用于刺激的方法和设备

文档序号:143643 发布日期:2021-10-22 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 用于刺激的方法和设备 (Method and apparatus for stimulation ) 是由 A·沙伊纳 于 2020-03-06 设计创作,主要内容包括:公开了一种用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停的医疗装置系统和方法。所述系统包含脉冲发生器和医疗电引线,所述医疗电引线包含由细长引线主体的远侧部分承载的多个电极。所述方法包含将所述远侧部分推进到口腔下方的伸舌肌组织内,并通过所述电极递送电刺激脉冲以在整个递送时间段中维持伸出状态,从而在整个所述疗法递送时间段中维持患者舌头的伸出状态。所述疗法递送时间段可以跨多个呼吸周期。(A medical device system and method for treating obstructive sleep apnea is disclosed. The system includes a pulse generator and a medical electrical lead including a plurality of electrodes carried by a distal portion of an elongate lead body. The method comprises advancing the distal portion into extensor tongue tissue beneath the oral cavity and delivering electrical stimulation pulses through the electrodes to maintain an extension state throughout the delivery time period, thereby maintaining the extension state of the patient&#39;s tongue throughout the therapy delivery time period. The therapy delivery period may span multiple respiratory cycles.)

用于刺激的方法和设备

相关申请的交叉应用

本申请要求于2019年3月6日提交的美国临时专利申请第62/814,398号的权益和优先权,所述美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停的治疗性电刺激的医疗装置系统和方法。

背景技术

能够递送电刺激脉冲的可植入医疗装置已被提议或可用于治疗各种医学病状,例如心律失常和慢性疼痛。阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)涵盖呼吸暂停和呼吸不足,是一种在睡眠期间呼吸不规则地且反复地停止和开始从而导致睡眠中断和血氧水平降低的严重病症。OSA是由睡眠期间咽部完全或部分塌陷引起的。具体地,患者喉咙中的肌肉间歇性地放松,由此在睡觉时阻塞上气道。进入上气道的气流可能被移动到喉咙的后部并覆盖范围比正常气道小的舌头或软腭阻塞。当一个人试图在气道堵塞的情况下呼吸时,气流损失还会导致胸内压异常。睡眠期间缺乏足够的氧气会导致心脏节律异常、心脏病发作、心力衰竭、高血压、中风、记忆问题和事故增加。另外,当一个人在呼吸暂停发作期间被唤醒时,就会发生失眠。已经提出了能够递送电刺激脉冲的可植入医疗装置,用于通过对上气道周围的可能在睡眠期间堵塞气道的肌肉进行电刺激来治疗OSA。

发明内容

本公开的技术总体上涉及用于递送OSA疗法的可植入医疗装置(IMD)系统和方法。IMD通过部署到舌头的伸舌肌内的目标刺激区域的电极递送电刺激,用于激活伸舌肌以在整个疗法递送期中维持舌头的伸出状态。舌头的持续伸出状态在整个递送期中保持上气道打开,这可以维持多个呼吸周期,包含吸气相和呼气相两者。电极例如在肌内被部署到伸舌肌的目标刺激区域,以避免可能干扰气道打开的神经和肌肉刺激。

在一个实例中,本公开提供了一种包含医疗电引线和脉冲发生器的可植入医疗装置系统。医疗电引线具有从近侧引线端延伸到远侧引线端的细长引线主体,所述远侧引线端具有靠近远侧引线端的远侧部分。多个电极沿引线主体的远侧部分间隔开。脉冲发生器被配置成接收近侧引线端并且包含疗法递送电路,所述疗法递送电路被配置成通过电极递送电刺激脉冲以激活患者舌头的伸舌肌组织。脉冲发生器包含控制电路,所述控制电路被配置成控制疗法递送电路以从疗法递送时间段的开始时间到疗法递送时间段的结束时间连续递送电刺激脉冲,从而在整个疗法递送时间段中维持患者舌头的伸出状态,其中疗法递送时间段包含多个呼吸周期,包含吸气相和呼气相两者。

在另一个实例中,本公开提供了一种由医疗装置执行的方法,所述方法包含在医疗装置的控制电路的控制下通过由耦接到医疗装置的第一医疗电引线的远侧部分承载的电极从疗法递送时间段的开始时间到疗法递送时间段的结束时间由疗法递送电路连续递送电刺激脉冲。电刺激脉冲激活患者舌头的伸舌肌组织以在整个疗法递送时间段中维持患者舌头的伸出状态。疗法递送时间段延续多个呼吸周期,包含吸气相和呼气相。

在又另一个实例中,本公开提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质,所述指令当由脉冲发生器的控制电路执行时,使得脉冲发生器通过由耦接到脉冲发生器的医疗电引线的远侧部分承载的电极从疗法递送时间段的开始时间到疗法递送时间段的结束时间连续递送电刺激脉冲。电刺激脉冲激活患者舌头的伸舌肌组织以在整个疗法递送时间段中维持患者舌头的伸出状态。疗法递送时间段延续多个呼吸周期,包含吸气相和呼气相。

在下文的附图和描述中阐述本公开的一个或多个方面的细节。本公开中描述的其它特征、目的和优点将根据描述和附图且根据权利要求书而显而易见。

附图说明

图1是用于递送OSA疗法的可植入医疗装置(IMD)系统的概念图。

图2是根据一个实例的包含在图1的系统中的医疗电引线的远侧部分的概念图。

图3是包含在图1的系统中的脉冲发生器的概念图。

图4是根据一个实例的图2的用于递送OSA疗法的引线的远侧部分的放置的概念图。

图5是根据另一个实例的图2的部署用于递送OSA疗法的引线引线的远侧部分的概念图。

图6是根据另一个实例的图2的用于递送OSA疗法的引线的远侧部分的部署的概念图。

图7是用于递送OSA疗法的双引线系统的远侧部分的概念图。

图8是根据一个实例的由图1的系统执行以递送OSA疗法的方法的流程图。

图9是展示了根据一个实例的由图1的系统执行以在睡眠期间向伸舌肌递送选择性刺激以促进上气道通畅的方法的时序图。

图10是根据另一个实例的用于由图1的系统递送OSA疗法的方法的时序图。

图11是展示了在多个疗法递送时间段期间递送OSA疗法的睡眠时段的时序图。

图12是根据一个实例的用于提供OSA疗法的方法的流程图。

图13是用于沿电刺激递送的目标区域定位图2的引线的远侧部分28的植入方法的概念图。

图14是根据另一个实例的用于提供OSA疗法的方法的概念图。

图15是根据另一个实例的用于提供OSA疗法的方法的流程图。

具体实施方式

本文描述了一种用于向舌头的伸舌肌递送电刺激以治疗OSA的医疗装置系统。递送电刺激使得患者的舌头在睡眠期间处于伸出状态,以避免或减少上气道阻塞。如本文所使用的,关于舌头的术语“伸出状态”是指与非刺激位置或放松位置相比向前和/或向下移动的位置。伸出状态是与包含颏舌肌和颏舌骨肌的舌头的伸舌肌(有时也称为舌头的“伸出”肌)的募集相关的状态。伸出状态可以与收缩和/或抬高位置相反,所述收缩和/或抬高位置与可以收缩和抬高舌头的缩舌肌(例如,茎突舌肌和舌骨舌肌)的募集相关。递送电刺激使得舌头移动并保持伸出状态以防止塌陷、打开或加宽患者的上气道,以促进呼吸期间气流不受限制或至少气流限制减少。

图1是用于递送OSA疗法的IMD系统的概念图。IMD系统10包含电医疗引线20和脉冲发生器12。脉冲发生器12包含壳体15,所述壳体封闭脉冲发生器12的电路系统,例如,控制电路、疗法递送电路、任选的传感器和遥测电路,如下文结合图3所描述的。连接器组合件17气密密封到壳体15并包含用于接收至少一个医疗电引线的一个或多个连接器孔,所述医疗电引线用于递送OSA疗法并且在一些实例中用于感测肌电图(EGM)信号。

引线20包含从引线近端24延伸到引线远端26的柔性细长引线主体22。沿邻近引线远端26的引线远侧部分承载了至少两个电极30,所述电极被配置成插入患者舌头40的伸舌肌42a、42b和46内。电极30被配置成植入靠近支配舌头的伸舌肌的HGN的内侧支的软组织内。电极30在本文中可以被称为“肌内电极”,所述肌内电极与放置在神经干或神经支上或沿神经干或神经支放置的电极(如袖套电极)相反,用于直接刺激神经干或神经支。如此,引线20在本文中可以被称为“肌内引线”,因为引线远端和电极30被配置成推进通过可以包含伸舌肌组织的软组织,以将电极30锚定在支配伸舌肌42a、42b和46的HGN分支附近。然而,关于电极30和引线20的术语“肌内”并不旨在进行限制,因为电极30可以植入靠近内侧HGN和其分支的结缔组织或其它软组织中。提供由引线20承载的电极30以刺激支配舌头40的伸舌肌42a、42b和46和/或伸舌肌的运动点的HGN的分支。

