DE69830434T2

DE69830434T2 - System zur Messung evozierter Nervenpotentiale mittels chaotischer Sequenzen für Rauschunterdrückung

Info

Publication number: DE69830434T2
Application number: DE69830434T
Authority: DE
Inventors: Koen J. Weijand
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: DE69830434D1; EP0862926A3; EP0862926A2; US5792212A; EP0862926B1

Description

Die Erfindung liegt im Bereich der Nervenstimulationssysteme und insbesondere der Systeme mit der Fähigkeit zum Messen erregter Potentiale, um die Wirksamkeit der Stimulationsparameter zu bestimmen.
Die Erfassung von physiologischen Kleinsignalen und insbesondere von Nervensignalen stellte lange Zeit ein großes Problem dar und war Gegenstand ständiger Forschung. Bei Nervenstimulationssystemen sollten erregte bzw. evozierte Potentiale gemessen werden können, um die Wirksamkeit des stimulierenden Systems zu bestimmen und um zu bestimmen, welche Parametereinstellungen, falls es solche gibt, wünschenswert sind. Dies ist in der Anfangszeit des Einführens des Systems wichtig und bleibt infolge von Bedingungsänderungen wichtig. Beispielsweise kann selbst das geringfügigste Umpositionieren der Stimulationselektroden eine große Auswirkung auf das Reizantwortmuster und somit auf den therapeutischen Effekt haben. Die Stimulationseffizienz kann sich aus verschiedenen Gründen wie etwa aufgrund des Elektrodenladungsaufbaus, der chemischen Verschlechterung des Nervensystems, des Nachwachsens von Nervenfasern usw. verändern. Folglich ist es wichtig, ein zuverlässiges System zum Überwachen der Stimulationswirksamkeit zu unterhalten. Das Problem beim Messen solcher erregter bzw. evozierter Potentiale ist, dass die betreffenden Signale sehr schwach sind und schwierig von begleitendem Rauschen zu trennen sind. Dies stellt spezielle Anforderungen an das Instrumentierungssystem hinsichtlich Elektroden, Verstärkerschaltungen und Filter.
Zum Auswerten von Stimulationssystemen und genauer von erregten Antwortmustern sind verschiedene Techniken und Verfahren vorgeschlagen worden. Siehe beispielsweise das US-Patent 5,143,081, das eine Doppelimpulsanordnung zum Erlangen von Daten, nach denen Änderungen der Reizantworten in Abhängigkeit von der Reizfrequenz und Reizamplitude beurteilt werden, beschreibt. Jedoch liefern solche Systeme lediglich ein Protokoll zum Erlangen nützlicher Datentypen unter Messbedingungen, bei denen angenommen wird, dass die Signale erfasst werden können, und wenden sich nicht dem grundsätzlichen Problem der Unterscheidung der sehr kleinen evozierten Potentialsignale von dem Rauschen zu, um in erster Linie sinnvolle Signale zu erhalten,.
Diese Erfindung basiert teilweise auf der bekannten Informationsübertragungstheorie, deren Prinzipien in einer neuartigen Anordnung zum Erfassen evozierter Potentiale geeignet sind. Wie von Shannon, "A Mathematical Theory of Communication", Bell Syst. Techn. J., Bd. 27 (1948), festgestellt worden ist, hängt die Kanalkapazität (C) mit der Übertragungsbandbreite (W), der Signalleistung (S) und der Rauschleistung (N) wie folgt zusammen: C = W log2 (1 + S/N)
Dies zeigt, dass die Kanalkapazität angesichts eines niedrigen S/N-Verhältnisses erhöht werden kann, indem die effektive Bandbreite erhöht wird. Diese Tatsache ist in verschiedenen Kommunikationssystemen einschließlich der Spread-Spectrum- bzw. Frequenzspreiz- oder Zeitbereich-Kommunikationssysteme ausgenutzt worden. Jedoch ist das Prinzip des Bereitstellens einer erweiterten Bandbreite im Bereich der Echtzeiterfassung physiologischer Signale nicht angewandt worden und es gibt keine effektive Lösung für die Anwendung dieses Prinzips in diesem wichtigen Bereich. Insbesondere bei implantierten oder anderen Typen von batteriegespeisten Stimulationssystemen muss jegliche Lösung eine Niedrigleistungslösung sein, d.h., dass die Messung ein minimales Maß an Verarbeitung und Energieverbrauch beinhalten muss.
Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Messsystem zu schaffen, das für medizinische Vorrichtungen mit niedrigem Energieverbrauch besonders geeignet ist, eine verbesserte Rauschunterdrückung bewirkt und eine Signalerfassungsschaltungsanordnung mit niedrigem Stromverbrauch bereitstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein implantierbares System zum Stimulieren von Nervenfasern eines Patienten geschaffen, mit:
steuerbaren Stimulationsmitteln zum Erzeugen und Liefern von Nervenstimulationsimpulsen mit steuerbarer Rate und steuerbarem Ausgangspegel zu einer ersten Stelle im Patientenkörper, wobei der Generator normalerweise mit einer steuerbaren Rate und einem steuerbaren Ausgangspegel arbeitet;
Mitteln zum Messen erregter bzw. evozierter Potentiale, die während einer Testzeitdauer arbeiten, um Messwerte evozierter Potentiale zu erhalten, die durch die gelieferten Impulse an einer zweiten Stelle im Patientenkörper erzeugt wurden, und die enthalten:
Mittel für chaotische Folgen, um den Generator so zu steuern, dass er die Stimulationsimpulse in im wesentlichen zufälligen Intervallen erzeugt,
Erfassungsmittel, um Potentiale, die durch die gelieferten Stimulationsimpulse an dem Erfassungsort erregt bzw. evoziert werden, zu erfassen und zu verarbeiten, wobei die Erfassungsmittel eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten der Potentiale aufweisen,
Fenstermittel, um die Schaltungsanordnung so zu steuern, dass sie die evozierten Signale nur während eines Zeitfensters, das jedem Stimulationsimpuls folgt, verarbeitet, wobei die Fenstermittel Verzögerungsmittel besitzen, um den Startzeitpunkt des Fensters um eine Verzögerungsdauer in Bezug auf jeden Stimulationsimpuls zu verzögern,
Messmittel, um einen Messwert der evozierten Potentiale zu erhalten, die durch die Erfassungsmittel während jedes Fensters erfasst werden;
Einstellmittel, um einen oder mehrere Parameter der Stimulationsimpulse in Abhängigkeit von den Messwerten einzustellen; und Messungseinstellmittel, um die Verzögerungsdauer und das Fenster in Abhängigkeit von dem Messwert einzustellen.
Das System verbessert die Rauschunterdrückung, indem die Zeitpunkte der Abgabe von Stimulationsimpulsen zufällig ausgewählt wird, wobei eine effektiv hohe Bandbreite, um die Stimulationsinformationen entlang einem Kanal, z.B. einen Nervenfaserstrang, zu übertragen, und ein Korrelationsprozess wie etwa ein synchronisiertes Erfassungsfenster oder ein Demodulator verwendet wird, um die empfangenen Niedrigbandbreite-Informationen wiederzuerlangen.
Die Messung sorgt außerdem für eine verbesserte Erfassung von evozierten Kleinantwortsignalen. In einer bevorzugten Ausführungsform eines Nervenstimulationssystems ist ein Reizgenerator, der so gesteuert wird, dass er Stimulationsimpulse mit einer chaotischen Folge zufälliger Impuls-zu-Impuls-Intervalle liefert, und eine Erfassungsschaltungsanordnung, bspw. eine Signalerfassungs-Schaltungsanordnung, vorgesehen ist, deren zeitliche Steuerung auf die Stimulationsimpulse synchronisiert ist, so dass das evozierte Ant wortmuster von dem Rauschen getrennt werden kann. Die zeitliche Steuerung wird erreicht, indem das Stimulationssignal um eine Verzögerungsdauer verzögert wird, die der Nervenkomplex-Latenzperiode oder der Zeit zwischen der Abgabe des Reizes an einen ersten Ort und dem Auftreten der evozierten Antwort an einem zweiten Ort entspricht. Das verzögerte Signal initiiert eine Fensterschaltung, die die Erfassungsschaltungsanordnung für eine vorgegebene Fensterdauer, die so abgestimmt wird, dass sie das evozierte Antwortmuster umfasst, freigibt. Ferner analysiert die Verarbeitungsschaltungsanordnung jedes evozierte Antwortmuster und bewirkt die Einstellung der Verzögerung und/oder des Fensterintervalls, wobei das resultierende Signal-Rauschverhältnis maximal und die wirksame Einschaltdauer des Leseverstärkers minimal gemacht wird, wodurch der Energieverbrauch reduziert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Messsystem Teil einer implantierbaren Stimulationsvorrichtung. Die Messergebnisse werden verwendet, um das Reizmuster so einzustellen, dass eine wirksamere Therapie gewährleistet ist. Beispielsweise kann der Ausgangspegel der gelieferten Stimulationsimpulse in Abhängigkeit von den gemessenen evozierten Antwortmustern eingestellt werden. In einer nochmals weiteren Ausführungsform umfasst das Stimulationssystem die Einstellung der verwendeten Elektrodenkonfiguration, um eine selektive Erregung zu bewirken. In einer anderen Ausführungsform werden die Impulsparameter der Reizimpulse variiert, um die resultierenden elektrischen Felder zu lenken, wobei ein weiterer Mechanismus zum Auswählen der Nerven- oder Muskelabschnitte, die stimuliert werden, bereitgestellt wird. Bei diesen Systemen werden Messdaten zum Steuern der Auswahl- und/oder Lenkvorgänge verwendet.
