Sistema estimulador de la médula espinal recargable.

Un dispositivo estimulador implantable (100), que comprende:

una pluralidad de nodos de electrodos (E1-En);

circuitería (circuitos) actual (186, 4C05) configurada para originar una primera o más corrientes de salidarespectivamente desde uno o más de la pluralidad de nodos de electrodos (E1-En) y para dotar una segundao más corrientes de salida respectivamente a un segundo o más de la pluralidad de nodos de electrodos (E1-En);

circuitería (circuitos) de control (160, 166, 168, 191', 4C02-4c03) configurada para programar la circuitería(circuitos) de corriente (186, 4C05), de manera que la suma total de la primera o más corrientes de salidaiguala la suma total de la segunda o más corrientes de salida en una pluralidad de canales, cada uno de loscuales define un grupo diferente de nodos de electrodos (E1-En), cada grupo de nodos de electrodoscomprendiendo nodos de electrodos de fuente y de penetración; en el que no todos los canales utilizan elmismo nodo de electrodo como un nodo de electrodo de fuente común o como un nodo de electrodo depenetración común.

Sistema estimulador de la médula espinal recargable Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere a un Sistema para la Estimulación de la Médula Espinal. Un sistema de estimulación de la médula espinal es un sistema generador de impulsos implantable programable utilizado para tratar el dolor crónico proporcionando impulsos eléctricos de estimulación de un conjunto de electrodos situados epiduralmente cerca de la médula de un paciente. La presente invención va dirigida a un sistema de estimulación de la médula espinal en el que se destacan las siguientes características específicas incluidas en el sistema: [1] un sistema de recarga, [2] un sistema para la asignación de campos de corriente, [3] control de subida de impulsos, y [4] mediciones de la impedancia de los electrodos.

La estimulación de la médula espinal (SCS) es un método clínico bien aceptado para reducir el dolor en ciertas poblaciones de pacientes. Los sistemas SCS incluyen típicamente un generador de impulsos implantado, cables conductores, y electrodos conectados a los cables conductores. El generador de impulsos genera impulsos eléctricos que son suministrados a las fibras de la columna dorsal del interior de la médula espinal a través de electrodos que se implantan a lo largo del dura de la médula espinal. En una situación típica, los cables conductores conectados salen de la médula espinal y se tunelizan alrededor del torso del paciente hacia un receptáculo subcutáneo donde se implanta el Generador de impulsos.

Son conocidos en la técnica sistemas de estimulación de la médula espinal y otros. Por ejemplo, en la patente norteamericana nº 3.646.940 se describe un estimulador electrónico implantable que proporciona impulsos eléctricos ordenados en el tiempo a una pluralidad de electrodos de manera que solamente un electrodo tiene una tensión aplicada al mismo en cualquier momento dado. De este modo, los estímulos eléctricos proporcionados por el aparato descrito en la patente '940 comprenden estímulos secuenciales o no superpuestos.

En la patente norteamericana nº 3.724.467 se describe un implante de electrodo para la neuroestimulación de la médula espinal. Una tira relativamente delgada y flexible de un plástico fisiológicamente inerte está provista de una pluralidad de electrodos formados en la misma. Los electrodos se conectan mediante unos conductores a un receptor de RF, que también está implantado, y que se controla a través de un controlador externo. El receptor de RF implantado carece de medios de almacenamiento de energía, y tiene que conectarse al controlador externo para que se produzca la neuroestimulación.

En la patente norteamericana nº 3.822.708 se muestra otro tipo de dispositivo eléctrico de estimulación de la médula espinal. El dispositivo tiene cinco electrodos alineados que se disponen longitudinalmente en la médula espinal y transversalmente a los nervios que entran en la médula espinal. Unos impulsos de corriente aplicados a los electrodos están destinados a bloquear dolor de difícil cura, a la vez que se permite el paso de otras sensaciones. Los impulsos de estimulación aplicados a los electrodos son de una anchura de aproximadamente 250 microsegundos con una velocidad de repetición de 5 a 200 impulsos por segundo. Un interruptor que puede ser accionado por el paciente permite al paciente cambiar qué electrodos se activan, es decir, qué electrodos reciben los estímulos de corriente, de manera que pueda ajustarse el área existente entre los electrodos activados en la médula espinal, según sea necesario, para bloquear mejor el dolor.

Otras patentes representativas que muestran sistemas o electrodos de estimulación de la médula espinal incluyen las patentes norteamericanas nº 4.338.945; 4.379.462; 5.121.754; 5.417.719 y 5.501.703.

