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Die
Erfindung bezieht sich auf implantierbare Neurostimulatoren und
insbesondere auf die Programmierung von implantierbaren Neurostimulatoren.
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Implantierbare
Neurostimulatoren werden verwendet, um Patienten eine Neurostimulationstherapie
zu verabreichen, um verschiedene Symptome oder Zustände, wie
z. B. chronischen Schmerz, Tremor, die Parkinsonsche Krankheit,
Epilepsie, Inkontinenz oder Gastroparese, zu behandeln. Typischerweise
geben implantierbare Neurostimulatoren die Neurostimulationstherapie
in der Form von elektrischen Impulsen über Leitungen, die Elektroden
enthalten, ab. Um die oben identifizierten Symptome oder Zustände zu behandeln,
können
sich die Elektroden z. B. unmittelbar am Rückenmark, an den Beckennerven
oder am Magen oder innerhalb des Gehirns eines Patienten befinden.
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Ein
Kliniker kann die Werte für
eine Anzahl von programmierbaren Parametern auswählen, um die Neurostimulationstherapie
zu definieren, die an einen Patienten abzugeben ist. Der Kliniker
kann z. B, sowohl eine Spannungs- oder Stromamplitude und eine Impulsbreite
für eine
Stimulations-Signalform, die an den Patienten abzugeben ist, als
auch eine Rate, mit der die Impulse an den Patienten abzugeben sind,
und einen Arbeitszyklus auswählen. Der
Kliniker kann außerdem
innerhalb des durch die Leitungen getragenen Elektrodensatzes spezielle Elektroden,
die zu verwenden sind, um die Impulse abzugeben, und die Polaritäten der
ausgewählten Elektroden
als Parameter auswählen.
Eine Gruppe von Parameterwerten kann als ein Programm in dem Sinn
bezeichnet werden, dass sie die Neurostimulationstherapie ansteuern,
die an den Patienten abzugeben ist.
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Typischerweise
wählt der
Kliniker während einer
Programmiersitzung unter Verwendung einer Programmiervorrichtung
die Parameterwerte für
eine Anzahl von Programmen, die an einem Patienten zu testen sind.
Die Programmiervorrichtung steuert den im Patienten implantierten
implantierbaren Neurostimulator, um die Neurostimulation entsprechend
jedem Programm abzugeben, wobei der Kliniker die Rückkopplung
vom Patienten, z. B. die Bewertungsinformationen, für jedes
am Patienten getestete Programm sammelt. Dann wählt der Kliniker basierend auf
den Bewertungsinformationen ein oder mehrere Programme für die langfristige
Verwendung durch den implantierbaren Neurostimulator. Einige Programmiervorrichtungen
stellen durch den Kliniker definierte Programme dem INS automatisch
dar und sammeln die Rückkopplung
vom Patienten. Eine derartige Programmiervorrichtung ist im US-Patent
Nr. 6.308.102, erteilt Sieracki u. a., beschrieben.
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Implantierbare
Neurostimulatoren enthalten typischerweise eine nichtwiederaufladbare
Batterie, die die Leistung für
die Abgabe der Neurostimulation bereitstellt. Die Lebensdauer der
Batterie hängt
von den Parametern des Programms ab, das durch den Kliniker für die langfristige
Abgabe der Neurostimulation ausgewählt worden ist. Insbesondere
ist die Lebensdauer der Batterie umgekehrt proportional zur Impulsamplitude,
zur Impulsrate, zur Impulsbreite und zum Arbeitszyklus, die durch
das Programm spezifiziert werden, und zur Last, die der Batterie
dargestellt wird. Im Allgemeinen hängt die der Batterie dargestellte
bzw. abverlangte Last von der Anzahl der Elektroden ab, die durch
das Programm für
die Abgabe der Neurostimulation spezifiziert werden.
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Wenn
die Batterie eines implantierbaren Neurostimulators erschöpft ist,
muss der implantierbare Neurostimulator aus dem Patienten explantiert und
ersetzt werden. Die Ersetzung eines implantierbaren Neurostimulators
ist teuer, und weil sie eine chirurgische Prozedur erfordert, zieht
sich der Patient die der Chirurgie zugeordneten Risiken zu. Dennoch betrachten
die Kliniker typischerwiese nicht die Lebensdauer der Batterie,
z. B. die Zeitdauer, die ein implantierbarer Neurostimulator die
Neurostimulation entsprechend einem Programm abgeben kann, bevor
seine Batterie erlischt, wenn sie die Programme aus denjenigen auswählen, die
während
einer Programmiersitzung getestet worden sind. Dies geschieht ungeachtet
der Tatsache, dass sich die Lebensdauern der Batterien zwischen
den getesteten Programmen im hohen Maße verändern können, z. B. von der Größenordnung
von Monaten bis zu zwei oder mehr Jahren.
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Im
Allgemeinen ist die Erfindung auf Techniken zum Darstellen von Batterielebensdauerinformationen
für einen
Benutzer während
einer Programmiersitzung zum Programmieren eines implantierbaren
Neurostimulators (INS) gerichtet. Eine Programmiervorrichtung steuert
während
der Programmiersitzung den INS, um die Neurostimulationstherapie
entsprechend mehreren Programmen abzugeben. Die Programmiervorrichtung
schätzt
eine Batterieverbrauchsrate für
jedes der getesteten Programme ab. In einigen Ausführungsformen
schätzt
die Programmiervorrichtung basierend auf der abgeschätzten Verbrauchsrate
die Batterielebensdauer für
jedes der getesteten Programme ab, sie schätzt z. B. eine Zeitdauer ab,
die der INS die Neurostimulation entsprechend einem Programm abgeben
kann, bevor der INS, zurückzuführen auf
die Erschöpfung
der Batterie, explantiert und ersetzt werden muss.