伸舌肌由脉冲发生器12生成的电刺激脉冲激活并通过肌内电极30递送以向前移动舌头40,以促进睡眠期间上气道6的阻塞或变窄的减少。如本文所使用的,关于伸舌肌的电刺激的术语“激活”是指导致支配伸舌肌和运动点的神经细胞的去极化或动作电位以及随后的伸舌肌细胞的去极化和机械收缩的电位置。在一些情况下,肌肉可以直接被电刺激脉冲激活。可以通过肌内电极30由刺激激活的伸舌肌可以包含右颏舌肌和/或左颏舌肌(GG)42和/或右颏舌骨肌和/或左颏舌骨肌(GH)46中的至少一者或两者,所述右颏舌肌和/或左颏舌肌包含倾斜隔室(GGo)42a和水平隔室(GGh)42b(统称为GG 42)。GG肌肉和GH肌肉由HGN的内侧支(也称为第XII脑神经)支配,而引起舌头的收缩和抬高的舌骨舌肌和茎突舌肌由HGN的外侧支支配。

多个远侧电极30可以用于通过HGN的内侧支或其分支(在本文也称为“内侧HGN”)向GG 42和/或GH 46肌肉递送双侧或单侧刺激。远侧电极30可以可切换地耦接到脉冲发生器12的输出电路系统,使得能够以周期或交替模式选择性地激活右侧和左侧伸舌肌的方式递送电刺激脉冲,以避免肌肉疲劳同时保持上气道通畅。另外或可替代地,在左侧或右侧伸舌肌的单侧刺激期间,可以递送电刺激以选择性地激活GG 42和/或GH 46肌肉或其部分。

引线近端24包含连接器(图1中未示出),所述连接器可耦接到脉冲发生器12的连接器组合件17以提供由脉冲发生器12的壳体15封闭的电路系统(例如,包含如下文结合图3所描述的疗法递送电路系统和控制电路系统)之间的电连接。引线主体22封闭从远侧电极30中的每个远侧电极延伸到近端24处的近侧连接器的电导体,以提供脉冲发生器12的输出电路系统与电极30之间的电连接。

图2是根据一个实例的肌内引线20的远侧部分28的概念图。引线20可以包含两个或更多个电极,并且在所示实例中,引线20包含沿引线主体22纵向间隔开的四个电极30a、30b、30c和30d(统称为“电极30”)。引线主体22是柔性引线主体,所述柔性引线主体可以限定一个或多个管腔,绝缘电导体在所述一个或多个管腔内延伸到相应的电极30a-30d。最远侧电极30a可以邻近或靠近引线远端26。电极30b、30c和30d中的每个电极与相应的邻近电极30a、30b和30c在近侧间隔开相应的电极间距离34、35和36。

示出每个电极30a-30d具有相等的电极长度31。然而,在其它实例中,电极30a-30d的电极长度31可以彼此不同,以便优化电极30或所产生的刺激电场相对于与HGN或其分支的左侧和右侧部分和/或GG和GH肌肉的运动点相对应的目标刺激部位的放置。电极间间距34、35和36在图2中示出为大致相等,然而在其它实例中,电极间间距34、35和36可以彼此不同,以便优化电极30相对于目标刺激部位的放置。在一些实例中,电极30a和30b形成阳极和阴极对,用于在伸舌肌的一部分(例如左侧或右侧GG和/或GH肌肉中的任一个或者GG和/或GH肌肉的近侧或远侧部分中的任一个)中递送双极刺激。电极30c和30d可以形成第二阳极和阴极对,用于在伸舌肌的不同部分(例如,左侧或右侧部分中的另一个或者近侧或远侧部分中的另一个)中递送双极刺激。因此,两个双极对30a-30b与30c-30d之间的电极间间距35可以不同于每个双极对30a-30b和30c-30d内的阳极与阴极之间的电极间间距34和36。

在一个实例中,电极30a-30d沿引线主体22的远侧部分28d涵盖的总距离D1可以为例如约20毫米、25毫米或30毫米。在一个实例中,总距离D1介于20毫米与22毫米之间。在一些实例中,近侧电极对30c-30d和远侧电极对30a-30b内的电极间间距34和36可以分别为2到5毫米。分隔远侧对30a-30b和近侧对30c-30d的电极间间距35可以大于电极间间距34和36。例如,在一些实例中,电极间间距35可以为4到6毫米。在一个实例中,电极30a-30d中的每个电极的电极长度31为3mm,并且电极间间距34、35和36中的每个间距为3mm。

在所示实例中,电极30a-30d中的每个电极被示出为圆周环状电极,其直径可以与引线主体22一致。在其它实例中,电极30可以包含其它类型的电极,例如尖端电极、螺旋电极、线圈电极、分段电极、钮扣电极。例如,最远侧电极30a可以被提供为引线远端26处的尖端电极,其中其余三个电极30b、30c和30d为环状电极。当电极30a定位在远端26处时,电极30a可以是螺旋电极,所述螺旋电极被配置成在植入部位处拧入肌肉组织中以另外用作固定构件,用于在目标疗法递送部位处锚定引线20的远侧部分28。在其它实例中,电极30a-d中的一个或多个电极可以是用于将引线20的远侧部分28主动固定在疗法递送部位处的钩状电极或芒刺电极。

引线20可以包含一个或多个固定构件32,用于最小化引线迁移的可能性。在所示实例中,固定构件32包含多组尖齿,所述尖齿在引线远侧部分28定位在目标疗法递送部位处时接合周围组织。固定构件32的尖齿可以相对于引线主体22的纵向轴线成角度地径向和近侧延伸,以防止或减少引线主体22在近侧方向上收缩。当引线20保持在用于在目标植入部位部署引线远侧部分28的引线递送工具(例如,针或插入器)的范围内时,固定构件32的尖齿可以紧靠引线主体22折叠。在取出引线递送工具后,固定构件32的尖齿可以展开到正常延伸位置以与周围组织接合并阻止引线主体22的近侧和侧向移动。在其它实例中,固定构件32可以包含从一个或多个纵向位置沿引线主体22和/或引线远端26延伸的一个或多个挂钩、芒刺、螺旋或其它固定机构。当引线主体20的近端遂穿到脉冲发生器12的植入袋时,固定构件32可以部分或全部接合舌头下方的GG、GH肌肉和/或其它肌肉和/或颈部的其它软组织(例如,脂肪和结缔组织)。在其它实例中,固定构件32可以包含定位在不同于图2所示位置(包含在远端26处或附近、在电极30之间或者在其它方面比所示位置更远或更近)的其它位置处的一个或多个固定机构。脉冲发生器12的植入袋可以沿着患者的颈部8(参见图1)。因此,细长引线主体22从远侧部分28到引线近端24的长度可以被选择为从伸舌肌中的目标疗法递送部位延伸到沿患者颈部植入脉冲发生器12的位置。例如,此长度可以高达10cm或高达20cm而且通常可以为25cm或更短,但是可以根据个体患者的解剖结构和体型使用更长或更短的引线主体长度。

图3是脉冲发生器12的概念图。脉冲发生器12包含控制电路80、存储器82、疗法递送电路84、任选的传感器86、遥测电路88和电源90。电源90可以包含一个或多个可充电或不可充电的电池,用于向控制电路80、存储器82、疗法递送电路84、传感器86和遥测电路88中的每一个供应电流。虽然为了清楚起见,电源90被示出为仅与控制电路80通信,但从图3的框图中可以理解,电源90根据需要向脉冲发生器12的电路和组件中的每一个提供所需电力。例如,电源90向用于生成电刺激脉冲的疗法递送电路84提供电力。

图3中所示的功能框表示被配置成递送OSA疗法的脉冲发生器中包含的功能,并且可以包含实现能够产生本文的脉冲发生器所拥有的功能的模拟和/或数字电路的任何离散和/或集成电子电路组件。各个组件可以包含执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路、状态机或提供所描述功能的其它合适的组件或组件的组合。鉴于本文的公开内容,提供软件、硬件和/或固件以在任何现代心脏医疗装置的上下文中实现所描述功能在本领域技术人员的能力范围内。

控制电路80例如通过数据总线与存储器82、疗法递送电路84、遥测电路88和传感器86(当包含时)通信,以控制OSA疗法递送和其它脉冲发生器功能。如本文所公开的,控制电路80可以将控制信号传递到疗法递送电路84,使得疗法递送电路84根据疗法方案通过电极30来递送电刺激脉冲,所述疗法方案可以包含GG和GH肌肉的右侧和左侧部分和/或GG和GH肌肉的近侧和远侧部分的选择性刺激模式。控制电路80可以被进一步配置成将包含刺激脉冲幅度、刺激脉冲宽度、刺激脉冲数和刺激脉冲串频率的疗法控制信号传递到疗法递送电路84。

