CN114390934A - 用于自主功能闭环控制的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种神经调节系统(10,110)，尤其是一种神经刺激系统(10,110)，用于治疗患者，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸，其中所述系统包含‑至少一个信号输入模块(12,112)，其被配置为接收至少一个或多个指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压，‑至少一个控制模块(14,114)，其中控制模块(14,114)连接到信号输入模块(12,112)，其中，控制模块(14,114)被配置为基于由信号输入模块(12,112)接收的信号来调整由神经调节系统(10,110)提供的神经刺激。

Description

用于自主功能闭环控制的系统与方法
技术领域
本发明涉及脊髓神经假体领域，特别是用于自主功能的恢复。
特别地，它指的是一种用于脊髓刺激的系统，更特别地是用于自主功能的恢复，特别是血压，在患有脊髓损伤或其他疾病(例如中风、多发性硬化症、自主衰竭、神经组织的神经病变或癌症，所述神经组织神经病变或癌症会损害正常有助于自主功能控制的下行交感神经通路的运作)的患者。
背景技术
脊髓是中枢神经系统(CNS)的组成部分。脊髓损伤(SCI)会造成运动和感觉缺陷，但也会造成自主神经障碍。SCI会造成一些、大部分或全部下行交感神经通路关断，这些通路携带负责调节动脉血压、心率和/或肠道和膀胱功能的信号。
SCI后的自主功能障碍是一种潜在的威胁生命的疾病，这会导致血压不稳定并且接着发生心脏和血管分布的慢性功能障碍。大多数SCI患者每天都会经历多次剧烈的血压波动，并将此列为健康保险的最优先项目。
患有严重SCI的个体可能遭受心血管控制失调。在损伤后的急性期，这表现为严重的静止性低血压，需要重症监护室的医生严格监测血液动力学并使用药理学(例如去甲肾上腺素、脱羟肾上腺素、多巴酚丁胺)升高血压。然而，这些药物是短效的，并且会导致血压大幅升高，然后迫使临床医生减少剂量，通常会导致血压非常低(即低灌流)的发作。在损伤后的慢性阶段(即6个月以后)，患有这些严重SCI的个体会出现剧烈的直立性(Orthostatic)低血压(血压下降等于或超过20mmHg收缩压)发作。这些低血压发作以每日为单位发生，并导致典型的晕厥前症状并损害生活质量。
严重的SCI会使脑干控制中心与负责血压调节的在胸脊髓内的交感神经回路关断。在损伤后的急性期(即损伤后立即在急诊室和重症监护室)和亚急性/慢性期(即从重症监护室出院后)，这种调节的丧失会导致显着的低血压。在这两种情况下，脊髓的硬膜外电刺激(EES)都可以起到稳定血压的作用。
血压是循环血液对血管壁的压力。在没有进一步说明的情况下，“血压”通常可以指体循环动脉中的压力。血压通常可以用收缩压表示，即一次心跳期间的最大压力和/或超过舒张压，即两次心跳之间的最小压力和/或超过平均动脉血压，即在单个心动周期期间的个体平均血压，可以用毫米汞柱(mmHg，高于周围大气压)来测量。
血压监测可以包含监测参数值，诸如舒张血压、收缩血压、舒张血压和收缩血压、平均动脉压、混合血压值等。
进一步地，灌注压，即脊髓灌注压，其被定义为平均动脉血压和脑脊髓液压之间的差，可能很重要。后者可以使用鞘内导管进行监测，所述鞘内导管放置在例如受损受试者/患者的受损部位附近或腰池中。
当血压，尤其是动脉血压，由于SCI的结果而降低或升高时，负责血压控制的脊髓神经元不再具有将血压维持在正常生理水平的能力。这种交感神经控制的关断会导致血管无法保持适当的张力(例如，血管可能会扩张)的情况。大量血液可能会聚集在受试者的下半身，例如，腿和肠道。因此，受SCI影响的受试者可能患有极低的血压，即低血压。患有SCI的个体通常无法调节他们的血压。这些个体在休息时、运动期间和/或当采取坐姿或站姿时典型地会经历非常低的动脉血压。这种低血压可能导致头晕、迷失方向、认知功能下降、意识丧失以及中风和心脏病的倾向。另外，血压的危险升高，即高血压也可能由SCI引起。高血压可能导致心脏病、中风和亚临床血管后果。如上所述，SCI后的自主心血管功能障碍是最优先的健康项目。高水平SCI(即第6胸段以上)后的一个主要自主神经问题是直立性低血压，临床定义为当采取直立姿势时收缩血压下降≥20mmHg和/或舒张血压下降10mmHg。SCI后另一个关键的自主神经问题是自主神经反射异常，这与可能威胁生命的血压升高有关，这是由于传入输入激活位于脊髓尾侧到SCI位置的交感神经回路。临床上，自主神经反射异常被定义为收缩压升高20mmHg或更多(WO2018148844A1)。
WO2018148844A1公开了一种用于控制个体的自主功能的装置和算法。特别地，公开了一种控制器装置，其利用生理测量(诸如血压)来调节脊髓电刺激以稳定血压。一种用于控制受试者的自主功能的控制接口和算法。特别地，公开了一种利用生理测量(诸如血压)来调节脊髓电刺激以稳定血压的算法。例如，所涉及的神经元结构可以位于脊髓的T1至S5段内。刺激可以被配置为通过选择电极和/或刺激的性质来控制特定功能。
US2007156200A1公开了一种用于通过刺激心脏传入交感神经来控制血压的设备和方法。本发明可以在一种医疗装置中实施，所述医疗装置具有用于感测血压的压力传感器、用于向心脏传入交感神经提供电信号的电极和用于向电极提供信号的控制器，所述信号随着从压力传感器接收的血压信号而改变。
US2011082515A1公开了一种神经刺激装置，其包括由患者佩戴的外部神经刺激器，所述外部神经刺激器使用支撑患者身体的一部分的支撑元件。外部神经刺激器递送神经刺激以调节患者的心血管功能。优选地，外部刺激器使用放置在身体上大约在刺激目标上方的表面刺激电极，将神经刺激经皮递送到患者体内的刺激目标。
US2011/0202107A1涉及一种用于治疗患有SCI患者的低血压的电刺激设备和治疗低血压的方法。电刺激设备包含：血压测量装置，用于连续测量受试者的血压；电流施加装置，用于间歇地向受试者的皮肤施加电流；以及控制装置，用于控制电流施加装置，以便在受试者血压等于或小于目标血压值时通过激活电流施加装置来将血压维持在预定的目标血压值。
US2013/0289650A1涉及用于控制患有SCI的患者的高血压和其他心肾疾病的神经调节。一种神经调节装置被递送到患者的身体，用以基于监测到的患者血压来施加电激活以降低患者的肾交感神经过度活跃，通过施加电激活实质上无需对患者身体进行热增能。电激活也可以取决于患者被监测到的血量。反馈控制模块可被用于提供反馈控制信息，用以基于患者被监测到的血压和血量来调整电激活。
US3650277A公开了一种用于通过提供颈动脉-窦神经的电脉冲刺激来降低和控制高血压患者血压的系统，颈动脉-窦神经的电脉冲刺激由患者的动脉血压控制，患者的动脉血压是以这样的方式控制，每个心脏周期内的刺激脉冲数由动脉平均血压决定，而刺激脉冲在整个心脏周期内的分布随动脉脉搏波形而改变，在心脏周期的第一部分，脉冲频率更大。