Los productos de la SCS dominantes que están actualmente disponibles en el mercado intentan responder a tres requisitos básicos para dichos sistemas: [1] proporcionar múltiples canales de estimulación para dirigir requerimientos de parámetros de estimulación variables y múltiples sitios de suministro de señales de estimulación eléctrica; [2] permitir corrientes de estimulación de moderadas a elevadas para aquellos pacientes que lo necesiten; y [3] incorporar una fuente de alimentación interior con capacidad de almacenamiento de energía suficiente para proporcionar años de servicio de manera fiable al paciente.

Desafortunadamente, no todas las características descritas anteriormente están disponibles en cualquier dispositivo. Por ejemplo, la vida de la batería de un dispositivo conocido es limitada a salidas de corriente solamente moderadas, y tiene una única fuente de alimentación, y por lo tanto solamente un canal de estimulación, que debe multiplexarse en un modelo fijo hasta cuatro contactos de electrodo. Otro dispositivo muy conocido ofrece corrientes más elevadas que pueden suministrarse al paciente, pero no tiene batería, y de este modo requiere que el paciente use una fuente de aumentación y un controlador externos. Incluso entonces, dicho dispositivo todavía tiene solamente una fuente de

alimentación, y de solamente un único canal de estimulación, para el suministro del estímulo de corriente a múltiples electrodos a través de un multiplexor. Todavía un tercer dispositivo conocido proporciona canales múltiples con capacidad de corriente moderada, pero no tiene fuente de alimentación interior y, de este modo, también obliga al paciente a usar una fuente de alimentación y un controlador externos.

Se ve así que cada uno de los sistemas, o componentes, expuestos o descritos anteriormente padece una o más limitaciones, por ejemplo, sin capacidad de almacenamiento de energía interno, una vida útil corta, nulas o limitadas características de programación, tamaño físico grande, la necesidad de usar siempre una fuente de alimentación y un controlador externos, la necesidad de utilizar técnicas y/o herramientas quirúrgicas complicadas o difíciles de utilizar, conexiones inestables, y similares. Por consiguiente, lo que se necesita claramente es un sistema de estimulación de la médula espinal SCS que sea superior a los sistemas existentes proporcionando una vida más larga, una programación más fácil y más características de estimulación en un paquete más pequeño sin comprometer la fiabilidad. Además, es necesario que las herramientas quirúrgicas y las interconexiones utilizadas con dicho sistema SCS sean más fáciles y más rápidas de manipular. Además, es necesario que las características de estimulación disponibles con el sistema tengan que ser programables utilizando sistemas de programación que sean fáciles de entender y utilizar, y que introduzcan nuevos métodos de programación . que se dirijan mejor a las necesidades del paciente.

Sumario de la Invención La presente invención atiende las anteriores y otras necesidades proporcionando un sistema SCS que está diseñado para ser superior a los sistemas existentes. Más concretamente, el sistema SCS de la presente invención proporciona un estímulo a un par o grupo seleccionado de una pluralidad de electrodos, por ejemplo, 16 electrodos, agrupados en múltiples canales, por ejemplo, cuatro canales. Ventajosamente, cada electrodo puede producir una corriente de salida constante programable de por lo menos 10 mA en un rango de tensiones de salida que pueden ser tan altas como 16 voltios. Además, la zona del implante del sistema SCS incluye una fuente de alimentación recargable, por ejemplo una batería recargable, que permite al paciente ir a su trabajo diario sin impedimentos por medio de una fuente de alimentación y un controlador externos. El sistema SCS que se describe aquí solamente requiere una recarga de vez en cuando; la zona implantada es más pequeña que los sistemas de implante existentes, por ejemplo, que tienen una carcasa circular de 45 mm de diámetro y 10 mm de espesor; el sistema SCS tiene una vida de por lo menos 10 años con los ajustes típicos; el sistema SCS ofrece un esquema de conexiones simple para conectar al mismo de manera liberable un sistema de conexión; y el sistema SCS es sumamente fiable.

