專利名稱：：可植入式前庭假體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的當(dāng)前要求保護(hù)的實(shí)施方式的領(lǐng)域涉及用于刺激神經(jīng)的系統(tǒng)和元件，并且更特別地涉及下述系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括以外科手術(shù)的方式可植入式前庭假體和用于以外科手術(shù)的方式可植入式前庭假體的元件、算法、刺激協(xié)議以及方法。
背景技術(shù)：
：在正常的個(gè)體中，兩個(gè)內(nèi)耳迷路調(diào)節(jié)每個(gè)前庭神經(jīng)分支內(nèi)部的傳入纖維上的活動(dòng)，以便給中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)提供由于重力和平移運(yùn)動(dòng)(術(shù)語稱作重力慣性加速度)兩者造成的旋轉(zhuǎn)的頭部運(yùn)動(dòng)和線加速度的感知。每個(gè)迷路包含三個(gè)互相正交的半規(guī)管(SCC)以感測頭部旋轉(zhuǎn)。每個(gè)SCC用關(guān)于繞著那個(gè)SCC的軸的三維(3D)頭部角速度的元件來基本及時(shí)地調(diào)節(jié)其前庭神經(jīng)的分支上的活動(dòng)。(參見圖1。)每個(gè)SCC與相對的耳朵中的SCC是近似共面的，并且每個(gè)SCC的共面對有效地充當(dāng)一對反平行的角速率傳感器。沿著水平軸線方向、左前右后(LARP)軸線方向以及右前左后(RALP)軸線方向定向的SCC負(fù)責(zé)用于沿著這些各個(gè)軸線的方向感測角速度，并且兩個(gè)耳石末梢器官(橢圓囊和球囊)負(fù)責(zé)用于感測重力慣性的(平移的)加速度。這些感知的輸入驅(qū)動(dòng)了使凝視和姿勢穩(wěn)定的補(bǔ)償反射以便在頭部運(yùn)動(dòng)期間使視覺的清晰度達(dá)到最大值并且以便于防止跌倒。在兩個(gè)迷路中都失去前庭聽毛細(xì)胞功能的患者可能遭受視覺靈敏度和平衡的變?nèi)醯膿p失，這是因?yàn)樗麄兊腃NS不再接收正常的頭部運(yùn)動(dòng)信息或者重力定向提示。雖然視覺的和本體感受的輸入的補(bǔ)償使用可以部分地代替失去的迷路的輸入，但這種策略在高頻率、高加速、瞬時(shí)的頭部運(yùn)動(dòng)期間失敗，例如在步行的時(shí)候經(jīng)歷那些情況(Carey,J.P.和C.C.DeliaSantina.Principlesofappliedvestibularphysiology.0tolaryngology-Head&NeckSurgery.2005)。大約0.1%的美國成人報(bào)告了符合嚴(yán)重的雙邊前庭的機(jī)能減退的癥狀的群集，對應(yīng)于僅在美國就超過了250,000個(gè)個(gè)體(DeliaSantina,C.C，A.A.Migliaccio,R.Hayden,T.A.Melvin,G.Y.Fridman,B.Chiang,N.S.Davidovics,C.Dai,J.P.Carey,L.B.Minor,1.C.ff.Anderson,H.Park,S.Lyford-Pike,和S.Tang.Currentandfuturemanagementofbilaterallossofvestibularsensation—anupdateontheJohnsHopkinsmultichannelvestibularprosthesisproject.CochlearImplantsInternational.2010)。對于那些沒能通過康復(fù)練習(xí)來補(bǔ)償?shù)娜?，不存在充分有效的治療。如果基于運(yùn)動(dòng)傳感器輸入來直接調(diào)節(jié)依然健在的前庭傳入的活動(dòng)的多通道前庭假體有效地恢復(fù)了頭部運(yùn)動(dòng)和重力的定向的感知，則該多通道前庭假體可以改善前庭缺陷個(gè)體的生活質(zhì)量(上述的DeliaSantina等人，Wall，C，D.M.Merfeld，S.D.Rauch，和F.0.Black.Vestibularprostheses:Theengineeringandbiomedicalissues.JournalofVestibularResearch-Equilibrium&Orientation.12:2002)。Gong和Merfeld在2000年首次描述了頭戴式前庭假體(Gong，IS.和D.M.Merfeld.Prototypeneuralsemicircularcanalprosthesisusingpatternedelectricalstimulation.AnnalsofBiomedicalEngineering.28:2000;Gong,W.S.和D.M.Merfeld.Systemdesignandperformanceofaunilateralhorizontalsemicircularcanalprosthesis.1EEETransactionsonBiomedicalEngineering.49:2002;Merfeld等人的美國專利第6，546，291B2號)。該裝置能夠感測繞著一個(gè)軸的頭部旋轉(zhuǎn)并且經(jīng)由意圖對剌激一個(gè)SCC的壺腹神經(jīng)中的傳入進(jìn)行激活的一對電極對前庭神經(jīng)進(jìn)行電剌激。使用該裝置，Gong,Merfeld等人能夠部分地恢復(fù)松鼠猴和豚鼠的繞著一個(gè)軸的前庭眼反射(V0R)。他們描述了在假體的誘發(fā)V0R、姿勢的效果以及對側(cè)部SCC的同時(shí)的、雙邊的剌激的反應(yīng)方面的長期變化(Gong，IS.，C.Haburcakova和D.Μ.Merfeld.Vestibulo-OcularResponsesEvokedViaBilateralElectricalStimulationoftheLateralSemicircularCanals.1EEETransactionsonBiomedicalEngineering.55:2008;Gong,W.S.和D.M.Merfeld.Prototypeneuralsemicircularcanalprosthesisusingpatternedelectricalstimulation.AnnalsofBiomedicalEngineering.28:2000;Gong,W.S.和D.M.Merfeld.Systemdesignandperformanceofaunilateralhorizontalsemicircularcanalprosthesis.1EEETransactionsonBiomedicalEngineering.49:2002;Lewis,R.F.