CN104582790B - 用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构 - Google Patents

Abstract

一种可植入医疗装置(IMD)，其可以包括多个电源电路和电刺激治疗输出电路，所述电刺激治疗输出电路被配置为响应于指定电刺激治疗的控制信号而将所述第一或第二电源电路中的任何一个或多个可控地连接至第一电刺激输出节点或第二电刺激输出节点中的任何一个或多个，以递送电刺激。在一个实施方案中，IMD可以包括电刺激治疗返回电路，所述电刺激治疗返回电路被配置为建立用于经由所述第一电刺激输出节点或所述第二电刺激输出节点中的一个或多个递送的所述电刺激的返回路径。

Description

用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构

优先权声明

在此要求于2012年8月16日提交的Vijayagopal等人的标题为“用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构”的美国临时专利申请系列号61/683,806的优先权的权益，其在此通过引用整体结合于本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于可植入医疗装置的治疗递送体系架构。

技术背景

有源可植入医疗装置(IMD)可以用于治疗多种症状或疾病。例如，IMD可以用于产生用于向一个或多个组织部位，如包括一个或多个心血管或神经靶标递送的治疗性电刺激。这种电刺激治疗可以包括下列一种或多种：心脏起搏治疗、心脏复律或除颤治疗、可以包括自主调节治疗(AMT)的神经刺激治疗、或一种或多种其他电刺激治疗。

在通常可用的IMD中，可以使用为与特定的电极组合、治疗方式、或组织部位一起使用而专用的或硬连线的电源或其他电路产生电刺激。此类治疗方式可以对应于使用仅为用于神经刺激的受控电流型操作而配置的电源电路或仅为用于心脏起搏的受控电压型操作而配置的电源电路。如果将要刺激多个组织部位，这种电源或其他电路通常包括用于对应于相应部位的每个导联或电极配置的专用电源。这种通常可用的IMD仅可以提供关于可用的电极组合或治疗方式的有限的选择。例如，为电流型刺激配置的IMD通常不可以重新配制以提供电压型刺激。

发明内容

IMD可以产生将要被递送至所需组织部位的电刺激。电刺激的递送可以借助可以作为可植入导联组件的一部分而包括的电极。导联组件可以机械和电耦接至IMD以与在IMD中包括的电路连接。

本发明的发明人尤其已经认识到，大量的导联或电极配置可能会使IMD中包括的附随的电路配置复杂化。为了以多种电极配置或使用多种治疗模式支持电刺激，本发明的发明人已经提供了可以包括“交叉开关矩阵(crossbar)”或矩阵配置的电刺激输出电路拓扑结构。这种矩阵配置可以在多种装置类型中普遍使用(例如，用于心脏治疗或神经刺激治疗装置中的一种或多种)。在不浪费集成电路面积或牺牲功率效率的情况下，并且在不需要针对每个特定的可植入装置类型的电源或输出开关电路配置的昂贵的更改下，这种矩阵配置还可以保持电刺激灵活性。

在一个实施方案中，IMD可以包括多个电源电路，如第一电源电路和第二电源电路。IMD可以包括电刺激治疗控制电路，如可以耦接至电刺激治疗输出电路。所述电刺激治疗输出电路可以被配置为响应于指定电刺激治疗的控制信号而将所述第一或第二电源电路中的任何一个或多个可控地连接至第一电刺激输出节点或第二电刺激输出节点中的任何一个或多个，以递送电刺激。

在一个实施方案中，IMD可以包括电刺激治疗返回电路，所述电刺激治疗返回电路耦接至所述电刺激治疗控制电路并且被配置为建立用于经由所述第一电刺激输出节点或所述第二电刺激输出节点中的一个或多个递送的所述电刺激的返回路径。所述第一和第二电刺激输出节点可以被配置为耦接至用于将所述电刺激递送至指定组织部位如心脏组织部位的一个或多个可植入电极或者为一个或多个其他靶标(例如，神经靶标或压力感受器)提供电刺激。

在一个实施方案中，电源电路可以被配置为提供指定的(例如，恒定的)电流、电压、或能量中的一个或多个。例如，可以将电源总线节点发送至电刺激输出节点的任何指定组合，并且可以为这种总线节点提供将要递送的可控电流、电压、或总能量中的任何一个或多个。

