CN116528943A - 微创无引线神经刺激装置 - Google Patents

Abstract

一种无引线神经刺激装置，该无引线神经刺激装置具有头部单元、壳体和锚定装置，该头部单元包括至少一个主电极，该至少一个主电极具有限定该无引线神经刺激装置的外表面的接触表面，该壳体包括定位在该无引线神经刺激装置的与该至少一个主电极相同的一侧上的副电极，该锚定装置包括用于将该无引线神经刺激装置固定到患者组织的至少一个缝合点和至少一个突出块，该至少一个突出块被配置为产生机械阻力，该机械阻力阻碍在植入时其中该无引线神经刺激装置与该患者组织之间的相对移动，其中该至少一个主电极和该副电极被配置为在该至少一个主电极与该副电极之间传输电刺激信号以向患者的目标神经提供电刺激疗法。

Description

微创无引线神经刺激装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月25日提交的美国临时申请序列号63/198,054和于2020年12月17日提交的美国临时申请序列号63/199,274的权益，这些美国临时申请的公开内容特此通过引用整体并入。本申请涉及但不要求于2020年9月25日提交的美国临时申请序列号63/198,053的权益，该美国临时申请的公开内容特此通过引用整体并入。

技术领域

本申请涉及可植入神经刺激系统，并且更具体地涉及微创可植入神经刺激系统。

背景技术

可植入医疗装置可被配置为递送电刺激疗法或监测生理信号。例如，神经组织的电刺激可以提供对多种病症的缓解，从而改善许多患者的生活质量。

一些可植入医疗装置(IMD)可采用携带电极的电引线。例如，电极可以定位于细长引线的远侧部分处。电引线的其他示例可以相对较短，具有沿着引线主体定位的一个或多个电极。此类电引线与IMD的壳体或主体分开提供，并且在植入期间耦接到IMD以经由与IMD的壳体分开的位置处的电极提供刺激。

不同神经分支和神经簇的模拟已经被探索用于治疗各种疾病。已经显示出有希望的发展的一个途径是刺激胫神经以治疗某些疾病，诸如失禁或膀胱活动过度。

发明内容

本公开的实施方案涉及微创无引线神经刺激装置。无引线装置不需要使用单独的引线，而是提供比基于引线的对应装置更稳健并且侵入性更小的一体结构化装置。

所公开的装置包括壳体和附接的头部单元，该壳体在其中容纳被配置用于递送神经刺激疗法的部件。头部单元包括形成头部单元的外部和侧面的一部分的一个或多个主电极。该一个或多个主电极与神经刺激装置的外部表面的其他部分电绝缘。神经刺激装置的壳体包括副电极，该副电极与该一个或多个主电极结合操作以提供电模拟疗法或神经感测能力。副电极定位在装置的与定位在头部单元中的该一个或多个主电极相同的一侧上。讨论了主电极与副电极之间的大小、形状和分离距离，并且这些大小、形状和分离距离可以有助于更有效和高效地刺激胫神经。在一些实施方案中，主电极与副电极之间的大小、形状和分离距离可以被配置为当植入时在主电极处产生小于约2,000欧姆的阻抗。该装置还包括缝合锚定装置，该缝合锚定装置包括一个或多个缝合点。

在一实施方案中，本公开描述了一种无引线神经刺激装置，该无引线神经刺激装置包括头部单元和壳体，该头部单元包括至少一个主电极，该至少一个主电极具有限定该无引线神经刺激装置的外表面的接触表面，该壳体包括定位在该无引线神经刺激装置的与该至少一个主电极相同的一侧上的副电极，其中该至少一个主电极和该副电极被配置为在该至少一个主电极与该副电极之间传输电刺激信号以向患者的目标神经提供电刺激疗法。

在一实施方案中，本公开描述了一种无引线神经刺激装置，该无引线神经刺激装置具有头部单元、壳体和缝合锚定装置，该头部单元包括至少一个主电极，该至少一个主电极包括限定该无引线神经刺激装置的外表面的接触表面，该壳体包括定位在该无引线神经刺激装置的与该至少一个主电极相同的一侧上的副电极，该缝合锚定装置包括用于将该无引线神经刺激装置固定到患者组织的至少一个缝合点，其中该至少一个主电极和该副电极被配置为在该至少一个主电极与该副电极之间传输电刺激信号以向患者的目标神经提供电刺激疗法。

在一实施方案中，本公开描述了一种无引线神经刺激装置，该无引线神经刺激装置包括至少一个主电极，该至少一个主电极接触具有限定该无线神经刺激装置的外表面的接触表面；外壳体，该外壳体形成该头部单元的与该主电极的该接触表面相对的一侧；和介电底座，该介电底座接纳该至少一个主电极的至少一部分并且至少部分地围绕该至少一个主电极，该介电底座被配置为使该至少一个主电极与该外壳体电绝缘，该介电底座被接纳并固定在该外壳体的凹陷部分内。该无引线神经刺激装置还包括：壳体，该壳体包括定位在该无引线神经刺激装置的与该至少一个主电极相同的一侧上的副电极，该至少一个主电极和该副电极被配置为在该至少一个主电极与该副电极之间传输电刺激信号以向患者的胫神经提供电刺激疗法；介电涂层或介电表面处理，该介电涂层或该介电表面处理沿着该装置的外部表面使至少一个主电极与该副电极电绝缘，其中由该介电涂层或该介电表面处理限定的边界限定该副电极；和缝合锚定装置，该缝合锚定装置包括用于将该无引线神经刺激装置固定到患者组织的至少一个缝合点。在各实施方案中，该至少一个主电极和该副电极限定约10mm至约20mm的分离距离，并且无引线神经刺激装置限定约1.5立方厘米(cc)至约3.5cc的总体积。