，W.S.Gong,M.Ramsey,L.Minor,R.Boyle和D.M.Merfeld.Vestibularadaptationstudiedwithaprostheticsemicircularcanal.JournalofVestibularResearch-Equilibrium&Orientation.12:2002;Lewis，R.F.，D.M.Merfeld和W.S.Gong.Cross-axisvestibularadaptationproducedbypatternedelectricalstimulation.Neurology.56:2001;Merfeld,D.M.，W.S.Gong,J.Morrissey,M.Saginaw,C.Haburcakova和R.F.Lewis.Acclimationtochronicconstant-rateperipheralstimulationprovidedbyavestibularprosthesis.1EEETransactionsonBiomedicalEngineering.53:2006;Merfeld,D.M.,C.HaburcakovajW.Gong和R.F.Lewis.Chronicvestibulo-ocularreflexesevokedbyavestibularprosthesis.1EEETransactionsonBiomedicalEngineering.54:2007)。DeliaSantina等人(DeliaSantina，C.C，A.A.Migliaccio和A.H.Patel.Electricalstimulationtorestorevestibularfunction-developmentofa3-Dvestibularprosthesis.27thAnnualIEEEEngineeringinMedicineandBiology.2005;DeliaSantina,C.CjA.A.Migliaccio和A.H.Patel.Amultichannelsemicircularcanalneuralprosthesisusingelectricalstimulationtorestore3-Dvestibularsensation.1EEETransactionsonBiomedicalEngineering.54:2007)描述了下述多通道前庭假體(在本文用MVPl表示，多通道前庭假體，版本1)，該多通道前庭假體能夠感測繞著三個(gè)正交軸的角速度并且異步地剌激單一迷路的三個(gè)壺腹神經(jīng)中的每個(gè)，使繞著任何軸的頭部旋轉(zhuǎn)的VOR反應(yīng)部分地恢復(fù)。增加剌激電極的數(shù)目和電流幅值導(dǎo)致了空間電流在植入的迷路之內(nèi)擴(kuò)布，限制了選擇性地剌激適當(dāng)?shù)那巴魅氲氖哪芰?。增加電流幅值最初增加了VOR量級且沒有改變預(yù)期的旋轉(zhuǎn)軸，但是在較高的幅值處，眼旋轉(zhuǎn)軸偏離了理想的用于目標(biāo)SCC的旋轉(zhuǎn)軸，因?yàn)殡娏鱾鞑ブ疗渌那巴魅氲氖?。DeliaSantina等人的后來的研究使用MVPl去研究剌激編碼策略、最小化3D未對準(zhǔn)誤差的坐標(biāo)系正交化手段、聽覺上前庭電極植入的效果以及在長期的假體的剌激期間3DVOR對準(zhǔn)的改變的最優(yōu)化(DeliaSantinajC.C，A.A.MigliacciojR.Hayden,Τ.A.Melvin,G.Y.Fridman,B.ChiangjN.S.DavidovicsjC.Dai，J.P.Carey,LB.Minor,1.C.W.Anderson,H.Park，S.Lyford-Pike和S.Tang.Currentandfuturemanagementofbilaterallossofvestibularsensation—anupdateontheJohnsHopkinsmultichannelvestibularprosthesisproject.CochlearImplantsInternational.2010;ChiangjB.，G.Y.Fridman和C.C.DeliaSantina.EnhancementstotheJohnsHopkinsMult1-ChannelVestibularProsthesisYieldReducedSize,ExtendedBatteryLife,CurrentSteeringandWirelessControl.AssociationforResearchinOtolaryngology.2009;Davidovics,N.,G.Y.Fridman和C.C.DeliaSantina.LinearityofStimulus-ResponseMappingDuringSemicircularCanalStimulationusingaVestibularProsthesis.ARO2009.2009;DeliaSantina,C.C，A.A.Migliaccio和LB.Minor.Vestibulo-ocularreflexofchinchilladuringhighfrequencyheadrotationandelectricalstimul1.SocietyforNeuroscienceAbstractViewerandItineraryPlanner.2003:2003;DeliaSantina,C.C，A.A.Migliaccio,H.J.Park,1.C.W.Anderson,P.JiradejvongjL.B.Minor和J.P.Carey.3DVestibuloocularreflex,afferentresponsesandcristahistologyinchinchillasafterunilateralintratympanicgentamicin.AssociationforResearchinOtolaryngologyAnnualMtg.2005;DeliaSantina,C.CjA.A.Migliaccio和A.H.Patel.Electricalstimulationtorestorevestibularfunction-developmentofa3-Dvestibularprosthesis.27thAnnualIEEEEngineeringinMedicineandBiology.2005;DeliaSantina,C.CjA.A.Migliaccio和A.H.Patel.Amultichannelsemicircularcanalneuralprosthesisusingelectricalstimulationtorestore3-Dvestibularsensation.1eeeTransactionsonBiomedicalEngineering.54:2007;DeliaSantina,C.C，V.PotyagaylojA.A.MigliacciojL.B.Minor和J.P.Carey.0rientationofhumansemicircularcanalsmeasuredbythree-dimensionalmultiplanarCTreconstruction.Jaro-JournaloftheAssociationforResearchinOtolaryngology.6:2005;Fridman,G.Y.