在说明性的实施方案中，IMD可以包括多个“N”电源电路、“M”电刺激输出节点、和“O”治疗返回路径。电刺激输出电路可以被配置为将“N”电源电路中的任何一个或多个可控地电连接“M”电刺激输出节点中的任何一个或多个。治疗返回路径电路可以被配置为将任何一个或多个治疗返回路径“O”连接至电刺激输出节点“M”中的任何一个或多个。这种治疗返回路径可以包括一个或多个耦合电容器，如在电刺激递送期间或之后用于建立指定的(例如，可调节的)电容或用于提供在维持电荷平衡状态中使用的特定的指定电容器。此类耦合电容器可以位于电刺激电路中的其他地方。

此概述意在提供对本专利申请的主题的概述。其并非意在提供对本发明的排他或穷举的说明。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。

附图说明

通过以附图中的图为例的方式举例说明各实施方案。所述实施方案是说明性的，并非意在成为本主题的穷举的或排他的实施方案。

图1概括地说明了包括有源可植入医疗装置的***的实施方案。

图2概括地说明了包括有源可植入医疗装置的至少一部分的实施方案。

图3概括地说明了包括有源可植入医疗装置的至少一部分的实施方案。

图4概括地说明了包括如可以在有源可植入医疗装置中包括的电刺激电路的至少一部分的实施方案。

图5概括地说明了如可以使用图1至图4中一个或多个的实例中所示的电路产生的电刺激波形的实施方案。

图6概括地说明了如可以包括将指定电源可控地连接至指定输出节点的方法的技术的实施方案。

具体实施方式

图1概括地说明了可以包括有源可植入医疗装置(IMD)100的实施方案130。在图1的实施方案中，IMD 100可以包括多个电路，如处理器电路102、存储器电路104、或如在图2至5的实施方案中所示的一个或多个其他电路。IMD 100可以位于病人体内，如皮下或肌肉下。IMD 100可以包括一个或多个位于IMD的外壳上的电极(例如，“金属盒(CAN)”电极或“无关(INDIFFERENT)”电极)，或者IMD可以耦接至一个或多个可植入导联组件，如一个或多个可血管内递送的导联组件118A。一个或多个导联组件118A可以被配置为提供对在心脏上、内、或附近的一个或多个部位120的电刺激。例如，此类导联组件可以包括如通过一个或多个血管进入的、一个或多个位于右心室(RV)区域、右心房(RA)区域、或左心室区域(LV)中的电极。IMD 100可以耦接至一个或多个其他导联组件，如第一或第二不位于心脏的导联组件118B或118C中的一个或多个，如用于提供一个或多个神经或其他靶标。在一个实施方案中，由IMD 100产生的电刺激可以与由一个或多个其他可植入或外部装置产生的电刺激配合，或者响应于由一个或多个其他可植入或外部装置提供的信息(例如，响应于感测到的生理信息，如生理阻抗、病人的呼吸、病人的活动水平、病人的姿势、或指示固有或引发的电活动如心脏或神经电活动感测到的事件)。

导联组件118A至118C中的一个或多个可以包括耦接至包括此类导联组件的相应导体的多个电极。通常可用的电刺激装置仅可以提供非常有限数量的用于递送电刺激的可能的电极配置。例如，被配置为提供心动过缓(bradycardia)治疗或充血性心力衰竭(congestive heart failure，CHF)治疗，如心脏再同步治疗(CRT)中的一个或多个的IMD仅可以提供电极组合，如导联-尖端-电极-至-金属盒(例如，单极)配置或导联-尖端-至-导联-环(双极)配置。

在其它实施方案中，如用于CRT治疗，LV导联可以包括多个电极，并且通常可用的IMD仅可以提供非常有限数量的LV导联电极配置的排列，包括非常少的(如果存在的话)“连接(tied)”电极或交叉腔室配置。相比之下，图2至5的实施方案中所示的电路配置概括地说明了基于矩阵的或“交叉开关矩阵”方法，其在用于电刺激的任何电极组合的选择中可以提供几乎无限的灵活性。也可以使用这种基于矩阵的方法以使用独立电刺激电源电路或通过将多个电刺激节点一起电耦接为共阴极或共阳极(例如，“连接”电极配置)在多个部位提供同时的或至少部分同时进行的电刺激。