在另一个实施方案中，本公开描述了一种方法，该方法包括使用所公开的无引线神经刺激装置向患者的胫神经递送电模拟疗法。

以上发明内容不旨在描述每个所展示实施方案或本发明主题的每个实施方案。以下附图和详细描述更具体地例示了各种实施方案。

附图说明

结合附图，考虑到本公开的各种实施方案的以下详细描述，可更全面地理解本公开，其中：

图1A和图1B是示出了如本文所描述的示例性无引线神经刺激装置的示意性透视图。

图2A至图2E是可以与图1A和图1B的装置一起使用的示例性头部单元的示意性侧视图。

图3A至图3E是示例性头部单元的示意图，该示例性头部单元包括可以与图1A和图1B的无引线神经刺激装置一起使用或与图2A至图2E的头部单元和电极布置一起使用的多个主电极。

图4A是患者腿部的侧视图，示出了植入患者腿部胫神经附近的图1A和图1B的无引线神经刺激装置。

图4B是患者腿部的截面图，示出了植入患者胫神经附近的图1A和图1B的无引线神经刺激装置。

图5是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的缝合锚定装置的示意性透视图。

图6是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的缝合锚定装置的另一设计的示意性透视图。

图7是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的缝合锚定装置的另一设计的示意性透视图。

图8是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的机械锚定装置的设计的示意性透视图。

图9是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的机械锚定装置的另一设计的示意性透视图。

图10是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的机械锚定装置的另一设计的示意性透视图。

图11是示出了在使用所公开的无引线神经刺激装置的建模研究中随返回偏移而变化的观察胫神经应答所需的电流的最小阈值水平的示例的曲线图。

图12A和图12B是示出了示例性头部中的副电极半径和副电极相对于主电极的偏移对位于远离神经刺激装置6mm处的胫神经模型的刺激阈值的影响的建模结果的曲线图。

图12C是示出了针对深度和前/后关系的所公开的装置与盘形刺激装置相比的刺激阈值极限的建模结果的曲线图。

图13是示出了使用所公开的无引线神经刺激装置的模型对于10mm和20mm电极偏移两者随刺激深度而变化的阈值电流的曲线图。

图14是模型的比较图，示出了随比较盘刺激装置和所公开的无引线神经刺激装置的刺激深度而变化的阈值刺激电流。

虽然各种实施方案可采用各种修改和替代形式，但其细节已在附图中以举例的方式示出并且将予以详细描述。然而，应理解，意图不在于将所要求保护的发明限于所描述的特定实施方案。相反，意图在于涵盖落入如由权利要求书限定的主题的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。

具体实施方式

本文所描述的无引线神经刺激装置的实施方案可以用于多种类型的神经刺激疗法，诸如用于疼痛控制、自主神经系统调节、功能性电刺激、震颤等。在优选的实施方案中，本文所描述的无引线神经刺激装置可以用于刺激一个或多个神经以控制膀胱活动过度、尿频、夜尿、膀胱疼痛综合征、慢性骨盆痛、失禁或其他骨盆健康状况的症状。例如，这些实施方案还可以用于刺激一个或多个外周神经以控制身体的一个或多个区域中的疼痛，诸如脚、踝部、腿部、腹股沟、肩、臂、腕或背部。在一个示例中，所公开的无引线神经刺激装置的实施方案可以用于刺激患者的胫神经。

图1A和图1B是示出了示例性无引线神经刺激装置10的示意性透视图。无引线神经刺激装置10包括壳体12、头部单元14和安装板16，该壳体在其中容纳被配置用于递送神经刺激疗法的部件，该头部单元包括一个或多个主电极18，该安装板将壳体12耦接到头部单元14。头部单元14包括至少一个主电极18，该至少一个主电极形成头部单元14的外部表面的一部分。壳体12包括副电极20，该副电极形成壳体12的外部表面的一部分并且定位在装置10的与主电极18相同的一侧上。在未描绘的替代实施方案中，主电极18和副电极20可以布置在装置10的相对侧上。主电极18和副电极20彼此结合操作以向目标治疗部位(例如，胫神经)提供刺激疗法。副电极20也可以称为壳电极、罐电极或参比电极。在一个实施方案中，主电极18可以包括阴极，并且副电极20可以包括阳极。在一些实施方案中，主电极18和副电极20可以被表征为双极系统。

术语“主”和“副”用于区分被配置为在两者之间传输电信号的两个或更多个电极。这些术语不用于暗示电极之间的层次、正极和负极端子、电极的总数或信号在电极之间传输的方向性。

头部单元14包括外壳体24、主电极18和介电底座26。外壳体24耦接到安装板16并且可以限定接纳介电底座26和主电极18的部分凹陷的腔。外壳体24和安装板16可以由金属或金属合金(例如，钛或钛合金)制成，以允许其之间容易地耦接(例如，激光焊接)以及允许将安装板16耦接到壳体12。另外或可替代地，外壳体24或安装板16可以由陶瓷材料或非导电塑料材料(例如，聚丙烯)构成，该外壳体或安装板包括用于将外壳体24耦接到安装板16的适当机构(例如，金属嵌件)。

在一些实施方案中，安装板16与外壳体24之间的接缝可以形成至少部分气密密封。在未描绘的替代实施方案中，头部单元14可以被配置为可直接耦接到壳体12，而不需要单独的安装板元件。

主电极18限定外部接触表面30，该外部接触表面被配置为与患者的组织直接接触。接触表面30还可以形成头部单元14的一侧的一部分，该一部分优选地在装置10的与副电极20相同的一侧上。

