ES2273767T3 - Sistema electronico para estimular multicanal. - Google Patents
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Abstract
Sistema de estimulación de tejidos que comprende: un conjunto de electrodos (60) que presenta por lo menos tres electrodos (64) que deben ser estimulados en un paciente, un estimulador programable (10) que se encuentra conectado al conjunto de electrodos (60) y le suministra impulsos de estimulación, y unos datos de programación (22) en el estimulador (10) que definen, para cada uno de los por lo menos tres electrodos (64), impulsos de estimulación individuales de polaridad variable y por lo menos una de las características de amplitud, frecuencia, duración del impulso y forma del impulso, caracterizado porque el estimulador (10) comprende: un circuito (46) de impedancia variable separado para cada electrodo (64), y un generador de impulsos común (30) para suministrar un impulso de tensión de estimulación común a cada uno de los circuitos de impedancia variable (46), y el estimulador (10) modifica individualmente la amplitud y la duración del impulso de tensión de estimulación común en cadaelectrodo (64).
Description
Sistema electrónico para estimular
multicanal.
La presente invención se refiere a un sistema de
estimulación de tejidos.
El concepto de utilización de sistemas de
estimulación electrónicos con el fin de controlar nervios o músculos
es bien conocido. Este sistema utiliza normalmente un generador de
impulsos implantable o externo. Los sistemas externos consisten en
un transmisor y una antena que transmiten energía y/o señales de
estimulación transcutáneamente a través de la piel del paciente al
receptor implantado. El receptor efectúa el procesamiento de las
señales de los impulsos recibidos y transmite la energía recibida
para activar electrodos implantados en situación adyacente a tipos
específicos de tejido que deben estimularse. Un sistema similar al
descrito fue dado a conocer anteriormente en la patente US nº
3.727.616. También es conocido en la técnica anterior en la cual se
activaban más de un par de electrodos, como por ejemplo en la
patente nº 3.449.768.
En estos sistemas de la técnica anterior surgen
problemas cuando la colocación de electrodos no genera la respuesta
física deseada. También puede ocurrir posteriormente si se produce
un cambio de las condiciones del paciente o de la posición del
electrodo. Este fallo también puede ser causado por una polaridad
inadecuada de los electrodos estimulados entre sí. Además, con
frecuencia resulta necesario implantar los electrodos
quirúrgicamente en posición adyacente a una o más fibras nerviosas.
Este tipo de procedimiento implica riesgos inherentes debido a que
con frecuencia se realizan muy cerca del cerebro o de la médula
espinal u otros nervios o tejidos sensibles. Por lo tanto, es
deseable efectuar la implantación de electrodos en una sola vez,
para minimizar tanto el riesgo quirúrgico para el paciente como la
carga económica.
Además, aunque se han utilizado diversos
electrodos, para no necesitar procedimientos quirúrgicos repetidos,
los sistemas de la técnica anterior no aportaban la programación y
reprogramación dinámicas de electrodos diferentes después de la
cirugía hasta la patente US nº 4.459.989 de Borkan. La patente US nº
4.459.989 de Borkan da a conocer un sistema estimulador externo que
permite la programación no invasiva de los electrodos estimulados.
Cada electrodo era capaz de adoptar un estado de circuito positivo,
negativo o abierto respecto a los demás electrodos. Esto permitía
efectivamente "reposicionar" el electrodo de forma no invasiva.
La misma capacidad de programación (más/menos/desconexión) se
aplicó más tarde igualmente a sistemas totalmente implantables. El
sistema también presentaba control monofásico/bifásico.