，N.DavidovicsjC.Dai和C.C.DeliaSantina.MultichannelVestibularProsthesisStabilizesEyesForHeadRotationAboutAnyAxis.JournaloftheAssociationforResearchinOtolaryngology.Submitted2009:2009;Tang,S.,T.A.N.Melvin和C.C.DeliaSantina.Effectsofsemicircularcanalelectrodeimplantationonhearinginchinchillas.ActaOto-Laryngo1gica.129:2009)。DeliaSantina和Faltys描述了混合的耳蝸的和前庭的激勵(lì)器。Shkel等人，Constandinou等人和Phillips等人也描述了前庭的假體電路但是尚未發(fā)表從生理測試獲得的結(jié)果(Shkel，A.Μ.和F.G.Zeng.Anelectronicprosthesismimickingthedynamicvestibularfunction.AudiologyandNeuro-Otology.11:2006;ConstandinoujT.和J.Georgiou.Amicropowertiltprocessingcircuit.BiomedicalCircuitsandSystemsConference,2008.BioCAS2008.1EEE.2008;ConstandinoujT.,JjGeorgiou和C.Andreou.Anultra-low-powermicro-optoelectromechanicaltiltsensor.CircuitsandSystems,2008.1SCAS2008.1EEEInternationalSymposiumon.2008;ConstandinoujT.，J.GeorgioujC.Doumanidis和C.Toumazou.TowardsanImplantableVestibularProsthesis:TheSurgicalChallenges.NeuralEngineering,2007.CNE’07.3rdInternationalIEEE/EMBSConferenceon.2007;ConstandinoujT.，J.Georgiou和C.Toumazou.Afully-1ntegratedsemicircularcanalprocessorforanimplantablevestibularprosthesis.Electronics,CircuitsandSystems,2008.1CECS2008.15thIEEEInternationalConferenceon.2008;ConstandinoujT.,J.Georgiou和C.Toumazou.ANeuralImplantASICfortheRestorationofBalanceinIndividualswithVestibularDysfunction.1EEEInternationalSymposiumonCircuitsandSystems(ISCAS).2009;ConstandinoujT.，J.Georgiouj和C.Toumazou.APartial-Current-SteeringBiphasicStimulationDriverforVestibularProstheses.BiomedicalCircuitsandSystems,IEEETransactionson.2:2008;Phillios，J.，S.BiererjA.Fucks,C.KanekojLLing,K.NiejT.0xford和J.Rubinstein.Amultichannelvestibularprosthesisbasedoncochlearimplanttechnology.SocietyforNeuroscience.2008)。Shkel等人描述了定制設(shè)計(jì)的微機(jī)電(MEMs)陀螺儀和用于設(shè)定電剌激的模式的基于硬件的解決方案。代替使用微控制器去確定脈沖定時(shí)，Shkel等人開發(fā)了控制電路，該控制電路仿真由Fernandez，Goldberg等人用實(shí)驗(yàn)方法確定的SCC管道動(dòng)態(tài)(canaldynamics)傳遞函數(shù)(Baird，R.A.，G.DesmadryljC.Fernandez和J.M.Goldberg.TheVestibularNerveoftheChinchilla.2.RelationbetweenAfferentResponsePropertiesandPeripheralInnervationPatternsintheSemicircularCanals.JournalofNeurophysiology.60:1988)。Constandinou等人描述了前庭假體專用集成電路(ASIC)和相應(yīng)的ASIC元件，該元件可以產(chǎn)生較小的植入物。和Shkel等人的裝置的情況一樣，Constandinou等人的裝置中使用的控制電路是管道動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)的電路實(shí)現(xiàn)。至今，Shkel等人或者Constandinou等人還沒有報(bào)告生理的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。Phillips等人描述了市場上可買到的被修改以用作前庭假體的人工耳蝸。到目前為止所有的假體的前庭神經(jīng)剌激研究都遭遇了由于不最理想的電極神經(jīng)耦接和選擇性以及與裝置大小和功率消耗相關(guān)的限制所造成的性能約束。已經(jīng)描述和生產(chǎn)的前庭假體都不包括旋轉(zhuǎn)和重力慣性/平移的加速度的傳感器或者能夠支持多極的“電流導(dǎo)引”剌激范式的多電源，也沒有任何已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小型化、系統(tǒng)一體化、多維傳感、在原位置自測試能力和功率消耗降低的充分的結(jié)合以構(gòu)成適合用于長期的前庭缺陷患者的VOR的恢復(fù)的假體。位于兩個(gè)內(nèi)耳的六個(gè)半規(guī)管(每個(gè)耳朵中三個(gè))通過感測頭部繞著三個(gè)正交軸的旋轉(zhuǎn)來給大腦提供平衡信息，三個(gè)正交軸對應(yīng)于管道中的每個(gè)管道的空間定向。前庭假體可以通過用三個(gè)正交定向的陀螺儀和線性加速度計(jì)來感測頭部的三維旋轉(zhuǎn)和線性加速度以仿真這種功能。通過電刺激前庭神經(jīng)的通常攜帶來自受植入的耳中的半規(guī)管的每個(gè)半規(guī)管的頭部旋轉(zhuǎn)信息的三個(gè)對應(yīng)的分支來將頭部旋轉(zhuǎn)的感知傳送到大腦。