接触表面30的外部周界至少部分地以介电底座26为边界，该介电底座也可以形成头部单元14的外部表面的一部分，而不存在下文所公开的介电涂层。介电底座26使主电极18与外壳体24、安装板16和装置10的其他部分电绝缘并物理分离。另外或可替代地，介电底座26可以使用例如硅酮或液体硅酮橡胶LSR围绕主电极18模制，以帮助将主电极18物理地保持在装置10的头部单元14内。在一些实施方案中，介电底座26可以与外壳体24一体地形成，前提是这些部件由非导电材料形成。

外壳体24可以形成头部单元14的主体的大部分。特别地，外壳体24形成头部单元14的与合同表面30相对的一侧、周界边缘(除了设置有安装板16的接触表面之外)以及头部单元14的与主电极18的接触表面30相同的一侧的一部分。在一些实施方案中，外壳体24可以具有圆形、半圆形或D形周界边缘，其提供相对较平滑的表面，而没有在植入后可能对患者造成刺激的任何陡峭或尖锐的边缘或线。在一些实施方案中，外壳体24被配置为接纳并形成围绕介电底座26的部分壳。这样，外壳体24可以限定接纳介电底座26的一部分的凹形内表面(未示出)。介电底座26可以使用合适的粘合剂材料(例如，非导电医用粘合剂、环氧树脂火山化硅酮等)固定到外壳体26。

主电极18可以具有合适的形状以通过患者的筋膜层向胫神经提供电刺激。在一些实施方案中，如图1A所示，主电极的接触表面30可以是基本上平坦的(例如，平坦的或接近平坦的)。可替代地，主电极18可以限定弯曲表面(例如，半圆柱形形状或其他2D或3D弯曲平面)，该弯曲表面帮助主电极18在植入时遵循患者的筋膜层的曲率以提供指向胫神经的电信号的更好的接触和聚焦。弯曲表面可以在整个接触表面30上延伸，或仅在表面的一部分上延伸。另外或可替代地，曲率可以仅限于主电极18的接触表面30，或者可以在装置10的其他部分上延伸，诸如头部14、安装板16或壳体12的其他部分。通过包括装置10的其他部分上的曲率，该装置在植入时可以提供更符合人体工程学的配合，同时还帮助将刺激信号引导到胫神经。

在一些实施方案中，主电极18的接触表面30也可以从由壳体12限定的平面突出。这样的突出可以帮助向患者的筋膜施加另外的压力并且帮助将电刺激信号更深地引导到患者的组织中。主电极18还可以限定一个或多个互锁特征、切口、凹陷或其他结构，其减少主电极18的总体积而不干扰接触表面面积30。减小的体积和互锁特征还可以帮助降低制造成本以及帮助相对于介电底座26固定主电极18。

图2A至图2E是可以与图1A和图1B的装置10一起使用的示例性头部单元40A-40E的示意性侧视图(自上而下)。每个头部单元40A-40E包括一个或多个主电极42A-42E，这些主电极可以是弯曲的、从由壳体12限定的平面向外突出的或两者。图2A至图2C和图2E中所示的曲率通常相对于由装置10限定的中心线弯曲(例如，通过装置的中心进入图2A至图2C和2E中的页面)，以帮助将电刺激聚焦到基本上平行(例如，平行或几乎平行)于装置10的中心线的线。另外或可替代地，通过突出主电极42A-42E，与副电极20相比，该电极可以更靠近胫神经，这可以帮助将电刺激引导或操纵到神经，从而允许更深的神经刺激(例如，具有深或前/后轨道的胫神经的刺激)。

主电极18可以使用任何合适的材料形成，该材料一旦被植入就能够向患者递送电刺激疗法。此类材料可以包括但不限于钛、钛合金、铂铱等。在优选的实施方案中，至少接触表面30由铂铱形成，该铂铱提供对身体组织(例如，电极-组织界面)的低阻抗。主电极18的主体可以由与接触表面30相同或不同的材料制成。例如，主电极18可以由钛形成，其中接触表面30由铂铱形成。使用铂铱或钛可有利于减少或消除操作期间电荷积聚在装置10的外表面上的可能性。

在名称为“微创无引线神经刺激装置(MINIMALLY INVASIVE LEADLESSNEUROSTIMULATION DEVICE)”的临时申请序列号63/198,053中公开了讨论头部单元14和其中包括的各种部件的可能结构和布置的另外细节，该临时申请通过以上引用并入。

头部单元14耦接到安装板16，并且同样地安装板16耦接到壳体12。壳体12包括副电极20。在一些实施方案中，副电极20可以由壳体12的主体的区域限定。例如，壳体12可以由金属材料(例如，钛)形成并且电耦接到无引线神经刺激装置10的处理电路系统。除了限定副电极20和主电极18的表面区域之外，壳体12的外表面(包括安装板16和头部单元14的部分)可以涂覆有介电材料。介电材料可以至少部分地包封装置10，使得由介电材料产生的边界限定副电极20、接触表面30或两者的区域。

可以使用任何合适的技术来施加介电涂层。在一些此类示例中，限定接触表面30和副电极20的区域可以用诸如带等合适的材料掩蔽。无引线神经刺激装置10然后可以使用类似技术的气相沉积、浸涂、喷涂用粘附介电材料来涂覆，随后去除掩模材料以暴露接触表面30和副电极20的表面。

用于涂覆无引线神经刺激装置10的合适介电材料可以包括但不限于聚对二甲苯、LSR或硅酮。另外或可替代地，神经刺激装置10的外表面或其部分可以包括表面处理，诸如阳极化处理，以改变表面的部分，从而使表面不导电。例如，壳体12、外壳体24或两者的部分(如果由金属(例如，钛)制成)可以通过阳极化处理以使选定表面不导电。在此类示例中，出于本公开的目的，尽管部件已经接受了此类表面处理，但部件的外部表面仍然可以被表征为金属(例如，钛)。