Otras mejoras se describen en la patente US nº
4.612.934 también de Borkan. La patente US nº 4.612.934 de Borkan
aporta programación al receptor estimulador implantado
quirúrgicamente para definir la selección del electrodo y los
parámetros de la polaridad y los impulsos de estimulación. Los
parámetros de los impulsos comprenden frecuencia, amplitud y
duración del impulso. La impedancia de los electrodos se mide y se
utiliza para modificar el impulso de estimulación programado como
si se tratara de entradas de parámetros físicos medidos. Se
desarrolla un impulso de estimulación individual y se suministra a
una cualquiera o a todas las combinaciones de electrodos
seleccionadas. No se dispone de capacidad para suministrar impulsos
individuales simultáneamente a diferentes electrodos seleccionados.
Además, no se mide la impedancia de los electrodos individuales,
solamente la de los electrodos como grupo.
En la patente US nº 5.895.415 se describe un
aparato para controlar y gobernar un campo eléctrico para
estimulación nerviosa con las características comprendidas en la
primera parte de la reivindicación 1.
En la patente US nº 5.913.882 se describe otra
técnica de estimulación neural con retroacción.
En la patente US nº 5.649.970 se describe un
electrodo de efecto de borde que produce distribuciones
espacialmente controladas de los potenciales eléctricos en medios
conductores volumétricos. Diversos electrodos se encuentran
distribuidos a lo largo de un conductor de estimulación
alargado.
El sistema de estimulación de tejido según la
presente invención se define en la reivindicación 1, estableciéndose
formas de realización preferidas en las reivindicaciones
subordinadas. Otras formas de realización descritas a continuación
no están comprendidas en la presente invención.
Un sistema de estimulación de tejidos comprende
un conjunto de electrodos que presenta por lo menos tres electrodos
separados para ser estimulados en un paciente. Un estimulador
programable se encuentra conectado al conjunto de electrodos y le
suministra impulsos de estimulación. Datos de programación del
estimulador definen, para cada uno de los electrodos, impulsos de
estimulación individuales de polaridad variable y por lo menos una
de las características amplitud, frecuencia, duración del impulso y
forma del impulso.
El estimulador puede comprender un generador de
impulsos para cada uno de los electrodos o un generador de impulsos
común para todos los electrodos y una circuitería de impedancia
variable para cada uno de los electrodos. Un circuito de impedancia
variable puede incluir un divisor de tensión o un conmutador
analógico, por ejemplo. El estimulador controlaría individualmente
la amplitud y la duración del impulso utilizando el circuito de
impedancia variable.
El estimulador puede medir la impedancia de cada
uno de los electrodos y modifica el impulso de estimulación para
cada electrodo definido por los datos de programación en función de
la impedancia medida de este electrodo.
Además, el estimulador puede medir parámetros
físicos o fisiológicos y modifica el impulso de estimulación para
cada electrodo definido por los datos de parámetro en función de los
parámetros medidos. Los parámetros medidos pueden comprender una de
las mediciones siguientes: EMG, EKG o EEG. El circuito de medición
puede incluir sensores químicos o bioquímicos. El estimulador
comprende una entrada de señales y modifica los impulsos de
estimulación en función de las señales de entrada de la entrada de
señales. Las señales de entrada pueden incluir señales visuales o
de audio procesadas.
El estimulador puede determinar la posición del
electrodo a partir de los parámetros medidos y modifica los
impulsos de estimulación en función de la posición determinada. Se
dispone una pantalla para mostrar la posición determinada.
Se dispone un electrodo adicional separado de
los por lo menos tres electrodos. El electrodo adicional presenta
un área superficial mayor que la de cada uno de los por lo menos
tres electrodos. El electrodo adicional es por lo menos el doble
del área superficial de cada uno de los por lo menos tres
electrodos. El electrodo adicional está separado por lo menos 10
milímetros de los por lo menos tres
electrodos.
electrodos.
Los datos de programación definen la
estimulación en modo bipolar, en modo monopolar y simultáneamente en
modo bipolar/monopolar. El modo bipolar utiliza por lo menos dos de
los por lo menos tres electrodos y el modo monopolar utiliza el
electrodo adicional como electrodo ánodo y por lo menos uno de los
tres electrodos como electrodo cátodo.
