CN105682733B - 用于避免背根刺激的部分控制 - Google Patents

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Abstract

一种治疗神经刺激***被配置成为患者提供治疗。神经刺激***包括神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入，所述神经刺激导线具有沿纵轴布置的电极阵列；神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极；以及控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将所述电极阵列的一个活性电极配置为阴极，并且将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电极阵列的两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置选择刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据所选择的刺激幅度值比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。

Description

用于避免背根刺激的部分控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年10月30提交的美国临时专利申请序列号61/897,739的优先权权益，其通过引用整体包含再此。
技术领域
本发明涉及一种组织刺激***，并且更具体地涉及一种用于刺激脊髓组织的***和方法。
背景技术
可植入式神经刺激***已被证明是对多种疾病和不适有疗效。心脏起搏器和可植入式心脏除颤器(ICD)已被证明对治疗一些心脏疾病(如心律失常)非常有效。脊髓刺激(SCS)***早已被接受为用于治疗慢性疼痛综合症的治疗方式，且组织刺激的应用已开始扩展至额外的应用，如心绞痛和失禁。深部脑刺激(DBS)已被用于治疗难治性慢性疼痛综合征超过十几年，且DBS最近也被应用至额外的区域，如运动障碍和癫痫。进一步地，在最近的调查中，外周神经刺激(PNS)***已被证明对慢性疼痛综合征和失禁的治疗具有疗效，且一些额外的应用目前也在进行调查。此外，功能性电刺激(FES)***已被应用于恢复脊髓损伤患者的瘫痪四肢的一些功能。
这些可植入神经刺激***的每一个典型地包括：一个或多个电极携带刺激导线，其在期望的刺激部位植入；以及神经刺激器，其从刺激部位远程植入，但耦合到刺激导线。因此，电脉冲可以从神经刺激器递送到刺激导线以刺激或激活一定体积的神经组织。特别是，在至少一个阴极电极和至少一个阳极电极之间传送的电能产生电场，当其足够强时，去极化(或“刺激”)神经元超过阈值水平，从而诱发沿神经纤维传播的动作电位(AP)的烧制。
刺激能量可以在导线放置过程中和在导线放置过程后被递送到电极，以验证该电极正在刺激目标神经元素和制定最有效的刺激方案。该方案将决定在任何特定时间哪个电极拉电流脉冲(阳极)，以及哪个电极罐电流脉冲(阴极)，以及所述电流脉冲的幅度和持续时间。刺激方案通常将是为必须刺激以提供治疗益处的所有目标组织提供刺激能量、而最小化刺激非目标组织的体积的刺激方案。在SCS的情况下，这样的治疗益处是“感觉异常”，即，由通过电极施加的电刺激影响刺痛感。
为了没有在患者体内引起不适或不自主运动的移动的情况下产生感觉异常的感觉，通常希望优先刺激背柱中的神经纤维(DC神经纤维)，其主要包括感觉神经纤维，背根中是神经纤维(DR神经纤维)，其包括感觉神经纤维和运动反射神经纤维以及与本体感受有关的那些。
虽然DC神经纤维在常规SCS中是预期的目标，但是实际上，由于几何、电、解剖和生理原因，DR神经纤维经常首先被征召。例如，DR神经纤维包括具有比最大的附近DC神经纤维直径更大的纤维，因此，具有它们被刺激所处的较低阈值。归因于DR纤维的较低阈值的其他因素包括：相比DC纤维的阈值的它们潜在优先取向，以及在DR神经纤维进入脊髓的入口处的不均匀性和周围介质的各向异性。因此，DR神经纤维仍可比附近的DC神经以外细胞刺激水平产生AP。其结果是，所期望被刺激的DC神经纤维可以具有比进行DR神经纤维更低的刺激概率，因此，本体感受纤维通常可以导致患者的不适。另外，运动反射弧可以被激活，导致不希望的运动征召。这两种情况可以防止与患者的疼痛区一致的感觉异常。
出于诸如这些原因，通常期望的是，通过以最大化DC神经纤维的激励同时最小化DR神经纤维的激励的方式来修改神经组织被激活所处的阀值，从而相比DR神经纤维优先刺激DC神经纤维；也就是说，为了增加DR/DC阈值比。这可以通过将电脉冲罐到位于脊髓的中心的阴极电极以去极化邻近阴极电极的目标组织，由此沿所述DC神经纤维创建AP来实现，而电脉冲可以被拉至在阴极电极两侧的阳极电极，以超极化邻近阳极电极的非目标组织，从而增加DR神经纤维的阈值。
在典型的例子中，为了刺激DC神经纤维，同时防止对DR神经纤维的刺激，SCS***可以激活在内外侧电场中的单个阴极侧翼的阳极，其中单个阴极为DC纤维提供刺激能量，同时侧翼阳极增加阈值，因此，防止DR纤维的征召，如图1所示。
由于脊髓的每一侧上的多个DR神经纤维可足够靠近阴极以被无意中刺激，所以在阴极的各侧上的多个阳极可以激活以便防止刺激这些DR神经纤维。例如，在一种方法中，中心阴极为DC纤维提供刺激能量，并且两对阳极(一对在脊髓的一个横向侧上的阴极的近头尾侧翼，而另一对在脊髓的另一侧上的阴极的近头尾侧翼)防止刺激DR神经纤维，如图2所示。通常，假设该背根纤维的所有位点都等同地受到阳极影响，电流被等同地分配给阳极(即，在每个阳极上25％的电流)。
当DR纤维垂直进入脊髓时，这种假设可能是正确的。然而，如图3所示，DR神经纤维和脊髓的纵轴之间的角度趋向于随着在尾方向向下移动脊髓而增加(即，位于更近头椎骨段的DR神经纤维将以更浅角度(甚至垂直)进入脊髓，而位于更近尾椎骨段的DR神经纤维将以更陡的角度进入脊髓。在后一种情况下，在图2中所示的阳极上相等的电流分布可能不是最佳的。
在这里，因此，仍然需要一种用于相比DR神经纤维而优先刺激DC神经纤维的改进技术。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种治疗神经刺激***。神经刺激***包括神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入。神经刺激导线包括具有纵轴的桨和电极阵列。该电极阵列可以以沿着纵轴延伸的多个列来布置。
神经刺激***进一步包括神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极，以及控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将(例如第一电极列中的)活性电极配置为阴极，并且将从所述阴极纵向侧翼和横向偏移的(例如第二电极列中的)两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置选择两个阳极的刺激幅度值的比，以及指示所述神经刺激装置根据所选择的刺激幅度值的比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。