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Jedes
der Programme enthält
Parameter, die die entsprechend diesem Programm abgegebene Neurostimulation
definieren. Jedes Programm kann z. B. als Parameter eine Spannungs-
oder Strom-Impulsamplitude, eine Impulsbreite, eine Impulsrate und
einen Arbeitszyklus enthalten. Das Programm kann außerdem die
aus einer an den INS gekoppelten Menge ausgewählten Elektroden und ihre Polaritäten, z.
B. Anode oder Katode, für
die Abgabe der Neurostimulation entsprechend diesem Programm als
Parameter identifizierten. Die Programmiervorrichtung schätzt für jedes
der während
der Programmiersitzung getesteten Programme die Batterieverbrauchsraten
basierend auf den Parametern für
dieses Programm ab.
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Insbesondere
schätzt
die Programmiervorrichtung basierend auf den Programmparametern, die
die Neurostimulations-Signalform
definieren, und einer Abschätzung
der Last, die der Batterie während der
Abgabe der Neurostimulations-Signalform dargestellt wird, den Batterieverbrauch
für ein
Programm ab. In einigen Ausführungsformen
schätzt
die Programmiervorrichtung die Last basierend auf der Anzahl der
Anoden und Katoden für
das Programm und einer angenommenen Impedanz pro Elektrode ab. In einigen
Ausführungsformen
schätzt
die Programmiervorrichtung alternativ oder zusätzlich die Last basierend auf
den Vorrichtungskonfigurationsinformationen, wie z. B. einem INS-Typ, einem Leitungstyp
und/oder den Orten der Elektroden, ab. Die Programmiervorrichtung
kann die Vorrichtungskonfigurationsinformationen vom Benutzer empfangen und
die Komponenten der der Batterie dargestellten Gesamtlast aus Nachschlagtabellen
basierend auf den empfangenen Vorrichtungskonfigurationsinformationen
identifizieren. In anderen Ausführungsformen
kann die Programmiervorrichtung den INS steuern, um die durch jede
an ihn gekoppelte Elektrode dargestellte Impedanz zu messen, die
gemessenen Impedanzwerte empfangen und die Last für ein spezielles Programm
basierend auf den Impedanzen für die
für dieses
Programm ausgewählten
Anoden und Katoden bestimmen.
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In
einigen Ausführungsformen
werden die abgeschätzten
Batterieverbrauchsraten dem Benutzer innerhalb einer Auflistung
der Programme dargestellt. In anderen Ausführungsformen wird anstelle der
oder zusätzlich
zu den Verbrauchsraten eine Auflistung der Batterielebensdauern
dargestellt. Die Programmiervorrichtung kann die Batterielebensdauern basierend
auf den abgeschätzten
Verbrauchsraten und der Kapazität
der Batterie abschätzen,
die aus einer Nachschlagtabelle basierend auf den vom Benutzer empfangenen
Informationen über
den Vorrichtungstyp bestimmt werden kann. Alternativ kann die Programmiervorrichtung
die Batterielebensdauern in Anbetracht der abgeschätzten Verbrauchsraten,
der Kapazität
der Batterie und einer oder mehrerer Gleichungen, die die Batterielebensdauer
bestimmen, berechnen. Die Batterielebensdauern können dem Benutzer z. B. als
eine abgeschätzte
Anzahl von Jahren oder Monaten bis zur Explantation dargestellt werden.
Die Auflistung kann entsprechend den Batterieverbrauchsraten und/oder
den Batterielebensdauern geordnet sein, um einem Benutzer zu erlauben,
ein Programm auszuwählen,
das eine niedrige Verbrauchsrate und ein hohe Lebensdauer bereitstellt.
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In
einigen Ausführungsformen
empfängt
die Programmiervorrichtung zusätzlich
die Bewertungsinformationen für
jedes der während
der Programmiersitzung getesteten Programme. Die Bewertungsinformationen
können
z. B. eine Bewertung der Wirksamkeit und/oder eine Abschätzung der Überlappung
eines Schmerzbereichs des Patienten mit einem Parästhesie-Bereich,
der sich aus der Abgabe der Neurostimulation entsprechend dem Programm ergibt,
enthalten. In beispielhaften Ausführungsformen werden die Bewertungsinformationen
neben den Batterieverbrauchsraten und/oder den Batte rielebensdauern
innerhalb der Liste dargestellt, wobei der Benutzer auswählen kann,
die Liste entweder entsprechend den Bewertungsinformationen oder entsprechend
den Batterielebensdauerinformationen zu ordnen.
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In
einer Ausführungsform
ist die Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, in dem ein implantierbarer
Neurostimulator während
einer Programmiersitzung gesteuert wird, um die Neurostimulation
entsprechend mehreren Programmen abzugeben, wobei jedes der Programme
mehrere Parameter enthält,
die die Abgabe der Neurostimulation entsprechend diesem Programm
definieren. Eine Batterieverbrauchsrate wird für jedes der Programme basierend
auf den Parametern für
dieses Programm abgeschätzt,
wobei die Batterielebensdauerinformationen einem Benutzer basierend
auf den abgeschätzten Batterieverbrauchsraten
dargestellt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Erfindung auf eine Programmiervorrichtung gerichtet, die
eine Telemetrie-Schaltung, eine Benutzerschnittstelle und einen
Prozessor enthält.
Der Prozessor steuert während
einer Programmiersitzung über
die Telemetrie-Schaltung einen implantierbaren Neurostimulator,
um die Neurostimulation entsprechend mehreren Programmen abzugeben,
wobei jedes der Programme mehrere Parameter enthält, die die Abgabe der Neurostimulation
entsprechend diesem Programm definieren. Der Prozessor schätzt eine Batterieverbrauchsrate
für jedes
der Programme basierend auf den Parametern für dieses Programm ab, wobei
er die Batterielebensdauerinformationen dem Benutzer basierend auf
den abgeschätzten
Batterieverbrauchsraten darstellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Erfindung auf ein computerlesbares Medium gerichtet, das
Befehle enthält.