El presente sistema de estimulación de tejidos
puede utilizarse para realizar un procedimiento de estimulación de
tejidos mediante el posicionamiento del conjunto de electrodos con
los electrodos situados a lo largo del tejido que debe ser
estimulado en el paciente y el estimulador conectado a los
electrodos. El estimulador suministra los impulsos de estimulación
a los por lo menos tres electrodos con polaridad signada
independientemente y por lo menos una de las características
amplitud, frecuencia, duración del impulso y forma del impulso. El
estimulador puede ser externo o preferiblemente estar
implantado.
Además, el procedimiento comprende la medición
de la impedancia en serie de cada uno de los electrodos y la
modificación del impulso de estimulación para cada electrodo
definido en función de la impedancia medida de ese electrodo.
Adicionalmente, pueden medirse parámetros
físicos o fisiológicos y en función de los parámetros medidos puede
definirse el impulso de estimulación modificado para cada electrodo.
Los parámetros medidos pueden comprender las mediciones siguientes:
EMG, EKG o EEG. Puede obtenerse información de por lo menos uno de
los monitores pulmonar, cardíaco o neural; y los impulsos de
estimulación se modifican en función de la información y los
parámetros medidos.
Adicionalmente, la posición relativa de los
electrodos en el tejido que se desea estimular puede determinarse
utilizando los parámetros medidos. La posición relativa de los
electrodos determinada puede visualizarse. La visualización puede
mostrar en capas superpuestas una imagen de la posición y/o el
desplazamiento del electrodo deseado en una imagen fluoroscópica o
de rayos X. El sistema proporciona al médico retroacción al
desplazar el electrodo en tiempo real.
Los impulsos de estimulación pueden modificarse
en función de la posición relativa. La medición puede incluir
mediciones EMG de músculos específicos. Los impulsos de modificación
se modifican para determinar la posición relativa de uno o más de
los electrodos individuales.
El procedimiento también comprende el suministro
simultáneo de impulsos de estimulación a por lo menos dos de los
por lo menos tres electrodos en el modo bipolar y a y electrodo
adicional como cátodo y por lo menos uno de los por lo menos tres
electrodos como cátodo en el modo monopolar.
Otros objetivos, ventajas y nuevas
características de la presente invención se pondrán de manifiesto a
partir de la siguiente descripción detallada de la invención,
considerada conjuntamente con los dibujos adjuntos.
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema estimulador.
La figura 2 es un diagrama de bloques de una
primera forma de realización de partes de un sistema estimulador
que utiliza generadores de impulsos individuales para cada
electrodo.
La figura 3 es un diagrama de bloques de una
parte del estimulador que comprende un generador de impulsos común
con modificación individual de la duración y la amplitud de los
impulsos para cada electrodo.
La figura 4 es un diagrama de bloques de un
circuito de salida.
La figura 5 es un esquema de una forma de
realización de un conmutador de polaridad.
La figura 6 es una vista en perspectiva de un
conductor con un electrodo adicional.
Se colocan conductores de corriente de
neuroestimulación en la médula espinal, el cerebro o nervios
individuales, o cerca de los mismos y la potencia requerida para
generar la estimulación funcional se determina directamente por el
tamaño, la forma, el material, la configuración y la orientación de
los contactos de electrodo activos. La reducción del área
superficial del electrodo da como resultado una disminución de los
requisitos de potencia del estimulador para crear el mismo efecto
funcional, gracias al incremento de la densidad del campo.
Los electrodos utilizados para la estimulación
de médula espinal se implantan normalmente en la zona epidural por
diversas razones, incluyendo la reducida complejidad quirúrgica, las
escasas complicaciones potenciales y el aumento de la estabilidad
del implante. No obstante, la implantación en la zona epidural
requiere una cantidad significativa de potencia de estimulación
adicional, ya que la señal debe transmitirse a través de la
duramadre y del fluido cerebroespinal para alcanzar su objetivo
neural deseado en la médula espinal.