通過電刺激前庭神經(jīng)的通常攜帶來自受植入的耳中的橢圓囊和球囊的頭部線性加速度信息的三個(gè)對應(yīng)的分支來將頭部線性加速度的感知傳送到大腦。前庭假體的開發(fā)中的新發(fā)展證明電流擴(kuò)布可能會使精度嚴(yán)重降低，在這種情況下假體可以選擇性的把前庭神經(jīng)的各個(gè)分支中的每個(gè)分支作為目標(biāo)。機(jī)能上，電流擴(kuò)布引起頭部旋轉(zhuǎn)的感測軸與經(jīng)由傳送到前庭神經(jīng)的電刺激傳達(dá)的旋轉(zhuǎn)的軸之間的未對準(zhǔn)。這是因?yàn)橐鈭D傳送刺激到神經(jīng)的各個(gè)分支中的僅一個(gè)分支的刺激電流可以傳到鄰近的分支，無意中也刺激了鄰近的分支。電流擴(kuò)布的量取決于電極與目標(biāo)神經(jīng)分支的接近度和在刺激期間電流流過組織的路徑。由此電極接觸極其接近各個(gè)意圖的刺激地點(diǎn)并且遠(yuǎn)離神經(jīng)的非目標(biāo)分支的準(zhǔn)確的外科布局對假體的操作是關(guān)鍵的。因?yàn)榍巴ド窠?jīng)的分支互相非常接近，在不損害脆弱的神經(jīng)結(jié)構(gòu)(壺腹)的情況下這樣的外科布局是困難的，前庭神經(jīng)在壺腹處進(jìn)入半規(guī)管(SCC)。這些進(jìn)入點(diǎn)被作為用于在每個(gè)管道中電刺激的目標(biāo)(圖1)。因此仍然有對下述改進(jìn)的可植入式前庭假體的需要，該改進(jìn)的可植入式前庭假體在使外科植入的困難和可變性最小化的同時(shí)利于對電極的準(zhǔn)確布局和對刺激電流的精確傳送。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可植入式神經(jīng)刺激裝置具有傳感器系統(tǒng)、與傳感器系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)處理器和與數(shù)據(jù)處理器通信的并且被構(gòu)建成將電刺激提供給至少一個(gè)前庭蝸神經(jīng)的至少一個(gè)分支的神經(jīng)刺激系統(tǒng)。神經(jīng)刺激系統(tǒng)包括電極陣列，該電極陣列具有:被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與前庭神經(jīng)的上分支以電方式通信的第一組電極、被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與前庭神經(jīng)的水平分支以電方式通信的第二組電極、被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與前庭神經(jīng)的后分支以電方式通信的第三組電極和被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入到前庭迷路的總腳中的總腳參考電極。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置具有:第一組配線和與第一組配線中的對應(yīng)配線電接觸的第一組電極，該第一組電極形成上前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得第一組電極相對于彼此保持基本固定；第二組配線和與第二組配線中的對應(yīng)配線電接觸的第二組電極，該第二組電極形成水平前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得第二組電極相對于彼此基本保持固定；第三組配線和與第三組配線中的對應(yīng)配線電接觸的第三組電極，該第三組電極形成后前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得第三組電極相對于彼此基本保持固定；以及與對應(yīng)的參考配線電連接的參考電極。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可植入式前庭刺激裝置具有:傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)和定向傳感器系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)和定向傳感器系統(tǒng)兩者都相對于可植入式前庭刺激裝置被固定；與傳感器系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)處理器；與數(shù)據(jù)處理器通信的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；以及與數(shù)據(jù)處理器通信的前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)。定向傳感器系統(tǒng)感測可植入式前庭刺激裝置相對于局部重力場的定向以提供定向信號。數(shù)據(jù)處理器被配置成基于定向信號和與植入有所述可植入式前庭刺激裝置的頭部的頭部固定參考系的定向有關(guān)的信息來生成對準(zhǔn)變換矩陣，使得對準(zhǔn)變換矩陣可以被存儲在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)處理器被配置成從旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)接收旋轉(zhuǎn)信號并且使用對準(zhǔn)變換矩陣校正旋轉(zhuǎn)信號以將校正的旋轉(zhuǎn)信號提供給前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于神經(jīng)的電刺激的電極具有:電絕緣結(jié)構(gòu)，該電絕緣結(jié)構(gòu)限定腔室并且提供用于與神經(jīng)電接觸的開口；電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，該電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)至少部分地設(shè)置在腔室之內(nèi)；以及電解質(zhì)，該電解質(zhì)以與電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)電接觸的方式設(shè)置在所述腔室中。進(jìn)一步的目的和優(yōu)勢將根據(jù)對描述、圖示和示例的考慮而變得明顯。圖1示出從使用計(jì)算機(jī)輔助的斷層X光攝影裝置和人體顳骨的磁成像掃描的三維重建獲得的內(nèi)耳和前庭神經(jīng)的解剖模型。近似地示出迷路因?yàn)樗鼘⒃谕饪剖侄纹陂g定向。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的外科插入的水平/上(HS)引線、后端(P)引線和“接近”參考的位置用虛線的橢圓形示出。