存储器82可以存储由控制电路80中包含的处理器执行的指令、刺激控制参数和其它与装置相关或与患者相关的数据。控制电路80可以从存储器82中检索疗法递送控制参数和疗法递送方案,使得控制电路80能够将控制信号传递到疗法递送电路84以控制OSA疗法。存储器82可以存储与疗法递送相关的历史数据以供用户通过遥测电路88检索。存储在存储器82中的疗法递送数据或信息可以包含用于递送刺激脉冲的疗法控制参数以及所递送的疗法方案、疗法递送的时间等。当包含传感器86时,根据传感器信号确定的患者相关数据可以存储在存储器82中以供用户检索。在一些实例中,传感器86包含用于使用电极30a-30d的任何组合来感测肌电图(EMG)信号的电信号感测电路系统,所述电信号感测电路系统可以可切换地耦接到传感器86以在不用于刺激时用作EMG感测电极。控制电路80可以使用EMG信号来检测伸舌肌的睡眠状态和/或低张力状态,以用于控制疗法递送电路84来递送刺激脉冲以使患者伸出舌头。

疗法递送电路84可以包含充电电路92、输出电路94和切换电路96。例如,充电电路92可以包含使用电源90的电池电压的倍数进行充电的一个或多个保持电容器。保持电容器可切换地连接到输出电路94,所述输出电路可以包含通过切换电路96耦接到选定双极电极对的一个或多个输出电容器。保持电容器通过充电电路92充电到程控起搏脉冲电压幅度,并针对程控脉冲宽度跨输出电容器放电。充电电路92可以包含电容器电荷泵或用于电荷源的放大器,使得能够对充电电路92中包含的保持电容器进行快速再充电。疗法递送电路84响应来自控制电路80的控制信号生成递送脉冲串,以产生GG和/或GH肌肉或其部分的持续强直收缩,从而向前移动舌头并避免上气道阻塞。

输出电路94可以通过切换电路96选择性地耦接到双极电极对30a-30d。切换电路96可以包含由从控制电路80接收的定时信号激活的一个或多个开关。电极30a-30d可以以时变方式选择性地耦接到输出电路94以在不需要完全抑制刺激的情况下在不同时间向伸舌肌的不同部分递送刺激,从而避免疲劳。与依赖于传感器来感测呼吸的吸气相以协调疗法与吸气相的OSA疗法系统相比,定位成刺激伸舌肌的不同部分的肌内电极30不需要与呼吸周期同步。伸舌肌内刺激位置的交替允许肌肉的不同部分得到休息而其它部分被激活,从而避免舌头紧靠上气道塌陷同时也避免肌肉疲劳。切换电路96可以包含开关阵列、开关矩阵、多路复用器或适于将疗法递送电路84选择性地耦接到选自电极30的双极电极对的任何其它类型的切换装置。双极电极对可以一次选择一个,或者可以一次选择两个或更多个,以允许对伸舌肌的两个或更多个不同部分进行重叠刺激。伸舌肌的两个部分(例如左侧和右侧或者近侧和远侧)的重叠刺激次数可以保持舌头位置向前,并允许被递送到伸舌肌的两个不同部分的电刺激斜升和斜降。

传感器86是任选的并且可以包含一个或多个用于监测患者状况的传感器。例如,传感器86可以包含用于检测患者何时处于斜倚位置并且可能需要OSA疗法的患者姿势传感器。控制电路80可以监测从传感器86接收的患者姿势传感器信号以确定何时开始OSA疗法。姿势传感器可以被实施为多轴加速度计。每个加速度计轴线产生的信号的DC分量对应于沿所述轴线或向量施加的重力。如此,每个轴线的DC分量可以用于确定患者的姿势。美国专利第6,044,297号(Sheldon等人)总体上公开了可以在脉冲发生器12中使用的姿势传感器,所述美国专利通过引用整体并入本文。在一些实例中,传感器86可以包含如加速度计或其它运动传感器等产生与患者身体活动或其它运动(如患者气道中与睡眠呼吸暂停相关的振动)相关的信号的患者活动传感器。控制电路80可以基于患者姿势、一天中的时间、患者身体活动或其任何组合来确定患者睡着了。疗法递送电路84可以通过启动OSA疗法递送来响应来自控制电路80的睡眠检测信号。

如以上所指示的,传感器86可以被配置成使用电极30a-30d来感测EMG信号(当用于感测的电极没有递送刺激脉冲时)。在其它实例中,专用EMG感测电极可以由壳体15和/或引线主体22承载并且耦接到传感器86以用于EMG信号监测。由控制电路80进行EMG信号监测可以允许检测指示对上气道塌陷的易感性的GG和/或GH肌肉的低张力状态。检测到伸舌肌的低张力状态可能是递送OSA疗法的触发因素。在其它情况下,EMG监测可以单独使用或与其它传感器信号结合使用来检测睡眠状态以用于触发OSA疗法的递送。EMG监测可以进一步用于监测受刺激的GG和/或GH肌肉的疲劳,并且可以由控制电路80以闭环方式使用以控制由疗法递送电路84递送的电刺激脉冲串的工作周期,从而最小化或避免疲劳和/或在工作周期之间留出足够的疲劳恢复时间。

在其它实例中,传感器86可以包含用于检测上气道中的振动或声音并且指示OSA的运动传感器、声学传感器或麦克风。控制电路80可以检测OSA的发作并触发疗法递送电路84以通过启动对伸舌肌的电刺激疗法来做出响应。运动传感器可以产生与患者舌头进入和脱离伸出状态的运动相关的运动信号,并且可以用于检测受刺激肌肉的充分突出和/或疲劳,以用于控制由疗法递送电路84递送的电刺激疗法的工作周期、脉冲幅度和/或刺激电极向量。传感器96可以被配置成产生与伸舌肌张力状态相关的信号,以供控制电路80用于检测预测上气道阻塞的低张力状态、检测伸舌肌疲劳和/或检测舌头40的伸出状态。疗法递送电路84可以被配置成通过调整用于控制刺激脉冲递送的一个或多个控制参数来响应由控制电路80检测的伸舌肌张力状态。

然而,传感器86是任选的。在一些实例中,患者可以在准备入睡时使用患者编程器手动启动OSA疗法。在其它实例中,OSA疗法可以在一天中的计划时间开始和停止。控制电路80可以包含用于调度疗法递送电路84启动和停止OSA疗法的时间的时钟。由于不需要使伸舌肌的电刺激与吸气同步,因此可以省略用于检测呼吸相的传感器。

遥测电路88是任选的,但可以包含在内以实现与外部编程器50的双向通信。用户(如患者8)可以手动调整疗法控制参数设置,例如,如美敦力公司(Medtronic)的患者编程器模型37642中描述的,所述内容通过引用整体并入本文。患者可以做出有限的程序更改,如刺激脉冲幅度和脉冲宽度的微小变化。患者可以使用与遥测电路88无线遥测通信的外部编程器50来开启和停止疗法或者设置定时器来开启或停止疗法。

在其它实例中,用户(如临床医生)可以与外部编程器50的用户界面交互以根据期望的OSA疗法方案对脉冲发生器12进行编程。例如,医师可以使用可从明尼苏达州明尼阿波利斯市美敦力公司获得的医师编程器模型8840来对脉冲发生器12进行编程以递送电刺激。

对脉冲发生器12进行编程通常可以指用于对脉冲发生器12的操作进行控制的命令、程序或其它信息的生成和递送。例如,外部编程器50可以传输程序、参数调整、程序选择、组选择或其它信息,以例如通过无线遥测控制脉冲发生器12的操作。作为一个实例,外部编程器50可以传输参数调整以支持疗法更改。作为另一个实例,用户可以选择程序或程序组。程序的特征可以在于用于递送正在被刺激的伸舌肌的交替部分的模式的电极组合、电极极性、电压或电流幅度、脉冲宽度、脉冲速率、疗法持续时间和/或电极选择模式。组的特征可以在于同时或在交错或轮换的基础上递送的多个程序。这些程序可以以不同的时间间隔调整输出参数或者开启或停止疗法。

在一些情况下,如果外部编程器50主要旨在由医师或临床医生使用,则其可以表征为医师或临床医生编程器。在其它情况下,如果外部编程器50主要旨在由患者使用,则其可以表征为患者编程器。患者编程器50通常可供患者12使用,并且在许多情况下,其可以是可以在患者的整个日常生活中伴随患者的便携式装置。通常,在普通使用期间,医师或临床医生编程器可以支持临床医生选择和生成程序以供脉冲发生器12使用,而患者编程器可以支持患者调整和选择此类程序。

