定出最佳刺激参数之后，可以利用植入式IPG(或ETS或EPS)和它们的外部控制器45释放患者以确定对应于刺激推注的适当时间段。例如，患者外部控制器中的刺激跟踪和显示模块704可以利用推注算法编程，该推注算法被配置为帮助患者和临床医生确定适当的刺激推注。目标是确定实现长期疼痛缓解的刺激时间段。当患者经历疼痛发作时，他们可以激活试验推注。例如，试验推注可包括使用患者最佳刺激参数的5分钟刺激。患者将接受刺激的推注，之后刺激将终止。然后可以要求患者使用他们的外部控制器的界面周期性地评估他们的疼痛缓解(例如，在试验推注的施用后每小时)。在几天或几周的时间段内，可以尝试不同的刺激时间段来确定提供最长持续疼痛缓解的最短时间段。取决于患者和临床医生的偏好，可以使用各种优化标准来确定最佳推注。可替选地，在步骤1004处，临床医生可以简单地决定什么时间段的刺激将构成刺激推注。

确定出了与刺激推注相对应的适当刺激持续时间，患者就可以接收用于推注数量的处方(步骤1006)。根据一些实施例，患者可以在推注确定步骤(步骤1004)之后返回他们的临床医生，使得临床医生可以利用给定数量推注的处方对患者的外部控制器进行编程。根据一些实施例，如果患者的外部控制器是联网设备，则患者可能不需要返回到临床医生。相反，患者的外部控制器可以经由互联网连接将推注持续时间发送到临床医生编程器，并且临床医生编程器可以经由互联网连接将推注处方发送到患者的外部控制器。一旦利用推注处方对患者的外部控制器进行编程，外部控制器就可以监视所使用的推注数量(步骤1008)。患者处方上剩余的推注数量可以显示在外部控制器上。一旦患者使用了制定数量的推注，就可以提示患者安排与临床医生的跟进访问。

应当注意的是，根据一些实施例，临床医生可以简单地将某个刺激持续时间作为推注制定而不使用诸如算法1000的算法。例如，临床医生可以简单地决定刺激推注将对应十分钟的刺激。可替选地，根据一些实施例，患者的外部控制器可以利用算法编程，该算法帮助患者确定合适的刺激推注，而无需临床医生的批准。例如，患者的外部控制器可以被编程为具有推注校准持续时间，例如两周，在此期间，提示患者使用不同推注持续时间对治疗进行排名。在校准持续时间之后，外部控制器将确定出的最佳刺激持续时间视为刺激推注。然后外部控制器可以开始跟踪患者处方的剩余推注数量。例如，外部控制器的GUI可以通知患者他们还有y个推注中的x个剩余。

根据一些实施例，患者的外部控制器可以利用一种或多种算法编程，该一种或多种算法试图优化何时应该发出刺激推注。当算法确定应该发出推注时，患者的外部控制器可以警示患者自身施用刺激推注。这样的实施例对于使用RF系统(即，没有植入式IPG的系统)的患者可能特别有用。使用这种系统的患者可以在是时候接受刺激推注时接收到通知或警示，并且然后患者可以适当地安排他们的外部电源(EPS)以自身施用推注。可替选地，使用具有传统IPG的系统的患者可以使用他们的外部控制器在他们接收到是时候发出推注的警告时使IPG发出刺激推注。根据一些实施例，外部控制器可以简单地指示IPG自动发出推注，而无需患者指示外部控制器这样做。根据一些实施例，患者可以在他们的个人计算设备(诸如个人电话)上接收到是时候进行推注时的警告。

图11示出了用于预测推注应该何时发出的算法1100的示例。算法1100包括“训练时段”，在该“训练时段”期间，算法试图将一个或多个“疼痛预测符”与患者自身发出推注的实例相关联。疼痛预测符是指示需要进行刺激的预测符。疼痛预测符的示例可以包括一天中的时间、天气、患者的活动水平或患者的一个或多个生理参数，诸如心率、血压、姿势或诸如此类。例如，在训练时段期间，算法可以确定患者倾向于在一天期间的某些时间处自身发出推注。因此，算法可以确定那些是患者倾向于经历疼痛的一天中的时间。同样，算法可以确定患者在从坐姿过渡到站姿时倾向于施用推注，或者反之亦然。可以使用测量出的诱发复合动作电位(ECAP)或其他感测到的神经反应来检测此类姿势变化，如2019年1月22日提交的临时专利申请号62/860,627、代理人案卷号585-0308PUS中描述的。可替选地(或附加地)，可以使用加速度计来确定姿势变化和/或患者活动水平。可以使用与患者相关联的一个或多个生理传感器来确定生理参数，诸如心率、血压和诸如此类。根据一些实施例，可以基于患者输入(例如经由在他们的外部控制器或与他们的外部控制器通信的其他外部设备上运行的应用)来确定诸如活动水平、天气、姿势和诸如此类的疼痛预测符。可替选地，为了确定天气状况，患者的外部控制器(或与外部控制器通信的其他外部设备)可以被配置为经由互联网天气数据获得天气信息。例如，培训时段可以是几天或几周。

一旦训练时段结束，算法就可以进行到定向治疗或自动治疗方案，其中该算法监视疼痛预测符中的一个或多个。当检测到疼痛预测符时，该算法可以指示患者抢先式自身发出推注，或者可以在没有患者输入的情况下自动向患者发出推注。如上面提到的，其中指示患者自身发出推注的实施例对于具有不使用植入式IPG的RF系统的患者特别有用。