Mit Bezug auf die begleitende Zeichnung werden nun bei spielhalber bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
1A ist eine Darstellung eines Stimulationsimpulses ST, der an einem Ort L1 an einen Nervenfaserstrang abgegeben wird, mit einer Angabe der jeweiligen Zeiten, zu denen das evozierte Potential entlang der jeweiligen verschiedenen Nerven zu einem zweiten Ort, an dem es erfasst wird, verbreitet werden soll; 1B ist ein Zeitdiagramm, das die Zeitpunkte des evozierten Antwortmusters in Bezug auf die Abgabe eines Stimulationsimpulses sowie ein Fenster der Dauer W, das nach einer Verzögerung tD, die auf die Abgabe des Stimulationsimpulses folgt, initiiert wird, angibt.
2 ist ein Blockschaltplan eines Stimulations- und Messsystems gemäß dieser Erfindung.
3 ist ein Ablaufplan der Hauptschritte in einem Verfahren zum Messen erregter Potentiale gemäß dieser Erfindung.
4 ist ein Ablaufplan der Hauptschritte einer beispielhaften Prozedur zum Einstellen von Stimulationsbedingungen anhand von Messungen gemäß dieser Erfindung.
In den 1A und 1B sind zunächst Darstellungen der Abgabe eines Stimulationsimpulses ST zur Zeit t₀ an einen Nervenfaserstrang und der Erfassung eines evozierten Antwortmusters an einem Ort hinter dem Nervenfaserstrang gezeigt. Da verschiedene Nervenfasern jeweils unterschiedliche Latenzzeiten oder -perioden, bis eine evozierte Antwort auftritt, aufweisen können, spiegelt das Muster von erfassten evozierten Antwortsignalen, das in 1B zu sehen ist, die verschiedenen Latenzdauern wieder. Somit kann ein Nerv 1 eine evozierte Antwort haben, die eine Zeitdauer t₁ nach Abgabe des Stimulationsimpulses auftritt, so dass sich eine entsprechende relative Spitze zur Zeit t₁ = t₀ + t1 zeigt. Ähnlich liefert der Nerv 2 eine Zeitdauer t₂ nach der Abgabe des Stimulationsimpulses eine evozierte Antwort, was zu einer erfassten Spitze bei t₂ = t₀ + t₂ führt; und Nerv 3 erzeugt eine erfasste Spitze bei t₃ = t₀ + t₃. Es ist eine Aufgabe des Messsystems, diese verschiedenen evozierten Antwortteile des Signals erfassen, die Ankunftszeiten und somit die Antwort der jeweiligen schnelleren und langsameren Nerven auf Stimulationsimpulse mit verschiedenen Amplituden bestimmen zu können. Wie in 1B angegeben ist, beginnt das Zeitfenster W, das nach einer Verzögerung tD initiiert wird, zur Zeit tD und endet zur Zeit tDW und ist so positioniert, dass es den Leseverstärker und die zugeordnete Schaltungsanordnung nur für die Fensterdauer W zum Erfassen von Signalen freigibt, wodurch weitere Fremdsignale blockiert werden. Natürlich kann es in irgendeiner bestimmten Anwendung wünschenswert sein, die Dauer W oder die Verzögerung tD zu verlängern oder zu verkürzen, um eine Untersuchung verschiedener Antworten auf verschiedene Stimulationsimpulsparameter zu ermöglichen.