在优选的示例中，无引线神经刺激装置10的外表面可以主要由聚对二甲苯形成。期望的电极轮廓的形成可以利用介电阻挡方法(例如，在制造期间使用掩蔽材料)或介电去除方法(例如，经由激光或苏打喷砂去除)，而不损坏介电涂层。

在一些实施方案中，介电涂层还可以有助于在无引线神经刺激装置10周围产生气密密封。将头部14和壳体12分别附接到安装板16的一般构型也可以在装置10内产生气密密封。用具有密封特性的介电材料(诸如聚对二甲苯、LSR或硅酮)涂覆装置10可以为装置的气密密封提供另外的稳健性。以气密密封形式提供无引线神经刺激装置10可以有助于装置的长期功能性，从而提供优于其他非气密密封装置的优点。

神经刺激装置10的处理电路系统和部件容纳在壳体12内。此类处理部件的示例可以包括用于递送电刺激疗法的一个或多个电子电路、遥测硬件、电源、存储器、处理器。壳体12还可以包括安置在其中的通信电路系统，用于从外部编程器接收编程通信，或者向编程器或其他外部装置提供反馈。

在一个示例中，壳体12可以包括包封在其中的能量来源，例如可再充电或不可再充电电池。在另一个示例中，无引线神经刺激器10还可以被配置为从外部装置接收能量信号并且将接收到的能量信号转换为用于对装置的电池、能量来源(例如电池)、处理电路系统以及包封在其中的其他必要部件进行再充电的电力。在一些实施方案中，装置10可以被配置以从外部装置接收能量信号且将接收到的能量信号转换为用于对装置10的电池进行再充电的电力。另外或可替代地，装置10可以包括不可再充电的主单元电池。

在一些实施方案中，无引线神经刺激装置10的壳体12和其各种处理部件可以基本上类似于可从美敦力公司(Medtronic)获得的InterStim微神经刺激器的壳体部分。InterStim微神经刺激器可以被修改以接纳本文所描述的头部单元14以及提供副电极20的修改。神经刺激装置10的总体积也可以相对较小。约0.5立方厘米(cc)至约6cc、约1.5cc至约3.5cc、或约2cc至约3cc。

主电极18和副电极20之间的大小、形状和物理分离距离可能影响无引线神经刺激装置的功能性和有效性。在一些实施方案中，主电极18可以限定约5mm²至约90mm²的接触表面面积。在仅包括单个主电极18的优选的实施方案中，接触表面面积可以大于约10mm²、大于约15mm²、大于约18mm²、大于约20mm²、小于约35mm²、小于约30mm²和小于约25mm²。副电极20可以限定约5mm²至约120mm²、或约40mm²至约120mm²的接触表面面积。然而，具有较大大小的副电极的装置可以增加产生治疗应答所需的最小电流。主电极18与副电极20之间的分离距离可以是约5mm至约15mm。

在一些实施方案中，主电极18和副电极20之间的大小、形状和物理分离距离可以被配置为使得主电极18在植入时具有小于2,000欧姆(例如，在约250欧姆与1,000欧姆之间)的阻抗。另外或可替代地，主电极18和副电极20可以以非同心布置方式布置，使得一个电极基本上不环绕另一个电极。

在一些实施方案中，头部单元14可以包括多个主电极18。图3A至图3E是示例性头部单元40F-40J的示意图，每个示例性头部单元包括多个主电极44。在一些实施方案中，主电极44的大小和形状可以被类似地设定，或者包括形状和大小被不同地设定的电极的集合。

在优选的实施方案中，头部单元14可以包括一个或多个主电极42。在装置10中包括多于一个主电极可以增加装置10的功能性和精确性。例如，主电极42中的一个或多个主电极可以被配置为在包括一种或多种感测模式的一种或多种模式中操作，

其中，例如，电极被用于检测来自胫神经的可测量反馈(例如，在刺激之前或之后感测到的活动或神经)或感测胫神经的相对位置以优化刺激和递送模式，其中电极向胫神经递送刺激疗法。处理电路系统可以基于与用于递送刺激疗法的胫神经的接近度来选择一个或多个最佳主电极44，以便操纵刺激场。另外或可替代地，在感测模式中，主电极42中的一个或多个主电极可以被配置为在递送模拟疗法之前或期间监测胫神经或邻近组织的活动，以确定是否已经递送了足够的疗法。传感模式可以由包含在壳体12的主体中的处理电路系统致动。

在一些实施方案中，具有多个主电极可以改善刺激靶向，这可以限制来自刺激非预期区域的可能副作用。改善的靶向还可以允许减小刺激振幅，这可以改善电池寿命。多个主电极还可以使用一个或多个波形提供独特的疗法应用(例如，同时向神经的两侧提供刺激)。另外或可替代地，感测技术可以用于优化刺激(例如，确定何时施加刺激以及何时不需要施加刺激，调整刺激的参数，诸如振幅、电压等)。

现在参考植入，图4A是患者腿部100的侧视图，其示出了植入的图1A和图1B的无引线神经刺激装置10，并且图4B示出了植入患者腿部100中与胫神经102相邻的踝部附近的无引线神经刺激装置10的截面示意图。腿部100的截面展示了胫骨104、腓骨106、第三腓骨肌108、趾长屈肌110、拇长屈肌112、腓骨短肌114、比目鱼肌116、胫后动脉118、胫后静脉120、皮肤122、皮肤脂肪层124和筋膜层128。装置10可以经由患者踝部内侧上的胫神经上方的小切口101(例如，约一cm至三cm)通过皮肤122和皮肤脂肪层124植入。虽然切口101被示出为大致水平于胫神经的长度，但是根据医师偏好可以使用其他切口或植入技术。