US6058331公开了用于治疗性治疗外周血管疾病的技术。传感器被实施以感测患者肢体的血流程度或缺血性疼痛中并产生相应的传感器信号。信号被处理以确定要施加的脊髓刺激或外周神经刺激的水平。此信息被提供给信号发生器，从而将电刺激能量提供给一个或多个刺激导线。脊髓、外周神经或神经组织神经节的刺激从而改善血流，帮助复原组织健康并降低外周血管疾病患者的四肢或其他患者的器官的缺血性疼痛程度。本发明从而允许自动调整刺激以考虑患者全天的变化情况。
US2007027495A1涉及一种可植入膀胱传感器，所述传感器可附接到泌尿膀胱的外表面，以感测膀胱状况或尿失禁活动，或无法控制排尿功能。传感器包括应变片，所述应变片侦测膀胱的机械性变形。机械性变形可能表示膀胱逐渐充满，或表示即将发生的排尿事件的瞬时收缩。传感器内的无线遥测电路将信息传输到植入的电刺激器，所述电刺激器递送电刺激以缓解尿失禁，或递送到其控制植入的刺激器的外部编程器。
需要一种新疗法以更好地控制和/或管理SCI后受试者的自主功能障碍。
在受损后的急性期，使用EES优化血液动力学可以减少患者经历的低灌注次数，先前的工作与随后的神经系统改善的可能性直接连结。然而，在通常的临床设置中，每天24小时手动监测血液动力学是不现实的。因此，在受损后的急性和慢性阶段管理血压的闭环解决方案不仅可以改善患者的生活质量，同时甚至可能增加正面神经系统结果的机会。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够更好地管理SCI后自主功能障碍的系统和方法的解决方案。
此目的由根据权利要求1的系统解决。据此，一种神经调节系统，尤其是神经刺激系统，用于治疗患者、尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸，其中所述系统包含
-至少一个信号输入模块，其被配置为接收至少一个或多个指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压，
-至少一个控制模块，其中控制模块连接到信号输入模块，
其中，控制模块被配置为基于由信号输入模块接收的信号来调整由神经调节系统提供的神经刺激。
本发明基于以下基本思想，其为必须基于对脊髓内交感神经回路的自下而上的理解来提供刺激系统，特别是EES如何可以靶向此回路，用于血压调节的EES的最优位点，以及对整个交感神经系统控制的具体动力学的深入了解。特别地，产生了一种基于功能和解剖学证据以刺激和控制急性和慢性SCI后的血压的刺激范式。进一步地，研究了交感神经控制系统的动力学，其包括来自主要脑干控制中心(前腹外侧延脑(rostral ventrolateralmedulla))的记录、脊髓的交感神经流出(以肾交感神经记录的形式)以及血压动力学。特别地，使用深度学习方法发现这些动力学在SCI后完全失调。特别地，所述系统被配置和安排来取代这种失调。
进一步地，所述系统可以包含至少一个刺激单元和/或至少一个实时监测单元，其中所述至少一个实时监测单元包含至少一个传感器。
刺激单元可以提供刺激。可以通过电刺激提供刺激。特别地，刺激可以由包含一个或多个电极的导线提供。可以植入导线。替代地和/或另外地，通过导线的经皮刺激一般也是可能的。自主优化的刺激一般是可能的。
可以硬膜外(通过硬膜外电刺激，EES)和/或硬膜下递送刺激。
刺激单元可以包含神经刺激器、神经调节器和脉冲发生器中的至少一种，特别是可植入脉冲发生器(IPG)。神经刺激器可以连接到导线。
一般而言，可以将刺激递送到哺乳动物脊髓的背面。刺激可以靶向背根、背根内的背传入纤维和/或直接或间接连接到影响被控制的功能的交感神经节前神经元的脊椎内结构。
一般而言，可以至少包含频率、振幅和脉冲宽度的刺激参数来施加刺激，其中频率可以是10Hz-10kHz，振幅可以是0-1A或0-15V，脉冲宽度可以是1-500μs。
另外地和/或替代地，可以通过突发串列刺激来施加刺激。称为突发串列刺激的脉冲串列可以是优选的，以增加特异性和舒适性。突发串列刺激可以包含一系列脉冲，例如3到5个脉冲在200Hz至700Hz处递送、在频率10-120Hz处重复。
实时监测单元可以包含至少一个传感器。特别地，实时监测单元可以包含至少一个传感器，所述传感器被配置和布置为测量和/或监测患者的血压和/或灌注压，特别是脊髓灌注压。传感器一般可以测量和/或监测患者的收缩压和/或舒张压和/或平均动脉压和/或脑脊髓液压(和/或还有脊髓灌注压)。传感器也可以报告脉搏率也是可能的。进一步地，传感器可以被配置和布置为测量和/或监测与脊髓氧合相关的信号和/或值和/或标记。至少一个传感器单元可以是侵入的或非侵入的。换句话说，至少一个传感器可以是至少部分地可植入的和/或植入的。替代地，至少一个传感器可以是不植入的和/或不可植入的。
进一步地，传感器可以监测来自任何脑干控制区域的累积放电率，尤其是来自前腹外侧延脑。
特别地，指示血液循环的信号可以是指示来自至少一个脑干控制区域的血压和/或累积放电率的信号，尤其是但不限于来自前腹外侧延脑的放电率。
至少一个传感器可以是数字或模拟传感器系统。
一般而言，至少两个传感器形成传感器网络是可能的。传感器网络一般可以包含至少一个至少部分地植入的和/或可植入的传感器和至少一个不可植入的和/或未植入的传感器。
植入的和/或可植入的传感器和/或不可植入的和/或未植入的传感器可以是但不限于上臂血压监测系统或手腕血压监测系统或手指血压监测系统。传感器可以测量和/或监测指示血压测量的血压信号。一般而言，至少一个传感器可以提供血压的连续监测和/或血压的偶发监测和/或在预设时间间隔中的测量或监测血压。
特别地，血压传感器可以是侵入性动脉管线。特别地，侵入性动脉管线可以直接地且实时监测血压。
特别地，信号输入模块可以包含输入开关模块，其中输入开关模块可以被配置为在指示血压的信号和指示来自至少一个脑干控制区域的累积放电率的信号之间开关，尤其是但不限于来自前腹外侧延脑的放电率。
特别地，信号输入模块可以被配置为接收基线信号，其中基线信号定义至少一个目标值。
控制模块可以被配置为侦测至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号之间的差异，其中控制模块可以被进一步配置和布置为基于至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号和/或与脊髓氧合相关的信号和/或值和/或标记之间的差异来调整神经刺激。
特别地，在记录基线，即目标压力，即目标值之后，可以向患者提供扰动信号。可以以负压、药物或在人类患者中的倾斜测试的形式提供扰动信号。然而，其他类型的扰动信号一般是可能的。
倾斜测试是一种通常被用于诊断自主功能障碍或晕厥的医疗程序。
具有眩晕或轻微头痛症状、伴有或不伴有意识丧失(昏厥)、怀疑与血压下降或位置性心动过速有关的患者都是此测试的合适候选人。
所述程序通过让患者躺平在特殊的桌子或床上来尝试引起晕厥，然后以ECG和连续测量的血压监测器进行监测，从而测试晕厥的原因。然后桌子创造了从躺着到站着的姿势变化。
特别地，可以包括下半身的负压。