In 2 ist nun ein Reizgenerator 30 gezeigt, der über Elektroden 31, 32 Ausgangsstimulationsimpulse liefert. Die Elektroden 31, 32 sind zur Stimulation eines Strangs 35 von Nervenfasern gemäß einem vorgegebenen Protokoll zur Durchführung einer Therapie positioniert. Es sind zusätzliche Elektroden 31', 32' gezeigt, die verwendet werden, um eine selektive Stimulation zu bewirken und/oder die Stimulation zu lenken, wie im folgenden näher besprochen wird. Die Parameter der von dem Reizgenerator 30 abgegebenen Impulse werden durch eine Intervallsteuerschaltung 37, die den Abstand oder das Zeitintervall zwischen aufeinander folgenden Impulsen steuert, und durch eine Ausgabesteuerung 38, die die Amplitude und/oder die Breite der Stimulationsimpulse steuert, gesteuert. Somit repräsentierten die Blöcke 30, 37 und 38 in ihrer Kombination einen steuerbaren Reizgenerator.
Für die Messung des evozierten Potentials dieser Erfindung ist ein Paar von Messelektroden 41, 42 in einem vorgegebenen Abstand von Elektroden 31, 32 positioniert, um durch Stimulationsimpulse erregte bzw. evozierte Potentialsignale zu erfassen. Nachdem sich die evozierten Potentiale entlang des Nervenstrangs 35 fortgepflanzt haben, werden die an den Elektroden 41, 42 erfassten Signale durch die Schaltung 43 verstärkt und verarbeitet. Der Betrieb der Schaltung 43 wird mit der Abgabe von Stimulationsimpulsen durch Schaltungen 44 und 45 synchronisiert. Die Schaltung 44 empfängt ein Signal, das der Auslösung eines Reizimpulses bei t0 entspricht, und erzeugt eine Ausgangsgröße, die nach einer variablen Verzögerung tD folgt. Die Ausgangsgröße wird in eine Fenstergeneratorschaltung 45 eingekoppelt, die ein Fenstersignal, wie in 1B gezeigt, erzeugt, das eingekoppelt wird, um die Verstärkerschaltung 43 freizugeben. Das Fenstersignal wird außerdem in einen Integrator 46 eingekoppelt, der eine Ausgangsgröße liefert, die das Integral der empfangenen und verarbeiteten Signale ist und für die Gesamtleistung in dem erfassten evozierten Potentialmuster repräsentativ ist. Durch Verwendung des Fenstersignals, um die Schaltungen 43 und 46 nur während der Zeit, in der das Signal erwartet wird, einzuschalten, kann eine wesentliche Energieeinsparung erzielt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist während einer Messung evozierter Potentiale ein Chaosgenerator 40 mit der Intervallsteuerung 37 verbunden und liefert ein zufällig erzeugtes Intervallsignal, derart, dass das Intervall zwischen aufeinander folgenden Stimulationsimpulsen von dem Generator 30 in zufälliger Weise verändert wird. Wie angegeben worden ist, fährt die Erfassungsschal tung 43 mit dem Verfolgen der evozierten Antworten infolge der Vorwärtskopplungsschaltung für Verzögerung 44 und Fenster 45 fort. Somit verfolgt das Fenster, während sich das Intervall zwischen aufeinander folgenden Stimulationssignalen verändert, diese Varianz und synchronisiert den Erfassungsvorgang auf die zufälligen Zeitpunkte der abgegebenen Stimulationsimpulse.