图2概括地说明了可以包括有源可植入医疗装置(IMD)100的至少一部分的实施方案。IMD 100可以包括如通过第一连接106A(例如，总线)耦接至存储器电路104的处理器电路102。处理器电路可以包括或者可以耦接至电刺激治疗控制电路108。治疗控制电路108可以被配置为将电刺激治疗控制信号提供至第一电源电路110A、第二电源电路110B、或其他电源电路中的一个或多个，如通过第二连接106B。治疗控制电路108可以被配置为将电刺激治疗控制信号提供至电刺激治疗输出电路112(如通过第二连接106B)或电刺激治疗返回电路116(如通过第三连接106C)中的一个或多个。电刺激治疗输出电路112还可以耦接至一个或多个电源电路，如第一或第二电源电路110A或110B。

响应于电刺激治疗控制信号，电刺激治疗输出电路112中的一个或多个节点可以耦接(例如，可控地连接)至第一电刺激输出节点114A或第二电刺激输出节点114B中的一个或多个。类似地，电刺激治疗返回电路116中的一个或多个节点可以耦接(例如，可控地连接)至第一或第二电刺激输出节点114A或114B中的一个或多个。

在一个实施方案中，第一可植入导联组件118A可以电耦接至第一电刺激输出节点114A，如用于使用第一电极122A将电刺激递送至组织部位120。如使用耦接至第二可植入导联组件118B的第二电极122B，可以形成完整电路，所述第二可植入导联组件118B可以耦接至第二电刺激输出节点114B。以这种方式，完整电路可以包括，使用第一或第二电源电路110A或110B中的一个或多个、电刺激治疗输出电路112、第一或第二电刺激输出节点114A或114B中的一个或多个、第一或第二可植入导联组件118A或118B中的一个或多个、第一或第二电极122A或122B中的一个或多个、电刺激治疗返回电路116、和参考节点(例如，如可以表示为“金属盒(CAN)”、“接地(GROUND)”、或“REF”)经由组织部位建立或跨过组织部位施加的电刺激路径。

第一或第二电源电路110A或110B可以提供指定的(例如，恒定的)电压、指定的(例如，恒定的)电流、或指定的总能量中的一个或多个。例如，第一或第二电源电路可以包括开关电容器配置、开关感应器配置、受控电流配置、或一种或多种其他拓扑结构，如包括指定的输出极性。因此，术语“电刺激治疗输出电路”和“电刺激治疗返回电路”并非必须限制向特定方向的电流流动。使用这种电源电路110A或110B，可以产生具有指定恒定电流或电压振幅、或具有指定峰振幅或相应的指定“下降(droop)”连同指定极性的电刺激。以这种方式，可以将第一电刺激输出节点114A或第二电刺激输出节点114B中的任何一个或多个指定为阳极或阴极。

第一、第二、或第三连接106A至106C可以包括各自的或组合的被配置为携带控制信息的导电耦接，或者第一、第二、或第三连接106A至106C中的一个或多个可以包括数字通信总线。在一个实施方案中，电刺激治疗控制电路可以使用直接存储器访问(DMA)或者不需要处理器电路102的介入进入存储器电路104，如用于检索电源电路110A或110B、电刺激治疗输出电路112、或电刺激治疗返回电路116配置的表格或矩阵，如用于递送程序化序列电刺激脉冲。

处理器电路102、存储器电路104、电刺激治疗控制电路108、第一或第二电源电路110A或110B、电刺激治疗输出电路112、或电刺激治疗返回电路116中的一个或多个可以共同整合于或者位于共用集成电路内、或集成电路封装内，如IMD 100的生物相容性气密外壳内。

图3概括地说明了可以包括有源可植入医疗装置(IMD)100的至少一部分的实施方案。IMD 100可以包括多个电源电路，如第一电源电路110A或第二电源电路110B。与在图2的实施方案中一样，第一或第二电源电路110A或110B可以可控地连接至参考节点REF。电刺激治疗输出电路116可以包括电源选择开关(例如，一个或多个固态或机械开关)阵列140。例如，电源选择开关126可以用于将第一电源电路110A耦接至第一电源总线124A。电源选择开关阵列140可以被配置为，如响应于由电刺激治疗控制电路108提供的控制信号，而允许将多个电源中的任何一个或多个可控地连接至第一电源总线124A、第二电源总线124B、或“第N”电源总线124N中的任何一个或多个。

电刺激治疗输出电路112可以包括治疗递送开关150(如包括第一治疗递送开关128)的阵列。例如，治疗递送开关150的阵列可以被配置为,如响应于由电刺激治疗控制电路108提供的控制信号,而将电源总线124A、124B、至124N中的任何一个或多个可控地连接至多个电刺激输出节点如第一电刺激输出节点114A、第二电刺激输出节点114B、或“第M”电刺激输出节点114M中的任何一个或多个。