外部编程器50可以呈现通过遥测电路88从存储器82检索的患者相关和/或装置相关的数据。例如,当包含传感器86时,根据检测到的患者8的姿势状态存储在存储器82中的患者姿势数据可以呈现在外部编程器50的显示器上,例如,如美国专利第9,662,045号(Skelton等人)中总体描述的,所述美国专利通过引用整体并入本文。另外或可替代地,外部编程器50可以呈现根据来自传感器86的信号确定的存储在存储器82中的睡眠声音或运动数据。另外或可替代地,可以使用传感器86基于患者姿势检测来获取患者躺下的时间段,并且此类数据的历史可以存储到存储器82中并由外部编程器50检索和显示。

图4是根据一个实例的用于递送OSA疗法的引线20的远侧部分的放置的概念图。左内侧HGN 104L和右内侧HGN 104R支配将舌头40向前和向下拉动的GG和GH肌肉(参见图1)。左内侧HGN 104L和右内侧HGN 104R的目标疗法递送区域106L和106R和/或其支配GG和GH肌肉的分支由虚线指示。目标疗法递送区域106L和106R通常平行于舌头40的中线102并且在舌头根部的前方。与沿HGN相对更近地放置神经袖套电极相比,引线20的远侧部分28可以沿着和/或靠近HGN进一步向前或向远侧推进,以促进伸舌肌的排他性募集,其中募集缩舌肌的可能性很小或完全避免募集缩舌肌。

在一些实例中,引线20的远侧部分28大致垂直于中线102推进,所述中线次于三叉神经110的舌支并且次于左右内侧HGN 104L和104R两者,以穿过区域106L和106R两者并最小化不必要地募集其它神经和缩舌肌的可能性。通过这种方式,电极30放置在距三叉神经110的舌支下方一定距离,以便不激活舌头的感觉神经。电极放置在前侧,例如放置在GG肌肉内或沿GG肌肉放置或者至少放置在舌骨舌肌和茎突舌肌前侧以避免激活舌骨舌肌和茎突舌肌,所述舌骨舌肌和茎突舌肌起到收缩和/或抬高舌头的作用并且可能抵消OSA疗法的有效性。

为了将最远侧的两个电极30a和30b定位在目标区域106R中或所述沿目标区域定位并将最近侧的两个电极30c和30d定位在目标区域106L中或所述沿目标区域定位(反之亦然,如果手术入路是从舌头40的右侧而不是如图所示的左侧开始的),电极30a-30d沿远侧部分28涵盖的总距离D1可以限制为例如最大30毫米或25毫米。引线20的远端26可以从来自下颌骨下面的下侧入路插入或从来自口腔底部的上侧入路插入,以大致垂直于中线102跨中线102推进远侧部分。可以使用荧光透视法或其它成像技术并通过对刺激脉冲递送进行测试来验证电极放置,以验证观察到的对刺激的突出响应。

在此实例中,由远侧双极电极对30a和30d递送的电刺激脉冲在目标区域106R中产生电场114(概念性示出),所述电场捕获右侧HGN 104R和/或其分支使得右侧GG和/或GH肌肉收缩,从而使舌头40伸出。由近侧双极电极对30c和30d递送的电刺激脉冲在目标区域106L中产生电场112(概念性示出),所述电场捕获左侧HGN 104L和/或其分支使得左侧GG和/或GH肌肉收缩,从而使舌头40伸出。

在一些实例中,根据电极间距以及右侧HGN 104R和左侧HGN 104L的相对位置,内电极30b和30c可以用作双极对,用于递送产生涵盖目标区域106L和/或106R的至少一部分的电场(未示出)的电刺激脉冲。在仍其它实例中,外电极30a和30d可以用作双极对,用于递送产生涵盖目标区域106L和/或106R的至少一部分的电场(未示出)的电刺激脉冲。切换电路96可以被配置成从可用电极30的任何组合中选择双极对,例如,30a和30b、30a和30c、30a和30d、30b和30c、30b和30d或30c和30d。通过顺序地选择不同电极对产生的时变电场可以允许刺激内侧HGN的不同分支,由此在顺序刺激方案期间募集伸舌肌的不同部分,从而促进舌头40的持续伸出同时避免或减少疲劳。与使用由来自一个电极对(如神经袖套电极)的刺激产生的单个电场的刺激相比,疲劳有所减少。与使用单个电极对相比,即使当使用单个电极对递送的刺激是间歇的并且与呼吸的吸气相同步从而允许在呼吸的呼气相期间休息时,通过在延长的疗法递送期内在连续刺激脉冲递送期间顺序地选择电极对也可以减少疲劳。

切换电路可以进一步选择选定双极对内每个电极的极性(阳极或阴极)。在电刺激递送期间顺序地选择双极对以产生涵盖目标区域106L和106R的不同部分的不同电场。双极对的顺序选择可以以重叠或不重叠的方式进行。通过在刺激递送期间顺序地选择不同的双极对,可以在不同时间捕获HGN 104L和HGN 104R的不同部分或其分支,从而导致左侧和/或右侧GG和/或GH肌肉的不同部分的募集,以使得和保持舌头40伸出。

如下所述,电刺激脉冲被递送到顺序地选择的电极对,以使舌头40在涵盖多个呼吸周期的时间段内持续伸出。在一些实例中,呼吸周期是连续的并且包含连续呼吸周期的呼气相和吸气相。在睡眠期间的延长时间段内通过顺序地选择的电极对进行的连续电刺激递送使舌头40保持伸出状态,以避免或减少气道阻塞。通过顺序地选择选自电极30a-30d的两个或更多个双极对以在延长的时间段期间将电刺激脉冲递送到伸舌肌的不同部分,减少或避免了伸舌肌的疲劳。由于递送电刺激使得舌头40连续或持续伸出,因此电刺激脉冲的递送独立于患者的呼吸周期,例如,不与呼吸的吸气相或呼气相同步或时间相对。递送电刺激使得舌头40连续伸出的延长的时间段可以是几分钟到几个小时,并且可以延长患者睡眠的大部分时间,例如,长达八小时或更多。

图5是根据另一个实例的部署用于递送OSA疗法的引线20的远侧部分28的概念图120。在此实例中,承载电极30的远侧部分28大致沿着或平行于舌头40的中线102推进。在所示实例中,引线主体22被示出为沿中线102大致居中,然而在其它实例中,引线主体22可以在左侧或右侧方向上从中线102侧向偏移,但通常在左侧HGN 104L和右侧HGN 104R两者的内侧。引线20的远端26可以在口腔底部下方的肌肉组织中例如在沿颌下三角的经皮插入点处插入到舌头40的主体下方。推进远端26以将电极30定位在左侧HGN 104L和右侧HGN104R的内侧,例如大约在舌骨与颏隆突(下巴)之间的中段。由在选自电极30的任何双极电极对之间递送的刺激脉冲产生的电场可以涵盖左侧目标区域106L和右侧目标区域106R的一部分,以产生对HGN 104L和104R的双侧刺激并且因此产生伸舌肌的双侧募集。与通常使用神经袖套电极沿HGN执行的单侧刺激相比,伸舌肌的双侧募集可以提供更大的气道开口。例如,使用电极30a和30b递送的电刺激脉冲可以产生涵盖左侧目标区域106L和右侧目标区域106R两者的一部分的电场122(概念性示出)。使用电极30c和30d递送的电刺激脉冲可以产生涵盖左侧目标区域106L和右侧目标区域106R两者的一部分的电场124(概念性示出)。电场122所涵盖的左侧目标区域106L和右侧目标区域106R的部分是相对于电场124所涵盖的左侧目标区域106L和右侧目标区域106R的部分的后部。

在一些实例中,脉冲发生器12通过从可用电极30中顺序地选择不同的电极对以顺序地募集HGN 104L和104R的不同双侧前部和双侧后部来递送电刺激。这种电极选择可以引起伸舌肌的不同前部和后部的募集。不同电极对的顺序选择可以是重叠的或不重叠的。电刺激在涵盖多个呼吸周期的整个延长的时间段中独立于呼吸周期的时序递送,以使舌头40从时间段的开始到时间段的结束保持伸出状态。可以在包括最远侧对30a和30b、最外侧对30a和30d、最内侧对30b和30c、最近侧对30c和30d或沿引线主体22的交替电极例如30a和30c或30b和30d的双极对中选择电极30。两个或更多个不同电极对的顺序选择允许对伸舌肌的不同部分进行顺序募集,以减少疲劳的可能性。