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可植入式前庭刺激裝置的示意圖。在該示例中，用于感測頭部運(yùn)動(dòng)、存儲數(shù)據(jù)、計(jì)算刺激時(shí)間、生成刺激電流、測量電極電位和感測神經(jīng)反應(yīng)的電子裝置與電池和用于功率和信號傳輸?shù)奶炀€一起被封裝在封裝體中(植入進(jìn)密閉容器或者經(jīng)由透過皮膚的鏈接連接至電極陣列)。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電引線裝置的示出。在該示例中，連接器包括多個(gè)接頭，該多個(gè)接頭用單獨(dú)的鉬銥合金配線連接至P(3個(gè)接頭)引線和HS(6個(gè)接頭)引線上的電極接頭和兩個(gè)參考電極中的每個(gè)。可選的包括用于橢圓囊(U引線，包含一個(gè)或更多個(gè)電極)、球囊(S引線，包含一個(gè)或更多個(gè)電極)和耳蝸(C引線，包含一個(gè)或更多個(gè)電極)的刺激的電極陣列。在該示例中，整個(gè)排列由具有鉬銥合金配線從連接器在硅樹脂內(nèi)延伸到電極接頭的每個(gè)的柔性醫(yī)療級硅樹脂組成?？梢允褂闷渌^緣體和配線的類型。配線在硅樹脂內(nèi)部沿著電極的長度方向是盤繞的、起皺的或者其他不時(shí)彎曲的以在拉伸和彎曲引線的時(shí)候提供應(yīng)力消除?！斑h(yuǎn)”參考電極被設(shè)計(jì)成植入在內(nèi)耳的外面，通常在頭部或頸部肌肉組織之下?！敖眳⒖茧姌O被設(shè)計(jì)成植入在內(nèi)耳的總腳里面(上SCC和后SCC的接合處)，以使得控制由其他電極發(fā)出的刺激電流的方向。電極配線可以連接至經(jīng)皮的連接器或者直接地連接至包含刺激電子元件的密封的、可植入式封裝體。連接器被設(shè)計(jì)成允許在不從內(nèi)耳去除電極陣列的情況下在原地電子元件封裝體的更換。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的HS電極陣列和P電極陣列的示例的圖。每個(gè)電極接頭的尺寸和位置是基于從類似在圖1中所示的人體顳骨的計(jì)算機(jī)輔助的X線斷層攝影術(shù)和磁共振成像掃描處獲得的測量值:L=2.9mm,Nl=0.725mm,N2=l.45mm,H=L45mm,S=1.95mm,<pE=0.5075mm，(pD=0.5075，(pDp=0.7975，β=24°。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的腔室電極(chamberelectrode)的示例。圓錐形的電極設(shè)計(jì)使得大的表面面積金屬電極和電解質(zhì)接觸以使得在不引起不期望的不可逆的侵蝕電極和毒害周邊組織的電化學(xué)反應(yīng)的情況下大的刺激電流，同時(shí)具有有效的小的表面面積并且因此高電流密度場用于更加精確的對準(zhǔn)目標(biāo)和更加強(qiáng)烈的神經(jīng)的刺激。腔室充滿電解質(zhì)(鹽溶液或者類似的導(dǎo)電液體、凝膠或者固體)，該電解質(zhì)從金屬電極傳導(dǎo)電流至目標(biāo)組織。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的HS電極引線和P電極引線在顳骨中的外科的插入。圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的對準(zhǔn)校正的示意圖。在右上方面板中示出了頭部和假體坐標(biāo)系的定義，在下部的三個(gè)面板中示出了用于擬合假體以使傳感器對準(zhǔn)到以頭部為中心的參考系的頭部定向。圖8是以頭部為中心的坐標(biāo)系的圖，該以頭部為中心的坐標(biāo)系由LARP、RALP和H主要軸和使用虛線指示的運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)軸代表。假體顯示為正方形并且假定為陀螺儀與以頭部為中心坐標(biāo)系對準(zhǔn)。圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可植入式前庭刺激裝置的示意圖。面板A概述植入物的電路圖。在左邊的傳感器每IOms被讀取進(jìn)微控制器的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。微控制器進(jìn)行計(jì)算以確定下述瞬時(shí)速率，在該瞬時(shí)速率處傳送脈沖率調(diào)制的兩相的電荷平衡脈沖。通過經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)命令八個(gè)獨(dú)立的電源和切換模擬開關(guān)線到右邊的13個(gè)電極來進(jìn)行每個(gè)脈沖。用于測量電極阻抗的板載(onboard)放大器可以被連接至電極中的任何之一并且該放大器的輸出可以被微控制器的ADC讀取。從單室電解槽3.7V鋰離子電池引出兩個(gè)電源+3V和+12V。面板B、C和D分別地表示高壓側(cè)壓控電流源的電路圖，壓控電流宿的電路圖和放大器的電路圖?；揖€代表數(shù)字信號而黑線代表模擬信號。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的多通道前庭假體(MVP1，右邊)和原始的多通道前庭假體(MVPI，左邊)的并排視圖。使用現(xiàn)在可使用的雙軸(dual-axis)陀螺儀的MVP2的高度不到MVPl的高度的一半，MVPl必須使用豎著安裝的兩個(gè)單軸陀螺儀以在3D中感測。MVP2的雙軸陀螺儀在板的平面上旋轉(zhuǎn)了45度以使得MVP2在水平旋轉(zhuǎn)軸、LARP旋轉(zhuǎn)軸和RALP旋轉(zhuǎn)軸以及在鼻枕平移軸、耳間平移軸和縱側(cè)平移軸中感測。圖1lA和圖1lB是通過軸上的和離軸的正弦曲線旋轉(zhuǎn)的脈沖率調(diào)制的時(shí)距圖(圖1lA:基于陀螺儀的輸入的脈沖率調(diào)制；圖1lB:基于線性加速度計(jì)輸入的脈沖率調(diào)制)。在IHz處具有50°/s的峰值速度的正弦電機(jī)旋轉(zhuǎn)期間示出了通過由六個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器報(bào)告的信號對對應(yīng)的刺激通道(在HS、P、U或者S電極陣列上)的脈沖率調(diào)制。同時(shí)在3個(gè)通道上采用脈沖記錄；然后重新排列植入物以引起另外的加速度計(jì)與電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸成一直線。這些跡線示出在假體偏離電機(jī)旋轉(zhuǎn)中心20cm的情況下通過線性加速度計(jì)在3個(gè)通道上的調(diào)制。