Die Befehle veranlassen einen programmierbaren Prozessor während einer
Programmiersitzung, einen implan tierbaren Neurostimulator zu steuern,
um die Neurostimulation entsprechend mehreren Programmen abzugeben,
wobei jedes der Programme mehrere Parameter enthält, die die Abgabe der Neurostimulation
entsprechend diesem Programm definieren, eine Batterieverbrauchsrate
für jedes
der Programme basierend auf den Parametern für dieses Programm abzuschätzen und
die Batterielebensdauerinformationen einem Benutzer basierend auf
den abgeschätzten
Batterieverbrauchsraten darzustellen.
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Die
Erfindung kann Vorteile schaffen. Durch das Darstellen der Batterielebensdauerinformationen kann
eine Programmiervorrichtung gemäß der Erfindung
einem Kliniker z. B. erlauben, aus den getesteten Programmen ein
Programm für
die langfristige Verwendung auszuwählen, das eine größere Batterielebensdauer
als ein Programm bereitstellt, das allein auf der Wirksamkeit basierend
ausgewählt
worden ist. Die Batterielebensdauer kann zwischen den getesteten
Programmen, die eine ähnliche
Wirksamkeit bereitstellen, weit variieren. Folglich kann eine Programmiervorrichtung
gemäß der Erfindung
einem Kliniker erlauben, ein Programm zu identifizieren, das einen
erwünschten
Ausgleich zwischen der Batterielebensdauer und der Wirksamkeit erreicht. Durch
das Darstellen der Batterieverbrauchsraten und/oder der Batterielebensdauern
und der Bewertungsinformationen in einer einzigen sortierbaren Liste
kann die Programmiervorrichtung dem Kliniker erlauben, ein derartiges
Programm leichter zu identifizieren. Ferner kann die Programmiervorrichtung
erlauben, dass die Explantation und die Ersetzung eines implantierbaren
Neurostimulators bezüglich
des Zeitpunkts verzögert
wird, zu dem diese aufgetreten sein würden, falls ein Programm ohne
Rücksicht
auf die Batterielebensdauer ausgewählt worden wäre, indem
sie dem Kliniker erlaubt, ein Programm auszuwählen, das eine größere Batterielebensdauer
als ein Programm bereitstellt, das allein auf der Wirksamkeit basierend
ausgewählt
worden ist.
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1 ist
eine konzeptionelle graphische Darstellung, die eine beispielhafte
Umgebung veranschaulicht, in der die Batterielebensdauerinformationen
einem Benutzer während
einer Programmiersitzung gemäß der Erfindung
dargestellt werden.
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2 ist
ein Blockschaltplan, der einen beispielhaften implantierbaren Neurostimulator
veranschaulicht.
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3 ist
ein Blockschaltplan, der eine beispielhafte Programmiervorrichtung
veranschaulicht, die die Batterielebensdauerinformationen während einer
Programmiersitzung gemäß der Erfindung
darstellt.
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4 ist
eine konzeptionelle graphische Darstellung, die eine beispielhafte
graphische Benutzerschnittstelle veranschaulicht, die die Programmiervorrichtung
nach 3 einem Benutzer darstellen kann.
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5 ist
ein Ablaufplan, der einen Beispielbetrieb der Programmiervorrichtung
nach 3 veranschaulicht, um die Batterielebensdauerinformationen
einem Benutzer während
einer Programmiersitzung darzustellen.
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6 ist
ein Ablaufplan, der einen weiteren Beispielbetrieb der Programmiervorrichtung
nach 3 während
einer Programmiersitzung veranschaulicht.
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1 ist
eine konzeptionelle graphische Darstellung, die eine beispielhafte
Umgebung 10 veranschaulicht, in der die Batterielebensdauerinformationen
einem Benutzer während
einer Programmiersitzung gemäß der Erfindung
dargestellt werden. Die Umgebung 10 enthält einen
implantierbaren Neurostimulator (INS) 12, der in 1 gezeigt
ist, der in einem Patienten 14 implantiert ist. Der INS 12 gibt
die Neurostimulationstherapie über
die Leitungen 16A und 16B (im Folgenden die "Leitungen 16'') an den Patienten 14 ab.
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In
der veranschaulichten Konfiguration sind die Leitungen 16 unmittelbar
am Rückenmark 18 des Patienten 14 implantiert,
wobei der INS 12 eine Rückenmarksstimulations-Therapie (SCS-Therapie)
an den Patienten 14 abgibt, um z. B. den Schmerz zu verringern,
der durch den Patienten 14 erfahren wird. Die Leitungen 16 enthalten
(in 1 nicht gezeigte) Elektroden, wobei der INS 12 die
Neurostimulation über
die Elektroden an das Rückenmark 18 abgibt. Der
INS 12 kann ein implantierbarer Impulsgenerator sein und
kann die Neurostimulation in Form von elektrischen Impulsen an das
Rückenmark 18 abgeben.
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Der
INS 12 gibt die Neurostimulation entsprechend einem Programm
ab. Das Programm kann Werte für
eine Anzahl von Parametern enthalten, wobei die Parameterwerte die
Neurostimulationstherapie definieren, die entsprechend diesem Programm
abgegeben wird. In den Ausführungsformen,
in denen der INS 12 die Neurostimulationstherapie in der
Form von elektrischen Impulsen abgibt, enthalten die Parameter die
Spannungs- oder Strom-Impulsamplituden, die Impulsbreiten, die Impulsraten,
die Arbeitszyklen und dergleichen. Die Parameter für ein Programm
enthalten ferner die Informationen, die identifizieren, welche Elektroden
für die
Abgabe der Impulse entsprechend dem Programm ausgewählt worden
sind, und die Polaritäten der
ausgewählten
Elektroden, z. B. Anode oder Katode.