控制模块可以侦测血压的变化。特别地，控制模块可以使用可移动参数来侦测血压的变化以增加或降低灵敏度。
进一步地，控制模块可以对刺激单元实施被控制的刺激增加以增加血压。
控制模块可以包含线性比例控制模块，其中线性比例控制模块可以被配置为响应于指示血液循环的至少一个或多个信号，并以控制振幅或频率变化的线性比例的系数β，来修改刺激范式的振幅和频率中的至少一个。
特别地，血压可以线性地或几乎线性地响应刺激振幅的变化。
进一步地，控制模块可以包含前向模块，其中前向模块被配置和布置为考虑刺激的至少一种预测作用来以指定的时间窗口调整系数β。
进一步地，控制模块可以被配置为包含刺激范式控制参数，尤其是刺激范式上的最小或最大限制。
一般而言，有可能以闭环方式控制血压，以响应下半身负压刺激。
特别地，所述系统可被应用到患有SCI的任何哺乳动物。
进一步地，公开了一种神经调节系统，尤其是用于治疗患者的神经刺激系统，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸，其中所述系统包含
-至少一个感测元件，其被配置为感测指示患者的生理参数的信号，
-至少一个控制模块，其中控制模块被连接到感测元件，
-至少一个空间映射模块，其被配置为将靶向背/后根中的传入纤维的空间电极刺激配置连结到至少一种生理作用，
-至少一个参数映射模块，其被配置为基于从感测元件和/或空间映射模块接收的输入为控制模块准备刺激参数。
本发明基于以下基本思想，其为提供一种神经刺激系统，所述神经刺激系统特别地靶向和调节负责自主控制的交感神经节前和节后神经元，所述靶向和调节的方式为使得所述系统能够在SCI后对自主控制进行精准和优化的控制。特别地，神经刺激系统通过识别自主功能的目标值、识别对自主功能具有最优作用并且同时对诸如肌肉功能的其他功能具有最小作用的电极配置、刺激装置的优化和位置以及刺激参数的优化，能够优化神经刺激。
感测元件可以包含至少一个传感器。特别地，感测元件可以包含至少一个传感器，所述传感器被配置和布置为测量和/或监测患者的血压和/或灌注压，特别是患者的脊髓灌注压和/或脊髓氧合。
传感器一般可以测量和/或监测患者的收缩压和/或舒张压和/或平均动脉压和/或脑脊髓液压(和/或还有脊髓灌注压)和/或脊髓氧合。传感器也可以报告脉搏率也是可能的。至少一个传感器元件可以是侵入的或非侵入的。换句话说，至少一个传感器可以是至少部分地可植入的和/或植入的。替代地，至少一个传感器可以是不植入的和/或不可植入的。
至少一个传感器可以是数字或模拟传感器系统。
一般而言，至少两个传感器可以来自一个传感器网络是可能的。传感器网络一般可以包含至少一个至少部分地植入的和/或可植入的传感器和至少一个不可植入的和/或未植入的传感器。
植入的和/或可植入的传感器和/或不可植入的和/或未植入的传感器可以是但不限于上臂血压监测系统或手腕血压监测系统或手指血压监测系统。传感器可以测量和/或监测指示血压测量的血压信号。一般而言，至少一个传感器可以提供血压的连续监测和/或血压的偶发监测和/或在预设时间间隔中的测量或监测血压。
特别地，血压传感器可以是侵入性动脉管线。特别地，侵入性动脉管线可以直接地且实时监测血压。
一般而言，感测元件可以实时或接近实时地监测生理信号。
一般而言，感测元件可以是或可以包含外部的逐脉动血压监测器和/或鞘内导管和/或标准肱血压环带和/或任何类型的上臂血压监测系统和/或任何腕血压监测系统和/或任何类型的手指血压监测系统和/或氧合传感器。
特别地，所述系统可以包含至少一个控制模块。
参数映射模块可以优化刺激参数。特别地，参数映射模块可以通过强化学习模型优化刺激参数。
一般而言，刺激参数可以包含频率、振幅和脉冲宽度中的至少一种，其中频率可以是10Hz-10kHz，振幅可以是0-1A或0-15V，脉冲宽度可以是1-500μs。
另外地和/或替代地，可以通过突发串列刺激来施加刺激。称为突发串列刺激的脉冲串列可以是优选的，以增加特异性和舒适性。突发串列刺激可以包含一系列数个脉冲，例如3到5个脉冲在200Hz至700Hz处递送、在频率10-120Hz处重复。
特别地，所述系统可以包含至少一个刺激元件，所述刺激元件包含至少一个包含多个电极的电极阵列。
电极阵列可以包含8-32个电极，特别是16个电极。然而，包含在至少一个电极阵列中的各个其他数目的电极一般是可能的。
电极阵列可以被设计和/或构造成能够靶向脊段的心血管和/或血压热点。
特别地，可以通过电刺激来提供刺激。电极阵列可以被植入。替代地和/或另外地，通过电极阵列进行经皮刺激一般是可能的。自主优化的刺激一般是可能的。
可以硬膜外(通过硬膜外电刺激，EES)和/或硬膜下递送刺激。
进一步地，刺激元件可以包含神经刺激器、神经调节器和脉冲发生器中的至少一种，特别是可植入脉冲发生器(IPG)。神经刺激器、神经调节器和脉冲发生器中的至少一个，特别是IPG可以连接到电极阵列。
一般而言，可以将刺激递送到哺乳动物脊髓的背面。刺激可以靶向后/背根、背传入纤维和/或直接或间接连接到影响被控制的功能的交感神经节前神经元的脊椎内结构。
特别地，所述系统可以包含至少一个时间映射模块，其被配置为将时间电极刺激配置连结到至少一种生理作用。
特别地，可以按照脉冲串列来提供刺激，其中可以刺激事件的不同时间布置来提供脉冲串列。
控制模块可以被配置为基于由感测元件提供的信号来识别自主功能的目标值。
特别地，目标值可以是基线值。
空间映射模块可以基于解剖位置和在这些电极处启动的学习程序来隔离关键电极以优化周围电极的配置。
空间映射模块可以被配置为执行强化学习程序，其中强化学习程序是将靶向背/后根中的传入纤维的空间电极刺激配置连结到至少一种生理作用的过程的一部分。
空间映射模块可以被配置为执行空间映射阶段，用以在第一步中按照所选电极和它们的空间布置来识别合适的电极配置，并且执行参数映射阶段，用以在第一步中调整针对由所选电极提供的刺激的刺激参数。
特别地，合适的电极配置可以取决于电极阵列的确切位置和/或电极阵列的电极。
特别地，可以基于解剖位置隔离关键电极并且可以在这些电极处启动强化学习程序以优化周围电极的配置。可以提供一段短暂的刺激，并监测压力，伴随“奖励”设置以增加压力。因此，所述模型可能会因无法可靠地改变生理作用的配置由此被“惩罚”，并会因改变生理作用而被奖励。替代地，如果患者发现配置不舒服，或者如果注意到其他副作用(包括但不限于痉挛)，则可以选择惩罚模型。这样做，系统可能能够系统地且快速地识别最优电极配置。
特别地，生理参数可以是患者的血压、患者的脊髓灌注压、患者的姿势和/或患者的位置和/或患者的脊髓氧合中的至少一种。
特别地，血压和脊髓灌注压分别可以表示为收缩压和/或舒张压和/或平均动脉压和/或脑脊髓液压(和/或还有脊髓灌注压)中的至少一种。
进一步地，可以附加地和/或替代地监测患者的脉搏率。
进一步地，生理参数可以附加地和/或替代地是来自任何脑干控制区域的放电率，尤其是来自前腹外侧延脑。
特别地，所述系统可被应用于患有SCI的任何哺乳动物。
换句话说，患者可以是患有SCI的任何哺乳动物。
根据本发明，公开了用于治疗患者的根据权利要求1至18中任一项的系统的神经刺激系统的用途，尤其用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