圖12:短尾猴在2Hz、50°/s的下述頭部旋轉(zhuǎn)期間的平均頭部和眼角速度，該頭部旋轉(zhuǎn)在黑暗中的，繞著水平的SCC軸(頂部)、左前右后SCC軸(LARP中間)和右前左后SCC軸(RALP-底部)的頭部旋轉(zhuǎn)。在假體刺激的三天之后記錄數(shù)據(jù)。紅色實(shí)心的描記線、綠色長虛描記線和藍(lán)色短虛描記線分別地示出眼角速度關(guān)于水平的SCC軸、左上SCC軸和左后SCC軸的分量。第一列:損害之前。第二列:雙邊的鼓室內(nèi)慶大霉素處理以使正常的感知喪失，堵塞所有的SCC，并且在左迷路中植入電極。在所有通道上在基線率處進(jìn)行假體脈沖調(diào)制，但是不隨著頭部旋轉(zhuǎn)調(diào)制。沒有眼動(dòng)反應(yīng)，符合正常感知的缺少。第三列:在裝上假體三天后具有假體調(diào)制以編碼陀螺儀信號。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)處每個(gè)跡線的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10°/S。根據(jù)需要使描記線關(guān)于零速率軸倒轉(zhuǎn)以利于比較。第一半周期代表在不同情況下左迷路的刺激。對于每個(gè)跡線N等于20周期?？瞻字甘狙壅痤澕彼傧嗟娜コ?，眼震顫急速相根據(jù)需要發(fā)生以朝著中心位置恢復(fù)眼。圖13:使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的下述10個(gè)迷路內(nèi)電極中的每個(gè)的電位波形和對應(yīng)的電極阻抗(插入物)，所述10個(gè)迷路內(nèi)電極與大的多的遠(yuǎn)參考(ElO)串聯(lián)而被測量，本發(fā)明的該實(shí)施方式包括在圖2的電子元件封裝之內(nèi)的電極電位放大器(EPA)。在每種情況中，對稱的恒定電流兩相脈沖為150μA峰值且200μs每相。圖14使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的響應(yīng)于三極的刺激的眼動(dòng)，具有200μA每相，200μS每相的變化的比例，通過遠(yuǎn)肌肉參考(正方形)、近迷路內(nèi)參考(菱形)或者兩者之間的比例分配(圓形)來返回兩相的陰極為先地(cathodic-first)刺激電流脈沖(經(jīng)由靠近左后SCC的P電極陣列上的一個(gè)電極)，α等于經(jīng)由遠(yuǎn)參考返回的電流的分?jǐn)?shù)。在測驗(yàn)期間，動(dòng)物是在黑暗中固定的，并且前庭假體被設(shè)定成根據(jù)需要在左后(post)處調(diào)制脈沖率以模擬繞左后管的軸的1Hz，±300°/s的正弦曲線的頭部旋轉(zhuǎn)。以每個(gè)α處10個(gè)周期的平均值(±1標(biāo)準(zhǔn)偏差)來計(jì)算峰值眼動(dòng)反應(yīng)幅值和未對準(zhǔn)(期望的眼反應(yīng)的3D軸與觀察的眼反應(yīng)的3D軸之間的角度)。Asterisk指出在未對準(zhǔn)顯著地小于(ρ〈0.01)α=0的情況下在α處的幅值顯著地好于(ρ〈0.01)α=1的情況。圖15示出響應(yīng)于從基線的刺激脈沖率的階躍變化的眼速度。每個(gè)描記線示出使用具有沿著X軸指出的階躍的對應(yīng)的基線脈沖率獲得的眼反應(yīng)。從下述恒定基線脈沖率增加脈沖率引起強(qiáng)烈的眼反應(yīng)，所述恒定基線脈沖率被傳送到電極以編碼朝著植入的迷路的頭部運(yùn)動(dòng)。從相同的基線減小脈沖率以喚起頭部運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離植入的迷路的感知是顯著地不太有效的。圖16示出被傳送到同一單極刺激電極的三種類型的刺激的VOR反應(yīng)的比較，該刺激電極被植入在右水平的SCC中，有大表面面積的返回電極被定位在肌肉中。與從60脈沖每秒(pulse/s)(第二列)的基線減小脈沖率相比，陽極的直流(DC)刺激(第三列)引起更強(qiáng)烈的對指示出頭部運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離植入的假體的前庭神經(jīng)的抑制。圖17示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的SDCS概念。兩個(gè)面板代表相同裝置的兩種狀態(tài)。在左邊的面板中電流從較低的電極流動(dòng)到上面的電極。在右邊的面板中電流反向流動(dòng)。然而，因?yàn)榘殡S電流方向閥門改變狀態(tài)，所以離子DC電流通過電極管從左邊流動(dòng)到右邊通過兩個(gè)面板中的迷路。具體實(shí)施例方式在下面詳細(xì)地討論本發(fā)明的某些實(shí)施方式。在描述的實(shí)施方式中，為了清楚起見使用了具體的術(shù)語。然而，本發(fā)明不意圖被限制在所選擇的具體的術(shù)語上。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以使用其他等價(jià)的元件并且開發(fā)的其他方法沒有從本發(fā)明的廣義概念脫離。在本說明書中任何地方，包括背景部分和詳細(xì)說明部分所引用的所有參考文獻(xiàn)都通過引用如每個(gè)都已經(jīng)分別地被結(jié)合的那樣結(jié)合到本文中。圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可植入式前庭刺激裝置100的示意圖?？芍踩胧角巴ゴ碳ぱb置100包括傳感器系統(tǒng)102、與傳感器系統(tǒng)102通信的數(shù)據(jù)處理器104和與數(shù)據(jù)處理器104通信的前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106。前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106被構(gòu)建成提供電刺激到裝置的使用者的前庭神經(jīng)。前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106包括電極陣列108。在某些實(shí)施方式中，前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106包括附加的電子元件110。電子元件110包含多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器以命令多個(gè)電流源和電流宿，或者壓控電流源(VCCS)0該元件也包含多個(gè)開關(guān)以將任何電極連接到任何VCCS。這種能力允許電流從電極的任何組合流到電極的任何其他組合以允許電流導(dǎo)引。電流導(dǎo)引可以被用于更加有選擇地把前庭神經(jīng)的每個(gè)分支作為目標(biāo)。