在可选的实施例中，控制/处理电路进一步被配置成指示所述神经刺激装置将纵向位于所述阴极侧面并与其横向偏移的另外两个活性电极(例如第三电极列)配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置选择另外两个阳极的另一个刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据另外所选择的刺激幅度值比在所述另外两个阳极之间分配电刺激能量。
控制/处理电路被配置成确定所述两个阳极中更近首部的一个以及所述两个阳极中更近尾部的一个。基于神经刺激导线的纵向位置，所述更近首部的阳极的刺激幅度值可以大于所述更近尾部的阳极的刺激幅度值。
特别地，控制/处理电路被配置成如果所述纵向位置是脊髓的颈部区域则选择用于所述两个阳极的第一刺激幅度值比，并且如果所述纵向位置是脊髓的胸部区域则选择用于所述两个阳极的第二刺激幅度比。与所述第二刺激幅度比相比，所述第一刺激幅度比更靠近一。在一个实施例中，第二刺激幅度比至少是二。在另一个实施例中，第二刺激幅度比至少是四。
神经刺激***进一步包括存储器，其被配置成存储包含多个不同的刺激幅度比和相关的神经刺激导线位置的查找表。控制/处理电路被配置成通过将所述神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置与在所述查找表中存储的所述神经刺激导线位置的一个进行匹配，并且选择与所匹配出的神经刺激导线位置相关联的所述刺激幅度比，来选择刺激幅度比。
在一个实施例中，控制/处理电路可以被包含在所述神经刺激装置内。在替选实施例中，控制/处理电路被包含在外部控制器内。
在一个实施例中，神经刺激装置可以被配置成确定所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置。在替选实施例中，神经刺激导线可以进一步包括用户接口，其被配置成接收限定了所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的用户输入。
根据本发明的第二方面，提供一种与耦合到沿着患者的脊柱纵轴(例如，列)布置的电极阵列的神经刺激装置一起使用的外部控制器。外部控制器包括：用户接口(例如定向控制器)，所述用户接口被配置成接收用户输入(例如识别相对于电极阵列的期望的刺激区域)；控制/处理电路，其被配置成响应于所述用户输入生成刺激参数集合，所述刺激参数集合包括将所述电极的(例如第一列电极的)一个指定为阴极，并且将纵向位于所述阴极且与其横向偏移的(例如第二列电极的)两个电极指定为阳极的电极组合；以及输出电路，其被配置成将所述刺激参数集合传送到所述神经刺激装置。所述刺激参数集合进一步包括具有基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的比的用于所述两个阳极的刺激幅度值。
控制/处理电路可以进一步被配置成响应于所述用户输入生成一连串刺激参数集合，所述一连串刺激参数集合中的每一个包括将所述第一电极列中的所述电极的一个指定为阴极、并且将所述第二电极列中的从所述阴极纵向侧翼和横向偏移的两个电极指定为阳极的电极组合。
控制/处理电路可以以上述相同的方式选择阳极的刺激幅度的适当的比以及以上述相同的方式将纵向位于所述阴极且与其横向偏移的另外两个电极指定为阳极。
根据本发明的第三方面，公开一种使用沿着患者的脊柱纵轴(例如多个列)布置的电极阵列为患者提供治疗的方法。所述方法包括：确定所述电极阵列相对于脊髓的纵向位置；配置(例如第一列电极中的)一电极作为阴极以及配置纵向位于所述阴极且与其横向偏移的(例如第二列电极中的)两个电极作为阳极；基于确定出的所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置来选择用于所述两个阳极的刺激幅度值比；以及将电刺激能量递送到所述电极的活性电极，使得根据所选择的刺激幅度值的比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。在可选的方法中，纵向位于所述阴极且与其横向偏移的(例如在第三列电极中的)两个或更多个电极作为阳极可以被配置成阳极并且以上述相同的方式可以在所有阳极当中分配电能量。
可以以上述相同的方式自动地或手动地确定所述电极阵列相对于脊髓的纵向位置。可以以上述相同的方式执行选择阳极的刺激幅度比的方法。
根据意指示出而不是限制本发明的以下优选实施例的详细说明本公开的其它和另外的方面和特征将变得显而易见。
附图说明
附图示出本发明的优选实施例的设计和实用性，其中类似的元件由共同的参考数字所表示。为了更好地理解如何获得本发明的上述和其它优点和目的，将参照其具体的实施例对上面简述的本发明提供更特别的描述，其将在附图中进行阐明。要理解的是这些附图仅描绘本发明的典型实施例且因此不被认为是用于限制其范围，且将通过使用附图利用附加的特殊性和细节来描述和解释本发明，其中：
图1是脊髓和用于创建刺激脊髓的内外侧场的现有技术电极布置的截面图；
图2是脊髓和用于创建内外侧场，同时避免刺激背根(DR)神经纤维的现有技术电极布置的冠状图；
图3是示出沿着脊髓的DR神经纤维的取向的脊髓的冠状图。
图4是根据本发明布置的脊髓刺激(SCS)***的一个实施例的平面图；
图5是在图4的SCS***中使用的可植入脉冲发生器(IPG)和桨式神经刺激导线的平面图；
图6是患者使用的图4的SCS***的平面图；
图7是阴极-阳极电极布置的冠状图，该布置可以创建内外侧场以使用图5的神经刺激导线刺激脊髓组织；
图8a-8f是使用位于脊柱的三个不同部分的神经刺激导线创建的阴极-阳极电极布置的冠状视图；
图9是示出基于图6的所植入神经刺激导线相对于脊髓的纵向位置在神经刺激导线的特定列上的阳极的刺激振幅比的表；
图10是在图4的SCS***中使用的临床医生的编程器(CP)的框图；
图11是在手动编程模式中的图10的CP的用户接口的平面图，其中，用户手动选择电极，并且在其中分配电能；
图12是在图11的手动编程模式中的用户接口的平面图，其中所选电极之间的电能的分配被自动地确定；
图13是在图12的手动编程模式中的用户接口的平面图，其中用户手动修改所选电极之间的电能的自动分配；
图14是在电子滚动模式中的图10的CP的用户接口的平面图，特别示出了第一细分电极配置；
图15是在图14的电子滚动模式中的用户接口的平面图，特别示出了第二细分电极配置；以及
图16是在图14的电子滚动模式中的用户接口的平面图，特别示出了第三细分电极配置。
具体实施方式
首先转向图4，一种示例性的脊髓刺激(SCS)***10通常包括可植入式神经刺激导线12、可植入式脉冲发生器(IPG)14(或者可替选的射频接收器刺激器)、外部远程控制器RC16、临床医生的编程器(CP)18、外部试验调制器(ETS)20和外部充电器22。