根据一些实施例，例如通过在他们的外部控制器的用户界面上选择排名，可以提示患者对所尝试的治疗程序的有效性进行排名的反馈。基于患者反馈，算法可以尝试优化算法。

图12A-图12C示出了用于确定何时抢先式发出刺激推注的算法1100的示例。图12A-图12C中示出的示例算法1100使用一天中的时间作为疼痛预测符并且还使用患者反馈来优化算法。图12A示出了训练时段，其中患者每次在他们感知到疼痛的发作(由闪电束表示)时自我施用推注(由图12A-图12C中的胶囊表示)。根据一些实施例，算法可以跟踪患者自身发出推注并且然后在患者经历疼痛发作之前尝试抢先式发出推注的时间。请注意，在图12A中，患者的疼痛发作事件在一天的早期有更重的加权。假设算法1100已经跟踪了图12A中示出的三天治疗。图12B示出了算法尝试基于患者在图12A中施用的推注在三天时间段内抢先式发出治疗推注。例如，在图12A中，患者平均每天施用3次推注。因此，在图12B中，算法1100每天在与图12A中的那些最匹配的时间段自动提供那些推注。患者可以继续自我施用推注并且算法1100可以继续优化自动提供推注的时序。例如，在第1天和第3天，抢先式发出的推注不足以完全减轻患者的疼痛，并且患者在这些天必须自我施用额外推注。在图12B中，患者对治疗进行了五分之二的评分。在图12C中，该算法试图通过在当天更早些时候发出第三次推注来改进治疗，其对应于自我施用的推注。患者在三天时段内不必自我施用刺激推注，并将该治疗排名为五分之四。算法1100因此可以确定图10C中确定出的时序可以用作正在进行的治疗。

与传统的连续治疗相比，推注模式治疗可提供若干优点。例如，推注模式治疗可以减少患者过度使用刺激的机会，从而产生对治疗的耐受性。此外，推注模式治疗特别适用于RF刺激系统，诸如上文参考图6描述的。由于推注刺激仅施加有限的持续时间，因此使用RF系统的患者只需在他们接受刺激推注的期间访问他们的外部电源。

所公开技术的各个方面包括可在IPG或ETS中、和/或在外部设备(诸如临床医生编程器或外部控制器)中实施的过程，其可以用公式表示并且作为指令存储在与此类设备相关联的计算机可读介质中，诸如被存储在磁存储器、光学存储器、或固态存储器中。具有此类被存储指令的计算机可读介质也可以包括可由临床医生编程器或外部控制器读取的设备，诸如在记忆棒或可移动盘中，并且可以驻留在别处。例如，计算机可读介质可以与服务器或任何其他计算机设备相关联，因此允许经由例如因特网将指令下载到临床医生编程器系统或外部系统或者下载到IPG或ETS。在此描述并存储在非暂时性计算机可读介质中的各种算法可以由配置在相关设备内的一个或多个微处理器和/或控制电路执行，从而致使设备执行一个或多个算法的步骤。

注意，本公开要求优先权的一些申请(其通过以上引用并入)针对与所公开的内容相关的概念(例如，挑选最佳刺激参数，并且特别是在较低频率下引起亚感知的刺激参数)。本公开中的技术也可以在这些优先申请的上下文中使用。例如，可以使用一些优先申请中描述的技术来确定和优化制定的刺激。此外，可以使用一些优先申请中描述的技术来确定和优化推注刺激的参数。

尽管已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，以上讨论并不旨在将本发明限制于这些实施例。对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。因此，本发明旨在涵盖可能落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代、修改和等同物。

Claims (16)

1.一种用于向患者提供制定的刺激量的系统，所述系统包括：能植入所述患者体内的可植入刺激器设备和被配置为控制所述可植入刺激器设备的外部控制器，其中所述系统被配置为：

接收刺激处方，其中所述处方量化制定的刺激量，

使用所述外部控制器指示所述可植入刺激器设备提供刺激，

跟踪所提供的刺激以确定所提供的刺激量，

确定所述制定的刺激量和所提供的刺激量之间的差值，其中所述差值指示所述处方上剩余的刺激量和/或所使用的处方量，并且

提供对所述差值的指示。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述制定的刺激量基于要递送给所述患者的主动递送电荷的总量。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述制定的刺激量基于要向所述患者提供刺激的总时间量。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述制定的刺激量基于要递送给所述患者的刺激推注的总数。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，每个刺激推注包括指定的持续时间，在所述持续时间期间将向所述患者递送刺激。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，每个刺激推注包括将被递送给所述患者的主动驱动的电荷的量。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中使用所述外部控制器来提供对所述差值的指示包括：在所述外部控制器的用户界面上显示对所述差值的指示。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其中使用所述外部控制器来提供对所述差值的指示包括向远程位置发送消息。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中接收处方包括从临床医生编程器接收所述处方。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中接收处方、跟踪所提供的刺激以及确定所述制定的刺激量与所提供的刺激量之间的差值的步骤由所述可植入刺激器设备执行。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的系统，其中接收处方、跟踪所提供的刺激以及确定所制定的刺激量与所提供的刺激量之间的差值的步骤由外部控制器执行。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的系统，还包括外部电源，其被配置为向所述可植入刺激器设备提供RF功率以提供刺激。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述外部电源是所述外部控制器的一部分。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的系统，其中提供对所述差值的指示包括在所述外部控制器上显示对差值的指示。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括临床医生编程器，其被配置为：

确定刺激处方，并且

将所述刺激处方发送到所述可植入刺激器设备或所述外部控制器。

16.根据权利要求15所述的系统，其中确定刺激处方包括：

接收包括刺激波形的一个或多个参数的刺激程序，

接收指示要提供给所述患者的刺激量的一个或多个输入，并且

基于刺激程序和一个或多个输入计算所述刺激处方。

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