Der Ausgang des Integrators 46 ist mit einem Prozessor 47 verbunden, der eine von vielen Verarbeitungsoperationen ausführen kann; zusätzlich kann der Ausgang von der Erfassungsschaltung 43 auch direkt mit der Schaltung 47 verbunden sein, um z.B. Zeitsteuerungsdaten wie etwa t1, t2 und t3, die in 1B gezeigt sind, zu liefern. Somit kann die Ausgangsgröße gemittelt und analysiert werden, um die Leistung von empfangenen Signalen zu integrieren und mit vergangenen Werten zu vergleichen usw. Diese Verarbeitung erfolgt in geeigneter Weise mit Hilfe eines Mikroprozessors und gespeicherter Software, jedoch kann sie auch durch Hardware, entweder in analoger oder in digitaler Form, die DSP-Techniken integriert, ausgeführt werden. Ein Ausgang des Prozessors 47 ist in geeigneter Weise mit dem Verzögerungsblock 44 und dem Fenstergenerator 45 verbunden, um die zeitliche Steuerung und Dauer des Fensters einzustellen und dadurch die Messantwort auf die Lage des Patienten zu optimieren. Somit werden die Stimulationsbedingungen unabhängig von der Haltung des Patienten, der Elektrodenpositionierung usw. in dem verarbeiteten Signal reflektiert und verwendet, um die Fensteroperation zu steuern. Eine Ausgangsgröße von dem Prozessor wird außerdem in den Stimulationsparameterblock 48 eingekoppelt, um sie während der Nichtmessung oder unter andauernden Stimulationsbedingungen zu verwenden. So ist ein Ausgang mit dem Amplituden- oder Impulsbreiten-Steuerblock 38 verbunden, während ein weiterer Ausgang mit dem Intervall-Steuerblock 37 verbunden ist, so dass andau ernde Stimulationsparameter optimal eingestellt werden. Der Prozessor 47 kann außerdem Zeitsteuerungsmittel enthalten, um die Verbindung des Chaosgenerators 40 und außerdem den Betrieb des gesamten Messsystems, d.h. der Schaltungen 43-46, freizugeben.
In 3 ist nun ein Ablaufplan bzw. ein Flussdiagramm gezeigt, das die Hauptschritte beim Ausführen des Messverfahrens dieser Erfindung veranschaulicht. Wie bei 55 angegebenen ist, wird die Messung initiiert. Dies kann direkt durch einen Arzt oder bei einem implantierten System beispielsweise auf Befehl von einer externen Programmiereinrichtung, die mit dem Prozessorblock 47 in Verbindung steht, erfolgen. Bei 56 wird ein Stimulationsimpuls erzeugt und zu der Körperstelle, z.B. einem Nervenfaserstrang, geliefert. Wie oben besprochen worden ist, werden die Impulsintervalle randomisiert. Bei 57 wird ein Fenster mit der Dauer W erzeugt, wobei mit einer Verzögerung t_D, die auf den Stimulationsimpuls folgt, begonnen wird. Bei 58 werden die erregten bzw. evozierten Signale an den Elektroden erfasst und während des Signals W verarbeitet, wobei die Signaldaten bei 60 gespeichert werden. So umfasst der Schritt 58 die bei 46 in Figur 46 (Anm. d. Übersetzers: richtig: 2) gezeigte Integrationsfunktion; die Ankunftszeiten und die Leistungsspitzendaten werden während des Schritts 60 gespeichert. Bei 62 werden das Fenster und/oder die Verzögerung eingestellt, falls die Daten dies suggerieren. Bei 63 wird festgestellt, ob die Messung vollständig ist. Beispielsweise können 100 oder mehr Ereignisse erforderlich sein, um genügend Daten zum Bestimmen, wie wichtige Einstellungen vorzunehmen sind, zu erhalten. Bis die Daten das für einen vollständigen Test festgelegte Kriterium erfüllen, geht das Verfahren in einer Schleife zurück zu 56, um den nächsten Stimulationsimpuls in einem zufälligen Intervall abzugeben. Wenn die Messung vollständig ist, werden die Daten bei 64 analysiert, und die Messung ist abgeschlossen. Natürlich können die analysierten Daten eine weitere Messung suggerieren, wobei in diesem Fall die Messung erneut initiiert wird. Wie in 4 dargelegt ist, werden die analysierten Daten verwendet, um die Stimulationsparameter für eine nachfolgende Stimulation des Patienten einzustellen.
Wie oben im Zusammenhang mit 2 angegeben worden ist, können zur Auswahl der zu stimulierenden Nervenfasern zusätzliche Stimulationselektroden verwendet werden. So kann, obwohl zwei zusätzliche Elektroden 31', 32' gezeigt sind, selbstverständlich jede Anzahl von Stimulationselektroden vorgesehen sein, so dass in Abhängigkeit von den Messergebnissen unterschiedliche Elektrodenkonfigurationen verwendet werden können. Ferner können die Elektroden unterschiedliche Geometrien aufweisen, um eine zusätzliche Selektivität zu bewirken. Ferner können zum Lenken von Stimulationsimpulsen in herkömmlicher Weise Mehrfachelektrodenkonfigurationen verwendet werden. Siehe beispielsweise US-Patent Nr. 5,501,703, das einen Mehrkanal-Impulsgenerator offenbart, der mehrere Elektroden ansteuert, an die jeweils Stimulationsimpulse mit zum Lenken des elektrischen Stimulationsfeldes geeigneten Parametern geliefert werden. Bei dem System dieser Erfindung kann der Generator 30 Mehrfachimpulse liefern. Das gemessene Antwortmuster wird sowohl hinsichtlich der gemessenen Leistung als auch der gemessenen Ankunftszeiten verwendet, um die Elektrodenkonfiguration sowie die Impulsausgabeparameter zu steuern.