IPG 14经由导线延伸部24物理连接到刺激导线12，该刺激导线12带有多个布置成阵列的电极26。如下面将更详细描述，IPG14包括脉冲生成电路，该脉冲生成电路根据调制参数集合将电调制能量以脉冲式电波形(即一个时间序列的电脉冲)形式递送至电极阵列26。
具有与IPG14类似的脉冲生成电路的ETS 20还根据刺激参数集合将电刺激能量递送至电极阵列26。ETS 20和IPG 14之间的主要区别是ETS 20是非植入式装置，其在植入了神经刺激导线12后并在植入IPG 14前在试验的基础上进行使用以测试要被提供的刺激的效果。
RC 16可以用于经由双向RF通信链路32而遥感控制ETS 20。一旦植入IPG 14和神经刺激导线12，RC 16就可以用于经由双向RF通信链路34而遥感控制IPG 14。这种控制允许IPG 14被打开或关闭以及在植入后使用不同刺激程序进行编程。一旦IPG 14被编程了，它的电源就已被充电或以其他方式补充，IPG 14可以用于在没有RC 16的情况下被编程。
CP 18在手术室和后续会晤中提供用于编程IPG 14和ETS 20的临床医生详细刺激参数。CP 18可以经由IR通信链路36通过RC 16与IPG 14或ETS 20间接通信来执行该功能。可替代地，CP18可以经由RF通信链路(未示出)而与IPG 14或ETS 20直接通信。外部充电器22是用于通过感应链路38经皮充电IPG 14的便携式装置。
由CP18提供的临床医生详细的刺激参数也用于对RC 16进行编程，从而可通过在独立模式(即没有CP 18的协助)中的RC 16的操作而对刺激参数进行后续修改。在本发明中，CP 18可以被用来确定电极26相对于脊髓的纵向位置，在此基础上，电能被最佳递送到电极，使得相比后根神经纤维(DR神经纤维)背柱神经纤维(DC神经纤维)被优先刺激，如将在下面进一步详细说明。
对于本说明书的目的，术语“神经刺激器”、“刺激器”、“神经刺激”和“刺激”通常是指影响神经组织的神经元活性的电能的递送，其可以是兴奋性或抑制性的；例如通过发起动作电位，抑制或阻断动作电位的传播，影响神经传送器/神经调制器释放或吸收的改变，和引起脑组织的神经可塑性或神经发生的改变。为了简单起见，本文将不对RC 16、ETS 20、外部充电器22的细节进行描述。在美国专利No.6,895,280中公开了外部充电器的示例性实施例的细节，其通过引用方式明确并入本文中。
现在参照图5，将简单描述神经刺激导线12和IPG 14内部组件的外部特性。IPG14包括用于容纳电子和其它组件的外壳40(下面将更详细地进行描述)及连接器42，其中神经刺激导线12的近端以将电极26电性耦接至外壳40内的电子装置的方式配合。外壳40由导电生物相容性材料如钛等所构成并且形成密封的隔室，保护其中的内部电子装置免受人体组织和体液的损害。在一些情况下，外壳40可以用作电极。
如图5最佳地所示，神经刺激导线12呈现了外科桨式导线的形式，其包括具有近端46和远端48的细长的主体44以及在导线本体44的前端48处形成的桨形膜50。在美国专利申请序号11/319291，题目为“Stimulator Leads and Methods for Lead Fabrication,”中公开关于桨式导线的结构和制造方法的进一步细节，其公开内容通过引用明确地并入本文。
在图示的实施例中，电极26沿刺激导线12的纵轴布置成三列。特别地，电极26被布置成一内电极列26'的以及在内电极列26'侧翼并紧邻于内电极列26'的两个外电极列26”。电极26的每一个由导电的、无腐蚀性材料，诸如例如，铂、钛、不锈钢或它们的合金组成。
应当理解，在替代实施例中，电极26可以被布置成多于三列。例如，如果使用四列，则可能有两个内电极列和位于两个内电极列侧面的两个外电极列。虽然刺激导线12被示出为具有11个电极26，但是电极的数量可以是适于其中所述刺激导线12旨在被用在的应用的任何数量(例如，五、八、十四个等等)。虽然图5中所示的刺激桨式导线12的电极列被示出为具有均匀间距，但是应当理解的是，电极列之间的间距可以适当地改变。关于桨导线的替代配置的进一步的细节在美国专利号8,437,857，题目为“Multiple tunable centralcathodes on a paddle for increased medial-lateral and rostral-caudalflexibility via current steering”中所公开，公开内容通过引用明确地并入本文中。
IPG 14包括电子组件，例如存储器52、控制器/处理器(例如微处理器)、监视电路56、遥测电路58、电池60、刺激输出电路62以及本领域技术人员已知的其它合适组件。
存储器52被配置用于存储编程包、刺激参数以及IPG 14正确运行所需的其他重要信息。微控制器54执行存储器52中存储的合适程序，用于引导且控制由IPG 14执行的神经刺激。该监视电路56被配置用于监视整个IPG 14的各个节点或其它点的状态，例如，电源电压、温度、电池电压等。包括天线(未示出)的遥测电路58被配置为在适当的被调制的载波信号中从RC 16和/或CP 18接收编程数据(例如操作程序和/或刺激参数)，然后该编程数据存储在存储器52中。遥测电路58也被配置为在适当的被调制的载波信号中向RC 16和/或CP18传输状态数据。可以为再充电锂离子或者锂离子聚合物电池的电池60向IPG 14提供工作电能。刺激输出电路62被配置为在微控制器54的控制下，以电脉冲串的形式，产生电能并将电能递送到每个电极26。
对于由刺激输出电路62递送的电能，被选择为发送或接收电能的电极在这里被称为“激活”，而未被选择为发送或接收电能的电极被称为这里称为“未激活”。电能递送将在两个(或更多个)电极之间发生，其中的一个可以是IPG外壳，如上所述，从而电流具有从IPG外壳中包含的能量源到组织的路径以及从组织到在壳体内包含的能量源的宿路径。电能可以通过单极或多极(例如，双极、三极等)方式而被传输至组织。
单极递送发生在将所选的一个或多个导线电极与IPG的壳体44一起被激活时，使得在所选的电极和壳体之间传送电能。单极递送也可以发生在当导线电极中的一个或多个与位于远离所述一个或多个导线电极的一大组导线电极一起激活以便产生单极效果时；即，电能从所述一个或多个导线电极以相对各向同性的方式传送。多极递送发生在当两个或更多个导线电极被激活作为阳极和阴极时，使得电能在所选的电极之间传送。
如图6所示，可植入神经刺激导线12被植入在患者66的脊柱64内。神经刺激导线12的优选布置是相邻，即在要刺激的脊髓区域上方的硬膜外腔。由于接近其中神经刺激导线12离开脊柱64的位置的空间不足，所以IPG 14通常植入在腹部或臀部的上方的手术造口袋中。当然，IPG 14可以也可以植入在患者身体的其他位置中。导线延伸部24便于离开刺激导线12的出口点定位IPG14。正如那里所示，CP18经由RC16与IPG14连通。