根据本发明，公开了一种方法，所述方法的特征在于所述方法尤其是以权利要求1-18中任一项的系统来执行。
一般而言，也可能可以用开环方式使用所述系统和方法。
特别地，所述方法可以是一种用于神经调节的方法，尤其是用于神经刺激、用于治疗患者、尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸的，所述方法包含以下步骤：
-接收至少一个或多个指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压和/或氧合的信号，
-基于所接收到的信号调整神经刺激。
附图说明
现在将结合附图公开本发明的进一步细节和优点。
它示出在
图1根据本发明的用于神经调节和/或神经刺激的系统的实施方案的示意性概述，利用所述系统能够执行根据本发明的方法；
图2根据本发明的用于治疗患者的针对神经调节和/或神经刺激的系统110的进一步实施方案的示意性概述，利用所述系统能够执行根据本发明的方法；
图3自下而上理解脊髓内交感神经回路的示例；
图4a血压与硬膜外电刺激振幅之间的线性关系的一般性分布；
图4b非人类灵长类动物的血压与硬膜外电刺激振幅之间的线性关系的一般性分布；
图4c人类患者的血压与硬膜外电刺激振幅之间的线性关系的一般性分布；
图5a根据本发明的血压闭环控制的示例；
图5b根据本发明的血压闭环控制的示例，如图5a所示，在此是急性和慢性SCI；
图5c在非人灵长类动物中根据本发明的血压闭环控制的示例；
图5d在人类患者中根据本发明的血压闭环控制的示例；
图6a交感神经元激活的示意性概述；
图6b EES稳定血液动力学的机制的示意性概述；
图7根据本发明的用于神经调节和/或神经刺激的系统的实施方案的示意性概述，利用所述系统能够执行根据本发明的方法；
图8a具有一系列24个空间电极配置Config和配备有图7中公开的系统的患者的即时血压响应的图表；
图8b图8a中公开的两个所选择的空间电极配置Config和配备有图7中公开的系统10的患者的即时血压响应的图表；
图8c具有根据图8b的电极配置Config的电极阵列A的示意性概述；
图8d对血压的刺激作用的进一步概述；
图9示出了实施方案，其中改变血压的刺激是恒定的或可变的；
图10示出了血压崩溃，其通过根据本发明的系统进行治疗和抢救。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于神经调节和/或神经刺激的系统10的实施方案的示意性概述，利用所述系统能够执行根据本发明的方法。
在此实施方案中，系统10被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
在此实施方案中，系统10被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强血压功能。
替代地和/或另外地，系统10可以被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强任何类型的自主功能。
在此实施方案中，系统10包含信号输入模块12。
一般来说可能的是，信号输入模块被配置为接收至少一个或多个指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压和/或氧合。
在此实施方案中，信号输入模块12被配置为接收指示血压的至少一个或多个信号。
一般来说可能的是，信号输入模块12被配置为附加地和/或替代地接收至少一个或多个指示脉冲的信号。
在此实施方案中，系统10进一步包含控制模块14。
控制模块14连接到信号输入模块12。
在此实施方案中，控制模块14与信号输入模块12之间的连接为直接和双向连接。
一般而言，间接和/或单向连接也将是可能的。
在此实施方案中，控制模块14与信号输入模块12之间的连接为无线连接。
一般而言，电缆绑定连接也将是可能的。
在此实施方案中，控制模块12被配置为基于由信号输入模块12接收的信号来调整由神经刺激系统10提供的神经刺激。
图1中未示出的是指示血压的至少一个或多个信号可以包含舒张血压、收缩血压、舒张血压和收缩血压、平均动脉压、混合血压值等中的至少一种。
图1中未示出的是指示血液循环的至少一个或多个信号可以包含灌注压，即脊髓灌注压，其被定义为平均动脉血压和脑脊髓液压之间的差可能是重要的。进一步地，所述信号也可以与氧合作用有关或指示氧合作用。
图2示出了根据本发明的用于治疗患者的针对神经调节和/或神经刺激的系统110的进一步实施方案的示意性概述，利用所述系统能够执行根据本发明的方法。
系统110包含如图1中的神经调节系统10所公开的结构和功能特征。
相应的引用指示为100+x(例如输入模块112)。
在此实施方案中，系统110被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强患者的至少一种自主功能。
在此实施方案中，系统110被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强患者的血液循环功能。
在此实施方案中，系统110被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强患者的血压功能。
替代地和/或附加地，系统110可以被配置为用于治疗患者，尤其是用于增强患者的任何类型的自主功能。
系统110包含控制单元116。
在此实施方案中，控制单元116包含信号输入模块112和控制模块114，参见如图1所公开的信号输入模块12和控制模块14。
系统110也包含实时监测单元118。
在此实施方案中，实时监测单元118被配置和布置为监测血压。
在此实施方案中未示出的是，实时监测单元118包含传感器。
在此实施方案中未示出的是，传感器被配置和布置为测量和/或监测患者P的血压。
进一步地，系统110包含刺激单元120。
刺激单元120被配置和布置为提供刺激。
图2中未示出的是，由电刺激提供刺激。
图2中未示出的是，刺激单元120被构造成包含导线。
特别地，由包含一个或多个电极的导线提供刺激。
图2中未示出的是，植入了导线。
图2中未示出的是，替代地和/或另外地，通过导线的经皮刺激一般也是可能的。
图2中未示出的是，自主优化的刺激一般将是可能的。
图2中未示出的是，刺激可以通过硬膜外(通过硬膜外电刺激，EES)和/或硬膜下递送。
图2中未示出的是，刺激单元120包含脉冲发生器，特别是可植入脉冲发生器(IPG)。
图2中未示出的是，IPG连接到导线。
图2中未示出的是，一般而言，可以将刺激递送至哺乳动物脊髓的背面。
图2中未示出的是，一般而言，可以至少包含频率、振幅和脉冲宽度的刺激参数来施加刺激，其中频率可以是10Hz-10kHz，振幅可以是0-1A或0-15V，脉冲宽度可以是1-500μs。
图2中未示出的是，一般而言，可以通过突发串列刺激来施加刺激。
被称为突发串列刺激的脉冲串列可以是优选的，以增加特异性和舒适性。