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Die
Umgebung 10 enthält
außerdem
eine Programmiervorrich tung 20. Die Programmiervorrichtung 20 kann,
wie in 1 gezeigt ist, eine tragbare Computer-Vorrichtung
sein. Die Programmiervorrichtung 20 enthält eine
Anzeige 22, wie z. B. eine LCD- oder LED-Anzeige, um die
Informationen einem Benutzer anzuzeigen. Die Programmiervorrichtung 20 kann
außerdem
eine Kleintastatur 24 enthalten, die durch einen Benutzer
verwendet werden kann, um mit der Programmiervorrichtung 20 in Wechselwirkung
zu treten. In einigen Ausführungsformen
kann die Anzeige 22 eine Sensorbildschirm-Anzeige sein,
wobei ein Benutzer über
die Anzeige 22 mit der Programmiervorrichtung 20 in Wechselwirkung
treten kann. Ein Benutzer kann außerdem oder alternativ unter
Verwendung von Peripheriezeigevorrichtungen, wie z. B. einem Schreibgriffel
oder einer Maus, mit dem Kliniker-Programmierer 20 in Wechselwirkung
treten. Die Kleintastatur 24 kann die Form einer alphanumerischen
Kleintastatur oder einer verringerten Menge von Tasten, den spezielle
Funktionen zugeordnet sind, annehmen.
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Ein
(nicht gezeigter) Kliniker kann die Programmiervorrichtung 20 verwenden,
um die Neurostimulationstherapie für den Patienten 12 zu
programmieren. In einigen Ausführungsformen
spezifiziert der Kliniker die Programme durch das Auswählen der
Werte der Programmparameter, wobei er die spezifizierten Programme
am Patienten 12 testet und die Rückkopplung, z. B. die Bewertungsinformationen,
für jedes
der getesteten Programme vom Patienten empfängt. Der Kliniker gibt die
Rückkopplung in
die Programmiervorrichtung 20 ein.
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In
anderen Ausführungsformen
schafft die Programmiervorrichtung 20 eine automatisierte
oder halbautomatisierte Programmierroutine, in der die Programmiervorrichtung 20 die
durch den Kliniker spezifizierten Programme oder die durch die Programmiervorrichtung 20 automatisch
erzeugten Programme am Patienten 14 automatisch testet.
In derartigen Ausführungsformen
können
der Kliniker und/oder der Patient 14 während des Testens der erzeugten
Programme mit der Programmiervorrichtung 20 in Wechselwirkung
treten, um z. B. Bewertungsinformationen für jedes der Programme einzugeben. Eine
beispielhafte Programmiervorrichtung, die eine halbautomatisierte
Programmierroutine schafft, ist im US-Patent Nr. 6.308.102, erteilt
Sieracki u. a., beschrieben.
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In
jedem Fall sendet die Programmiervorrichtung 20 jedes der
zu testenden Programme unter Verwendung von Hochfrequenz-Telemetrie-Techniken
(HF-Telemetrie-Techniken), die im Stand der Technik bekannt ist,
an die IMD 12. Die Programmiervorrichtung 20 kann
z. B. über
die Vorrichtungs-Telemetrie Programmparameter als Befehle senden
und kann andere Befehle senden, die notwendig sind, um die Neuprogrammierung
der IMD 12 auszuführen. Die
IMD 12 empfängt
und decodiert die Befehle und speichert die Programmparameter in
Registern oder dergleichen für
die Verwendung beim Definieren der entsprechend diesem Programm
an den Patienten 14 abgegebenen Neurostimulation.
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Der
INS 12 enthält
eine (in 1 nicht gezeigte) Batterie,
die die Leistung für
die Abgabe der Neurostimulationsenergie und die anderen Funktionen,
die durch den INS 12 ausgeführt werden, z. B. Verarbeitungs-,
Speicher- und Telemetrie-Funktionen,
bereitstellt. Die Abgabe der Neurostimulationsenergie ist jedoch
bei weitem für
den signifikantesten Verbrauch der Batterie des INS 12 verantwortlich. Der
Verbrauch der Batterie des INS 12, der durch die Abgabe
der Neurostimulation entsprechend einem Programm verursacht wird,
hängt von
den Parametern dieses Programms, z. B. der Impulsamplitude, -breite
und -rate, dem Arbeitszyklus, und der Kombination der für die Abgabe
der Neurostimulation entsprechend dem Programm ausgewähl ten Elektroden ab.
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Wie
im Folgenden ausführlicher
beschrieben wird, schätzt
die Programmiervorrichtung 20 die Batterieverbrauchsrate
für jedes
der getesteten Programme basierend auf den Programmparametern ab.
In einigen Ausführungsformen
stellt die Programmiervorrichtung 20 die abgeschätzten Batterieverbrauchsraten
für die
während
der Programmiersitzung getesteten Programme dar. In anderen Ausführungsformen
schätzt
die Programmiervorrichtung 20 ferner eine Batterielebensdauer
für jedes
der getesteten Programme ab, sie schätzt z. B. eine Zeitdauer ab,
während
der der INS 12 die Neurostimulation entsprechend dem Programm
abgeben kann, bevor der INS 12, zurückzuführen auf die Erschöpfung der
Batterie, explantiert und ersetzt werden muss. Die abgeschätzte Batterielebensdauer
kann auf den abgeschätzten
Batterieverbrauchsraten basieren. Die Programmiervorrichtung 20 kann
die Batterielebensdauern zusätzlich
zum Darstellen der Batterieverbrauchsraten oder anstelle des Darstellens
der Batterieverbrauchsraten dem Kliniker darstellen. Durch das Darstellen
der Batterieverbrauchsraten und/oder der Batterielebensdauern erlaubt
die Programmiervorrichtung 20 dem Kliniker, die Batterielebensdauer zu
berücksichtigen,
wenn er ein oder mehrere Programme auswählt, und Programme aus den
getesteten Programmen auszuwählen,
die vorteilhafte Verbrauchsraten und Lebensdauern bereitstellen.