在一些实例中,使用沿远侧引线部分28相对更远并且沿舌头40相对向前植入的电极对(例如,30a和30b)递送的电刺激可以例如在GG肌肉内募集更大部分的前肌纤维。使用沿远侧引线部分28相对更近并且沿舌头40相对向后植入的电极对(例如,30c和30d)递送的电刺激可以例如在GH肌肉内募集更大部分的后肌纤维。用于递送电刺激脉冲的电极30的顺序允许以重叠或非重叠模式顺序地募集伸舌肌的前侧部分和后侧部分,以使舌头在整个延长的时间段中维持伸出状态同时减少或避免肌肉疲劳。

图6是根据另一个实例的用于递送OSA疗法的引线20的远侧部分28的部署的概念图。在此实例中,承载电极30的远侧部分28以倾斜的角度跨舌头40的中线102推进。在所示实例中,引线主体22的远侧部分28倾斜地跨中线102推进,使得一对电极(最远侧电极30a和30b)沿中线102的右侧定位,以在右侧目标区域106R中进行电刺激递送。另一对电极(最近侧电极30c和30d)沿中线102的左侧定位,以在目标区域106L中进行电刺激递送。作为实例而不旨在进行限制,远侧部分28与中线102交叉的斜角θ可以在20度与70度之间。引线20的远侧部分28可以在图4所示的垂直位置与图5所示的平行位置之间以任何角度延伸。

引线20的远端26可以例如在沿颌下三角的经皮插入点处插入到下颌骨下方,所述经皮插入点可以是沿下颌骨的左内侧或右内侧的侧点。远端26可以朝向并跨中线102倾斜地推进,以沿中线102的两侧并靠近左侧HGN 104L和右侧HGN 104R两者定位电极30。可以递送刺激测试脉冲以帮助确定引线20的远侧部分28的例如导致左侧和右侧GG和/或GH肌肉中的每一个的独立募集的最终放置。

由在选自电极30的最远侧双极电极对(例如,30a和30b)之间递送的刺激脉冲产生的电场134可以涵盖右侧目标区域106R的一部分。使用电极最近侧电极,例如电极30c和30d递送的电刺激脉冲可以产生涵盖左侧目标区域106L的至少一部分的电场132。在一些情况下,根据电极的放置和所递送的刺激能量的大小,电场132和134可以涵盖右侧目标区域106R和左侧目标区域106L两者的部分,使得能够使用远侧电极对30a-30b或近侧电极对30c-30d中的任一个对伸舌肌进行双侧募集。电场132所涵盖的左侧目标区域106L的部分可以相对位于电场134所涵盖的右侧目标区域106R的部分的后侧。当选择最外侧电极30a和30d或具有相对较大的电极间距离的其它电极(例如30a和30c或30b和30d)作为双极对时,可以实现对左侧HGN 104L和右侧HGN 104R两者的刺激,从而导致双侧募集。当在双极对中选择具有相对较小的电极间距离的电极(例如,电极30a和30b、30b和30c或30c和30d)时,根据与内侧HGN 104L和104R及其分支相对的斜角θ、电极间距和电极放置,可以实现对伸舌肌的相对更前侧、相对更后侧、相对更左侧或相对更右侧部分的募集。

在一些实例中,脉冲发生器12通过从可用电极30中顺序地重复选择两个或更多个不同的电极对以顺序地募集伸舌肌的不同的左侧、右侧、前侧、后侧、双侧、双侧前部和/或双侧后部来递送电刺激。不同电极对的顺序选择可以是重叠的或不重叠的。电刺激在涵盖多个呼吸周期的整个延长的时间段中独立于呼吸周期的时序,特别是独立于吸气或呼气的时序递送,以使舌头40从时间段的开始到时间段的结束保持伸出状态。伸舌肌的不同部分的顺序募集可以降低疲劳的可能性,同时维持舌头40的伸出状态。

图7是用于递送OSA疗法的双引线系统的远侧部分的概念图。在此实例中,一条引线20大致平行于中线102向前推进并且向中线102的左侧偏移例如5-8毫米,以将远侧部分28和电极30定位在左侧目标区域106L中或附近。第二引线220大致平行于中线102向前推进但向中线102的右侧侧向偏移,以将远侧部分228和电极230定位在右侧目标区域106R中或附近。引线20可以从舌头40的主体的左侧入路或后入路插入,并且引线230可以从舌头40的主体的右侧入路或后入路插入。在其它实例中,引线20和220两者可以仅从左入路或仅从右入路插入,其中一条引线穿过中线102以从入路侧沿中线102的相对侧定位电极30或230。引线20和/或引线220可以相对于中线102以倾斜的角度推进,但不能与中线102交叉。在其它实例中,引线20和220中的一者或两者可以以倾斜的角度接近并跨越中线102,使得远侧部分28和228中的一者或两者在右侧和左侧目标区域106L和106R中或附近延伸,类似于图6所示的取向。

在所示实例中,可以通过从电极30a至30d和230a至230d中选择不同的电极对来实现对伸舌肌的左侧、右侧、前侧和后侧部分的募集的相对更局部的控制。例如,可以选择电极30a至30d的任何组合以将电刺激脉冲递送到伸舌肌的左侧部分。可以选择更远侧电极30a和30b以刺激左侧伸舌肌的更前侧部分(对应于电场144),并且可以选择更近侧电极30c和30d以刺激左侧伸舌肌的更后侧部分(对应于电场142)。可以选择电极230a至230d的任何组合以将电刺激脉冲递送到伸舌肌的右侧部分。可以选择更远侧电极230a和230b以刺激右侧伸舌肌的更前侧部分(对应于电场154),并且可以选择更近侧电极230c和230d以刺激右侧伸舌肌的更后侧部分(对应于电场152)。

切换电路96可以被配置成选择包含引线20或220之一上的一个电极和另一引线20或220上的另一个电极的电极对,以产生同时涵盖用于双侧刺激的左侧目标区域106L和右侧目标区域106R两者的部分的电场(未示出)。可以选择可用电极30a至30d和电极230a至230d的任何组合作为两个或更多个双极对,所述双极对以重复、顺序模式进行选择,以顺序地募集两个目标区域106L和106R的不同部分。电极对的顺序选择可以是重叠的或不重叠的,但是电刺激脉冲在整个延长的时间段以一种或多种选定频率不间断地递送,以使舌头40从时间段的开始到时间段的结束保持伸出状态,所述时间段涵盖多个呼吸周期。

在包含两条引线的图7的实例中,可以同时和顺序地选择两对电极与一对或多对其它电极。例如,可以选择电极30a和30b作为一个双极对,并且可以选择电极230c和230d作为第二双极对,用于同时刺激目标区域106L的左前侧部分和目标区域106R的右后侧部分。可以选择电极30c和30d作为来自引线20的下一个双极对,同时选择电极230a和230b作为来自引线220的下一个双极对。通过这种方式,电刺激可以双侧递送,在每侧的后侧区域与前侧区域之间交替。可以首先选择左前侧(30a和30b)和右后侧(230c和230d)双极对,并且然后以重复交替方式选择左后侧(30c和30d)和右前侧(230a和230b)双极对,以使舌头40在涵盖多个呼吸周期的延长时间段连续保持伸出状态。在其它实例中,可以首先同时选择前侧对(30a-30b和230a-230b)两者,并且然后顺序地在前侧对之后同时选择后侧对(30c-30d和230c-230d)。通过这种方式,可以实现连续的双侧刺激同时在后侧部分与前侧部分之间顺序地交替,以避免或减少疲劳。

应当理解,可以沿与本文所公开的OSA疗法技术结合使用的引线的远侧部分包含多于或少于本文所呈现的实例中所示的四个电极。承载多个电极以递送OSA疗法的引线可包含2个、3个、5个、6个或其它选定数量的电极。当引线仅包含两个电极时,具有至少一个电极的第二引线可以包含在内,以提供至少两个不同的双极电极对,用于顺序地刺激右内侧和/或左内侧HGN的不同部分。此外,虽然选定电极对在本文中通常被称为包含一个阴极和一个返回阳极的“双极对”,但应认识到,可以一次选择三个或更多个电极以提供期望的电场或刺激向量,用于募集期望的伸舌肌部分。因此,双极“对”的阴极可以包含从可用电极中同时选择的一个或多个电极和/或双极“对”的阳极可以包含从可用电极中同时选择的一个或多个电极。

图8是根据一个实例的由脉冲发生器12执行以递送OSA疗法的方法的流程图300。流程图300的方法可以结合包含至少两个可选择的电极对的一个或多个引线执行,所述引线如上文结合图4-7所描述的定位成刺激内侧HGN。在框302处,控制电路80确定达到疗法递送期开始时间。疗法可以计划在一天中的指定时间或每隔n小时开始,例如每隔24小时。在其它实例中,疗法递送期的开始时间可以基于检测到患者可能睡着而触发,例如基于来自如上所述的传感器86的信号,如姿势信号、患者活动信号、气道声音等。在仍其它实例中,可以由患者使用外部编程器50、敲击脉冲发生器12或其它手段手动开始疗法递送期的开始时间。开始时间可以从接收到手动疗法开始信号的时间延迟例如15到30分钟,以允许患者有时间入睡。