突发串列刺激可以包含一系列的数个脉冲，例如3到5个脉冲在200Hz至700Hz处递送、在频率10-120Hz处重复。
在此实施方案中，实时监测单元118被配置和布置为监测血压。
在此实施方案中，实时监测单元118包含单个传感器。
在替代实施方案中，实时监测单元118可以包含多于一个的传感器。
在替代实施方案中，实时监测单元118可以包含传感器网络。
传感器被配置和布置为测量和/或监测患者的血压。
在替代实施方案中，系统110可以包含多于一个控制单元116和/或多于一个刺激单元120和/或多于一个实时监测单元180。
在此实施方案中，控制单元116连接到刺激单元120和实时监测单元118。
在此实施方案中，控制单元116与刺激单元120之间的连接以及控制单元116与实时监测单元118之间的连接为直接和双向连接。
在此实施方案中，控制单元116与刺激单元120之间的连接、控制单元116与实时监测单元118之间的连接是通过无线连结建立的。
然而，替代地，控制单元116和刺激单元120之间的电缆绑定和/或单向和/或间接连接以及控制单元116和实时监测单元118之间的电缆绑定和/或单向和/或间接连接一般是可能的。
在此实施方案中，刺激单元120连接到实时监测单元118。
刺激单元120和实时监测单元118之间的连接是直接和双向连接。
刺激单元120和实时监测单元118之间的连接是通过无线连结建立的。
然而，替代地，刺激单元120和实时监测单元118之间的电缆绑定和/或单向和/或间接连接一般是可能的。
实时监测单元118，特别是实时监测单元180的传感器测量患者的血压。
在此实施方案中未示出的是，传感器一般可以测量和/或监测收缩压和/或舒张压和/或平均动脉压。
在此实施方案中未示出的是，进一步的传感器可以附加地和/或替代地测量来自脑干控制区域的累积放电率。
在此实施方案中未示出的是，进一步的传感器可以附加地和/或替代地测量来自腹外侧延脑的累积放电率。
换句话说，指示血液循环的信号可以是指示来自至少一个脑干控制区域的血压和/或累积放电率的信号，尤其是但不限于来自前腹外侧延脑的放电率。
在此实施方案中未示出的是，传感器也可以报告脉搏率。
在此实施方案中未示出的是，至少一个传感器可以是侵入的或非侵入的传感器。
在此实施方案中未示出的是，传感器可以是至少部分地可植入的和/或植入的。
替代地，至少一个传感器可以是不可植入的和/或未植入的。
所测量的血压从实时监测单元118传输到信号输入模块112。
图2中未示出的是，信号输入模块112可以包含输入开关模块，其中输入开关模块可以被配置为在指示血压的信号和指示来自至少一个脑干控制区域的累积放电率的信号之间开关，尤其是但不限于来自前腹外侧延脑的放电率。
图2中未示出的是，信号输入模块112可以被配置为接收基线信号，其中基线信号定义了至少一个目标值。
图2中未示出的是，控制模块114可以被配置为侦测至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号之间的差异，其中控制模块114可以被进一步配置和布置为基于至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号之间的差异来调整神经刺激。
图2中未示出的是，在记录基线，即目标压力，即目标值之后，可以向患者提供扰动信号。
可以以负压、药物或倾斜测试的形式提供扰动信号。
然而，任何其他形式的扰动信号一般是可能的。
在此实施方案中，控制模块114可以侦测血压的变化。
特别地，控制模块114可以使用可移动参数来侦测血压的变化以增加或降低灵敏度。
在此实施方案中，控制模块114可以对刺激单元120实施被控制的刺激增加以增加血压。
在此实施方案中未示出的是，控制模块114可以被配置为响应于指示血液循环的至少一个或多个信号，并以控制振幅或频率变化的线性比例的系数β，来修改刺激范式的振幅和频率中的至少一个。
图2中未进一步示出的是，控制模块可以包含前向模块，其中前向模块被配置和布置为考虑刺激的至少一种预测作来用以指定的时间窗口调整系数β。
图2中未示出的是，一般来说可能的是，血压对刺激振幅的变化为线性地或几乎线性地响应。
图2中也未示出的是，控制模块114可以被配置为包含刺激范式控制参数，尤其是刺激范式上的最小或最大限制。
图2中未示出的是，一般来说可能的是，将系统110应用到患有SCI的任何哺乳动物。
根据本发明，公开了用于神经调节的系统10、110的用途。
系统10、110的使用和系统10、f110的功能可被描述如下：
根据权利要求1至9中任一项的系统的神经刺激系统10、110的用途，用于治疗患者，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
换句话说，根据本发明，根据权利要求1至9中任一项的系统10、110的神经刺激系统10、110的用途被公开，用于治疗患者，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
根据本发明，公开了一种方法，所述方法的特征在于利用权利要求1-9中任一项的系统来执行所述方法。
利用系统10、110执行的方法和系统10、110的功能可以描述如下：
一种用于神经调节、尤其是神经刺激、用于治疗患者、尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸的方法，包含以下步骤：
-接收至少一个或多个指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压和/或氧合的信号，
-基于接收到的信号调整神经刺激。
特别地，所述方法可以进一步包含提供神经刺激和实时监测指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压的信号的步骤。
特别地，指示血液循环的信号可以是指示来自至少一个脑干控制区域的血压和/或累积放电率的信号，尤其是但不限于来自前腹外侧延脑的放电率。
特别地，所述方法可以包含在指示血压的信号和指示来自至少一个脑干控制区域的累积放电率的信号之间开关，尤其是但不限于来自前腹外侧延脑的放电率。
特别地，所述方法可以包含接收基线信号，其中基线信号定义至少一个目标值。
进一步地，所述方法可以被配置为用于侦测至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号之间的差异，其中所述方法可以进一步被配置和布置为基于至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环和/或氧合的信号之间的差异来调整神经刺激。
进一步地，所述方法可以被配置为响应于指示血液循环的至少一个或多个信号，并以控制振幅或频率变化的线性比例的系数β，来修改刺激范式的振幅和频率中的至少一个。
进一步地，所述方法可以被配置为考虑刺激的预测作用来以指定的时间窗口调整系数β。
进一步地，所述方法可以被配置为包含刺激范式控制参数，尤其是刺激范式上的最小或最大限制。