In dieser Weise kann der Kliniker nicht nur die Wirksamkeit und
die Nebenwirkungen berücksichtigen,
die einem speziellen Neurostimulationsprogramm zugeordnet sind,
sondern außerdem
die Leistungsaufnahme.
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2 ist
ein Blockschaltplan, der eine beispielhafte Konfiguration des INS 12 veranschaulicht. Der
INS 12 kann die Neurostimulationstherapie über die
Elektroden 30A-D der Leitung 16A und die Elektroden 30E-H
der Leitung 16B (zusammen die "Elektroden 30'')
abgeben. Die Elektroden 30 können Ringelektroden sein. Die
Konfiguration, der Typ und die Anzahl der Elektroden 30,
die in 2 veranschaulicht sind, sind lediglich beispielhaft.
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Die
IMD 16 enthält
eine Therapieabgabeschaltung 32. Die Elektroden 30 sind über die
Leitungen 16 elektrisch an die Therapieabgabeschaltung 32 gekoppelt.
Die Therapieabgabeschaltung 32 kann z. B. einen Ausgangsimpulsgenerator
enthalten. Die Therapieabgabeschaltung 32 gibt unter der
Steuerung eines Prozessors 34 über wenigstens einige der Elektroden 30 elektrische
Impulse an den Patienten 14 ab.
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Der
Prozessor 34 steuert die Therapieabgabeschaltung 32,
um eine Stimulation entsprechend dem mit einem Speicher 38 gespeicherten
Programm abzugeben. Spezifisch steuert der Prozessor 34 die
Therapieabgabeschaltung 32, um elektrische Stimulationsimpulse
mit einer Amplitude, einer Breite und einer Rate abzugeben, die
durch das Programm spezifiziert werden, wobei er die Therapieabgabeschaltung 32 aktivieren
kann, um die Stimulationsimpulse entsprechend einem durch das Programm
spezifizierten Arbeitszyklus abzugeben. Der Prozessor 34 steuert
außerdem
die Schaltung 32, um die Impulse über eine ausgewählte Teilmenge
der Elektroden 30 mit ausgewählten Polaritäten abzugeben,
wie sie durch das Programm spezifiziert wird.
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Wie
oben beschrieben worden ist, kann der INS 12 während einer
Programmiersitzung mehrmals neu programmiert werden, um eine Anzahl
von Programmen zu testen. Für
jedes getestete Programm empfängt
der INS 12 eine Anzahl von Befehlen, einschließlich der
Programmparameter, von der Programmiervorrichtung 20 über eine
Telemetrie-Schaltung 36, die dem Prozessor 34 erlaubt, über drahtlose
Telemetrie-Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, mit
der Programmiervorrichtung 20 zu kommunizieren. Die Programmparameter
werden innerhalb eines Speichers 38 wie das Programm gespeichert,
das durch den Prozessor 34 verwendet wird, um die Abgabe
der Neurostimulation steuern. Der Prozessor 34 kann einen
Mikroprozessor, einen Controller, einen digitalen Signalprozessor
(DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC),
eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA), eine diskrete Logikschaltungsanordnung oder
dergleichen enthalten. Der Speicher 38 kann irgendwelche
flüchtigen,
nichtflüchtigen,
magnetischen, optischen oder elektrischen Medien enthalten, wie
z. B. einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), einen Festwertspeicher
(ROM), einen nichtflüchtigen RAM
(NVRAM), einen elektrisch löschbaren
programmierbaren ROM (EEPROM), einen Flash-Speicher und dergleichen.
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Wie
in 2 gezeigt ist, enthält der INS 12 eine
Batterie 40. Die Batterie 40 kann eine nichtwiederaufladbare
Batterie, z. B. eine Primärbatterie, sein.
Die Batterie 40 kann die Form irgendeiner von verschiedenen
Lithium-Ionen-Batterien
annehmen, die in der Technik der implantierbaren medizinischen Vorrichtungen
wohlbekannt sind. Die Batterie 40 ist in 2 veranschaulicht,
wie sie der Therapieabgabeschaltung 32 die Leistung für die Erzeugung
der Stimulationsimpulse bereitstellt. Die Batterie 40 kann die
Leistung für
jede der Komponenten 32-38 des INS 12 bereitstellen,
obwohl dies in 2 nicht veranschaulicht ist.
Wie oben angegeben worden ist, stellt jedoch die Abgabe der Energie,
die notwendig ist, um die Neurostimulationstherapie durch die Therapieabgabeschaltung 32 zu
unterstützen,
bei weitem den signifikantesten Verbrauch der Batterie 40 dar.
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In
einigen Ausführungsformen
kann der INS 12 außerdem,
wie gezeigt ist, eine Impedanzmessschaltung 42 enthalten,
um die Impedanz von jeder der Elektroden 30 zu messen.
Die Impedanzmessschaltung 42 kann irgendwelche Schaltun gen
enthalten und irgendwelche Techniken anwenden, die in der Technik
der implantierbaren medizinischen Vorrichtungen bekannt sind, um
die Impedanzen zu messen, wie z. B. das Messen der Spannungsänderung über einem
Kondensator während
der Abgabe eines Impulses, um die Impedanz für jede der Elektroden 30 zu
bestimmen. Der Prozessor 34 kann die Impedanzmessschaltung 42 steuern,
um die Impedanzen für
die Elektroden 30 beim Empfang eines Befehls von der Programmiervorrichtung 20 zu
messen, und kann die gemessenen Impedanzen über die Telemetrie-Schaltung 36 der
Programmierschaltung 20 für die Berechnung der Batterieverbrauchsraten bereitstellen,
wie im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher
beschrieben wird.
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3 ist
ein Blockschaltplan, der eine beispielhafte Konfiguration der Programmiervorrichtung 20 veranschaulicht.