响应于确定达到疗法时段开始时间,控制电路80在框304处选择电极对序列中的第一电极对(或对的组合)。第一电极对(或两对或更多对的组合)选自由一条或多条引线承载的可用电极,如上文结合图4-8所描述的。在框306处,控制电路80启动用于控制使用第一选定电极对递送电刺激的工作周期时间间隔的工作周期定时器。在一些实例中,可以选择在募集的肌纤维的有氧极限内的工作周期时间间隔。在其它实例中,工作周期时间间隔可以延伸超过有氧极限,但是在再次选择第一电极对之前可以允许足够的恢复时间间隔,以避免疲劳。在一些实例中,工作周期定时器可以设置为五秒或更短。

在工作周期时间间隔期间,在框308处(从工作周期时间间隔的开始到结束)递送电刺激脉冲,以产生伸舌肌的至少一部分的融合收缩,从而引起患者舌头的持续伸出状态。可以根据可以存储在存储器82(图3)中的脉冲控制参数来递送刺激脉冲。例如,可以选择脉冲幅度、脉冲宽度和脉冲频率以促进伸舌肌纤维的募集和对每个单个脉冲的抽搐响应的融合,以产生舌头的持续伸出状态。脉冲控制参数的实例可以包含0.1伏与10伏之间的脉冲幅度、10微秒与1000微秒之间的脉冲宽度以及10Hz与50Hz之间的脉冲频率。在其它实例中,脉冲幅度在0.5伏与8伏之间,脉冲宽度在40微秒与500微秒之间,并且脉冲频率在20Hz与40Hz之间。脉冲控制参数可以针对给定的患者定制,以使患者舌头的轻微伸出,从而在不会引起疼痛或不适的情况下充分打开上气道。在一些实例中,电刺激脉冲的幅度或脉冲宽度可以斜升,以提供持续伸出状态的缓起。

使用第一选定电极对递送电刺激,直到工作周期定时器在框310处期满。在工作周期定时器期满时,控制电路80可以在框312处确定是否已经达到疗法时段结束时间。可以基于从开始时间开始的计划时间间隔或一天中的计划时间来确定疗法时段结束时间。在其它实例中,可以基于来自传感器86的指示患者不再睡觉或不再需要OSA疗法的信号来确定结束时间。例如,可以检测从躺下到直立姿势的变化,可以检测患者身体活动从静止水平到非静止水平的变化,或者可以使用其它传感器信号来检测患者不再睡觉。在仍其它实例中,患者可以例如使用外部编程器50手动向脉冲发生器12发出不再需要OSA疗法的信号。

当检测到疗法时段结束时间时,电刺激在框318处终止。电刺激可以任选地斜降,例如通过在斜降间隔内减小脉冲幅度或脉冲宽度以将舌头轻轻地返回到放松状态。控制电路80可以返回到框302以等待下一个疗法时段开始时间。在一些实例中,控制电路80不需要等到框310处的工作周期时间段结束以便在框312处检测疗法时段结束时间并终止电刺激递送。电刺激可以在工作周期定时器期满之前的工作周期时间间隔期间终止,特别是当利用相对较长的工作周期时间间隔时。

当在框310处确定工作周期计时器期满但尚未达到疗法时段结束时间时(框312的“否”分支),在框314处选择电极选择序列中的下一个电极对。可以选择下一个电极对来递送刺激,所述刺激激活与第一电极对不同的伸舌肌的部分,如伸舌肌的左侧部分与右侧部分之间的变化、伸舌肌的相对更前侧部分与后侧部分之间的变化或者两者,如上文结合图4-7的实例总体上描述的。虽然在下文中可以以单数指代选定电极对,如“第一选定电极对”和“第二电极对”,但应认识到,如上所述,对于给定的工作周期时间间隔,两个或更多个电极可以同时处于一个或多个刺激电极向量中。

在框314处选择下一个电极对后,控制电路80在框316处启动工作周期计时器以控制使用下一个电极对递送电刺激脉冲的时间间隔。在一些实例中,第一电极对的工作周期时间间隔和第二电极对的工作周期时间间隔重叠。切换电路96可以在第一工作周期定时器期满之前将第二电极对耦接到输出电路94。输出电路94可以包含多个输出电容器或通道,使得第二电极对耦接到与第一电极对不同的输出通道。可以在第一工作周期定时器期满之前在框316处启动第二工作周期定时器。可以在第一工作周期的最后一段期间或者在第一工作周期时间间隔和第二工作周期时间间隔的重叠部分期间使用第一电极对和第二电极对两者来递送电刺激脉冲。在一些实例中,使用第二电极对的电刺激在第一工作周期的最后一段或第一工作周期时间段和第二工作周期时间段的重叠部分期间斜升。使用第一电极对递送的电刺激脉冲可以在同一时间段内斜降,使得在第一工作周期期满时,伸舌肌通过使用第二电极对递送的电刺激以维持舌头的伸出状态的方式被激活。

在一些情况下,在使用第一电极对和第二电极对两者的电刺激的重叠时间段之后,在框306处启动的工作周期计时器期满。相同的工作周期定时器可以在框316处重启以暂停使用序列中的下一个电极对进行电刺激递送的下一个工作周期时间间隔。在其它实例中,一旦选择序列中的下一个电极对并开始通过下一个电极对进行的电刺激,就可以在框316处启动第二工作周期计时器以开始暂停使用下一个电极对递送电刺激的工作周期时间间隔。如此,控制电路80可以根据需要包含一个或多个工作周期定时器以暂停电极对选择序列中的重叠或非重叠电刺激时间间隔。

电极对选择序列中的每个电极对的工作周期可以相同也可以不同。例如,如果以交替的顺序选择两个电极对,则每个电极对可以用于在疗法时段内递送50%工作周期的电刺激。如果顺序地选择四个不同的电极对,则每个电极对可以具有25%的工作周期。然而,在其它实例中,工作周期可以不相等。例如,通过选择序列中的一个电极对进行的电刺激可以比使用序列中的另一个电极对递送的电刺激更有效地打开上气道。可以对较有效的电极对应用较长的工作周期(例如,60%或70%),使得在大部分时间实现上气道的更有效的打开。可以对效率稍低的电极对应用较短的工作周期(例如,30%或40%),以为在较高工作周期下刺激的肌肉部分提供足够的代谢恢复时间,同时仍然保持舌头的伸出状态和可接受的气道开放。在其它实例中,当被刺激的肌纤维更容易疲劳或需要用更高频率或刺激脉冲能量刺激以实现可接受的舌头伸出并保持气道开放时,可以针对给定的电极对选择使用相对较短的工作周期。

此过程继续选择用于在每个相应工作周期时间间隔内递送电刺激的顺序电极对,直到在框312处达到疗法时段结束时间。应当认识到,可以在疗法时段的整个持续时间内以重复的顺序选择至少两个但三个、四个或更多个电极对或对的组合,以独立于呼吸周期的时序将舌头保持在伸出状态。

图9是展示了根据一个实例的由脉冲发生器12执行以在睡眠期间向伸舌肌递送选择性刺激以促进上气道通畅的方法的时序图。在具有开始时间403和结束时间(未示出)的疗法时间段401内递送电刺激。示出了当脉冲发生器以交替、重复的方式顺序地选择第一双极电极对402和第二双极电极对412时递送的电刺激脉冲。第一双极电极对402和第二双极电极对412可以对应于上文结合图4-7在实例中描述的任何两个不同的电极对。

第一电脉冲串406示出为在发作403或疗法时间段401处开始。在工作周期时间间隔404内使用双极电极对402递送第一电脉冲串406。第一电脉冲串406的脉冲幅度405和脉冲频率(例如,20到50Hz)由脉冲间间隔407定义。第一电脉冲串406(也称为“脉冲串”406)可以具有斜升部分408,在所述斜升部分期间脉冲幅度从起始电压幅度逐渐增加到脉冲电压幅度405。在其它实例中,脉冲宽度可以逐渐增加。通过这种方式,所递送的脉冲能量逐渐增加,以促进从放松、非刺激状态到舌头伸出状态的温和过渡。

电脉冲串406可以包含斜降部分410,在所述斜降部分期间脉冲幅度(和/或脉冲宽度)从脉冲电压幅度405递减到工作周期时间间隔404期满时的结束幅度。在其它实例中,脉冲串406可以包含斜升部分408并且没有斜降部分410。在这种情况下,在工作周期时间间隔404期满时递送的脉冲串406的最后一个脉冲可以以全脉冲电压幅度405递送。在工作周期时间间隔404期满后,通过双极电极对402进行的电刺激递送终止。