Como característica de la invención, cada uno de los electrodos incluidos en los canales de estimulación no solamente puede suministrar hasta 12, 7 mA de corriente en un rango completo de tensiones de salida, sino que también puede combinarse con otros electrodos para entregar todavía más corriente. Adicionalmente, el sistema SCS proporciona la capacidad de estimular simultáneamente todos los electrodos disponibles. Es decir, en funcionamiento, cada electrodo se agrupa con por lo menos un electrodo adicional. En una realización, dicha agrupación se consigue mediante una matriz de conmutación... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo estimulador implantable (100) , que comprende:

una pluralidad de nodos de electrodos (E1-En) ; circuitería (circuitos) actual (186, 4C05) configurada para originar una primera o más corrientes de salida respectivamente desde uno o más de la pluralidad de nodos de electrodos (E1-En) y para dotar una segunda o más corrientes de salida respectivamente a un segundo o más de la pluralidad de nodos de electrodos (E1-En) ; circuitería (circuitos) de control (160, 166, 168, 191’, 4C02-4c03) configurada para programar la circuitería (circuitos) de corriente (186, 4C05) , de manera que la suma total de la primera o más corrientes de salida iguala la suma total de la segunda o más corrientes de salida en una pluralidad de canales, cada uno de los cuales define un grupo diferente de nodos de electrodos (E1-En) , cada grupo de nodos de electrodos comprendiendo nodos de electrodos de fuente y de penetración; en el que no todos los canales utilizan el mismo nodo de electrodo como un nodo de electrodo de fuente común o como un nodo de electrodo de penetración común.

2. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 1, que comprende además una matriz de conmutación (188) programable, en el que la circuitería (circuitos) actual comprende una pluralidad de fuentes de corriente (186) positiva y una pluralidad de fuentes de corriente (186) negativa, y la circuitería (circuitos) de control (160, 166, 168) está configurada para programar la matriz de conmutación (188) para acoplar selectivamente una o más de las fuentes de corriente (186) positiva respectivamente al primero o más de los nodos de electrodos (E1-En) , y para programar la matriz de conmutación (188) para selectivamente acoplar una o más de las fuentes de corriente (186) negativas respectivamente al segundo o más de los nodos de electrodos (E1-En) .

3. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 2, en el que una de las fuentes de corriente (186) positiva y una de las fuentes de corriente (186) negativa está acopladas a uno de los nodos de electrodos (E1-En) a través de un nodo común (187) .

4. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 1, en el que la circuitería (circuitos) de corriente comprende una pluralidad de fuentes de corriente (4C06) bidireccionales respectivamente acopladas a los nodos de electrodos (E1-En) , en el que la circuitería (circuitos) de control (191’, 4C02-4C03) está configurada para dirigir las fuentes de corriente bidireccionales (4C06) a impulsos de corriente de salida de una amplitud y polaridad seleccionadas hasta los nodos de electrodos (E1-En) .

5. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 4, en el que cada una de las fuentes de corriente (4C06) bidireccionales comprende un circuito DAC (4C05) habilitado por un impulso de amplitud positiva y un circuito DAC (4C07) habilitado por un impulso de amplitud negativa.

6. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 4, en el que la circuitería (circuitos) de control (191’, 4C02-4C03) comprende un procesador digital (191’) , un circuito secuenciador AIC (4C02) configurado para recibir datos del procesador digital (191’) , y una pluralidad de circuitos biestables (4C03) respectivamente acoplados entre el circuito secuenciador AIC (4C02) y las fuentes de corriente bidireccionales.

7. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 6, en el que los datos recibidos desde el procesador digital (191’) comprende datos que definen los nodos de electrodos (E1-En) y la amplitud de la corriente en los nodos de electrodos (E1-En) .

8. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 6, en el que cada uno de los circuitos biestables (4C03) está acoplado a una respectivo de las fuentes de corriente (4C06) bidireccionales a través de una primera línea (4C04) en la cual los datos de amplitud son transportados, una segunda línea designando una amplitud (S1) positiva; y una tercera línea designando una amplitud (S2) negativa.

9. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 8, en el que cada uno de los circuitos biestables (4C03) está acoplado a una respectiva de las fuentes de corriente (4C06) bidireccionales a través de una cuarta línea (S3) para designar un estado de recarga.

10. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 1, en el que la primera o más corrientes de salida comprende una primera pluralidad de corrientes de salida, el primero o más nodos de electrodos (E1-En) comprende una primera pluralidad de nodos de electrodos, el segundo o más corrientes de salida comprenden una segunda

pluralidad de corrientes de salida, y el segundo o más nodos de electrodos (E1-En) comprende una segunda pluralidad de nodos de electrodos.

11. El dispositivo estimulador implantable (100) de la reivindicación 1, en el que la primera o más corrientes de salida y la segunda o más corrientes de salida, son pulsatorias.