Die Programmiervorrichtung 20 enthält einen Prozessor 50 und
eine Benutzerschnittstelle 52, die einem Benutzer, wie
z. B. dem Kliniker oder dem Patienten 14, erlaubt, mit
dem Prozessor 50 in Wechselwirkung zu treten. Die Benutzerschnittstelle 52 kann
eine Anzeige 22 und eine Kleintastatur 24 (1)
enthalten und dem Kliniker oder dem Patienten 14 während einer
Programmiersitzung erlauben, z. B. die Parameter für eine Anzahl
von zu testenden Programmen 54 zu spezifizieren, die Bewertungsinformationen 56 für die getesteten
Programme bereitzustellen und die Bewertungsinformationen 56 und
die Batterielebensdauerinformationen 58 für jedes
der getesteten Programme zu betrachten.
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Der
Prozessor 50 stellt die Programme 54 für den INS 12 für das Testen über eine
Telemetrie-Schaltung 60 bereit, die dem Prozessor 50 erlaubt,
entsprechend den im Stand der Technik bekannten drahtlosen Telemetrie-Techniken
mit dem INS 12 zu kommunizieren. Der Prozessor 50 speichert
die durch den Kliniker spezifizierten Programme 54 inner halb
eines Speichers 62 der Programmiervorrichtung 20.
Die Bewertungsinformationen 56 und die Lebensdauerinformation 58 für jedes
der Programme sind in Verbindung mit den entsprechenden Programmen 54 innerhalb
des Speichers 62 gespeichert.
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Die
Bewertungsinformationen 56 können z. B. numerische Bewertungen
der Wirksamkeit jedes der Programme enthalten. Die Bewertungsinformationen 56 können außerdem eine
Schmerzkarte, die die Bereiche des Schmerzes innerhalb des Körpers des
Patienten 14 angibt, und Parästhesie-Karten für jedes Programm, die die Bereiche
der Parästhesie angeben,
die sich aus der Abgabe der Neurostimulation entsprechend diesem
Programm ergeben, enthalten. Die Bewertungsinformationen 56 können numerische
Berechnungen der Überlappung
zwischen der Schmerzkarte und der Parästhesie-Karte für jedes
Programm enthalten. Der Prozessor 50 kann die Bewertungsinformationen 56 vom
Kliniker und/oder vom Patienten 14 empfangen. Beispielhafte
Techniken für
das Sammeln, Berechnen und Anzeigen derartiger Bewertungsinformationen
sind im US-Patent Nr. 6.308.102, erteilt Sieracki u. a., beschrieben.
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Die
Lebensdauerinformation 58 können abgeschätzte Verbrauchsraten
und/oder abgeschätzte Lebensdauern
der Batterie 40 für
jedes der Programme 54 enthalten. Der Prozessor 50 schätzt eine
Verbrauchsrate für
die Batterie 40 für
jedes der Programme 54 unter Verwendung wohlbekannter Techniken für die Berechnung
der Batterieverbrauchsrate basierend auf der Impulsamplitude, -breite
und -rate einer Stimulations-Signalform und der während der
Abgabe der Stimulations-Signalform der Batterie 40 dargestellten
Last ab. In einigen Ausführungsformen schätzt der
Prozessor 50 ferner die Lebensdauer der Batterie 40 für jedes
Programm basierend auf einer Kapazität der Batterie 40,
der abgeschätzten
Verbrauchsrate für
jedes Programm und einem Arbeitszyklus für jedes Programm ab. Der Prozessor 50 kann
die Lebensdauern als einen Zeitpunkt für die Explantation, z. B. das
Erlöschen
der Batterie 40, basierend auf einer konstanten Abgabe
der Stimulation entsprechend den Programmen 54 oder einer
Abschätzung
der Zeitdauer, die der Patient 14 den INS 12 während des
Verlaufs eines Tages, einer Woche, eines Monats, eines Jahres oder
dergleichen nutzen wird, abschätzen.
Der Prozessor 50 kann die Kapazität der Batterie 40 aus
einer im Speicher 62 gespeicherten Nachschlagetabelle basierend
auf den vom Kliniker empfangenen Informationen über den Vorrichtungstyp bestimmen.
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Der
Prozessor
50 kann die der Batterie
40 für jedes
der Programme
54 dargestellte Last unter Verwendung verschiedener
Techniken bestimmen. In einigen Ausführungsformen schätzt der
Prozessor
50 die Last basierend auf der Anzahl der Anoden
und der Katoden, die für
das Programm spezifiziert sind, und einer angenommenen Impedanz
pro Elektrode, die im Speicher
62 gespeichert sein kann,
ab. Der angenommene Wert der Impedanz pro Elektrode kann ein Mittelwert
der Impedanzen sein, die experimentell gemessen oder aus klinischen
Daten entnommen worden sind, wobei er z. B. 700-1000 Ohm betragen kann.
Der Prozessor
50 kann die abgeschätzte Last unter Verwendung
der Formel für
parallele Lasten berechnen:
wobei R
GESAMT die
abgeschätzte
Last ist, während R
(KATHODEN) und R(
ANODEN)
jeweils gleich dem angenommenen Wert der Impedanz pro Elektrode
ist.
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In
einigen Ausführungsformen
schätzt
der Prozessor 50 alternativ oder zusätzlich die Last basierend auf
den Vorrichtungskonfigurationsinformationen ab, wie z. B. einem
INS-Typ, einem Leitungstyp und/oder den Orten der Elektroden. Der
Prozessor 50 kann die Vorrichtungskonfigurationsinformationen über die
Benutzerschnittstelle 52 vom Kliniker empfangen und kann
die Komponenten der der Batterie dargestellten Gesamtlast aus im
Speicher 62 gespeicherten Nachschlagtabellen basierend
auf den empfangenen Vorrichtungskonfigurationsinformationen identifizieren.