在所示实例中,在工作周期时间间隔404期满时选择第二电极对412。第二电极对412可以被选择为使得电刺激脉冲串416的递送使与脉冲串406的斜降部分410同时发生的斜升部分418开始。在其它实例中,脉冲串416的斜升部分418可以在第一工作周期时间间隔404期满时开始。当脉冲串406不包含斜降部分410时,脉冲串416可以启动,使得斜升部分418刚好在工作周期时间间隔404期满之前、之后或同时结束。第二脉冲串416具有工作周期时间间隔414的持续时间并且可以以任选的斜降部分420结束,所述斜降部分可以与使用第一电极对402递送的下一个脉冲串的斜升部分重叠。

在此实例中,脉冲串406和416示出为在幅度405和415、脉冲宽度、脉冲频率(和脉冲间间隔407)以及工作周期时间间隔404和414方面相等。然而,设想了用于控制顺序脉冲串406和416的递送的刺激控制参数中的每个参数可以被单独控制并根据需要设置为不同的值,以实现舌头40的期望的持续伸出同时避免或最小化疲劳。

使用两个不同的电极对402和412递送顺序脉冲串406和416,使得伸舌肌的不同部分被脉冲串406和416募集,从而允许一部分休息而另一部分受到刺激。然而,脉冲串404和406以顺序重叠或不重叠的方式发生,使得在疗法时间段401的整个持续时间内以一种或多种选定频率递送电脉冲,从而在整个时间段401中维持舌头的伸出状态。应当理解,伸出的舌头的相对向下和/或向前位置可以随着选择不同的电极对而移动或改变,但是舌头在整个疗法时间段401中保持伸出状态。

有时,脉冲串404和406可以重叠以同时募集左侧和右侧GG和/或GH肌肉,以产生相对较大的力(与单侧的募集相比)从而将舌头向前拉动以打开受阻的上气道。在一些情况下,重叠的脉冲串404和406可能会导致沿左侧或右侧的伸舌肌暂时疲劳,但暂时疲劳可以提高疗法效果以确保在呼吸暂停发作期间上气道打开。疲劳恢复将在工作周期之间和呼吸暂停发作结束时进行。根据个体患者的疲劳性质,患者之间的工作周期长度可能会有所不同。控制电路80可以使用来自传感器86的信号(例如,与伸舌肌收缩力和随后的疲劳相关的运动传感器信号和/或EMG信号)以最小化或避免闭环系统中疲劳的方式控制工作周期运行时间。

图10是根据另一个实例的用于由脉冲发生器12递送OSA疗法的方法的时序图500。在此实例中,疗法递送时间段501在503处开始,其中使用第一双极电极对502递送斜升间隔506。斜升间隔506之后是工作周期时间间隔504。在工作周期时间间隔504期满后,选择第二双极电极对512以在第二工作周期时间间隔514内递送电刺激脉冲。第三工作周期时间间隔524在第二工作周期时间间隔514期满后开始,并且通过选择不同于前两个对502和512的第三双极电极对522来递送刺激脉冲。在第三工作周期时间间隔524期满后选择第四双极对532,并用于在第四工作周期时间间隔534内递送刺激脉冲。在第四工作周期时间间隔534期满后,再次从工作周期时间间隔504开始重复该顺序。

在此实例中,顺序地选择四个不同的双极对。所述四个不同的双极电极对可以在至少一个电极和/或另一个双极电极对的极性上不同。例如,当使用单个四极引线20时,四个双极对可以包含30a-30b、30b-30c、30c-30d和30a-30d。由于四个不同对的电场可能刺激一些相同的神经纤维,因此由四个不同对募集的伸舌肌的部分可能并不相互排斥。可以募集伸舌肌的四个不同部分,其可以包含重叠部分。各个工作周期时间间隔之间的相对较长的恢复期540、542、544和546允许伸舌肌的每个不同部分在下一个工作周期之前恢复。当募集的肌肉部分在选定电极对之间重叠时,可以按避免连续刺激重叠的募集肌肉部分的顺序来选择双极电极对。在每个相应恢复期540、54、544和/或546的至少一部分期间,允许所有募集的肌肉部分恢复。例如,如果双极电极对502和双极电极对522募集伸舌肌的重叠部分,则募集的部分在第二工作周期时间间隔514期间和第四工作周期时间间隔534期间仍然可以恢复。

每个工作周期时间间隔504、514、524和534的持续时间可以彼此相同或不同,从而使得总工作周期相同或不同。例如,当顺序地选择四个双极电极对时,每个单个对的刺激递送可以是25%工作周期。在其它实例中,可以选择不同工作周期的组合,例如,30%、10%、40%和20%,以促进舌头持续伸出和气道充分打开,同时最小化或避免疲劳。对于给定的电极对选择,工作周期的选择可以取决于被募集的特定肌肉或肌肉部分以及舌头对刺激的相关响应(位置)。

在工作周期时间间隔504、514、524和534中的每个工作周期时间间隔期间用于使用不同的双极电极对502、512、522和532中的每个双极电极对递送电脉冲的刺激控制参数可以相同或不同。如所示出的,可以使用不同的脉冲电压幅度和不同的脉冲间间隔以及所产生的脉冲串频率。可以根据针对每个双极电极对选择的设置来控制脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲频率、脉冲形状或其它脉冲控制参数。

在所示实例中,在疗法递送时间段501开始处示出刺激方案的斜升部分506。一旦刺激斜升以将舌头定位在伸出位置,其它后续工作周期时间间隔504(除了第一个)、514、524和534就不会包含斜升部分或由斜升部分进行。在其它实例中,斜升部分可以在每个工作周期时间间隔之前(或包含在如图9所示的工作周期时间间隔中)并且可以与先前的工作周期时间间隔重叠。在图10的实例中没有示出斜降部分。在其它实例中,斜降部分可以在每个工作周期时间间隔504、514、524和534之后或包含在其中,并且可以与下一个工作周期时间间隔的开始重叠,如图9所示。在一些实例中,只有最后的工作周期时间间隔(图10中未示出)可以包含或紧接斜降部分,以在疗法递送时间段501结束时允许舌头轻轻地返回到放松位置。

图11是展示了在多个疗法递送时间段602、612和622期间递送OSA疗法的睡眠时段601的时序图。在一些实例中,一段长的疗法递送时间段可以在患者夜间睡眠的时间内延长,使得在整个疗法递送时间段内连续递送刺激脉冲,以在患者睡着的整个时间中连续递送OSA疗法。即使刺激脉冲在如图10所示的连续工作周期时间间隔期间在频率、幅度和递送电极对方面可能有所不同,刺激脉冲在无间隙或时间中断的情况下递送。在图11中,多个疗法递送时间段602、612和622可以跨越患者睡着的时间601。

在每个疗法递送时间段602、612和622期间,可以选择并使用两个或更多个不同的双极电极对来根据两个不同的连续工作周期时间间隔604和606、614和616以及624和626分别递送电刺激脉冲。对于不同的疗法递送时间段602、612和622中的每一个,电极对和其它刺激控制参数可以是相同的或唯一指定的。例如,通过使用顺序地选择的电极对的不同组合,可以为在一个疗法递送时间段而非另一个疗法递送时间段期间募集的肌肉部分提供更长的恢复时间。

疗法递送时间段602、612和622可以彼此紧接,使得在睡眠期602内递送连续刺激。在所示实例中,在疗法递送时间段602与612之间示出了延迟630,并且在疗法递送时间段612与622之间示出了另一个延迟632。尽管可能期望在整个睡眠期603中防止气道阻塞,但可以在疗法递送时间段602、612与622之间提供延迟630和/或632,以在一些实例中允许代谢恢复并避免疲劳。延迟630和632可以相对较短,例如,一到五分钟,其中疗法递送周期602、612和622持续几分钟甚至几小时。在一些实例中,疗法递送时间段602、612和622序列可以在整个睡眠期603中顺序地重复,直到检测到睡眠结束605或手动终止疗法。

图12是根据一个实例的用于递送OSA疗法的方法的流程图650。在框652处,来自传感器86的信号被控制电路80接收。信号可以是运动信号、EMG信号或由传感器86产生并且与伸舌肌组织的张力状态相关的其它传感器信号。在框654处,控制电路80基于传感器信号确定伸舌肌组织的张力状态。张力状态可以是指示睡眠和/或存在气道阻塞的低张力状态。张力状态可能因刺激而疲劳。在其它实例中,张力状态可以是与患者舌头由于受刺激的伸舌肌产生的力而伸出的程度相关的激活状态。在框654处可以基于幅度、面积或对传感器信号的其它分析的相对变化来确定张力状态。