Las limitaciones de los sistemas actualmente
disponibles para afinar el campo de estimulación suministrado con
frecuencia conducen a una terapia ineficaz y/o a una intervención
quirúrgica adicional. El estado actual de los sistema de la técnica
utiliza la reprogramación de la polaridad relativa de los electrodos
para "desplazar" efectivamente el campo de estimulación de
forma no invasiva. El objetivo de la presente invención consiste en
disponer procedimientos adicionales y más sensibles para desplazar
el campo de estimulación (y, por lo tanto, los tejidos y fibras
neurales activados) para alcanzar una terapia eficaz.
La presente invención modifica el tamaño, la
forma y la posición del campo eléctrico cambiando la amplitud
relativa o impedancia del impulso de estimulación para los
electrodos estimulados individualmente. Por ejemplo, si se activan
cuatro electrodos -dos como cátodos y dos como ánodos- el campo
eléctrico puede modificarse cambiando la amplitud relativa, la
duración de los impulsos y/o la forma de los impulsos suministrados
a los electrodos individuales.
Muchas aplicaciones de la estimulación eléctrica
en tejido nervioso (incluyendo el cerebro, la médula espinal, las
fibras nerviosas ópticas y auditivas) requiere un posicionamiento
muy exacto del campo eléctrico para alcanzar los efectos deseados.
Además, los avances en el tratamiento de las lesiones de la médula
espinal y el tratamiento de miembros paralizados también requerirá
procedimientos muy afinados de activación de los tejidos y las
fibras nerviosas objetivo.
La presente invención dispone capacidades de
enfoque objetivos con gran afinación para obtener resultados
terapéuticos óptimos. La utilización del control de amplitud
independiente permite la reprogramación de una serie de electrodos
para compensar posiciones no óptimas respecto a las fibras neurales
objetivo. Por ejemplo, dos catéteres situados fuera de la línea
media de la médula espinal pueden estimular raíces nerviosas no
deseables a los niveles requeridos para activar las fibras
longitudinales deseadas, haciendo imposible alcanzar resultados
terapéuticos aceptables con un estimulador convencional. Cambiando
la amplitud relativa del impulso de estimulación individualmente
para los electrodos el campo de estimulación puede desplazarse para
evitar la activación de fibras no deseada.
Algunas fibras nerviosas son más sensibles a
formas o duraciones de impulso diferentes. La modificación de estos
parámetros para cada electrodo individualmente permite mayor
activación selectiva de los objetivos neurales deseados,
minimizando al mismo tiempo la activación de estructuras no
deseada.
El procedimiento también podría incluir la
medición de determinados parámetros físicos o fisiológicos y la
modificación de los impulsos de estimulación basándose en estas
mediciones. Por ejemplo, durante la implantación de un estimulador
de la médula espinal, la colocación del electrodo en una ubicación
dermatomal y/o una posición lateral respecto a la médula espinal
resulta crítica. La medición de las contracciones del músculo
inducidas por la estimulación mediante una serie de impulsos de
estimulación generados individualmente puede realizarse de modo que
el sistema indique cuándo se ha alcanzado la ubicación deseada
basándose en las mediciones fisiológicas resulta muy útil. Sin el
control de los parámetros de impulso individual, este procedimiento
sería costoso, poco práctico y en muchos casos imposible de llevar
a cabo.
La figura 1 muestra un estimulador 10 que
comprende un microprocesador y circuito de control 20 que presentan
datos de programación 22 almacenados. Los datos de programación
determinan qué electrodos deben estimularse, la polaridad de los
electrodos entre si y el impulso estimulador que debe aplicarse a
cada uno de los electrodos individuales definidos. Aunque los datos
de programación se muestran almacenados en el circuito, podrían
almacenarse externamente o descargarse de una fuente externa a
través de una interfaz 25. Los datos pueden descargarse en base
impulso a impulso, por ejemplo en una aplicación protésica auditiva
o visual.