數(shù)據(jù)處理器104通過命令數(shù)模轉(zhuǎn)換器和開關(guān)來控制刺激脈沖的定時(shí)和幅值兩者。110中的附加的電子元件包含一個(gè)或更多個(gè)放大器以測量任何兩個(gè)電極上的阻抗或者神經(jīng)反應(yīng)電勢。所述前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106的電極陣列108包括:被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入成與前庭神經(jīng)的上分支電接觸的第一組電極112、被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入成與前庭神經(jīng)的水平分支電接觸的第二組電極114、被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入成與前庭神經(jīng)的后分支電接觸的第三組電極116和被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入到前庭系統(tǒng)的總腳迷路中的總腳參考電極118。前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106的電極陣列108還可以包括第二參考電極120，該第二參考電極120被構(gòu)造成在接近前庭系統(tǒng)且在前庭系統(tǒng)外部的區(qū)域中被固定以處于電接觸。例如，第二參考電極120可以以外科手術(shù)的方式被植入在肌肉組織中或者被附接成在前庭系統(tǒng)的外部地附接并且相對地接近前庭系統(tǒng)。也可以把第一參考電極和第二參考電極分別視為“近”參考電極和“遠(yuǎn)”參考電極。前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106的電極陣列108也可以包括下述引線(U引線，242)，該引線(U引線，242)具有用于植入和對橢圓囊進(jìn)行刺激的多個(gè)電極241。前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106的電極陣列108也可以包括下述引線(S引線，252)，該引線(S引線，252)具有用于植入和對球囊進(jìn)行刺激的多個(gè)電極251。前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106的電極陣列108也可以包括下述弓丨線(C引線，262)，該引線(C引線，262)具有用于植入和對耳蝸進(jìn)行的多個(gè)電極261。可植入式前庭刺激裝置100在某些實(shí)施方式中可以是獨(dú)立的裝置或者可以被結(jié)合作為另一個(gè)裝置的組件。例如，某些實(shí)施方式可以將可植入式前庭裝置100與人工耳蝸相結(jié)合，或者某些實(shí)施方式可以結(jié)合無線接口用于傳輸信號和功率。第一組電極112、第二組電極114和第三組電極116中的每個(gè)可以是下述三電極的排列，該三電極的排列被構(gòu)造成利于以分別地與前庭神經(jīng)的上分支、水平分支和后分支電接觸的方式植入。電極112、114、116、118和122可以被一起構(gòu)造在單個(gè)引線結(jié)構(gòu)122中，如圖2中所示，以利于外科的植入。例如，引線122可以是根據(jù)下面將更詳細(xì)地描述的實(shí)施方式的新穎的自動(dòng)對準(zhǔn)引線結(jié)構(gòu)。然而，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中也可以使用其他引線結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)106的電子元件110可以包括多個(gè)電流源和多個(gè)電流宿，多個(gè)電流源和多個(gè)電流宿中的每個(gè)可以以選擇性的方式向著第一組電極112、第二組電極114、第三組電極116、遠(yuǎn)參考電極和總腳參考電極118中的至少一個(gè)電極被定向。例如，這可以被用于提供電流導(dǎo)引以控制對具體的神經(jīng)分支的刺激。例如，當(dāng)神經(jīng)或神經(jīng)分支，例如前庭神經(jīng)的上分支和水平分支挨著的時(shí)候這可以是有用的。在下面將更詳細(xì)地描述用于電子元件110的此類實(shí)施方式的示例。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理器104可以適于接收關(guān)于前庭神經(jīng)的上分支、水平分支、后分支、橢圓囊的分支和球囊的分支中的至少之一的刺激的程度的信息并且適于提供校正的信號到前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)以產(chǎn)生電流導(dǎo)引以改進(jìn)前庭神經(jīng)的電刺激。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理器104可以適于接收與前庭蝸神經(jīng)的至少一個(gè)分支的刺激的程度有關(guān)的信息并且適于將校正信號提供給神經(jīng)刺激系統(tǒng)以影響電流導(dǎo)引從而改進(jìn)對前庭蝸神經(jīng)的電刺激。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，可植入式前庭刺激裝置100還可以包括數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)124，該數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理器104通信。例如，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)124可以是易失性存儲器或者非易失性存儲器。在某些實(shí)施方式中，例如數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)124可以被配置成存儲供數(shù)據(jù)處理器104使用的數(shù)據(jù)以校正從所述傳感器系統(tǒng)102接收的信號。數(shù)據(jù)處理器104可以被配置成校正在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的刺激前庭神經(jīng)期間的電流擴(kuò)布、可植入式前庭刺激裝置100與頭部固定的參考系之間的未對準(zhǔn)、以及/或者電極陣列118與前庭神經(jīng)的未對準(zhǔn)。在下面將更詳細(xì)地描述此類實(shí)施方式。傳感器系統(tǒng)102可以包括根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的三軸陀螺儀系統(tǒng)126。例如，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)陀螺儀系統(tǒng)適合用于本發(fā)明的某些實(shí)施方式。