对本发明更显著的是，为了在患者的神经刺激治疗的过程中，相比DR神经纤维优先刺激DC神经纤维，SCS***10被配置为产生适当的内外侧电场，其以避免刺激DR神经纤维的方式策略性地定向。出于本说明书的目的，“内外侧场”是指最强场分量被取向为大致平行于内外侧轴线，而与“首尾场”相反，其是指该最强场分量被取向为大致平行于首尾轴线。内外侧电场由在神经刺激导线12中的阴极和阳极的横向构造和它们之间的电能的传送来创建。
为此，该神经刺激导线12可被植入患者体内，使得该电极26被布置得邻近脊髓，其中电极的中间列直接在DC神经纤维上方，并且外电极列直接在DR神经纤维上方，如图7所示。如可以看到的，电极26'的中间列保持远离DR神经纤维，以防止对DR神经纤维的无意刺激。
特别地，IPG 14可以配置在中间列26'中的电极的至少一个作为阴极，并配置在至少一个外电极列26”中的至少两个电极作为阳极，使得在阴极和阳极之间从IPG 14递送的电刺激能量创建内外侧电场，其刺激DC纤维同时防止刺激DR纤维。在图7中所示的电极布置中，IPG 14配置电极26'的中间列的中心电极作为阴极，而配置位于阴极侧翼的两行外部电极(即，位于中间列中的阴极纵向侧翼的左外列26”的两个紧邻电极和右外列26”的两个紧邻电极)作为阳极。基于内外侧电场的期望尺寸和轨迹可修改被激活的电极的确切配置以及递送给它们的电能。
更具体地，内外侧电场的大小部分地基于神经刺激导线12的阴极和阳极之间的间距。阴极和阳极之间的较大间隔将导致较大的内外侧电场，并且类似地，阴极和阳极之间的较小间距，将导致较小的内外侧电场。为了说明的目的，下面的讨论将集中在阴极和阳极之间的紧密间隔，如图7所示，但是应当理解的是，在阴极与阳极之间的间隔可以增加(例如，在两个外电极列26”中的顶部和底部电极对可以被配置为阳极，而不是中间两个电极对)以改变内外侧电场的大小并且在任何或所有电极之中间距不需要是对称的。
内外侧电场的轨迹是基于激活的电极之中阴极电流的分布。例如，如果阴极的能量的100％分配给单个阴极，如图所示7，则内外侧电场的轨迹是在单个阴极处。如果阴极能量的50％分配给一个阴极和阴极能量的另外50％分配给另一个阴极(例如，被配置为在内电极列26’中的阴极的任何两个紧邻电极)，则内外侧电场的轨迹将位于两个阴极之间。但是应当理解的是，如果两个阴极之间的阴极能量分布被改变使得第一阴极现在比其它分配更多的阴极能量，则内外侧电场的轨迹现在将位于更靠近第一阴极。为了说明的目的，下面的讨论将集中于一个中心阴极，如图7所示，但是应当理解的是，一个以上的电极可以在内列26'中被配置作为阴极来改变内外侧电场的轨迹。
应当理解的是，取决于神经刺激治疗的目标区域，神经刺激导线12可以位于脊髓的中心或朝脊髓的特定侧倾斜。当神经刺激导线12偏斜到特定侧面时，只有在那个特定的外电极列26”上的两个电极可以被配置为阳极(例如，右侧位于中心阴极侧面的右电极列26”的两个中间阳极或位于左侧中心阴极侧面的左电极列26”的两个中间阳极)，因为所产生的内外侧电场可能太远而不能影响脊髓的另一侧上的DR神经纤维。当神经刺激导线12被放置在脊髓的中心时，两个外电极列26”上的两个电极均可以被配置为阳极(例如，在两侧上位于中心阴极侧面的右电极列26”的两个中间阳极和左电极列26”的两个中间阳极，如图7所示)，以防止对脊髓的两侧的DR神经纤维的刺激。为了说明的目的，下面的讨论将集中于具有一个中心阴极和在两侧的位于中心阴极侧面的四个阳极，如图7所示。如何创建内外侧电场和改性的进一步细节在美国专利号8,437,857中公开，其先前已经通过引用并入本文。
电极的这个配置的目的是确保源自阴极的电能刺激DC神经纤维，同时通过减少由侧面阳极一侧的阴极贡献的去极化效应，位于阴极侧面的阳极将电能远离DR神经纤维“推动”。具体地讲，左侧的纵向位于阴极侧面的阳极推动电能远离左侧DR神经纤维，同样，右侧的纵向位于阴极侧面的阳极推动电能远离右侧DR神经纤维。
由特定阳极的电能“推动”的幅度直接与多少阳极电流分配给该特定的阳极相关(即，分配了更多的阳极电流的阳极在与分配较少的阳极电流相比时将能够更强推动)。例如，如果阳极电流的25％被均等地分配给所有的四个阳极，如图7所示，则特定的电极列26”的首部阳极和尾部阳极将表现出对阴极的电能相等推动。虽然这种分配阳极电流以防止几乎垂直进入脊髓DR神经纤维的刺激效果很好，如图7所示，但是它可能无法在其中在进入脊髓DR神经纤维的角度更陡的脊髓中的不同区段工作(如图3所示)。因此，每对纵向阳极(平行于纵向DC神经纤维的同一列上的阳极)之间的阳极电流的分配应基于神经刺激导线12相对于脊髓的纵向位置被修改(即，最接近所植入的神经刺激导线的特定椎骨(例如，C1-C7、T1-12等))。
为此目的，替代将阳极电流的等量递送到特定外电极列26”的阳极，每对纵向阳极之间的阳极电流的分配以补偿DR神经纤维的角度的方式被修改。更具体地，在尾方向移动时进入脊髓的DR神经纤维的角度变陡，每对纵向阳极的刺激幅度比增加，使得与更近尾的阳极相比，更多的阳极电流被分配给更近头的阳极。应当理解，虽然取决于以治疗为目标的区域在右侧列上的纵向阳极的刺激幅度比可以不同于左侧列的那个，但是为了说明的目的在下面的讨论中假定两个比是相同的。
特别地，如图8a所示，IPG 14被配置用于当DR神经纤维几乎垂直地进入脊髓时(例如，脊髓颈部区域)保持每对纵向阳极之间的低比(接近1)(例如，1：1，即，头和尾部阳极均被分配25％的等同阳极电流)。这样的电极结构产生具有以对称的方式环绕阴极的等电位线的电场，如图8d所示。如可以看到的，许多阳极之间的垂直取向的DR神经纤维以与等电位线相对倾斜角度延伸通过电场。结果是，沿着这些DR神经纤维的电压差被减小，从而降低了DR神经纤维将被激活的可能性。
如图8b所示，IPG 14被配置为当DR神经纤维以适度陡峭的角度进入脊髓时(例如，脊髓的胸部区域)保持适度比(例如，2：1，即，首部阳极相比尾部阳极被分配阳极电流的两倍，分别为33.3％和16.6％)。这样的电极结构产生具有以非对称的方式环绕阴极的等电位线的电场，其中等电位的上部区域被压缩，如图8e所示。如可以看到的，许多阳极之间的适度倾斜的DR神经纤维以与电位线的上部区域相对倾斜的角度延伸通过电场。结果是，沿着这些DR神经纤维的电压差被减小，从而降低了DR神经纤维被激活的可能性。
最后，如图8c所示，IPG 14被配置成当DR神经纤维以非常陡的角度进入脊髓时(例如，脊髓腰部区)保持高比(例如，4：1，即，首部阳极相比尾部阳极被分配阳极电流的四倍，分别为40％和10％)。这样的电极结构产生具有以非对称的方式环绕阴极的等电位线的电场，其中电位线的上部区域被甚至更压缩，如图8f所示。如可以看到的，许多阳极之间的陡峭角度的DR神经纤维以与等势线的上部区域相对倾斜的角度延伸通过电场。结果是，沿着这些DR神经纤维的电压差被减小，从而降低了DR神经纤维被激活的可能性。
基于上述，清楚的是，确定神经刺激导线12相对于脊髓的纵向位置在确定要在每对纵向阳极之间分配的阳极电流的适当比是至关重要的。在优选实施例中，SCS***10被配置为自动地确定所植入的神经刺激导线12的纵向位置。更具体地，SCS***10可被配置为将图像识别技术应用于所存储的患者的脊髓的医疗图像(例如，MRI扫描、CT扫描、X线透视等)并识别所植入的神经刺激导线12相对于脊髓的纵向位置。