治疗返回电路116可以提供从电刺激输出节点114A至114M中的任何一个或多个开始的返回路径，如用于提供返回至电源124A或124B中的一个或多个的完整电路。一个或多个返回开关，如返回开关132，可以用于如通过参考节点REF可控地连接。以这种方式，可以将电刺激输出节点114A至114M中的任何一个或多个指定为阴极或阳极。

如在图4的实施方案中所示，可以包括一个或多个电容器，如与电刺激治疗递送通路或“向量”串联。可以包括这种串联(例如，交流(AC)“耦接”)的电容器作为沿着一个或多个电源总线(例如，第一电源总线124)或其他地方的返回电路116、一个或多个电源电路中的一个或多个的一部分。如在图4和5的实施方案中所示，对于特定的刺激通路或向量，可以维持电荷平衡或不带电状态，如使用用于通过串联电容器递送电刺激和用于提供“再充电”持续时间二者的指定电容器配置，其中这种电容器可以跨过前面使用的指定治疗递送电极连接以抵消在组织部位处归因于之前的刺激的任何残留的极化。这种再充电可以通过开关启动，如耦接至参考节点REF的返回开关132。

图4概括地说明了可以包括如可以在有源可植入医疗装置(IMD)中包括的电刺激电路的至少一部分的实施方案400。与以上关于图2和3讨论的实施方案相似，电刺激电路400可以包括两个以上电源电路，如由电源1至电源4表示的四个电源电路的阵列。这种电源电路可以可控地连接至电源总线中的任何一个或多个，如由PWR_SUPPLY_BUS表示的第一电源总线124。这种可控的耦接可以响应于通过如由CONTROL_LINK表示的连接或总线提供的控制信号。这种控制信号可以用于控制在电源开关阵列140中包括的一个或多个开关，如第一电源开关126(例如，包括相应的场效应晶体管的传输门(transmission gate)结构)的状态。

如使用作为返回电路的一部分而包括的返回开关阵列160A，可以建立返回路径。这种返回开关的阵列160A可以用于使用第一返回开关132将任何一个或多个电刺激输出节点连接至一个或多个电容器总线，如由CAP_BUS表示的电容器总线142。这种电刺激输出节点可以包括一个或多个端子，其将要连接至一个或多个相应的位于组织的电极，如右心室环(RVR)电极、右心室尖端(RVT)电极、右心室线圈(RVC)电极、右心房尖端(RAT)电极、右心房环(RAR)电极、右心房线圈(RAC)电极、左心室第一至第四电极(LV1至LV4)、金属盒电极、或一种或多种其他电极。例如，其他电极可以包括神经刺激电极。神经刺激电极的实例包括，但不限于，神经套囊(nerve cuff)，如颈迷走神经、用于神经靶标的经血管刺激的血管内输送的神经电极、或被配置为附着在神经靶标中或与神经靶标邻近的电极。例如但并非限制，神经靶标可以包括压力感受器或或化学感受器区域，神经干如迷走神经神经、舌咽神经、颈动脉窦神经、舌下神经、肾神经等，心脏脂肪垫，或脊神经或神经根。

使用包括一个或多个晶体管开关如第一电容器开关138的电容器开关阵列160B，可以将如包括第一电容器142A或第二电容器142B的电容器阵列134可控地连接至任何一个或多个电容器总线，如电容器总线142。例如，开关阵列160B可以包括开关的矩阵，从而在电容器阵列134中包括的任何一个或多个电容器可以在任何一个或多个电容器总线和参考节点REF之间可控地耦接。以这种方式，电容器阵列可以提供仅与特定的输出节点配置相关的耦合电容器装置，如包括至少部分通过指定阵列中的所述电容器以针对所给定的电刺激通路或向量并联结合而确定的指定电容值。

如果针对特定的电极配置在相应的耦合电容器(例如，第一电容器142A)上建立特定的电荷，开关阵列160B可以用于建立包括相同的相应电容器(或多个电容器)的再充电通路，以在电刺激之后提供电荷平衡，如用于抑制该特定的电极配置的不需要的后电位或极化伪像。