In 4 ist nun ein Ablaufplan bzw. ein Flussdiagramm gezeigt, das die Hauptschritte darlegt, die in einem geschlossenen Regelkreis gemäß dieser Erfindung unternommen werden. Wie bei Block 70 angegeben ist, wird das Antwortmuster auf abgegebene Stimulationsimpulse in Übereinstim mung mit den in 3 dargelegten Schritten gemessen. Darauf folgend werden im Schritt 71 die Leistungsspitzen und Ankunftszeiten erhalten und gespeichert. Als Nächstes vergleicht die Vorrichtung bei 73 optional die neuen Messwerte mit früher gespeicherten Messwerten. Bei 74 werden die Messdaten und die Vergleichsdaten verarbeitet, und es wird ermittelt, ob Impulsausgabeparameter einzustellen sind. Falls "Ja", wird bei 75 die Impulsamplitude oder -breite eines oder mehrerer Stimulationsimpulse eingestellt. Bei 76 wird ermittelt, ob die Elektrodenkonfigurationen einzustellen sind. Falls "Ja", wird bei 77 eine alternative Elektrodenkonfiguration ausgewählt. Bei 78 wird ermittelt, ob das Lenken einzustellen ist, falls Lenken angewandt wird. Falls "Ja", werden basierend auf den Messdaten Impulsamplitudenverhältnisse und relative Zeitpunkte eingestellt.
Es ist anzumerken, dass die Vorrichtung dieser Erfindung mit verschiedenen Testprotokollen verwendet werden kann. So kann es wünschenswert sein, die Amplitudensteuerung in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Programm während einer Messroutine zu verändern, um Informationen, die eine Reizimpulsschwelle oder die Wirksamkeit des Abfühlens verschiedener Nervenfasern betreffen, zu erlangen. Eins solches Messprotokoll kann durch den Prozessor 47 oder durch eine bei 50 angegebene externe Programmiereinrichtung, die zum Programmieren eines Speichers innerhalb des Prozessors 47 verwendet wird, eingeführt werden.
Es ist ersichtlich, dass das System dieser Erfindung die zweifache Aufgabe, die Signalerfassung, d.h. das Erfassen von erregten bzw. evozierten Potentialen, zu verbessern und den Energieverbrauch zu minimieren, löst. Durch Randomisieren der Abgabe der Impulse wird die effektive Übertragungsbandbreite erhöht; die Daten werden durch Vorsehen eines korrelierten oder synchronisierten Empfangs demoduliert, was zu einer verbesserten Rauschunterdrückung führt. Ferner wird dadurch, dass der Verstärker nur eingeschaltet wird, wenn ein Signal erwartet wird, der Energieverbrauch minimiert.
Obwohl die Erfindung in erster Linie hinsichtlich des Stimulierens von Nerven beschrieben worden ist, ist sie allgemein auf verschiedene Therapien anwendbar. Beispielsweise kann sie für die selektive Stimulation von Sakralnervwurzeln, um Inkontinez zu steuern, für die Stimulation des epiduralen Rückenmarks, für die Gehirnstimulation usw. verwendet werden. Ähnlich kann sie für die Stimulation von ausgewählten Organen oder Muskeln verwendet werden.