在替代实施例中，SCS***10被配置为帮助用户确定所植入的神经刺激导线的纵向位置。更具体地，用户可以通过CP 18的用户接口在CP18上观看存储的患者的脊髓的医学图像和手动输入神经刺激导线的纵向位置。关于本发明的这个方面的更多细节将在下面进一步讨论。
一旦所植入的神经刺激导线12的纵向位置已经确定，SCS***10被配置为基于所植入的神经刺激导线12的所确定的纵向位置自动选择每对纵向阳极的刺激幅度的适当比。
为此，在SCS***10可以指含有神经刺激导线12的不同纵向位置的列表的存储的查找表，其中每一个对应于一对纵向阳极的刺激幅度的适当比以最佳补偿在特定纵向位置处DR神经纤维的角度。由于DR神经纤维的角度通常不在每一个椎骨急剧增大，但是查表通常含有椎骨水平的列表，其中每一个包含对应于刺激振幅的相同比例的多个椎骨。
例如，可以存在三个椎骨水平：颈椎水平(C1-C7)、胸椎水平(T1-T12)和腰椎水平(L1-L5)。或者，在另一实例中，考虑到进入脊髓的DR神经纤维的角度的更细微的差别，存在6个椎骨水平而不是三个：颈椎水平1(C1-C3)、颈椎水平2(C4-C7)、胸椎1水平(T1-T6)、胸椎2水平(T7-T12)、腰椎1水平(L1-L2)和腰椎2水平(L3-L4)。在又一示例中，将更加精确，脊柱的每个椎骨可能构成其自己的椎骨水平(C1水平、C2水平、C3水平等)。可替代地，不是存储在查找表中的比，基于数学公式它们可以被动态地确定。
现在参考图9，基于所植入的神经刺激导线12的纵向位置选择阳极的刺激幅度比的一个示范性实施例被示出。如果所确定的所植入的神经刺激导线12的纵向位置是椎骨柱的颈部区域(C1-C7)，则位于中心阴极侧面的每一列的阳极的首部阳极和尾部阳极的之间的比被自动配置为1：1。如果所确定的所植入的神经刺激导线12的纵向位置是椎骨柱的胸部区域(T1-T12)，则位于中心阴极侧面的每一列的阳极的首部阳极和尾部阳极的之间的比被自动配置为2：1。同样，如果所确定的所植入的神经刺激导线12的纵向位置是椎骨柱的腰部区域(L1-L5)，则位于中心阴极侧面的每一列的阳极的首部阳极和尾部阳极的之间的比被自动配置为4：1。
在实践中，当使用CP18编程用于被激活的电极的刺激参数时纵向对或电极的刺激振幅比的以上详细描述的自动选择帮助用户。应当理解，用户可以使用CP 18修改该刺激幅度的自动选择，如将在下面进一步详细描述的。
如图6所示，CP18的整个外观可以为膝上型个人计算机(PC)的那个，并且实际上，可以使用PC来植入，该PC适当地被配置为包括定向编程装置且被编程为执行本文中所述功能。可替换地，CP18可以表示采取微型计算机、个人数字助理(PDA)等或者甚至具有扩展功能的远程控制(RC)的形式。因此，编程方法可以通过执行CP18中包含的软件指令来执行。可替代地，这种编程方法可以使用固件或者硬件来执行。不管怎样，CP18可以主动控制由IPG14生成的电刺激的特征，以允许基于患者反馈来确定最佳刺激参数，并且用于使用最佳刺激参数来对IPG14进行随后编程。应当理解，虽然电极的刺激幅度可以自动地选择，但是用户可以手动地覆盖所选的值，如将在下面进一步详细说明的。
为了允许用户执行这些功能，CP18包括用户输入装置(例如鼠标76和键盘78)以及在壳82中容纳的编程显示屏80。要理解，除了鼠标72之外或者代替鼠标76，可以使用其它定向编程装置，例如，轨迹球、触摸板或者操纵杆或者包括为与键盘78相关联的按键的一部分的定向按键。
在下面描述的示出实施例中，显示屏80采取传统屏形式。在这种情况下，虚拟指向装置例如由鼠标、操操纵杆、轨迹球等控制的光标可以用于操纵显示屏上的图形目标。在替代实施例中，显示屏80采取数字化触摸屏的形式，其可以是有源的或无源的。在名称为“Technique for Linking Electrodes Together during Programming ofNeurostimulation System”的、美国临时专利申请序列号No.61/561,760中给出了讨论用于编程的数字转换器屏的使用的进一步细节。
现在参考图10，CP 18包括控制器/处理器68(例如中央处理单元(CPU))和存储编程包72的存储器70，该刺激编程包可以由控制器/处理器680执行以允许用户对IPG 14和RC16和查询表进行编程，以在基于神经刺激导线12的纵向位置选择每对纵向阳极的刺激振幅比中使用。本发明的要点在于，控制器/处理器68被配置为基于所植入的神经刺激导线12的确定出的纵向位置选择每对纵向阳极的刺激振幅比，并且基于每对纵向阳极的所选比分配阳极之间的电能。
此外，CP 18还包括用户输入装置74(例如上述鼠标76或者键盘78)以提供用户命令。特别地，虽然控制器/处理器68在图10中被示出为单个装置，但是处理功能和控制功能可以由单个控制器和处理器执行。因此，可以明白，下面描述的由CP 18执行的控制功能可以由控制器执行，并且下面描述的由CP 18执行的处理功能可以由RC 16的处理器或IPG 14的微控制器54执行。
通过控制器/处理器68对编程包72执行提供众多显示屏(未示出)，其可以通过经由鼠标76的使用来导航。这些显示屏允许临床医生除了其它功能之外选择或者输入患者简档信息(例如名字、出生日期、患者识别号、内科医生、诊断和地址)，输入程序信息(例如编程/跟踪，植入尝试***、植入IPG，植入IPG和一个或者多个导线，替换IPG，替换IPG和多个导线，替换或者修改导线，外植体等)，限定导线的配置和定向，初始化且控制由神经刺激导线12输出的电刺激能量并且使用外科设置和临床设置中的刺激参数来选择且编程IPG 14。在名称为“System and Method for Converting Tissue Stimulation Programs in aFormat Usable by an Electrical Current Steering Navigator”的美国专利公开序列号No.12/501,282和名称为“System and Method for Determining AppropriateSteering Tables for Distributing Modulation energy Among MultipleNeuromodulation Electrodes”的美国专利申请序列号No.12/614,942中公开了讨论上述CP功能的进一步细节，其通过引用方式明确并入本文中。编程包72的执行提供用户界面，其便利地允许用户对IPG 14进行编程。
现在参照图11，将描述编程屏幕100，其可以由CP18生成以允许用户对IPG14进行编程。在示出的实施例中，编程屏幕100包括三个面板：程序选择面板102、导线显示面板104和刺激参数调整面板106。编程屏幕100的一些实施例可以允许用于通过在选项卡108上点击(以示出或者隐藏参数调整面板106)或者在选项卡110上点击(以示出或者隐藏导线选择面板104和参数调整面板106二者的全视图)来关闭和扩展导线显示面板102和参数调整面板106中的一个或者二者。