如在图4的实施方案中讨论的，在电刺激的递送后，归因于电极-组织界面处的电荷累积，组织部位可以出现这种后电位或极化伪像。这种作用可能会负面增加电刺激捕获阈值或者可能会被错误地检测为固有事件，如在没有出现收缩时的心脏收缩。在长时间范围内，如归因于电化学或生物影响的腐蚀作用，这种后电位可能会加速电极的腐蚀或降解。为了抑制或消除这种后电位或极化，可以使用再充电开关136，如用于将相应的电源总线124耦接至参考节点(例如，REF)，代替在电刺激递送后的一个或多个电源电路，然而在其他情况下使用相同的电刺激输出开关128和电容器开关阵列160B配置(例如，可以打开电源开关126，但是其他开关可以保持不变)。

这种“被动的”再充电可以使用所选择的耦合电容器以将过量的电荷从电极-组织界面中经由选择的输出节点被动地排出。在说明性的实例中，可以使用第一电源在RVT输出节点(例如，如被指定为阴极)与RVR输出节点(例如，如被指定为阳极)之间递送电刺激。接着，在电刺激递送后，可以在RVT与RVR输出节点之间重新建立在电刺激递送期间使用的耦合电容器配置，以允许任何积累的电荷流回至耦合电容器中。备选地，可以使用“主动的”再充电，如通过产生和施加具有相反极性并且因此相反电荷的电刺激，以抵消这种极化伪像，如使用反极性配置中的第一电源电路或者使用第二电源电路。这种“主动的”再充电的振幅并非必须与在初次电刺激期间使用的振幅相同。可以相应地调节“主动的”再充电的持续时间以在电刺激递送和相应的“主动的”再充电事件的组合后提供净中性电荷。

图4的实施方案示出了在电刺激电路400的返回侧上布置的开关阵列160B和电容器阵列134，但是电容器阵列134或开关阵列160B并非必须位于电刺激电路的这个部分。例如，电容器阵列134和开关阵列160B可以与一个或多个电源总线串联放置(例如，以允许在电容器阵列134中包括的指定电容器的选择，从而在第一电源开关126和电刺激输出开关128之间可控地串联放置)，或者位于其他地方。在电刺激电路中可以包括其他被动或主动组件，如一个或多个瞬时电压抑制器、电阻器、或电容器(例如，用于提供电路保护或用于建立所需的高的低通或高通滤波器配置)。

为了闭合电刺激通路，治疗递送开关150的阵列可以包括一个或多个电刺激输出开关，如第一电刺激输出开关128(例如，传输门结构)。第一电源开关126或第一电刺激输出开关128中的一个或多个可以用于启动或终止电刺激的产生(例如，用于闭合电刺激通路的最后的开关可以用于通过闭合或打开电刺激电路来切换电刺激的递送或抑制)。可以将用于启动或终止电刺激的开关指定为提供所需的开或关特性(例如，当传导时低电阻，指定的打开或关闭时间，或指定的反向击穿或抑制(holdback)电压)。

在以上和以下讨论的实施方案中，可以将单个电刺激输出节点配置为阳极或阴极，然而，其他配置是可能的，如包括多个电耦接至以提供共阳极或共阴极的节点(例如，用于建立“连接”电极配置)。

图5概括地说明了如可以使用图1至图4中一个或多个的实施方案中所示的电路产生的电刺激波形的实施方案500。可以将图5中所示的波形的多个部分的振幅指定为如与指定的神经刺激波形有关的电流振幅，或者指定为如与指定的心脏起搏或其他电刺激波形有关的电压振幅。图5的波形500意在是说明性的，如显示出多相波形。可以根据以上和以下讨论的实施方案产生其他波形，如多相脉冲(例如，单脉冲)、双相脉冲、三相脉冲、或具有指定电压或电流振幅或持续时间的一种或多种其他类型的序列的脉冲。

在图5中，在第一时间T1，可以建立第一脉冲振幅A1。向前参照图4，这种振幅可以对应于电源电路的输出振幅。这种振幅可以是可程序化的或固定的，或者使用分压器或分流器或镜面电路中的一个或多个建立。在指定的持续时间W1后，脉冲可以在第二时间T2截断。在图5中，显示脉冲为向参比振幅REF降回。然而，在其他实例中，可以借助能够在指定的第一脉冲持续时间W1内维持相对恒定输出振幅的电源产生脉冲。指定的第一相间持续时间D1可以将第一脉冲与第二脉冲分开。D1可以是可程序化的，尽管可以如通过切换电刺激输出电路的等待时间或重新配置等待时间来建立最小间期。