El microprocesador y circuito de control 20
también puede comprender circuitos de medición para medir la
impedancia de cada electrodo a través del circuito de medición de
la impedancia de los electrodos 24 que capta la impedancia de cada
uno de los electrodos individuales. También pueden utilizarse
parámetros de monitorización físicos o fisiológicos utilizando el
circuito de medición 26. El circuito de medición 26 puede incluir
sensores químicos o bioquímicos. Estos parámetros físicos pueden
ser parámetros biológicos u otra información. Los parámetros
medidos pueden incluir una de las mediciones siguientes: EMG, EKG o
EEG recibidas mediante la interfaz 25. La información puede
obtenerse a través de la interfaz 25 a partir de por lo menos uno de
los monitores pulmonar, cardíaco o neural.
Adicionalmente, la posición relativa de los
electrodos en el tejido que se desea estimular puede determinarse
utilizando los parámetros medidos. Los impulsos de estimulación
pueden modificarse en función de la posición relativa. La medición
puede comprender mediciones EMG de músculos específicos. Los
impulsos de estimulación se modifican para determinar la posición
relativa de uno o más de los electrodos individuales. La posición
relativa del electrodo determinada puede visualizarse. La pantalla
27 puede mostrar en capas superpuestas una imagen de la posición
y/o el movimiento del electrodo deseado en una imagen fluoroscópica
o de rayos X. El sistema proporciona retroacción al médico al
desplazar el electrodo en tiempo real.
El microprocesador y circuito de control 20
puede modificar los datos de programación 22 basándose en uno de
los parámetros medidos o en todos ellos, así como en la posición
determinada. Esto modificará los electrodos que deben estimularse,
su polaridad mutua y el impulso de estimulación para cada uno de los
electrodos individuales. Los parámetros medidos pueden almacenarse
y/o transmitirse a través de la interfaz 25.
Se suministra información de control desde el
microprocesador y circuito de control 20 a un generador de impulsos
30 a través de la línea 28 y al circuito de salida 40 a través de la
línea 29 para cada electrodo. El generador de impulsos 30
suministra un impulso de estimulación al circuito de salida 40 a
través de la línea 31. Las salidas 50 de los circuitos de salida 40
se encuentran conectadas a electrodos individuales. Se dispone un
generador de impulsos 30 y un circuito de salida 40 para cada uno de
los electrodos individuales. Se muestran tres de ellos con fines
explicativos. Este sistema permite que cada uno de los electrodos
individuales disponga de su propio generador de impulsos definido
individualmente.
La figura 2 muestra más detalles del generador
de impulsos 30 y del circuito de salida 40. El generador de
impulsos 30 también comprende un circuito de definición de la
amplitud de los impulsos 32, un circuito de definición de la forma
de los impulsos 34, un circuito de definición de la frecuencia de
los impulsos 36 y un circuito de definición de la duración de los
impulsos 38. El control de cada uno de ellos se realiza desde el
microprocesador y circuito de control 20 a través de la línea
28.
El circuito de salida 40 también comprende un
circuito de polaridad del electrodo 42 que recibe controles del
microprocesador y circuito de control 20 a través de la línea 29. La
salida del circuito de polaridad de los electrodos 42 se envía al
conmutador de salida 44 a través de la línea 41. El impulso de la
línea 31 del generador de impulsos 30 puede transmitirse mediante
el conmutador de salida 44 al electrodo en la salida 50,
dependiendo de la polaridad o de la alta impedancia determinada por
el circuito de polaridad del electrodo 42. El electrodo puede
encontrarse en estado positivo, negativo o de alta impedancia.