值得注意的是，本系统10和方法也可以被应用于治疗患有除SCI以外的神经系统疾病的哺乳动物，包括但不限于中风、多发性硬化症、自主神经衰竭、自主神经病变以及神经组织的癌症，所述神经组织的癌症会损害正常有助于自主功能控制的下行交感神经通路的运作。
图1中未示出的是，本系统和方法也可以被应用于治疗除受损的血压控制之外的任何其他自主功能障碍，包括但不限于心率、消化功能、膀胱控制和/或肠道控制。
图3示出了自下而上理解脊髓内交感神经回路的示例。
深度学习揭示了关键控制中心之间的中断动态，即前腹外侧延脑RVLM、整合性交感神经活动iSNA、收缩血压SBP，脊髓损伤SCI后。
左侧描述了正在研究的特定交互作用。
观察到对降低血压的扰动的归一化真实反应(真实)和基于机器学习的预测反应(预测)。
对于未受损的面板，存在跨越系统中每个控制节点的良好预测。
SCI后，各方面与脊髓之间的关系出现中断，示出中断的控制。
系统10、110寻求取代这种中断的控制。
指示出深度学习预测的平均绝对误差MAE。
指示出线性回归模型的Betaβ。
图4a示出了血压与硬膜外电刺激振幅之间的线性关系的一般性分布。
特别地，血压与硬膜外电刺激EES振幅之间的线性关系为线性比例控制机制提供了基础。
图4b(类似于图4a)示出了非人类灵长类动物的血压与硬膜外电刺激振幅之间的线性关系的一般性分布。
图4c示出了人类患者的血压与硬膜外电刺激振幅之间的线性关系的一般性分布；
图5a示出了根据本发明的血压闭环控制的示例。
在此实施方案中，患有SCI的患者配备有如图1和/或图2中公开的系统10、110。
识别静止性血压(基线)。
基线血压被识别为目标压力。
识别持续10分钟的直立性挑战刺激(针对腔室内部压力的底部跟踪)。
打开闭环硬膜外电刺激EES，一贯地达到目标压力。
以下参数用于刺激：振幅控制；50Hz刺激；β＝10；脉冲宽度＝100微秒。
值得注意的是，每个其他参数一般可以用于刺激。
一般而言，频率可以是10Hz-10kHz，振幅可以是0-1A或0-15V，脉冲宽度可以是1-500μs。
图5b(与图5a相似)示出了根据本发明的血压闭环控制的示例，如图5a所示，在此是急性和慢性SCI；
图5c(与图5a相似)示出了在非人灵长类动物中根据本发明的血压闭环控制的示例；
图5d(与图5a相似)示出了在人类患者中根据本发明的血压闭环控制的示例；
图6a示出了根据本发明的交感神经元激活的示意性概述。
特别地，示出了响应刺激的交感神经回路的激活。
特别地，示出了响应刺激以系统10、110和/或根据本发明的方法来激活交感神经回路。
刺激进入背根神经节DRG的后根并激活交感神经节前神经元SPN，然后激活内脏神经节SG和负责血压的血管。
图6b示出了EES稳定血液动力学的机制的示意性概述。
部分a示出了从内脏神经节倒退跟踪的神经元的脊椎内密度、对于应用到各段的TESS的加压响应的振幅，以及解剖和功能数据集之间的一致性。
部分b示出了被TESS激活以引起血管收缩的假想回路。
部分c示出了TESS应用到脊髓后的颜色编码电位，表示传入纤维的专用激活。图解说明后根的神经根切断术。条形图报告在神经根切断术前后对靶向硬膜外脊髓刺激(TESS)的加压响应(n＝5，配对样本单尾t检验；t＝4.36；P＝0.006)。
部分d示出了跨突触倒退跟踪，揭示了与内脏神经节连接的中间神经元。
部分e示出了中间神经元。这些中间神经元表达兴奋性标记Slc17a6，并接收来自大直径本体感受传入的vGlut1突触。
部分f示出了在对照和TESS后的内脏神经节中THON神经元中的Fos表达。Barplot报告FOSON神经元的百分比(n＝5，独立样本单尾t检验；t＝13.96；P＝4.99e-05)。
部分g示出了内脏传出的消融减弱加压响应(n＝4，独立样本单尾t检验；t＝-4.54；P＝0.0099)。
部分h示出了以哌唑嗪阻断α1受体会减弱加压响应(n＝5，独立样本单尾t检验；t＝-5.59；P＝0.0007)。
图7示出了根据本发明的用于治疗患者的针对神经调节和/或神经刺激的系统210的进一步实施方案的示意性概述，利用所述系统能够执行根据本发明的方法。
系统210是用于治疗患者的神经刺激系统210，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
在此实施方案中，系统210是用于治疗患者的神经刺激系统210，尤其是用于增强血压功能。
系统210包含感测元件212。
一般而言，感测元件212被配置为感测指示患者的生理参数的信号。
系统210进一步包含控制模块214。
在此实施方案中，控制模块被配置为基于由感测元件212提供的信号来识别针对自主功能的目标值。
系统210进一步包含空间映射模块216。
一般而言，空间映射模块216被配置为将靶向背/后根中的传入纤维的空间电极刺激配置Config连结到至少一种生理作用。
系统210进一步包含参数映射模块218。
一般而言，参数映射模块218被配置为基于从感测元件212和/或空间映射模块216接收的输入为控制模块214准备刺激参数。
在替代实施方案中，系统210包含多于一个感测元件212和/或多于一个控制模块214和/或多于一个空间映射模块216和/或多于一个参数映射模块218。
图7中未示出的是，系统210进一步包含至少一个刺激元件。
图7中未示出的是，至少一个刺激元件包含至少一个包含多个电极E的电极阵列A。
图1中未示出的是，在此实施方案中电极阵列A包含216个电极E。
在另一个实施方案中，电极阵列A包含8-32个电极E。
然而，任何其他数量的电极E一般是可能的。
在此实施方案中，控制模块214连接到感测元件212。
控制模块214与感测元件212之间的连接为直接和双向连接。
然而，间接和/或单向连接一般也将是可能的。
在此实施方案中，控制模块214与感测元件212之间的连接为无线连接。
然而，电缆绑定连接一般也将是可能的。
在此实施方案中，控制模块214连接到空间映射模块216和参数映射模块218。
控制模块214与空间映射模块216与参数映射模块218之间的连接为直接和双向连接。
然而，间接和/或单向连接一般也将是可能的。
在此实施方案中，控制模块214与空间映射模块216与参数映射模块218之间的连接为无线连接。
然而，电缆绑定的连接一般也将是可能的。
一般而言，直接连接感测元件212、空间映射模块216和/或参数映射模块218是可能的。
一般而言，通过单向连接直接连接感测元件212、空间映射模块216和/或参数映射模块218是可能的。
一般而言，通过双向连接直接连接感测元件212、空间映射模块216和/或参数映射模块218是可能的。
一般而言，通过无线连接直接连接感测元件212、空间映射模块216和/或参数映射模块218是可能的。
一般而言，通过电缆绑定连接直接连接感测元件212、空间映射模块216和/或参数映射模块218是可能的。
感测元件212感测指示患者生理参数的信号。
在此实施方案中，感测元件212是被配置为感测指示患者生理参数的信号的传感器。
在此实施方案中，感测元件212是被配置为感测指示患者血压的信号的传感器。
在此实施方案中，感测元件212是被配置为感测收缩血压SBP的传感器。