装置10可以定位成与由趾长屈肌110、拇长屈肌112和比目鱼肌116限定的区域相邻，其中胫神经102被容纳并且植入筋膜层128附近和近侧，其中主电极18和副电极20面向胫神经102。切口101优选地不穿过筋膜层128，从而降低外科手术程序的并发症的风险。在一实施方案中，可以植入无引线神经刺激装置10，使得主电极18相对于副电极20向下取向。

可以执行无引线神经刺激装置10的任选测试，以确定装置10是否适当地定位在胫神经102附近，以从施加的电刺激引起期望应答。在一示例中，装置10由外部编程器控制以递送测试刺激，并且监测一个或多个指示性应答，诸如来自控制拇短屈肌或趾短屈肌的胫骨运动神经元的模拟的脚趾弯曲或除了内侧弓之外的脚跟或脚底中的刺痛感。如果此类测试没有引起适当的运动或感觉应答，则医师可以重新定位装置10并重新测试。

一旦医师已经确定装置10被适当地定位以提供对递送的刺激疗法的适当的患者应答，如果需要的话，壳体12可以被固定在适当的位置。植入装置10的区域的自然形状以及装置10本身的形状已经显示出与周围组织的良好相容性，这取决于患者的体型，以帮助防止装置10在植入后移位或滚动。然而，无引线神经刺激装置10还可包括一个或多个锚定装置以帮助将装置10固定到筋膜102或腿部100的其他部分。

图1A和图1B展示了装置10上的锚定机构的一个示例性类型，该锚定机构包括在壳体12的与附接到安装板16的端部相对的远侧端部处的缝合锚定件130。缝合锚定件130可以包括形成在壳体12的端帽132中的一个或多个孔，该端帽被焊接到管状主体134上，使得端帽132和主体134共同形成壳体12。

端帽132内的缝合锚定件130的构造为装置10提供紧凑构造，从而允许总装置体积保持较低。然而，由于端帽132可以由金属或陶瓷制成并且在组装期间相对于主体134固定，所以缝合锚定件的设计，包括孔的数量、它们的朝向在装置10的制造期间是固定的。某些缝合锚定件设计可以针对特定程序(例如，胫神经刺激)进行优化，但在其他应用中可能较不优选。

图5是可以与神经刺激装置10一起使用的缝合锚定装置的示意性透视图。缝合锚定装置呈柔性锚定端帽200的形式，该柔性锚定端帽可配合在壳体12的远侧端部之上(例如，在端帽132之上，其中不包括缝合点130)。端帽200可以限定接纳壳体12并将壳体12固定在适当位置的杯形状。在一些实施方案中，柔性锚定端帽200可以相对于壳体12是模块化的(例如，经由压缩配合固定)或者可以固定到壳体12。

端帽200可以包括一个或多个缝合点202，临床医生使用这些缝合点来将装置10固定到周围组织(例如，在胫神经刺激疗法中的筋膜102或腿部100的其他部分)。缝合点202可以沿着装置10的一个或多个轴线居中，如图5所示，或者可以朝向装置10的一侧或面不对称地定位(例如，定位成使得缝合点202更朝向容纳副电极20的壳体12的相同侧或相对侧安装)。在一些实施方案中，缝合点202的孔可以面向平行于副电极20的方向。在其他实施方案中，缝合点202的孔可以面向垂直于副电极20的方向或以某个其他角度面向。

端帽200可以由弹性体材料构成。示例性材料可以包括硅酮或液体硅酮橡胶。在一些实施方案中，端帽200可以设置成与装置10分离(未附接)，并且在植入期间由临床医生通过压缩配合(例如，由端帽200的弹性体材料产生的力)或利用医用粘合剂附接。使锚定端帽200模块化可以允许临床医生在植入时选择特定端帽设计，以最佳地符合或固定到植入部位处的周围组织。

图6是可以与神经刺激装置10一起使用的另一种缝合锚定件设计的示意性透视图。缝合锚定件包括可以装配在壳体12的远侧端部之上的柔性锚定端帽210。端帽210与端帽200基本上相同，但是示出为具有多个缝合点212。每个缝合点212设置为朝向壳体12的与第二电极20相同的一侧。例如，缝合点212可以设置成与缝合锚定装置的一侧214齐平，该一侧与容纳副20的壳体12的一侧相同。然而，由于端帽210的厚度，缝合点212可能不被认为相对于副电极20齐平。与缝合点更中心对准(例如，如图5所示)的其他设计相比，将缝合点212设置成朝向壳体12的与第二电极20相同的一侧可以提供端帽210抵靠目标组织(例如，筋膜102)的齐平底座。

图7是可以与神经刺激装置10一起使用的另一种缝合锚定件的示意性透视图。装置10包括可以围绕壳体12(例如，围绕管状主体134)装配的柔性锚定带220。锚定带220包括一对缝合点222，该一对缝合点定位于邻近包括副电极20的壳体12的一侧的两侧处。缝合点222提供将装置10在两个相对侧处牢固地锚定到周围组织而不干扰神经刺激疗法的便利手段。

柔性带220可以由弹性体材料(例如，硅酮或液体硅酮橡胶)构成。柔性带220可以固定到壳体12或能够相对于壳体12移动。使柔性带220能够相对于壳体12移动可以允许临床医生在植入装置10时重新定位带220，以提供锚定点222相对于患者组织的最佳锚定位置。同时，能够移动的柔性带220仍可以提供对壳体12的压缩配合以提供与装置的牢固配合，从而防止带220相对于壳体20的迁移或非预期的移动。装置10的端帽132可以任选地包括用于另外附接点的缝合点130。进一步地，所公开的缝合锚定装置可以单独使用或彼此组合使用。