Claims

Implantierbares System zum Stimulieren von Nervenfasern eines Patienten, mit: steuerbaren Stimulationsmitteln (30) zum Erzeugen und Liefern von Nervenstimulationsimpulsen mit steuerbarer Rate und steuerbarem Ausgangspegel zu einer ersten Stelle im Patientenkörper, wobei der Generator normalerweise mit einer steuerbaren Rate und einem steuerbaren Ausgangspegel arbeitet; Mitteln (43) zum Messen erregter Potentiale, die während einer Testzeitdauer arbeiten, um Messwerte erregter Potentiale zu erhalten, die durch die gelieferten Impulse an einer zweiten Stelle im Patientenkörper erzeugt wurden, und die enthalten: Mittel (40) für chaotische Folgen, um den Generator so zu steuern, dass er die Stimulationsimpulse in im wesentlichen zufälligen Intervallen erzeugt, Erfassungsmittel (43), um Potentiale, die durch die gelieferten Stimulationsimpulse an dem Erfassungsort erregt werden, zu erfassen und zu verarbeiten, wobei die Erfassungsmittel eine Schaltungsanordnung zum Verarbeiten der Potentiale aufweisen, Fenstermittel (45), um die Schaltungsanordnung so zu steuern, dass sie die erregten Signale nur während eines Zeitfensters, das jedem Stimulationsimpuls folgt, verarbeitet, wobei die Fenstermittel Verzögerungsmittel besitzen, um den Startzeitpunkt des Fensters um eine Verzögerungsdauer in Bezug auf jeden Stimulationsimpuls zu verzögern, Messmittel (46), um einen Messwert der erregten Po tentiale zu erhalten, die durch die Erfassungsmittel während jedes Fensters erfasst werden; Einstellmittel (38), um einen oder mehrere Parameter der Stimulationsimpulse in Abhängigkeit von den Messwerten einzustellen; und Messungseinstellmittel, um die Verzögerungsdauer und das Fenster in Abhängigkeit von dem Messwert einzustellen.
System nach Anspruch 1, das Mittel zum Initiieren der Testzeitdauer umfasst.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die steuerbaren Stimulationsmittel mehrere Elektroden (31, 32) und Konfigurationsmittel, um eine Konfiguration der Elektroden in Abhängigkeit von den Messwerten auszuwählen, umfassen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Messmittel Ankunftsmittel umfassen, um Ankunftszeiten erregter Antworten zu bestimmen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die steuerbaren Stimulationsmittel Mittel zum Liefern mehrerer Impulse umfassen, wobei jeder der Impulse durch eine Menge von Ausgangsimpulsparametern gekennzeichnet ist, wobei die Einstellmittel Mittel umfassen, um jede entsprechende Menge von Ausgangsimpulsparametern so einzustellen, dass die Lenkung des elektrischen Stimulationsfeldes gesteuert wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Einstellmittel Ausgabemittel umfassen, um die Rate und/oder den Ausgangspegel der Stimulationsimpulse in Abhängigkeit von den Messwerten einzustellen.
System nach Anspruch 6, bei dem die Ausgabemittel Mittel umfassen, um sowohl die Amplitude als auch die Impuls breite der Stimulationsimpulse einzustellen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Patientenkörperstellen Stellen auf einer Gruppe von Nervenfasern sind und die Impulsgeneratormittel erste Elektrodenmittel aufweisen, um die Stimulationsimpulse zu der ersten Stelle zu liefern, und die Erfassungsmittel zweite Elektrodenmittel aufweisen, um erregte Signale an der zweiten Stelle zu erfassen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messmittel Integratormittel (46) umfassen, um die erfassten erregten Signale, die jedem der Stimulationsimpulse folgen, zu integrieren, um den Messwert zu erhalten.
System nach Anspruch 9, das Verarbeitungsmittel zum Verarbeiten mehrerer der Messwerte und zum Erhalten eines Verzögerungseinstellsignals in Abhängigkeit von der Verarbeitung für die Messungseinstellmittel (44) umfasst, um die Verzögerung mit dem Verzögerungseinstellsignal einzustellen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Datenmittel (18), um Daten, die die erfassten erregten Signale repräsentieren, zu speichern, Einstellmittel (38), um ein Ausgangseinstellsignal in Abhängigkeit von den Daten zu erhalten, und Steuermittel (39), um die Stimulationsgeneratormittel (30) in einer Nichtmessbetriebsart zu steuern, aufweist, wobei die Steuermittel Ausgangssteuermittel aufweisen, um die Amplitude oder die Breite der Stimulationsimpulse anhand des Ausgangseinstellsignals zu steuern.
System nach Anspruch 11, das Mittel (45), um eine effektive Zeitdauer für das Fenster aus den Daten zu bestim men, und Fenstersteuermittel, um die Zeitdauer des Fensters so zu steuern, dass es der effektiven Zeitdauer entspricht, aufweist.