程序选择面板102提供与(已经或者可以针对IPG14限定的)刺激程序和覆盖区域有关的信息。特别地，程序选择面板102包括圆盘112，可以在该圆盘112上显示且选择多个刺激程序114(在这种情况下，多达十六个)。程序选择面板102还包括选定程序状态字段116，其指示当前选择的刺激程序114的数量(从“1”至“16”的任意数量)。在示出的实施例中，程序1为当前选择的唯一一个，如由字段116中的数字“1”所指示。程序选择面板102还包括其中用户可以关联唯一名字到当前选定的刺激程序114的名字字段118。
程序选择面板102还包括多个覆盖区域120(在这种情况下，多达四个)，多个刺激参数集合可以分别与该多个覆盖区域120相关联，以创建当前选定的刺激程序114(在这种情况下，程序1)。已经定义的每个覆盖区域120包括指定字段122(字母“A”至“D”中的一个)和电脉冲参数字段124，该电脉冲参数字段124显示与那个覆盖区域相关联的刺激参数集合的电脉冲参数(尤其是脉冲振幅、脉冲宽度和脉冲速率)。在该示例中，仅覆盖区域A被限定以用于程序1，如由指定字段122中的“A”指示的。电脉冲参数字段124指示5mA的脉冲振幅、210μs的脉冲宽度以及40Hz的脉冲速率已经与覆盖区域A相关联。
限定的覆盖区域中的每一个120还包括选择图标126，其可以被轮流地致动以激活或者禁用相应的覆盖区域120。当激活覆盖区域时，根据与那个覆盖区域相关联的刺激参数集合将电脉冲串从IPG14递送到电极阵列26。特别地，多个覆盖区域120可以通过致动用于相应覆盖区域的选择图标126来同时激活。在这种情况下，多个电脉冲串根据与覆盖区域120相关联的相应刺激参数集合以交错方式在时序信道期间从IPG14同时递送到电极阵列26。因此，每个覆盖区域120与时序信道对应。
就未定义覆盖区域120中的任一个(在这种情况下，未定义三个覆盖区域)程度而言，它们包括文本“点击以增加另一个程序区域”，指示这些剩余覆盖区域120中的任一个可以被选择用于与刺激参数集合相关联。一旦选定，该覆盖区域120填有指定字段122、电脉冲参数字段124和选择图标126。
导线显示面板104包括图形桨式导线128，其被示出有11个图形电极130(被标记电极E1-E11)。导线显示面板104也包括表示IPG14的壳40的图形壳132。
参数调整面板106也包括脉冲振幅调整控制136(以毫安(mA)计)、脉冲宽度调整控制138(以微秒(μs)计)以及脉冲速率调整控制140(以赫兹(Hz)计)，其在所有编程模式下显示和致动。控制136-140中的每一个包括：可以被致动以降低相应刺激参数值的第一箭头和可以被致动以增加相应刺激参数值的第二箭头。控制136-140中的每一个也包括用于显示当前选择的参数的显示区域。响应于经由参数调整面板106中的图形控制的操纵而进行的电脉冲参数中的任一个的调整，控制器/处理器68生成对应的刺激参数集合(具有新脉冲振幅、新脉冲宽度或者新脉冲速率)且经由遥测电路58向IPG14传输该刺激参数集合，以用在递送刺激能量到电极26中。
参数调整面板106包括下拉编程模式字段142，其允许用户在手动编程模式、电子滚动(trolling)编程模式以及导航编程模式。这些编程模式中的每一个允许用户经由上述参数调整面板106中的图形控制以及下述各个图形控制的操控来限定用于当前选定程序114的当前选定覆盖区域120的刺激参数集合。
手动编程模式被设计为允许用户手动定义具有最大灵活性的电极阵列的被细分的电流；电子滚动编程模式被设计为用于使用有限数量的电极配置来快速扫描电极阵列以相对于刺激导线逐渐引导电场，直到定位了目标刺激位置为止；导航编程模式被设计为使用大数量的电极配置来快速扫描电极阵列，由此微调且优化刺激覆盖以用于患者舒适度。
如图11所示，选择了手动编程模式。在手动编程模式中，可以单独选择图形导线128中的每个电极130以及图形外壳132，从而允许临床医生使用在参数调整面板106的振幅/极性区域144中定位的图形控制来设置分配给那个电极130,132的电流的幅度(百分比)和极性(阴极或者阳极)。
特别地，振幅/极性区域144中放置的图形极性控制146包括“+”图标、“-”图标以及“关闭”图标，其可以分别被致动以将选定的电极130,132在正极性(阳极)、负极性(阴极)和关闭状态之间切换。振幅/极性区域144中的振幅控制148包括：可以被致动以降低选定电极130,132的被细分电流的大小的箭头、以及可以被致动以增加选定电极130、132的被细分电流的大小的箭头。振幅控制148也包括显示区域，其指示出选定电极134的被细分电流的调整大小。如果在导线显示面板104中没有看见且选择电极，则优选禁用振幅控制148。响应于经由振幅/极性区域144中的图形控制的操控的被细分电极组合的调整，控制器/处理器68生成对应的刺激参数集合(具有新被细分的电极组合)并且经由遥测电路向IPG14传输该刺激参数集合以用在向电极26递送刺激能量中。
在示出的实施例中，电极E6被选择为阴极，向其分配了阴极电流的100％，并且电极E2、E3、E9和E10分别被选择为阳极，其中的每一个分配了阳极电流的25％。电极E10被示出为被选择，以允许用户经由在振幅/极性区域144中定位的图形控制向该电极E10随后分配极性和被细分的电流。虽然可以针对电极中的任一个操控振幅/极性区域14中放置的图形控制，但是用于选择极性和细分电流值的专用图形控制可以与每个电极相关联，如在名称为“Neurostimulation System with On-Effector Programmer Control”的美国专利公开No.2012/0290041中描述的，其通过引用方式明确并入本文中。在一个具体的实施例中，用户可以选择图形电极130(包括电极130之间)内的任何位置(例如，通过点击或触摸点)，并且控制器68可以产生相对于电极130的理想的多极，和确定模拟理想的多极的电极组合。在这种情况下，虚拟多极的阴极将位于已被触摸或点击的点。在这种情况下，虚拟多极将是具有中心阴极和纵向布置在中心阴极的相对侧的一对阳极的理想纵向三极。讨论利用虚拟多极的进一步的细节在名称为“Computationally Efficient Technique forDetermining Electrode Current Distribution from a Virtual Multipole,”美国临时专利申请号13/717298中描述的，其明确通过引用的方式并入本文。
当选择手动编程模式时，参数调整面板106也包括均衡控制150，其可以被致动以向由相应“阳极+”图标和“阴极-”图标选择的极性的所有电极自动均衡电流分配。
本发明的要点在于，参数调整面板106包括阳极比选择控制180，其可被致动以自动确定位于中心阴极侧面的阳极之间的阳极电流的分配。在所示实施例中，在致动阳极比选择控制180之前，用户可以手动选择指定神经刺激治疗的阴极和阳极。在替代实施例中，用户可以简单地选择阴极，并使CP18确定围绕所选阴极的阳极的配置和它们之间的阳极电流的分布。
当阳极比选择控制180被致动时，控制器68咨询查找表，以基于神经刺激导线12的纵向位置自动选择每对纵向阳极的刺激幅度的适当比。如前面所提到的，但是应该理解的是，神经刺激导线12的纵向位置被自动或手动确定，并且在此处描述的编程步骤之前输入到CP18。