在一些实施方案中，所公开的装置10可以包括一个或多个机械锚定件。图8是可与所公开的神经刺激装置10一起使用的机械锚定装置的设计的示意性透视图。锚定装置主要呈柔性锚定端帽(例如，类似于柔性锚定端帽210)的形式，该柔性锚定端帽可以装配在壳体12的远侧端部之上。端帽300可以包括一个或多个从锚定装置的柔性端帽300向外延伸的突出块302。突出块302被配置为刺入患者的周围组织中以对装置10与患者的周围组织之间的相对移动产生机械(例如，摩擦)阻力。在一些实施方案中，突出块302可以是圆锥形的并且由与柔性端帽300的材料相同或类似的柔性材料构成，或者可以由基本上刚性的材料构成。

突出块302的大小和形状可以被配置为增强周围组织与装置10之间的阻力移动，而不会在植入后对患者造成物理刺激。柔性端帽300还可以包括一个或多个缝合点(未示出)，诸如上文关于柔性锚定端帽210所描述的那些缝合点。

图9是可与所公开的神经刺激装置10一起使用的机械锚定装置的另一设计的示意性透视图。图9的锚定装置包括锚定带310，该锚定带包括定位在带310的一个或多个侧(诸如与电极18和20共有的侧)上的一个或多个突出块312。突出块312可以基本上类似于块302并且被配置为远离装置10的主体延伸以接合患者的周围组织并且产生抑制装置10与患者的周围组织之间的相对移动的机械(例如，摩擦)阻力。锚定带310可以基本上类似于上文所描述的锚定带220，并且还可以包括类似于缝合点222的一个或多个任选的缝合点314。

在又另一个实施方案中，所描述的突出块可以与装置10的壳体12一起包括或在壳体上。例如，图10是可以与所公开的神经刺激装置一起使用的机械锚定装置的另一设计的示意性透视图，该机械锚定装置包括一个或多个突出块320。突出块320可以与装置10的壳体12一体形成(例如，由管状主体322限定)。如果与壳体12一体形成，则突出块320可以由与壳体12相同的材料构成并且被限定为用于制造壳体12的加工过程的一部分。可替代地，作为装置10的制造过程的一部分，突出块320可以与壳体12分开制造并且可固定地固定到壳体12上。

突出块320可以起到与先前所描述的突出块基本上类似的作用，以产生阻止装置10与患者周围组织之间的相对移动的机械阻力。先前所公开的锚定装置中的一个或多个锚定装置可以包括突出块320。

在各实施方案中，装置10可以作为套件的一部分提供，该套件包括所公开的端帽、锚定带或锚定装置中的一者或多者。然后，根据特定患者的需要，临床医生可以从套件中选择端帽、柔性带或锚定装置中的一者或多者以在植入装置10时与装置10一起使用。

本文所描述的装置和方法的优点可以在植入后改善患者安全性和满意度。与其他方法相比，无引线神经刺激装置10不需要干扰筋膜层128，这可以降低与替代程序相关的风险。进一步地，由于装置10是一体结构并且可以被气密地密封，因此该装置比其他基于引线的刺激单元更稳健。

在操作期间，电刺激信号可以在主电极18与副电极20之间通过筋膜层128传输。该电信号可以用于刺激胫神经102，该胫神经可以用于治疗尿急、尿频和/或急迫性尿失禁或大便失禁的膀胱活动过度(OAB)症状。

实施例

实施例1-最小阈值电流。

图11是示出了在建模研究中随返回偏移而变化(例如，主电极18与副电极20之间的分离距离)的观察胫神经应答所需的电流的最小阈值水平的示例的曲线图。这些研究还检查了在选定距离外对随副电极大小(例如，圆形半径)而变化的胫神经的模拟刺激进行诱导所需的最小电流水平。最小阈值被评估为刺激胫神经(Y＝0轴线以上)和隐神经(Y＝0轴线以下)模型中心处的单个轴突模型所需的电流。

示例性无引线神经刺激装置是基于图1A和图1B的装置和来自美敦力公司的用于骶神经调节的InterStim微可植入系统的功率组件的模型。主电极的接触表面的大小为大约21.3mm²。为了研究，修改副电极的大小(半径)和定位。将无引线神经刺激装置放置在计算机模型中,距模拟筋膜层大约0.5mm，与胫神经间隔大约6mm。

如图11中所示，对于所测试的半径，在约6mm至约13mm的返回偏移的范围内出现对胫神经的正面刺激应答所需的最小阈值电流。对于约4mm(50mm²)的副电极大小，在约9mm偏移处观察到约1.4mA的最小阈值电流。对于约5mm(79mm²)的副电极大小，在约8mm偏移处观察到约1.55mA的最小阈值电流。对于约6mm(113mm²)的副电极大小，在约7mm偏移处观察到约1.7mA的最小阈值电流。所测试的最小半径(4mm)产生最低的最小阈值电流(1.4mA)，但最大的返回偏移(9mm)。

实施例2-偏移和深度比较。

使用类似于实施例1的建模进行模拟以检查随电极偏移(例如，主电极与副电极之间的分离距离)和刺激电压而变化的模拟深度。主电极的接触表面的大小为大约21.3mm²，并且副电极的大小为大约71mm²(半径4.75mm)。在10mm和20mm电极偏移下测试装置。无引线神经刺激装置设置在距筋膜层大约0.5mm的计算机模型中。图12A和图12B是示出了针对主电极与副电极之间的10mm(图12A)和20mm(图12B)间隔，在腿部的横截面视图中捕获Y＝0以上区域中的胫神经和Y＝0以下区域中的皮肤感觉神经的阈值刺激电流的曲线图。最小阈值被评估为刺激胫神经(Y＝0轴线以上)和隐神经(Y＝0轴线以下)模型中心处的单个轴突模型所需的电流。该建模展示了在距装置的中心轴线约15mm的半径内可获得的模拟，表明所公开的装置12可用于刺激具有深或前轨道的胫神经。