然而，在替代实施方案中，感测元件212可以替代地和/或另外地被配置为感测氧合和/或舒张压和/或平均动脉压和/或脑脊髓液压和/或灌注压，特别是脊髓灌注压。
换句话说，感测元件212一般可以感测血压和/或灌注压。
然而，在替代实施方案中，感测元件212可以替代地和/或附加地被配置为感测姿势和/或位置。
换句话说，生理参数可以是患者的血压、患者的脊髓灌注压、患者的姿势和/或患者的位置中的至少一种。
在此实施方案中，感测元件212是侵入性动脉管线。
特别地，侵入性动脉管线直接且实时地感测血压。
在此实施方案中，感测元件212连续地感测血压。
然而，一般来说可能的是，感测元件212提供对血压的偶发监测和/或在预设时间间隔内监测血压。
图7中未示出的是，一般来说可能的是，感测元件212可以是植入的和/或可植入的传感器和/或不可植入的和/或未植入的传感器。
图7中未示出的是，一般来说可能的是，感测元件212可以是外部的逐脉动血压监测器、鞘内导管和/或标准肱血压环带和/或任何类型的上臂血压监测系统和/或任何腕血压监测系统和/或任何类型的手指血压监测系统。
图7中未示出的是，系统210可以包含至少一个时间映射模块，所述时间映射模块被配置为将时间电极刺激配置连结到至少一种生理作用。
在此实施方案中，控制模块214基于由感测元件212提供的信号识别自主功能的目标值。
在此实施方案中，空间映射模块将空间电极刺激配置Config连结到血压，特别是收缩血压SBP。
一般来说可能的是，空间映射模块将空间电极刺激配置Config连结到至少一种生理作用。
在此实施方案中，参数映射模块218基于从感测元件212和/或空间映射模块216接收的输入为控制模块214准备刺激参数。
图7中未示出的是，空间映射模块216可以基于解剖位置和在这些电极E处启动以优化周围电极E的配置的学习程序来隔离关键电极E。
图7中未示出的是，空间映射模块216可以被配置为执行强化学习程序，其中强化学习程序是将空间电极刺激配置Config连结到至少一种生理作用的过程的一部分，所述空间电极刺激配置Config靶向背/后根中的传入纤维。
在图7中未示出的是，空间映射模块216可以被配置为执行空间映射阶段，用以在第一步中按照所选电极E和它们的空间布置来识别合适的电极配置Config，并且执行参数映射阶段，用以在第一步中调整针对由所选电极E提供的刺激的刺激参数。
图7中未示出的是，刺激参数至少可以包含频率、振幅和脉冲宽度中的至少一种，其中频率为10Hz-10kHz，振幅为0-1A或0-15V，脉冲宽度为1-500μs。
图7中未示出的是，一般而言，可以通过突发串列刺激来施加刺激。
称为突发串列刺激的脉冲串列可以是优选的，以增加特异性和舒适性。
突发串列刺激可以包含一系列的数个脉冲，例如3到5个脉冲在200Hz至700Hz处递送、在频率10-120Hz处重复。
根据本发明，公开了用于神经调节的系统210的用途。
系统210的用途和系统210的功能可以描述如下：
根据用于治疗患者的神经调节系统210的神经调节系统210的用途，尤其用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
由此，根据本发明，公开了根据用于治疗患者的系统210的神经刺激系统210的用途，尤其用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
根据本发明，公开了一种方法，所述方法的特征在于以系统10、110和210执行所述方法并且如权利要求中所定义的。
以系统210执行的方法和系统210的功能可以描述如下：
所述方法是一种神经调节方法，尤其是一种用于治疗患者的神经刺激方法，尤其是增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸，其中所述方法至少包含以下步骤：
-执行用于感测指示患者的生理参数的信号的感测程序，
-执行空间映射程序以将空间电极刺激配置Config连结到至少一种生理作用，所述空间电极刺激配置Config靶向背/后根中的传入纤维，
-执行参数映射程序以基于从感测和/或空间映射程序接收的输入来准备刺激参数。
特别地，所述方法可以包含提供刺激的步骤。
进一步地，所述方法可以包含将时间电极刺激配置连结到至少一种生理作用的步骤。
进一步地，所述方法可以包含基于指示患者的生理参数的信号识别自主功能的目标值的步骤。
进一步地，所述方法可以包含基于解剖位置和在这些电极E处启动以优化周围电极E的配置的学习程序来隔离关键电极E的步骤。
一般而言，刺激参数至少可以包含频率、振幅和脉冲宽度，其中频率可以是10Hz-10kHz，振幅可以是0-1A或0-15V，并且脉冲宽度可以是1-500μs。
进一步地，所述方法可以包含执行强化学习程序的步骤，其中强化学习程序是将空间电极刺激配置Config连结到至少一种生理作用的过程的一部分，所述空间电极刺激配置Config靶向背/后根中的传入纤维。
一般来说可能的是，所述方法进一步包含执行空间映射阶段的步骤，用以在第一步中按照所选电极E和它们的空间布置来识别合适的电极配置Config，并且执行参数映射阶段，用以在第一步中调整针对由所选电极E提供的刺激的刺激参数。
一般来说可能的是，生理参数可以是可以是氧合(包括但不限于脊髓氧合)、患者的血压、患者的脊髓灌注压、患者的姿势和/或患者的位置中的至少一种。
值得注意的是，本系统10和方法也可以被应用于治疗患有除SCI以外的神经系统疾病的哺乳动物，包括但不限于中风、多发性硬化症、自主神经衰竭、自主神经病变以及神经组织的癌症，所述神经组织的癌症会损害正常有助于自主功能控制的下行交感神经通路的运作。
图7中未示出的是，本系统和方法也可以被应用于治疗任何类型的自主功能障碍，包括但不限于心率、消化功能、膀胱控制和/或肠道控制。
图8a-d示出了来自配备有根据图7的系统210的患者的示例性数据。
特别地，患有脊髓损伤SCI的患者配备了在图7中公开的系统210。
特别地，示出了一系列空间电极配置Config，并且测量了患者的即时血压响应，即收缩血压SBP，参见图8a。
在此实施方案中，评估了一系列24个空间配置。
特别地，基于血压立即上升并且没有显着肌肉收缩，选择了最优空间电极配置Config，参见图8b。
在此实施方案中，所选的最优空间电极配置Config为配置Config20。
在此实施方案中，次优空间电极配置Config将是例如空间配置Config17。
在此示例中，前端的四个电极被识别为控制患者血压的最优选择，参见图8c。
所述系统能够识别此优化参数。
在此未示出的是，一般来说可能的是，使用CT或MRI或X射线扫描来可视化包含多个电极的电极阵列以确认电极阵列的位置。
图8d示出了对血压的刺激作用的进一步概述。
图9示出了实施方案，其中改变血压的刺激是恒定的或可变的。
在左侧，当神经假体感压反射依次打开和关闭时，存在腔室内部压力、血压和TESS振幅。在右侧，对于腔室压力的周期性变化，存在如左侧所示的相同的改变。
图10示出了血压崩溃，其通过根据本发明的系统进行治疗和抢救。
参考
10、110 系统
12、112 信号输入模块
14、114 控制模块