例如，如图12所示，假定神经刺激导线12的纵向位置是在腰部区域(L1-L5)，则在每对纵向阳极之间的刺激幅度的适当比将是4：1(按照在图9中所示的示例性查找表)，在此基础上电极之间的阳极电流的适当分配被自动填充在电极显示器104中(到每个首部阳极的阳极电流的40％和到每个尾部阳极的阳极电流的10％)。
替代地，不是具有阳极比选择控制180，而是在图形电极中的点可以被选择(例如，通过点击或触摸它)，在这种情况下，控制器68将生成相对于电极130的理想多极，并确定模拟理想多极的电极组合，如上面简要讨论的。该控制器68将基于理想多极的阴极的纵向位置选择每对纵向阳极的刺激幅度的适当比。
应当理解的是，用户可以通过使用幅度控制148增加或减少递送到被激活的电极的幅度和/或能量的分数而手动改变电流的分配。例如，如图13所示，记住建议的阳极电流的分配，用户可以使用幅度控制148稍微改变分配(到每个首部阳极的阳极电流的38％和到每个尾部阳极的阳极电流的12％)。
应当理解，如果神经刺激导线12的纵向位置落到查找表的两个椎骨水平之间，则围绕一个阴极的阳极电流的分配可以不同于围绕在其正下方的另一个阴极的阳极电流的分配。换句话说，所期望的阴极相对于脊髓的纵向位置可以确定围绕它的阳极电流的分配。例如(未示出)，假设神经刺激导线12的纵向位置使得电极E5落在胸部区域(T1-T12)中，但电极E6和E7落在腰部区域(L1-L5)中，如果手动选择电极E5，则每对纵向阳极之间的刺激幅度的适当比将为2：1，如果手动选择任一电极E6或E7，则每对纵向阳极之间的刺激幅度的适当比将为4：1。因此，取决于该神经刺激导线12的纵向位置和查找表的粒度，围绕中间电极列26'的相邻阴极的阳极电流的分配可以是不同的。表面上，这种情况更可能在查找表是高度精确时发生(例如，每个椎骨构成在每对纵向阳极之间具有不同比的单独椎骨水平)。
应当理解的是，电子滚动模式也可以被用于基于所植入的神经刺激导线12的纵向位置自动地确定阳极的刺激振幅的比。
如图14所示，电子滚动编程模式已经被选择。在电子滚动模式中，以手动编程模式单独可选择并可配置的在导线显示板104中示出的电极130仅用于显示和不可直接选择或控制。代替幅度/极性区域144，参数选择面板106包括允许相对于电极26使电场向上、向下、向左或向右转向箭头152-158的操纵阵列。
通过逐渐移动阴极，电子滚动模式是快速扫描电极阵列的快捷方式。本发明的要点在于，当移动阴极到电极阵列以下时，基于阴极的纵向位置，也可以改变围绕阴极的阳极的结构和它们之间的阳极电流的分配，如前所述的那样。但是应当理解的是，不同于在手动编程模式的情况下，在电子滚动模式中，被激活的电极的数量被预定。可替代地，可以相对于电极阵列变换虚拟多极，并且模拟理想多极的电极组合可以用上面简要讨论的相同方式确定。
例如，如图14所示，假设神经刺激导线12被植入在神经刺激导线12的颈部区域，电子滚动过程可以通过指定电极E5作为唯一的阴极和指定电极E1、E2、E8和E9作为阳极开始。如所示，电极E5具有100％的被细分阴极电流值，并且电极E1、E2、E8和E9均具有25％的被细分阳极电流值。如果向下按钮152被点击，则阴极电流逐渐从电极E5转移到电极E6并且阳极电流逐渐下移，逐渐位移发生在10％的增量时。例如，如图15所示，电流被转移，使得电极E5具有50％的被细分阴极电流值和电极E6具有50％的被细分阴极电流值。类似地，阳极电流也下移，使得电极E3和E10也被激活，其中现在在所有六个阳极上均等地分配阳极电流，其每个具有16.6％的部分阳极电流值。
如图16所示，电流被进一步转移，使得电极E6具有100％的被细分阴极电流值，并且电极E2、E3、E9和E10均具有25％的被细分阳极电流值。进一步点击向下按钮152将阴极电流及阳极电流进一步以类似的方式转移到电极阵列以下。同样地，点击向上按钮154、向左按钮156或向右按钮158使阴极电流和阳极电流在电极阵列内以类似的方式分别向上、向左、向右转移。
由于是在手动编程模式的情况下，如果神经刺激导线12的纵向位置落在两个椎骨水平之间，则围绕一个阴极的阳极电流的分配可以不同于围绕其正下方的阴极的阳极电流的分配。例如(未示出)，假设神经刺激导线12的纵向位置使得电极E5落在颈部区域(C1-C7)中，但电极E6和E7落在腰部区域(T1-T12)中，当被细分的阴极电流(100％或50％)被分配到电极E5时在该电极阵列的顶部处，该每对纵向阳极之间的刺激幅度的适当比为1：1(按图9中所示的示例性查找表)，但在通过点击向下按钮152向下移动电极阵列中，当100％的被细分阴极电流分配给电极E6时，每对纵向阳极之间的刺激幅度的适当比将变成2：1。
应当理解的是，操纵表用于生成每个神经刺激导线12的细分电极结构。关于操纵表的进一步的细节在美国专利申请序列号12/614942中公开，其先前已经通过引用并入本文。
虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，将理解的是本发明并不局限于优选的实施例且对于本领域的技术人员而言，将显而易见的是可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化和修改。因此，本发明旨在涵盖可包括在如权利要求所限定的本发明的精神和范围中的替代方式、修改和等同物。

Claims (29)

1.一种神经刺激***，特征在于，包括：
神经刺激导线，其被配置成沿着患者的脊髓植入，所述神经刺激导线包括具有纵轴的桨以及电极阵列；
神经刺激装置，其被配置成将电刺激能量递送到所述电极阵列的活性电极；以及
控制/处理电路，其被配置成指示所述神经刺激装置将所述电极阵列的一个活性电极配置为阴极，并且将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电极阵列的两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置而为两个阳极选择刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据所选择的刺激幅度值比在所述两个阳极之间分配电刺激能量。
2.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中所述神经刺激装置被配置成确定所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置。
3.根据权利要求1所述的神经刺激***，进一步包括用户接口，其被配置成接收限定了所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的用户输入。
4.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中控制/处理电路被配置成，如果纵向位置是脊髓的颈部区域则为所述两个阳极选择第一刺激幅度值比，并且如果纵向位置是脊髓的胸部区域则为所述两个阳极选择第二刺激幅度比，其中与所述第二刺激幅度比相比，所述第一刺激幅度比更接近一。