La figura 3 ilustra una modificación. Un
generador de impulsos común que comprende los circuitos 34, 36 de
la figura 2 suministra a la línea 35 al conmutador de salida 44 un
impulso de forma y frecuencia definidas por el control en la línea
28 procedente del microprocesador y circuito de control 20. El
circuito de definición de la amplitud de los impulsos 32 también
suministra una salida por la línea 33 al conmutador de salida 44
como hace el circuito de definición de la duración de los impulsos
39 a través de la salida en la línea 39.
El circuito de definición de la amplitud de los
impulsos 32 y el circuito de definición de la duración de los
impulsos 38 modifican el impulso común recibido por la línea 35
controlando el conmutador de salida 44. La entrada de amplitud por
la línea 33 podría controlar una red de impedancia variable, que
puede ser una serie de divisores resistores controlada por un
multiplexor. La entrada de duración del impulso por la línea 39
controla la conexión/desconexión del conmutador para determinar la
duración del impulso. También podría generar un cambio de
temporización en los impulsos suministrados (empezando más tarde y
terminando antes que otras salidas). La polaridad sigue siendo
determinada por el circuito de polaridad del electrodo 42.
La figura 4 ilustra una explicación más
detallada del conmutador de salida 44. Un convertidor digital a
analógico 43 recibe una señal de amplitud de impulso a través de la
línea 33 y la señal de duración del impulso a través de la línea
39, que se convierten en una señal analógica en la línea 45. La
señal analógica de la línea 45 se envía a un circuito de impedancia
variable 46, que también recibe el impulso común por la línea 35 y
controla el circuito de impedancia variable 46 para modifica el
impulso común. A continuación, el impulso individual diseñado se
envía por la línea 47 a un conmutador de polaridad 48 que recibe el
control de polaridad por la línea 41. La salida se envía por la
salida 50 al electrodo individual. Alternativamente, la línea de
control de la duración del impulso 39 puede utilizarse con lógica
para controlar el conmutador de polaridad 48.
La red de impedancia variable puede ser un
conmutador, por ejemplo un FET operado en la zona analógica. La
impedancia del conmutador analógico puede variar de CONEXIÓN, siendo
inferior a 10 \Omega, a DESCONEXIÓN, siendo superior a 1
M\Omega. La impedancia variable normalmente operaría en el rango
de unos pocos cientos a unos pocos miles de ohms, lo cual
produciría un efecto divisor de la tensión, ya que el tejido
nervioso que se estaría estimulando presentaría una impedancia
nominal de 500 a 1.200 \Omega.
Los circuitos de medición 24, 26 podrían
implementarse para interactuar con el microprocesador y circuito de
control 20 implantado para reprogramar automáticamente los
parámetros de estimulación, que reprogramarían dinámicamente un
régimen de estimulación como respuesta a los parámetros medidos para
un nivel programado. Los procedimientos descritos en esta memoria
también pueden efectuarse siendo el estimulador 10 externo al
paciente.
La figura 5 ilustra el conmutador de polaridad
que comprende un par de transistores de efecto de campo
complementarios 52 y 54 conectados en paralelo que reciben un
impulso de estimulación analógico por la línea 39 que debe ser
transmitido a las puertas respectivas dependiendo de las entradas
Q_{P} y Q_{P}. La salida está conectada a través del condensador
49 a la salida de electrodo 50. Un tercer FET 56 se encuentra
conectado entre el condensador 49 y tierra y es controlado en su
puerta por la entrada Q_{N}. Si Q_{N} es alta, la polaridad de
salida es positiva. Si Q_{P} es alto, la salida es negativa. Si
tanto Q_{N} como Q_{P} son altos, la salida es abierta o la
impedancia es elevada.
Para una explicación más detallada de la
circuitería, pueden consultarse las patentes US nº 4.459.989 y nº
4.612.934, ambas de Borkan, incorporadas a esta memoria como
referencia.