将该建模与用于23mm直径和2.2mm厚的盘形刺激装置的模拟建模进行比较。盘刺激装置有源电极被建模在定位于盘形的中心处的约12.5mm²处，并且返回电极为约72.3mm²并定位于装置一侧的周界边缘处。图12C是示出了建模结果的曲线图图12C是示出了针对深度和前/后关系的所公开的装置与盘形刺激装置相比的刺激阈值极限的建模结果的曲线图

。与本公开的装置的建模相比，该建模展示了显著减小的刺激范围(例如，小于约10mm，例如，范围减小30％)。认为盘形刺激装置可操作范围减小可能是由于返回电极沿着装置的一侧放置(例如，不与有源电极在同一侧)以及让返回电极环绕有源电极，这会对电刺激的可能路径产生负面影响。该建模表明，所公开的装置12可用于刺激具有深或前轨道的胫神经，特别是与盘形刺激装置相比。

图13示出了对于10mm和20mm电极偏移两者随刺激深度而变化的阈值电流。沿着装置中线的法线测量模拟深度。结果示出了对于10mm和20mm偏移样品两者的相对类似的结果，其中对于10mm偏移装置在小于12mm的刺激深度处确定略低的阈值。

实施例3：阻抗和深度检查

使用类似于实施例1的建模，将与所公开的无引线神经刺激装置相关联的电极阻抗和刺激深度与盘形刺激装置进行比较。主电极的接触表面的大小为大约21.3mm²，并且副电极的大小为大约71mm²(半径4.75mm)。盘刺激装置被建模为包括23mm直径和2.2mm厚的盘。盘刺激装置有源电极为约12.5mm²，定位于硬币形状的中心处，并且返回电极为约72.3mm²并定位于装置的外周界侧处。两个装置均被建模为距筋膜层大约0.5mm。发现所公开的无引线神经刺激装置在有源电极与周围组织之间的电极阻抗显著低于盘刺激装置的电极阻抗(例如，与盘刺激装置的约2100欧姆相比，建模为约1500欧姆或更小)。相对较低的电极阻抗可以允许对于相同的电压实现更高的电流振幅以及更好的深度穿透。与使用可比较的刺激输出的建模的盘形装置相比，所公开的无引线电极的相对较低的电极阻抗可能促进该装置在更大面积(横向和深度)上刺激神经的能力。

还进行了动物测试以评估公开发明的代表性神经刺激装置的实际电极阻抗。示例性无引线神经刺激装置通过使用来自美敦力公司的用于骶神经调节的InterStim微可植入系统制备，该系统被修改以包括所公开的头部单元14和副电极20。将该装置植入绵羊模型中，距筋膜层大约0.5mm，与胫神经间隔大约6mm。观察到的电极阻抗令人惊讶地低，值为约300欧姆(例如，对于10mm间隔为大约316±130欧姆，并且对于20mm间隔为大约282±85欧姆)。

随刺激深度而变化的阈值刺激电流也被建模并且在绘制于图14中的盘刺激装置与所公开的无引线神经刺激装置之间进行比较。所公开的无引线神经刺激装置在减小最小阈值电流以获得具有增加的刺激深度的胫刺激方面表现出显著的改善。

已经在本文中描述了系统、装置和方法的各个实施方案。这些实施方案仅通过举例的方式给出并不旨在限制所要求保护的发明的范围。此外，应了解的是，可以以各种方式将已经描述的实施方案的各种特征组合以产生许多另外的实施方案。此外，虽然已描述了与所公开的实施方案一起使用的各种材料、尺寸、形状、配置和位置等，但是可利用除所公开的那些之外的其他材料、尺寸、形状、配置和位置等，而不超出所要求保护的发明的范围。

应当理解，可将本文所公开的各个方面以与说明书和附图中具体给出的组合不同的组合进行组合。还应该理解，取决于示例，本文描述的过程或方法的任一者的某些动作或事件可以以不同的顺序执行，可以完全添加、合并或省略(例如，执行这些技术可能不需要所有描述的动作或事件)。另外，尽管为清楚起见，本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元执行，应当理解，本公开的技术可以通过与例如医疗装置相关联的单元或模块的组合来执行。

在一个或多个示例中，描述的技术可在硬件、软件、固件或它们的任何组合中实现。如果在软件中实现，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上并由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括非暂态计算机可读介质，其对应于有形介质，诸如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器，或可用于存储指令或数据结构形式的期望程序代码并且可由计算机访问的任何其他介质)。指令可由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等同的集成或离散逻辑电路系统。因此，如本文所用的术语“处理器”可指前述结构或适于实现所描述的技术的任何其他物理结构中的任一种。另外，本技术可在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。

相关领域的普通技术人员将认识到，本发明的主题可以包括比上述任何单独的实施方案所展示的特征更少的特征。本文所描述的实施方案并不意味着是其中可组合本发明的主题的各种特征的方式的详尽呈现。因此，这些实施方案不是特征的互斥组合；相反，如本领域普通技术人员所理解的，各个实施方案可以包括选自不同的单独实施方案的不同单独特征的组合。此外，除非另有指明，否则关于一个实施方案描述的元件可在其他实施方案中实施，即使这些元件在这类实施方案中并未描述。

尽管从属权利要求在权利要求书中可以指代与一项或多项其他权利要求的具体组合，但其他实施方案也可以包含从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合或一个或多个特征与其他从属权利要求或独立权利要求的组合。本文提出了此类组合，除非声明不旨在具体组合。

Claims (22)