5.根据权利要求4所述的神经刺激***，其中控制/处理电路被配置成确定所述两个阳极中更近首部的一个以及所述两个阳极中更近尾部的一个，并且用于更近首部的阳极的刺激幅度值大于用于更近尾部的阳极的刺激幅度值。
6.根据权利要求5所述的神经刺激***，其中所述第二刺激幅度比至少是二。
7.根据权利要求5所述的神经刺激***，其中所述第二刺激幅度比至少是四。
8.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中所述两个阳极与所述阴极紧密地邻近。
9.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中所述刺激幅度值是电流值。
10.根据权利要求1所述的神经刺激***，进一步包括存储器，其存储包含多个不同的刺激幅度比和相关联的神经刺激导线位置的查找表，其中所述控制/处理电路被配置成，通过将所述神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置与在所述查找表中存储的所述神经刺激导线位置中的一个进行匹配，并且选择与所匹配的神经刺激导线位置相关联的刺激幅度比，来选择所述刺激幅度比。
11.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中控制/处理电路被配置成，指示所述神经刺激装置将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的所述电极阵列的另外两个活性电极配置为阳极，基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置而为另外两个阳极选择另一刺激幅度值比，以及指示所述神经刺激装置根据另外选择的刺激幅度值比在所述另外两个阳极之间分配电刺激能量。
12.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中所述电极沿着纵轴延伸以多个列来布置，所述阴极处于多个列中的第一列中并且所述两个阳极处于所述多个列中的第二列。
13.根据权利要求1所述的神经刺激***，其中所述控制/处理电路被包含在所述神经刺激装置内。
14.根据权利要求1所述的神经刺激***，进一步包括外部控制器，其包含所述控制/处理电路。
15.一种与耦合到沿患者的脊柱的纵轴布置的电极阵列的神经刺激装置一起使用的外部控制器，特征在于，所述外部控制器包括：
用户接口，其被配置成接收用户输入；
控制/处理电路，其被配置成响应于所述用户输入生成刺激参数集合，所述刺激参数集合包括将所述电极的一个指定为阴极的、并且将纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的两个电极指定为阳极的电极组合，所述刺激参数集合进一步包括用于所述两个阳极的刺激幅度值，所述刺激幅度值具有基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的比；以及
输出电路，其被配置成将所述刺激参数集合传输到所述神经刺激装置。
16.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述控制/处理电路被配置成确定所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置。
17.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述用户接口被配置成接收限定了所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的另外的用户输入。
18.根据权利要求15所述的外部控制器，其中控制/处理电路被配置成如果纵向位置是脊髓的颈部区域则为所述两个阳极选择第一刺激幅度值比，并且如果所述纵向位置是脊髓的胸部区域则为所述两个阳极选择第二刺激幅度比，其中与所述第二刺激幅度比相比，所述第一刺激幅度比更接近一。
19.根据权利要求18所述的外部控制器，其中控制/处理电路被配置成确定所述两个阳极中更近首部的一个以及所述两个阳极中更近尾部的一个，并且用于更近首部的阳极的刺激幅度值大于用于更近尾部的阳极的刺激幅度值。
20.根据权利要求19所述的外部控制器，其中所述第二刺激幅度比至少是二。
21.根据权利要求19所述的外部控制器，其中所述第二刺激幅度比至少是四。
22.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述两个阳极与所述阴极紧密地邻近。
23.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述刺激幅度值是电流值。
24.根据权利要求15所述的外部控制器，进一步包括存储器，其存储包含多个不同的刺激幅度比和相关联的神经刺激导线位置的查找表，其中所述控制/处理电路被配置成，通过将所述神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置与在所述查找表中存储的所述神经刺激导线位置的一个进行匹配，并且选择与所匹配的神经刺激导线位置相关联的所述刺激幅度比，来选择所述刺激幅度比。
25.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述电极组合进一步指定纵向位于所述阴极侧面且与其横向偏移的另外两个电极，所述刺激参数集合进一步包括用于另外两个阳极的刺激幅度值，所述刺激幅度值基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置而具有另一个比。
26.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述用户输入包括识别相对于所述电极阵列的期望的刺激区域。
27.根据权利要求15所述的外部控制器，其中所述电极阵列沿着所述患者的脊柱的纵轴以多个列布置，所述阴极处于所述多个列中的第一列中作为阴极并且所述两个阳极处于所述多个列中的第二列中作为阳极。
28.根据权利要求27所述的外部控制器，
其中所述用户接口包括用于接收所述用户输入的定向控制装置；
其中控制/处理电路被配置成响应于所述用户输入生成一连串刺激参数集合，所述一连串刺激参数集合中的每一个包括将第一电极列中的电极的一个指定为阴极的、并且将第二电极列中的纵向位于所述阴极侧面的两个电极指定为阳极的电极组合，所述刺激参数集合进一步包括用于两个阳极的刺激幅度值，所述刺激幅度值具有基于所植入的神经刺激导线相对于脊髓的已知纵向位置的比；以及
其中所述输出电路被配置成将刺激参数集合传输到所述神经刺激装置。
29.根据权利要求15所述的外部控制器，进一步包括外壳，其包含所述用户接口、所述控制/处理电路以及遥测电路。
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