In anderen Ausführungsformen
kann der Prozessor 50, um eine größere Genauigkeit der Abschätzung der
Verbrauchsraten zu erreichen, den INS 12 steuern, um die
durch jede der an ihn gekoppelten Elektroden 30 dargestellte
Impedanz zu messen anstatt abzuschätzen, und die gemessenen Impedanzwerte über die
Telemetrie-Schaltung 60 empfangen. Der Prozessor 50 kann
dann die Last für
ein spezielles Programm basierend auf den gemessenen Impedanzen
für die
für dieses
Programm ausgewählten
Anoden und Katoden unter Verwendung der oben veranschaulichten Formel
für parallele
Lasten bestimmen. In beispielhaften Ausführungsformen steuert der Prozessor 50 den
INS 12, um die Impedanzen vor dem Testen der Programme 54 zu
messen.
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Der
Prozessor 50 kann einen Mikroprozessor, einen Controller,
einen DSP, eine ASIC, eine FPGA, eine diskrete Logikschaltungsanordnung
oder dergleichen enthalten. Der Speicher 62 kann Programmbefehle
enthalten, die, wenn sie durch den Prozessor 50 ausgeführt werden,
die Programmiervorrichtung 20 veranlassen, die Funktionen
auszuführen,
die der Programmiervorrichtung 20 hierin zugeschrieben
werden. Der Speicher 62 kann irgendwelche flüchtigen,
nichtflüchtigen,
festen, auswechselbaren, magnetischen, optischen oder elektrischen Medien
enthalten, wie z. B. einen RAM, einen ROM, einen CD-ROM, eine Festplatte,
eine auswechselbare Magnetplatte, Speicherkarten oder -stifte, einen NVRAM,
einen EEPROM, einen Flash-Speicher und der gleichen.
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4 ist
eine graphische Darstellung, die eine beispielhafte graphische Benutzerschnittstelle (GUI) 70 veranschaulicht,
die die Programmiervorrichtung 20 und insbesondere der
Prozessor 50 der Programmiervorrichtung 20 dem
Kliniker über
die Benutzerschnittstelle 52, z. B. über die Anzeige 22,
darstellen kann. In einigen Ausführungsformen
stellt der Prozessor 50 die abgeschätzten Batterieverbrauchsraten
dem Kliniker über
die Benutzerschnittstelle 52 dar. In anderen Ausführungsformen
stellt der Prozessor 50 anstelle der oder zusätzlich zu
den Verbrauchsraten die Batterielebensdauern über die Benutzerschnittstelle 52 dar.
In beispielhaften Ausführungsformen
stellt der Prozessor 50' die
Verbrauchsraten und/oder die Lebensdauern innerhalb einer Auflistung
der am Patienten 14 getesteten Programme 54 dar,
die entsprechend den Batterieverbrauchsraten und/oder den Batterielebensdauern
geordnet sein kann, um einem Benutzer zu erlauben, ein Programm
auszuwählen,
das eine niedrige Verbrauchsrate und eine hohe Lebensdauer bereitstellt.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform stellt
der Prozessor 50 eine Liste 72 der am Patienten 14 getesteten
Programme 54 dar bzw. zur Verfügung, die die für jedes
der Programme 54 abgeschätzten Lebensdauern enthält. Wie
in 4 veranschaulicht ist, können die Batterielebensdauern
dem Benutzer als eine abgeschätzte
Anzahl von Jahren bis zur Explantation dargestellt werden. Der Prozessor 50 stellt außerdem die
Bewertungsinformationen 56, die in diesem Fall eine numerische
Wirksamkeitsbewertung sind, für
jedes Programm dem Kliniker innerhalb der Liste 72 dar.
In beispielhaften Ausführungsformen
kann der Kliniker die Liste 72 basierend auf der Bewertung
und/oder der Lebensdauer ordnen, um die Programme leichter zu vergleichen und
um z. B. ein Programm, das eine bessere Lebensdauer bereitstellt,
aus denjenigen mit ähnlichen
Bewertungen auszuwählen.
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Jedes
Element in der Liste 72 kann durch den Kliniker ausgewählt werden,
um zusätzliche
Informationen zu erhalten. Der Kliniker kann z. B. auf das Programm "1" klicken, um die dem Programm 1 zugeordneten
Einzelheiten, wie z. B. die Elektrodenkonfiguration, die Amplitude,
die Frequenz und die Impulsbreite, zu bestimmen. In dieser Weise
kann der Kliniker nicht nur die Verbrauchsrate, die Batterielebensdauer
und die Bewertung, die jedem Programm zugeordnet sind, sondern außerdem die
zu Grunde liegenden Einzelheiten des Programms selbst leicht bewerten.
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5 ist
ein Ablaufplan, der einen Beispielbetrieb der Programmiervorrichtung 20 veranschaulicht,
um die Batterielebensdauerinformationen 58 einem Benutzer
während
einer Programmiersitzung darzustellen. Der Prozessor 50 wählt ein
am Patienten 14 zu testendes Programm 54 aus den
durch den Kliniker spezifizierten Programmen 54 aus (80)
und stellt das Programm über
die Telemetrie-Schaltung 60 dem INS 12 bereit
(82), so dass der INS 12 die Neurostimulation
entsprechend dem ausgewählten Programm
an den Patienten 14 abgeben kann. Der Prozessor 50 kann
das Programm 54 basierend auf der vom Kliniker über die
Benutzerschnittstelle 52 empfangenen Eingabe oder automatisch
aus einer Auflistung der spezifizierten Programme 54 auswählen. Der
Prozessor 50 empfängt
die Bewertungsinformationen 56 für das Programm über die
Benutzerschnittstelle 52 vom Kliniker und/oder vom Patienten 14 und
speichert die Bewertungsinformationen 56 innerhalb des
Speichers 62 in Verbindung mit dem Programm 54 (84).