在第三时间T3，在指定的第一相间持续时间D1后，可以建立第二脉冲振幅A2。这种第二脉冲可以具有指定的极性，如与第一脉冲的极性相反(例如，可以将在第一脉冲期间建立的“阴极”输出节点指定为用于第二脉冲的“阳极”)。第二脉冲并非必须是与第一脉冲相同的“方式”。例如，第一脉冲可以是电压型脉冲，并且第二脉冲可以是具有指定峰电流振幅的电流型脉冲。在指定的第二脉冲持续时间W2后，可以在在T4终止第二脉冲。

在T5，如在第二相间持续时间D2后，可以建立第三脉冲振幅A3。第三脉冲可以用第三电源产生，或者可以使用如在以上实施方案中讨论的“再充电”配置建立。例如，在T6，如在指定的第三脉冲持续时间W3后，可以立刻启动第四脉冲，如包括第四脉冲振幅A4。取决于电刺激电路的开关配置，如，如果启动两个连续的“再充电”脉冲，开关状态的一些组合可以提供很短的或不提供等待时间。在T7，可以终止第四脉冲。以这种方式，可以建立多种不同的波形形态。

可以根据在传输过程中(on-the-fly)动态产生的开关状态的序列建立图5的波形500，以提供用于电刺激电路的控制信号，如使用微处理器或面向应用的集成电路(ASIC)。在一个实施方案中，在一个实施方案中，开关状态的序列可以储存在存储器电路中，并且这种“向量”的序列(例如，刺激向量表)可以经由电刺激电路按顺序循环以提供所需的图案或波形。这种控制信号的序列可以是与内部振荡器或时钟电路非同步的或同步的。在一个实例中，如在故障状态期间，如通过使用不依赖微处理器或微处理器时钟电路建立的控制信号，可以维持基本的电刺激能力，以根据这种向量表提供指定的开关状态的序列。

例如但并非限制，一些实施方案可以递送电刺激波形，以提供间歇性神经刺激(INS)，其在当递送一个刺激脉冲或一组成群的刺激脉冲时刺激的间期为打开与当未递送刺激脉冲时刺激的间期为关闭之间交替出现。神经刺激可以使用受控的电流型电刺激。因此，例如，一些实施方案可以在神经刺激短阵内递送多个单相或双相脉冲。可以以指定的脉冲频率递送在神经刺激短阵内递送的脉冲。这种脉冲还具有指定的振幅。脉冲频率和脉冲振幅二者均可以用于控制神经刺激治疗的剂量。刺激打开间期的持续时间可以被称为刺激持续时间或短阵持续时间。短阵持续时间也可以影响神经刺激治疗的剂量。刺激打开间期的开始可以被称为临时参照点神经刺激(NS)事件。相继的NS事件之间的时间间期可以被称为INS间期，其也可以被称为刺激期或短阵期。短阵期或在一定时间段内发生的神经刺激事件的数量也可以影响神经刺激的剂量。

对于作为间歇性的神经刺激的应用来说，当施加神经刺激时，刺激持续时间(例如，打开间期)通常可以小于刺激期(例如，INS间期)。INS的关闭间期的持续时间通常由打开间期和INS间期的持续时间来确定。打开间期相对于INS间期的持续时间(例如，表示为比值)有时被称为INS的工作循环。医师或临床医师可以控制一个或多个神经刺激参数的调节以控制刺激强度。例如，可以对神经刺激的剂量进行滴定以提供神经刺激的治疗上或预防上有效的剂量。剂量通常包括在给定时帧处的神经刺激的量或强度，并且还包括在一段时间被递送的神经刺激的次数。可以通过调节参数如振幅、工作循环、持续时间、和或神经刺激的频率、或在一段时间内发生的神经刺激事件的数量来调节神经刺激的强度。此外，可以调节刺激的极性以适应不同的电极配置。例如，可以植入多极神经刺激导联。

本主题可以与不同类型的神经刺激导联一起使用，并且可以用于在确定是否将会使用特定的电极递送神经刺激以及电极是否将会起阳极或阴极的作用中提供灵活性。例如，可以将神经刺激电极配置在三极电极配置中以递送单向神经刺激。作为另一个实例，通过允许一个或多个阳极和一个或多个阴极，可以调整使用至刺激神经靶标的电场以提供神经靶标的有效刺激。还可以调整电场以避免其他组织(例如，肌肉或其他神经)的不希望的刺激。

图6概括地说明了如可以包括将指定电源可控地连接至指定输出节点的方法的技术的实施方案。在602中，第一电源电路或第二电源电路可以可控地连接至第一电刺激输出节点或第二电刺激输出节点中的任何一个或多个，如响应于控制信号。这种配置可以用于使用一个或多个可以连接至相应电刺激输出节点的电极将电刺激递送至指定组织部位。