Aunque el sistema estimulador presente ha sido
diseñado para permitir la capacidad de suministrar impulsos de
estimulación diseñados individualmente para cada uno de los
electrodos, el sistema podría funcionar como un sistema
neuroestimulador convencional utilizando el suministro de un impulso
de estimulación común a electrodos seleccionados.
Como ilustra la figura 6, un conductor de
estimulación 60 comprende un revestimiento 62 que presenta una
pluralidad de electrodos en línea 64 separados entre si por una
distancia D_{1} y un electrodo adicional 65 en una extensión de
cable revestido 67 que se extiende desde el extremo distal 66. El
extremo próximo 68 presenta contactos 69 conectados a cada
electrodo y a las salidas del estimulador 50. El electrodo adicional
65 presenta un área superficial de revestimiento/cable superior a
la de revestimiento de cada uno de los electrodos 64.
Los electrodos 64 pueden presentar cada uno de
ellos una longitud L_{1} y el electrodo adicional 65 una longitud
L_{2}. La longitud L_{2} es superior a L_{1} en por lo menos
el doble de su longitud. Así, por ejemplo, si la longitud L_{1}
son 2 mm, la longitud L_{2} son 4 mm. La longitud L_{2} puede
ser una longitud cualquiera entre 2 y 4 veces la longitud L_{1}.
Además, el electrodo adicional 65 puede presentar una dimensión de
circunferencia superior a la de cada uno de los electrodos 64. Por
ejemplo, el electrodo adicional 65 puede tener una circunferencia
de 360º, y los electrodos 64 ser de 180º o menos.
También debe tenerse en cuenta que el electrodo
adicional 65 se encuentra separado por una distancia D_{2} del
electrodo 64 más cercano. Cuando D_{1} es aproximadamente 6 mm, la
distancia D_{2} es de por lo menos 10 mm y puede ser de 20 mm o
más. Con esta distancia, cada uno de los electrodos 64 actúa como
fuente puntual cuando se utiliza junto con el electrodo adicional
65 de área incrementada.
Aunque en la figura 6 se ilustra un electrodo
específico, pueden utilizarse otros electrodos con el sistema
estimulador de la presente invención. Se trata de un ejemplo de un
electrodo capaz de funcionar simultáneamente en modo bipolar y en
modo monopolar, así como en cada uno de los modos solos. En el modo
bipolar, se utilizan por lo menos dos electrodos 64, mientras que
en el modo monopolar se utiliza el electrodo adicional 65 como
ánodo con por lo menos uno de los electrodos 64 como cátodo. La
programación individual del impulso de estimulación permite que sea
así.
Estos paradigmas de estimulación podrían
comprender programas sofisticados que conmuten la estimulación entre
diversos electrodos lentamente (durante segundos o minutos, horas o
días) para evitar la habituación de la estimulación o tratar
múltiples objetivos neurales, o podría generar rápidamente
(aproximadamente a la misma velocidad que la actividad eléctrica de
las neuronas en la médula espinal) de forma artificial señales
neurales a lo largo de la médula espinal o de un nervio, que
podrían percibirse como cualquier otra función sensorial, con
señales que se desplazan a través de la médula espinal o de los
nervios. Por ejemplo, podría generarse una señal que corresponda al
calor y ser aplicada al dedo pulgar del pie del paciente, o que
corresponda a presión y ser aplicada al pie del paciente, o la
sensación de un miembro en una orientación diferente a la que se
encuentra actualmente.
Teóricamente, de este modo pueden crearse
sabores, olores, visiones o incluso tactos que permitan la
interactuación de diversas prótesis artificiales (visuales,
auditivas, etc.) con el cuerpo humano.
Aunque la presente invención se ha descrito e
ilustrado de forma detallada, debe entenderse claramente que se ha
hecho con fines únicamente ilustrativos y a título de ejemplo, sin
significar limitación alguna.