在框656处,疗法递送电路84响应于对伸舌肌组织的张力状态的确定来调整疗法控制参数。例如,响应于低张力状态,疗法递送电路84可以启用或开启OSA疗法递送和/或增加脉冲串的脉冲幅度、宽度和/或频率。响应于指示疲劳的张力状态的变化,疗法递送电路84可以调整刺激电极向量的工作周期,切换到不同的刺激电极向量对和/或改变跨多个刺激电极对递送的工作周期的模式。可以基于传感器信号的幅度、频率或其它特征的降低来检测疲劳。

在一些情况下,高张力状态可能指示舌头的过度刺激或过度伸出,这可能会带来疲劳、患者不适或睡眠障碍的风险。在这种情况下,疗法递送电路84可以降低脉冲幅度和/或宽度、脉冲频率、工作周期的重叠,和/或切换刺激电极向量选择。可以由控制电路80执行对伸舌肌组织的张力状态的传感器信号监测,以提供对疗法递送电路84递送的疗法的闭环控制。

图13是用于沿电刺激递送的目标区域定位引线20的远侧部分28的植入方法的概念图。具有开放管腔704和组织刺穿远侧尖端706的中空针702可以从下颌骨48下面的入路沿大致向上和向前的方向经皮推进,以便开始穿过口腔底部下方的软组织形成细长孔的过程。可以推进中空针702以形成孔,所述孔大致垂直、平行或倾斜于舌头40的中线和下颌骨的内侧平面。可以在下颌骨下面沿下巴的下表面进行皮肤穿刺,但其它方法也可能适用并且可能因患者而异,例如从口腔内的入路向下进入口腔底部。

针702可以从相对靠后的穿刺部位向前方推进,以沿着或穿过GG和/或GH肌肉形成轨迹。在其它实例中,针702可以针对相对于舌头40的中线102更倾斜或垂直的位置在内侧-外侧方向上推进,从而穿过颌的内侧平面。引线20的远端26通过针702的管腔704推进。引线20通过管腔704前进,直到电极30沿内侧HGN的左侧目标区域和右侧目标区域中的一者或两者定位或定位在其中,如图4-7的实例中的任一实例所示。通过沿相反或近侧方向拉动针702,针702逐渐被取出。在一些实例中,随着针702被取出,引线20可以缓慢地进一步移动到目标区域中。然后将针702从患者身上完全取出,留下引线20的远侧部分28定位用于疗法递送。具体地,电极30仍然紧靠左内侧和/或右内侧HGN及其分支,以刺激神经募集舌头40的伸舌肌。在其它实例中,直接刺激伸舌肌纤维。

在一些实例中,针702包含远侧组织刺穿尖端26附近的弯曲部分710。可以提供弯曲部分710来引导沿路径的推进,所述路径进入口腔下方的软组织并向前推进(例如,如图5-7所示)或者从相对外侧的入路推进,所述入路继续在内侧-外侧朝向中线102(例如,对于如图4所示的部署)。弯曲部分710可以使远侧部分28能够以与内侧HGN的左侧和/或右侧目标区域相对的取向放置,这对于直针来说可能是无法实现的。远侧部分28的最终植入位置可以在肌内位于GG和/或GH肌肉内和/或靠近内侧HGN分支的其它软组织内,其在口腔底部下方并且不穿透口腔。

图14是用于提供OSA疗法的方法的概念图,并且图15是根据另一个实例的图14的方法的流程图。参考图14和15两者,在框902处,中空递送工具810(其可以是具有锋利或倾斜远侧尖端812的中空针)可以在插入或穿刺部位805a处经皮插入并在患者颈部804和下颌骨801的内侧平面802附近推进,所述内侧平面可以对应于患者舌头的中线(例如,参见图7)。插入部位805a可以沿下颌骨801的主体下面的颈部的前三角807相对靠后,例如,对应于颌下三角和颏下三角。

递送工具810在不刺穿到口腔中的情况下向上推进,然后沿大体上后侧-前侧方向806推进。递送工具810可以大体上平行于内侧平面802推进,从内侧平面802侧向偏移,朝向内侧HGN的目标区域(例如,参见图7的区域106L和106R)。当递送工具810的远侧末端812已经到达在伸舌肌内或沿着伸舌肌的期望部位时,如图2所示承载多个电极的引线远侧部分828a通过递送工具810的中空管腔(框904)推进,以沿内侧平面802的一侧沿伸舌肌组织或在伸舌肌组织中定位电极。引线820a可以包含固定构件832a,所述固定构件包含多个尖齿或其它结构,所述尖齿或其它结构当被限制在递送工具810内时可以沿引线主体822a折叠,并且在从递送工具810释放后展开到正常位置以与周围组织接合,从而防止远侧部分828a移位。

在所示实例中,经皮推进第二引线820b,以将承载至少一个电极的第二远侧部分828b定位在内侧平面802与第一引线820a的第一远侧部分828a相对的一侧上的伸舌肌组织中或沿其定位。如此,在框906处,可以从第二插入部位805b推进中空递送工具810。第二插入部位805b可以如上文关于插入部位805a所述沿患者颈部804的前三角807相对靠后,但插入部位805b在与第一插入部位805a相对的一侧上从内侧平面802侧向偏移。第二引线820b的远端826b通过递送工具810推进(在框908处)以沿目标区域定位第二远侧部分828b,用于沿与第一远侧部分828a的内侧平面802相对的第二侧刺激内侧HGN。两个引线远侧部分828a和828b可以大致彼此平行并且邻近内侧平面802延伸。沿着第二引线主体822b的固定构件830b在递送工具810抽出后与周围组织接合,以防止远侧部分828b移位或移动。

每个相应引线820a和820b的近端824a和824b可以从相应的插入部位805a和805b沿患者颈部804遂穿到植入袋(框910),其中近端824a和824b中的每一个耦接到脉冲发生器12。引线主体822a和822b中的每一个可以具有从相应的远端826a到近端824a和远端826b到近端824b的总长度,其沿患者颈部804延伸最大距离以耦接到沿颈部植入的脉冲发生器12,例如,在下颌骨801下方和患者的锁骨上方。例如,引线820a和820b的总长度可以为大约10cm到大约25cm。在不同实例中,引线820a和820b的总长度可以有所不同,以便适应不同的患者体型和颈部中不同的植入位置,例如,相对较矮的人将脉冲发生器植入在颈部较高位置而相对较高的人将脉冲发生器植入在颈部较低位置,所述位置比下颌骨801更靠近锁骨。例如,引线820a和820b的最大总长度可以为至高25cm。

使用由引线远侧部分828a和828b承载的电极来递送电刺激脉冲(框912)以激活伸舌肌,从而在整个疗法递送期中维持患者舌头的伸出状态。可以从由两条引线820a和820b承载的可用电极中顺序地选择两个或更多个双极电极对以根据两个或更多个工作周期递送电刺激脉冲,从而以顺序方式激活伸舌肌的不同部分以避免或减少疲劳,同时在延长的疗法递送期内维持伸出状态。在一些实例中,每个双极对被选择为包含仅来自引线820a或820b中的一者而不是两者的电极,使得伸舌肌的左侧和右侧的部分被相应的左侧和右侧双极电极对顺序地激活。在其它实例中,双极对可以包含来自一条引线820a的一个电极和来自另一条引线820b的一个电极,使得顺序刺激可以包含伸舌肌的双侧部分,例如前双侧部分和后双侧部分。在框912处使用如图14中大体所示定位的两条引线820a和820b递送的电刺激工作周期和脉冲串可以对应于上文例如结合图9-11给出的实例中的任何实例。

应当理解,根据实施例,本文描述的方法中的任何方法的某些动作或事件可以按不同的顺序执行、可以添加、合并或完全排除(例如,并不是所有描述的动作或事件对于方法的实践来说均是必要的)。此外,在某些实施例中,动作或事件可以例如通过多线程处理、中断处理或多个处理器同时地而不是顺序地执行。另外,为了清楚起见,虽然本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元来执行,但是应当理解,本公开的技术可以由与例如医疗装置相关联的单元或模块的组合来执行。

在一个或多个实例中,所描述的功能可以以硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果以软件实施,则可以将功能以一个或多个指令或代码的形式存储在计算机可读介质上并且可以由基于硬件的处理单元执行功能。计算机可读介质可以包含计算机可读存储介质,其与有形介质相对应,如数据存储介质(例如,RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器或可以用于存储指令或数据结构形式的所需程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质)。

指令可以由一个或多个处理器执行,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)或其它等效的集成或离散逻辑电路系统。因此,如本文所使用的,术语“处理器”可以指代任何前述结构或适于实施本文所描述的技术的任何其它结构。而且,所述技术可完全实施于一个或多个电路或逻辑元件中。

因此,已经参考具体实例在前述描述中呈现了可植入医疗装置系统。应当理解,本文所公开的各个方面可以按与附图中呈现的具体组合不同的组合形式进行组合。应当理解,在不脱离本公开和以下权利要求书的范围的情况下,可以对参考实例进行各种修改。

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