在604中，可以为经由第一电刺激输出节点或第二电刺激输出节点中的一个或多个递送的电刺激建立返回路径，如响应于控制信号。

据信，可以在多种电刺激装置类型中使用在图1至6的实施方案中示出和讨论的基于模块化矩阵的输出电路配置，如提供用于支持多种治疗的最大灵活性。此类治疗可以包括使用用于心脏再同步治疗(CRT)装置的四极左心室可植入导联配置。另一种治疗可以包括如为一种或多种自主调节治疗(AMT)、或为其他治疗如疼痛治疗(pain management)提供指定的电流型神经刺激波形。AMT治疗可以用于治疗心力衰竭(heart failure，HF)、膀胱过度活动症(over-active bladder，OAB)、睡眠呼吸暂停(sleep apnea)中的一种或多种，或一种或多种其他疾病或症状。可用的电刺激输出节点配置可以是可程序化限定的，如通过非易失性存储器的工厂或现场编程，以建立预设类型的可用电刺激方式或输出配置。

可以部分地使用关于装置型号或将要由该装置提供的治疗的信息建立此类预设(例如，仅心房、仅心室、两个腔室、CRT、AMT)。对于实验装置来说，对较宽范围的可能的电源电路配置或输出节点配置的访问可以是“未锁定的”。

以上讨论的实施方案涉及多种电源电路，但是通常此类“电路”可以包括较少的有效稳压电源电路，如被配置为提供分压器或分流器、或电流反射镜结构。以这种方式，可以建立由一个或多个共享电源电路提供能量的一个或多个指定的电压或电流来源。之后可以将此类指定的电压或电流来源可控地切换至所选择的电源总线以产生电刺激。

在本文中所示出和描述的组件和其他电路可以使用软件、硬件、固件和/或它们的组合实施。本文中所描述的方法实例可以至少部分是机器或计算机实现的。一些实例可以包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令是可操作的从而将电子设备配置为执行如以上实例中所描述的方法。这样的方法的实施可以包括代码，如微码、汇编语言代码、高级语言代码等。这样的代码可以包括用于执行多种方法的计算机可读指令。

上述详述目的是举例说明，并不是限制。在阅读并且理解上述说明后，本领域技术人员将清楚其他的实施方案。因此，本发明的范围应该关于附上的权利要求以及这些权利要求有权获得保护的等价物的全部范围所确定。

Claims (18)

1.一种可植入医疗装置，所述可植入医疗装置包括：

第一电源电路；

第二电源电路；

电刺激治疗控制电路；

电刺激治疗输出电路，所述电刺激治疗输出电路耦接至所述电刺激治疗控制电路以及所述第一电源电路和所述第二电源电路，所述电刺激治疗输出电路被配置为响应于指定电刺激治疗的控制信号而将所述第一电源电路可控地连接至一个或多个电刺激输出节点以递送第一电刺激治疗，或者将所述第二电源电路可控地连接至电刺激输出节点中的一个或多个以递送第二电刺激治疗；以及

电刺激治疗返回电路，所述电刺激治疗返回电路耦接至所述电刺激治疗控制电路并且被配置为响应于所述控制信号而在递送所述第一电刺激治疗时建立第一返回路径且在递送所述第二电刺激治疗时建立第二返回路径，所述第一返回路径在电刺激输出节点中的至少一个和参考节点之间具有电容以被动地排出电荷来在所述第一电刺激治疗期间提供或者维持电荷平衡状态，所述第二返回路径在电刺激输出节点中的至少一个和参考节点之间具有电容以被动地排出电荷来在所述第二电刺激治疗期间提供或者维持电荷平衡状态；

其中所述电刺激输出节点中的每一个被配置为耦接至一个或多个可植入电极。

2.根据权利要求1所述的可植入医疗装置，其中所述返回电路包括耦接至相应的开关的两个以上相应的电容器的阵列，并且其中所述返回电路经由使用在所述两个以上相应电容器的阵列中包括的一个或多个电容器建立的指定电容而在参考节点与所述电刺激输出节点中的一个或多个之间电耦接。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述指定的电刺激治疗包括指定的神经刺激治疗或指定的心脏起搏治疗。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述第一电源电路包括被配置为提供指定电流的电流型电源电路，并且其中所述第二电源电路包括被配置为提供指定电压的电压型电源电路。