116 控制单元
118 实时监测单元
120 刺激单元
210 系统
212 控制模块
214 感测元件
216 空间映射模块
218 参数映射模块
β 系数
A 电极阵列
E 电极
Config 空间电极配置
DRG 背根神经节
EES 硬膜外电刺激
iSNA 整合性交感神经活动
MAE 平均绝对误差
RVLM 前腹外侧延脑
SBP 收缩血压
SCI 脊髓损伤
SPN 交感神经节前神经元
SG 内脏神经节。

Claims (19)

1.一种神经调节系统(10,110)，尤其是一种神经刺激系统(10,110)，用于治疗患者，尤其是用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸，其特征在于，所述系统包含：
-至少一个信号输入模块(12,112)，其被配置为接收至少一个或多个指示血液循环的信号，尤其是指示脉搏和/或血压，
-至少一个控制模块(14,114)，其中所述控制模块(14,114)连接到所述信号输入模块(12,112)，
其中，所述控制模块(14,114)被配置为基于由所述信号输入模块(12,112)接收的信号来调整由所述神经调节系统(10,110)提供的神经刺激。
2.根据权利要求1所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述神经调节系统(10,110)进一步包含至少一个刺激单元(120)和/或至少一个实时监测单元(118)，其中所述至少一个实时监测单元(118)包含至少一个传感器。
3.根据权利要求1或2所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述指示血液循环的信号是指示来自至少一个脑干控制区域的氧合和/或血压和/或累积放电率的信号，尤其是但不限于来自所述前腹外侧延脑的放电率。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述至少一个信号输入模块(12,112)包含输入开关模块，其中所述输入开关模块被配置为在指示血压的信号和指示来自至少一个脑干控制区域的累积放电率的信号之间开关，尤其是但不限于来自所述前腹外侧延脑的放电率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述信号输入模块(12,112)被配置为接收基线信号，其中所述基线信号定义至少一个目标值。
6.根据权利要求1至4所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述控制模块(14,114)被配置为侦测所述至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号之间的差异，其中所述控制模块(14,114)被进一步配置和布置为基于至少一个目标值和至少一个或多个指示血液循环的信号之间的差异来调整神经刺激。
7.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述控制模块(14,114)包含线性比例控制模块，其中所述线性比例控制模块被配置为响应于指示血液循环的至少一个或多个信号，并以控制振幅或频率变化的线性比例的系数β，来修改刺激范式的振幅和频率中的至少一个。
8.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述控制模块(14,114)包含前向模块，其中所述前向模块被配置和布置为考虑刺激的至少一种预测作用来以指定的时间窗口调整系数β。
9.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10,110)，其特征在于，所述控制模块(14,114)被配置为包含刺激范式控制参数，尤其是刺激范式上的最小或最大限制。
10.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(210)，其特征在于
-所述信号输入模块是或包含至少一个感测元件(212)，所述感测元件(212)被配置为感测指示患者的生理参数的信号，
-至少一个空间映射模块(216)，其被配置为将靶向背/后根中的传入纤维的空间电极刺激配置(Config)连结到至少一种生理作用，
-至少一个参数映射模块(218)，其被配置为基于从所述感测元件(212)和/或所述空间映射模块(216)接收的输入为所述控制模块(214)准备刺激参数。
11.根据权利要求10所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述系统包含至少一个刺激元件，所述刺激元件包含至少一个包含多个电极E的电极阵列A。
12.根据权利要求11或权利要求12所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述系统包含至少一个时间映射模块，所述时间映射模块被配置为将时间电极刺激配置连结到至少一种生理作用。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述控制模块(14)被配置为基于由所述感测元件(12)提供的信号来识别自主功能的目标值。
14.根据权利要求11、权利要求12或权利要求13所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述空间映射模块(16)基于在所述背根中的传入纤维的解剖位置和在这些电极E处启动的学习程序来隔离关键电极E以优化周围电极E的配置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述刺激参数至少包含频率、振幅和脉冲宽度，其中所述频率是10Hz-10kHz，所述振幅是0-1A或0-15V，所述脉冲宽度是1-500μs。
16.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述空间映射模块(16)被配置为执行强化学习程序，其中所述强化学习程序是将靶向背/后根中的传入纤维的空间电极刺激配置(Config)连结到至少一种生理作用的过程的一部分。
17.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述空间映射模块(16)被配置为执行空间映射阶段，用以在第一步中按照所选电极E和它们的空间布置来识别合适的电极配置(Config)，并且执行参数映射阶段，用以在所述第一步中调整针对由所选电极E提供的刺激的刺激参数。
18.根据前述权利要求中任一项所述的神经调节系统(10)，其特征在于，所述生理参数是氧合、患者的血压、患者的脊髓灌注压、患者的姿势和/或患者的位置。
19.一种根据权利要求1至18中任一项所述的系统的神经刺激系统(10,110)的用途，用于治疗患者，尤其用于增强至少一种自主功能，诸如血液循环和/或呼吸。
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