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Der
Prozessor 50 fährt
damit fort, zu testende Programme 54 auszuwählen, bis
entweder keine weiteren spezifizier ten Programme 54 verbleiben, um
getestet zu werden, oder bis der Kliniker angibt, dass das Testen
der Programme abgeschlossen ist (86). Wenn das Testen der
Programme 54 abgeschlossen ist, schätzt der Prozessor 50 die
Batterielebensdauern für
jedes der getesteten Programme ab und speichert die Lebensdauern
als die Lebensdauerinformationen 58 in Verbindung mit den
entsprechenden Programmen 54 (88). Der Prozessor 50 schätzt eine
Verbrauchsrate für
jedes der Programme ab und schätzt
die Lebensdauern aus den Verbrauchsraten ab, wie oben beschrieben
worden ist. Ferner kann der Prozessor 50 die Verbrauchsraten und
die Lebensdauern entsprechend irgendeiner der oben beschriebenen
Techniken abschätzen.
Der Prozessor 50 stellt eine sortierbare Liste 72 der
getesteten Programme 54 und der zugeordneten Bewertungsinformationen 56 und
der abgeschätzten
Lebensdauern 58 über
die Benutzerschnittstelle 52 dem Kliniker dar (90).
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Der
Prozessor 50 kann die Verbrauchsraten und/oder die Lebensdauern
zu irgendeinem Zeitpunkt vor, während
oder nach dem Testen der Programme 54 abschätzen. Die
Abschätzung
der Verbrauchsraten und/oder der Lebensdauern nach dem Testen der
Programme kann jedoch erlauben, dass die an den Parametern der Programme 54 während des
Testens vorgenommenen Änderungen,
z. B. eine Manipulation der Amplitude, berücksichtigt werden. Ferner muss,
wie oben angegeben worden ist, der Prozessor 50 die Lebensdauern
nicht abschätzen oder
anzeigen. Stattdessen kann der Prozessor 50 einfach die
abgeschätzten
Verbrauchsraten dem Kliniker anzeigen.
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6 ist
ein Ablaufplan, der einen weiteren Beispielbetrieb der Programmiervorrichtung 20 während einer
Programmiersitzung veranschaulicht. Spezifisch veranschaulicht 6 den
Betrieb der Programmiervorrichtung 20, um die Lebensdauerinformationen 58 für eine Teilmenge
der getesteten Programme 54 darzustellen, die eine annehmbare Stimulation
bereitstellen. Der Betrieb der Programmiervorrichtung 20 in
dieser Weise erlaubt einem Benutzer, wie z. B. einen Kliniker, zuerst
eine Teilmenge der annehmbaren Programme 54 aus denjenigen, die
getestet worden sind, basierend auf den Bewertungsinformation 56 zu
identifizieren und dann die Programme für die langfristige Verwendung
aus der Teilmenge basierend auf der Lebensdauer auszuwählen. Die
sequentielle Darstellung der Bewertungsinformation 56 und
der Lebensdauerinformation 58 kann dem Benutzer erlauben,
die Programme leichter zu identifizieren, die sowohl wirksam sind
als auch eine erwünschte
Lebensdauer bereitstellen, während
der Programmiervorrichtung 20 erlaubt wird, nur die Batterieverbräuche und
in einigen Fällen die
Lebensdauern für
eine Teilmenge der während der
Programmiersitzung getesteten Programme abzuschätzen.
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Während der
Programmiersitzung für
die IMD 12 testet die Programmiervorrichtung 20 die
Programme 54 (100), indem sie die IMD 12 steuert,
um die Neurostimulation entsprechend den Programmen 54 an
den Patienten 14 abzugeben. Die Programmiervorrichtung 20 sammelt
die Bewertungsinformationen 56 bezüglich der Wirksamkeit der Programme 54 vom
Kliniker und/oder vom Patienten 14 während des Testens der Programme 54,
wie oben beschrieben worden ist. Nachdem die Programme 54 getestet worden
sind, zeigt die Programmiervorrichtung 20 eine Liste der
getesteten Programme 54, die entsprechend den Bewertungsinformationen 56 geordnet
ist, an (102) und empfängt
(104) die Auswahlen, die durch einen Benutzer, wie z. B.
den Kliniker, aus der Liste getroffen worden sind.
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Die
Programmiervorrichtung 20 schätzt die Verbrauchsraten und
in einigen Ausführungsformen die
Lebensdauern, d. h. die Lebensdauerinformationen 58, für die ausgewählten Programme
ab und zeigt eine Liste der ausgewählten Programme, die entsprechend
den Lebensdauerinformationen 58 geordnet ist, an (106).
Die Programmiervorrichtung 20 empfängt (108) eine oder
mehrere durch den Kliniker aus der Liste getroffene Auswahlen und
stellt die ausgewählten
Programme für
die langfristige Verwendung bei der Abgabe der Neurostimulationstherapie an
den Patienten 14 über
die Vorrichtungs-Telemetrie der IMD 12 bereit. In einigen
Ausführungsformen kann
die Programmiervorrichtung 20 außerdem hoch bewertete Programme
mit erwünschten
Lebensdauern aus der Liste der Teilmengen innerhalb des Speichers 62 oder
irgendeines anderen Speichers, wie z. B. eines Speichers, auf den über ein
Netz zugegriffen wird, für
die spätere
Auswahl durch den Kliniker oder den Patienten 14 während einer
Nachbehandlungs-Konsultation speichern.
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Es
sind verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben worden. Die Fachleute auf dem Gebiet werden
jedoch erkennen, dass verschiedene Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen
vorgenommen werden können. Obwohl
die Abschätzung
der Verbrauchsraten und der Batterielebensdauern und eine Darstellung
derartiger Batterielebensdauerinformationen z. B. hierin beschrieben
worden sind, wie sie durch eine einzige Programmiervorrichtung ausgeführt werden,
ist die Erfindung nicht in dieser Weise eingeschränkt. Stattdessen
können
derartige Funktionen durch zwei oder mehr Computer-Vorrichtungen
ausgeführt
werden, die über
eine verdrahtete oder drahtlose Verbindung oder über ein Netz kommunizieren
können.