1.一种无引线神经刺激装置，所述无引线神经刺激装置包括：

头部单元，所述头部单元包括：

至少一个主电极，所述至少一个主电极具有限定所述无引线神经刺激装置的外表面的接触表面；以及

壳体，所述壳体包括定位在所述无引线神经刺激装置的与所述至少一个主电极相同的一侧上的副电极，其中所述至少一个主电极和所述副电极被配置为在所述至少一个主电极与所述副电极之间传输电刺激信号以向患者的目标神经提供电刺激疗法。

2.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述头部单元还包括外壳体，所述外壳体形成所述头部单元的与所述主电极的所述接触表面相对的一侧；以及

介电底座，所述介电底座接纳所述至少一个主电极的至少一部分并且至少部分地围绕所述至少一个主电极。

3.根据权利要求2所述的无引线神经刺激装置，其中所述介电底座被配置为使所述至少一个主电极与所述外壳体电绝缘，所述介电底座被接纳并固定在所述外壳体的凹陷部分内。

4.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述头部单元包括两个至四个主电极，每个主电极具有形成所述头部单元的外部表面的接触表面。

5.根据权利要求4所述的无引线神经刺激装置，其中所述两个至四个主电极中的至少一个主电极被配置为在递送刺激疗法之前感测胫神经的相对位置。

6.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述至少一个主电极的所述接触表面为约20mm²至约25mm²。

7.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述至少一个主电极和所述副电极限定约10mm至约20mm的分离距离。

8.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述副电极限定约40mm²至约120mm²的接触表面面积。

9.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，所述无引线神经刺激装置还包括介电涂层或介电表面处理，所述介电涂层或所述介电表面处理沿着所述装置的外部表面使至少一个主电极与所述副电极电绝缘。

10.根据权利要求7所述的无引线神经刺激装置，其中由所述介电涂层或所述介电表面处理限定的边界限定所述副电极。

11.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述装置限定约0.5立方厘米(cc)至约5cc的总体积。

12.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，所述无引线神经刺激装置还包括安装板，其中所述壳体耦接到所述安装板的第一侧，并且所述头部单元耦接到所述安装板的第二侧。

13.根据权利要求1所述的无引线神经刺激装置，其中所述至少一个主电极的尺寸和形状被设定为当植入所述无引线神经刺激装置时具有约200欧姆至约2,000欧姆的阻抗。

14.一种无引线神经刺激装置，所述无引线神经刺激装置包括：

头部单元，所述头部单元包括：

至少一个主电极，所述至少一个主电极具有限定所述无引线神经刺激装置的外表面的接触表面；

壳体，所述壳体包括定位在所述无引线神经刺激装置的与所述至少一个主电极相同的一侧上的副电极；以及

缝合锚定装置，所述缝合锚定装置包括用于将所述无引线神经刺激装置固定到患者组织的至少一个缝合点，

其中所述至少一个主电极和所述副电极被配置为在所述至少一个主电极与所述副电极之间传输电刺激信号以向患者的目标神经提供电刺激疗法。

15.根据权利要求14所述的无引线神经刺激装置，其中所述壳体包括耦接在一起的管状主体和端帽，其中所述端帽包括所述缝合锚定装置。

16.根据权利要求14所述的无引线神经刺激装置，其中所述缝合锚定装置包括被配置为接纳所述壳体的一部分的柔性端帽。

17.根据权利要求14所述的无引线神经刺激装置，其中所述缝合锚定装置包括至少一个缝合点，所述至少一个缝合点被布置成与所述缝合锚定装置的一侧齐平，所述缝合锚定装置在所述无引线神经刺激装置的与所述副电极相同的一侧上。

18.根据权利要求14所述的无引线神经刺激装置，其中所述无引线神经刺激装置或所述缝合锚定装置还包括至少一个突出块，所述至少一个突出块被配置为产生机械阻力，所述机械阻力阻碍在植入时其中所述无引线神经刺激装置与所述患者组织之间的相对移动。

19.一种无引线神经刺激装置，所述无引线神经刺激装置包括：

头部单元，所述头部单元包括：

至少一个主电极，所述至少一个主电极具有限定所述无引线神经刺激装置的外表面的接触表面；

外壳体，所述外壳体形成所述头部单元的与所述主电极的所述接触表面相对的一侧；以及

介电底座，所述介电底座接纳所述至少一个主电极的至少一部分并且至少部分地围绕所述至少一个主电极，所述介电底座被配置为使所述至少一个主电极与所述外壳体电绝缘，所述介电底座被接纳并固定在所述外壳体的凹陷部分内；

壳体，所述壳体包括定位在所述无引线神经刺激装置的与所述至少一个主电极相同的一侧上的副电极，所述至少一个主电极和所述副电极被配置为在所述至少一个主电极与所述副电极之间传输电刺激信号以向患者的胫神经提供电刺激疗法；

介电涂层或介电表面处理，所述介电涂层或所述介电表面处理沿着所述装置的外部表面使至少一个主电极与所述副电极电绝缘，其中由所述介电涂层或所述介电表面处理限定的边界限定所述副电极；以及

缝合锚定装置，所述缝合锚定装置包括用于将所述无引线神经刺激装置固定到患者组织的至少一个缝合点，

其中所述至少一个主电极和所述副电极限定约10mm至约20mm的分离距离，并且

其中所述无引线神经刺激装置限定约1.5立方厘米(cc)至约3.5cc的总体积。

20.根据权利要求19所述的无引线神经刺激装置，其中所述壳体包括耦接在一起的管状主体和端帽，其中所述端帽包括所述缝合锚定装置。

21.根据权利要求19所述的无引线神经刺激装置，其中所述缝合锚定装置包括被配置为接纳所述壳体的一部分的柔性端帽。

22.根据权利要求19所述的无引线神经刺激装置，其中所述至少一个主电极的所述接触表面为约20mm²至约25mm²，并且另外，其中所述副电极限定约40mm²至约120mm²的接触表面面积。