Claims (18)
1. Sistema de estimulación de tejidos que
comprende:
un conjunto de electrodos (60) que presenta por
lo menos tres electrodos (64) que deben ser estimulados en un
paciente,
un estimulador programable (10) que se encuentra
conectado al conjunto de electrodos (60) y le suministra impulsos
de estimulación, y
unos datos de programación (22) en el
estimulador (10) que definen, para cada uno de los por lo menos tres
electrodos (64), impulsos de estimulación individuales de polaridad
variable y por lo menos una de las características de amplitud,
frecuencia, duración del impulso y forma del impulso,
caracterizado porque
el estimulador (10) comprende:
- un circuito (46) de impedancia variable separado para cada electrodo (64), y
- un generador de impulsos común (30) para suministrar un impulso de tensión de estimulación común a cada uno de los circuitos de impedancia variable (46), y
el estimulador (10) modifica individualmente la
amplitud y la duración del impulso de tensión de estimulación común
en cada electrodo (64).
2. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el circuito de impedancia variable (46) comprende un divisor de
tensión para cada electrodo (64).
3. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el circuito de impedancia variable (46) comprende un conmutador
analógico para cada electrodo (64).
4. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el estimulador (10) mide la impedancia en serie de cada uno de
los electrodos (64) y modifica el impulso de estimulación de cada
electrodo (64) definido por los datos de programación como función
de la impedancia medida de este electrodo (64).
5. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el estimulador (10) mide parámetros físicos y modifica el
impulso de estimulación de cada electrodo (64) definido por los
datos de programación en función de los parámetros medidos.
6. Sistema según la reivindicación 1, que
comprende un electrodo adicional (65) separado de los por lo menos
tres electrodos (64), presentando el electrodo adicional (65) un
área superficial mayor que el área de cada uno de los por lo menos
tres electrodos (64).
7. Sistema según la reivindicación 6, en el
que el electrodo adicional (65) presenta por lo menos un área
superficial doble del área de cada uno de los por lo menos tres
electrodos (64).
8. Sistema según la reivindicación 6, en el
que el electrodo adicional (65) está separado por lo menos 10 mm de
los por lo menos tres electrodos (64).
9. Sistema según la reivindicación 6, en el
que los datos de programación (22) definen simultáneamente la
estimulación en un modo bipolar utilizando por lo menos dos de los
por lo menos tres electrodos (64) y en un modo monopolar utilizando
el electrodo adicional (65) como un electrodo ánodo y por lo menos
uno de los por lo menos tres electrodos (64) como un electrodo
cátodo.
10. Sistema según la reivindicación 6, en el
que los datos de programación (22) definen la estimulación en un
modo bipolar.
11. Sistema según la reivindicación 6, en el
que los datos de programación (22) definen la estimulación en un
modo monopolar utilizando el electrodo adicional (65) como electrodo
ánodo común con por lo menos uno de los por lo menos tres
electrodos (64) como electrodo cátodo.
12. Sistema según la reivindicación 1, que
comprende un circuito de medición (26) para medir determinados
parámetros fisiológicos, y en el que el estimulador (10) modifica
los impulsos de estimulación en función de los parámetros
medidos.
13. Sistema según la reivindicación 12, en el
que los parámetros medidos comprenden una de las mediciones
siguientes: EMG, EKG o EEG.
14. Sistema según la reivindicación 12, en el
que el circuito de medición (26) comprende sensores químicos o
bioquímicos.
15. Sistema según la reivindicación 12, en el
que el estimulador (10) comprende una entrada de señales y modifica
los impulsos de estimulación en función de las señales de entrada en
la entrada de señales.
16. Sistema según la reivindicación 15, en el
que las señales de entrada comprenden señales visuales o de audio
procesadas.
17. Sistema según la reivindicación 12, en el
que el estimulador (10) determina la posición del electrodo (64) a
partir de los parámetros medidos y modifica los impulsos de
estimulación en función de la posición determinada.
18. Sistema según la reivindicación 17, que
comprende una pantalla (27) para mostrar la posición
determinada.
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