5.根据权利要求1或2中任一项所述的可植入医疗装置，所述可植入医疗装置包括多个电源电路和多个电刺激输出节点；并且

其中，响应于所述电刺激治疗控制电路，所述电刺激治疗输出电路和所述电刺激治疗返回电路被配置为，使用分别可控连接至所述多个电源电路中包括的相应电源电路的所述多个电刺激输出节点的指定组合，产生用于在两个不同的相应指定组织部位处递送的两个以上至少部分同时进行的相应电刺激治疗。

6.根据权利要求1或2中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述指定电刺激治疗的控制信号限定电刺激形态、电刺激输出节点配置的规范、电源电路配置的规范、或返回路径配置的规范中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的可植入医疗装置，其中所述电刺激治疗输出电路包括对应于相应电源的相应电源选择开关和对应于相应电刺激输出节点的相应治疗递送开关；并且

其中所述指定所述电刺激治疗的控制信号限定所述相应电源开关和所述相应治疗递送开关的状态。

8.根据权利要求7所述的可植入医疗装置，其中所述相应电源选择开关或相应治疗递送开关中的一个或多个包括传输门结构，并且其中所述电刺激治疗输出电路和所述电刺激治疗返回电路包括共用的集成电路组件。

9.根据权利要求1所述的可植入医疗装置，其中所述电刺激治疗控制电路被配置为控制用于经由电刺激输出节点的指定组合递送的电刺激的产生，所述电刺激包括在使用所述第一电源电路的第一持续时间期间的第一指定振幅和第一指定极性以及在使用所述第二电源电路的第二持续时间期间的第二指定振幅和第二指定极性。

10.根据权利要求9所述的可植入医疗装置，其中所述电刺激包括双相波形。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述电刺激包括多相波形，所述多相波形包括对应于由相应电源电路产生的电刺激的相应的相。

12.根据权利要求1或2中任一项所述的可植入医疗装置，所述可植入医疗装置还包括可植入导联，所述可植入导联包括电极；并且

其中，所述电刺激输出节点中的至少一个经由所述可植入导联电耦接至所述电极。

13.一种可植入医疗装置，所述可植入医疗装置包括：

至少一个处理器；和

至少一个存储器电路；

其中所述至少一个存储器电路包括指令，当被所述至少一个处理器执行时，所述指令使得所述可植入医疗装置：

响应于指定电刺激治疗的控制信号并且使用耦接至电刺激治疗控制电路以及第一电源电路和第二电源电路的电刺激治疗输出电路，将第一电源电路可控地连接至一个或者多个电刺激输出节点以递送第一电刺激治疗或将第二电源电路可控地连接至电刺激输出节点中的一个或者多个以递送第二电刺激治疗；并且

在递送所述第一电刺激治疗时建立第一返回路径且在递送所述第二电刺激治疗时建立第二返回路径，所述第一返回路径在电刺激输出节点中的至少一个和参考节点之间具有电容以被动地排出电荷来在所述第一电刺激治疗期间提供或者维持电荷平衡状态，所述第二返回路径在电刺激输出节点中的至少一个和参考节点之间具有电容以被动地排出电荷来在所述第二电刺激治疗期间提供或者维持电荷平衡状态；

其中所述电刺激输出节点中的每一个被配置为耦接至一个或多个可植入电极。

14.根据权利要求13所述的可植入医疗装置，其中使得所述可植入医疗装置建立所述第一返回路径或所述第二返回路径的所述指令包括经由使用在两个以上相应电容器的阵列中包括的一个或多个电容器建立的指定电容而将参考节点耦接至所述电刺激输出节点中的一个或多个的指令。

15.根据权利要求13或14中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述指定的电刺激治疗包括指定的神经刺激治疗或指定的心脏起搏治疗。

16.根据权利要求13或14中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述指定电刺激治疗的控制信号限定电刺激形态、电刺激输出节点配置的规范、电源电路配置的规范、或返回路径配置的规范中的一种或多种。

17.根据权利要求13或14中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述第一电源电路包括被配置为提供指定电流的电流型电源电路，并且其中所述第二电源电路包括被配置为提供指定电压的电压型电源电路。

18.根据权利要求13或14中任一项所述的可植入医疗装置，其中所述存储器电路包括这样的指令：所述指令使得所述可植入医疗装置使用分别可控连接至多个电源电路中包括的相应电源电路的多个电刺激输出节点的指定组合以产生用于在两个不同的相应指定组织部位处递送的两个以上至少部分同时进行的相应电刺激治疗。