傳感器系統(tǒng)102還可以包括根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的定向傳感器系統(tǒng)128。在某些實(shí)施方式中線性加速度計(jì)的三軸系統(tǒng)可以被用于定向傳感器系統(tǒng)。例如，MEMS線性加速度計(jì)適合用于某些實(shí)施方式。在某些實(shí)施方式中用于定向傳感器的三軸線性加速度計(jì)系統(tǒng)的使用可以提供同樣提供重力慣性信號用于刺激對應(yīng)的神經(jīng)的附加益處。系統(tǒng)也可以包括聲傳感器，用于檢測下述信號，該信號對分別地計(jì)算橢圓囊、球囊和耳蝸的U引線、S引線和C引線上的適當(dāng)?shù)拇碳る娏鱽碚f是必須的。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于可植入式前庭刺激裝置的電引線裝置200的示出。例如，電引線裝置200可以被用于可植入式前庭刺激裝置100中的引線122。然而，可植入式前庭刺激裝置100不限于用于引線122的僅僅這個(gè)實(shí)施方式。電引線裝置200包括第一組配線202和第一組電極204，該第一組電極204與對應(yīng)的第一組配線202的子集處于電接觸。第一組配線202包圍在電絕緣結(jié)構(gòu)之內(nèi)并且在圖3中不能被單獨(dú)的看見。第一組電極204的更詳細(xì)地示出見圖4。第一組電極204形成上前庭神經(jīng)分支電極陣列206以使得第一組電極204相對于彼此保持基本上固定。電引線裝置200還包括第二組配線208(同樣沒有單獨(dú)地在圖3中示出)和第二組電極210，該第二組電極210與對應(yīng)的第二組配線208的子集處于電接觸。第二組電極210形成水平前庭神經(jīng)分支電極陣列212以使得第二組電極210相對于彼此保持基本上固定。電引線裝置200還包括第三組配線214和第三組電極216，該第三組電極216與對應(yīng)的第三組配線214的子集處于電接觸。第三組電極216形成后前庭神經(jīng)分支電極陣列218以使得第三組電極216相對于彼此保持基本上固定。電引線裝置200還包括第四組配線241和第四組電極242(同樣沒有單獨(dú)地在圖3中示出)，該第四組電極242與對應(yīng)的第二組配線208的子集處于電接觸。第四組電極241形成橢圓囊前庭神經(jīng)分支電極陣列242以使得第四組電極241相對于彼此保持基本上固定。電引線裝置200還包括第五組配線251和第五組電極252(同樣沒有單獨(dú)地在圖3中示出)，該第五組電極252與對應(yīng)的第三組配線214的子集處于電接觸。第五組電極251形成球囊前庭神經(jīng)分支電極陣列252以使得第五組電極251相對于彼此保持基本上固定。電引線裝置200還包括第六組配線261和第六組電極262(同樣沒有單獨(dú)地在圖3中示出),該第六組電極262與對應(yīng)的連接器的插腳的子集處于電接觸。第六組電極261形成蝸神經(jīng)分支電極陣列262以使得第六組電極261相對于彼此保持基本上固定。術(shù)語基本上固定意圖包括其中第一組電極204、第二組電極210和第三組電極216被包在或者其他的被結(jié)合在柔性結(jié)構(gòu)例如高分子材料中的實(shí)施方式。電引線裝置200也包括參考電極220，該參考電極220與對應(yīng)的參考配線222處于電連接。參考電極220可以是近參考，例如根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的總腳參考電極。某些實(shí)施方式還可以包括與對應(yīng)的遠(yuǎn)參考配線226處于電連接的遠(yuǎn)參考電極224。某些實(shí)施方式還可以包括從連接器延伸的第二套引線和電極，類似于上述的那些，用于相對的耳朵的前庭迷路的植入。第一組配線202、第二組配線208、第三組配線214、參考配線222和遠(yuǎn)參考配線226可以某些或者全部具有附接到根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的普通裝置連接器的裝置端部。圖3和圖4示出用于可植入式前庭刺激裝置的電引線裝置200的實(shí)施方式，在可植入式前庭刺激裝置中上前庭神經(jīng)分支電極陣列和水平前庭神經(jīng)分支電極陣列被連接以使得他們相對于彼此保持基本上固定以利于在外科植入期間同時(shí)的對準(zhǔn)。在該示例中，上前庭神經(jīng)分支排列、水平前庭神經(jīng)分支排列和后前庭神經(jīng)分支排列每個(gè)具有三個(gè)電極和對應(yīng)的三條配線。在某些實(shí)施方式中，電極引線204、210、216和220包括紐結(jié)、彎曲、隆起、凸起和/或標(biāo)記以防止過度插入。在上面也提供了被發(fā)現(xiàn)適合供人類使用的空間參數(shù)。然而，本發(fā)明的一般概念不限于這種特殊的示例。圖5示出了電極陣列300的實(shí)施方式，該電極陣列300具有多個(gè)電極302、304和306以及對應(yīng)的配線308、310和312。這是其中電極302、304和306是腔室電極的示例。例如，腔室電極306包括金屬電極314和在凝膠腔室318之內(nèi)的電解質(zhì)凝膠316。凝膠腔室318限定端口320用于與組織電接觸。電引線裝置200中的電極的任何之一、多個(gè)或者全部可以是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式的腔室電極。腔室電極的替選實(shí)施方式可以具有鹽的/凝膠導(dǎo)體腔室沿著配線一些距離延伸備份以便允許在沒有與載體300的尺寸相比大的金屬電極襯墊314的情況下制造裝置。另一個(gè)實(shí)施方式可以使用扁平電纜作為導(dǎo)體310、312以增加金屬/鹽的接觸面的面積。腔室可以假定是在下述絕緣載體中連接相對較大面積的金屬-鹽溶液接觸面到相對較小的孔的任何形狀，從該絕緣載體中挖掘或者其他方式形成腔室。金屬電極可以如本實(shí)施方式所示的是矩形襯墊，但是可以假定是包括配線或者扁平金屬導(dǎo)體正如典型的光刻圖案結(jié)構(gòu)的任何形狀。在本實(shí)施方式中具體的金屬、絕緣體和離子的傳導(dǎo)介質(zhì)可以與Ptlr、硅樹脂和鹽凝膠不同。示例:電引線裝置電引線裝置200可以有助于用電參考的兩種可能選擇接近刺激地點(diǎn)中的每個(gè)的刺激接頭的系統(tǒng)的外科的放置以允許進(jìn)一步的控制刺激電流的路徑。例如，用于每個(gè)刺激地點(diǎn)的三個(gè)電極之一的選擇連同兩個(gè)參考電極之一的選擇可以有助于更快的且更可靠的電極放置并且手術(shù)后的刺激電極和參考電極的選擇更加最優(yōu)的把每個(gè)刺激地點(diǎn)作為目標(biāo)。電引線裝置200可以包括經(jīng)皮的連接器、兩個(gè)參考電極(遠(yuǎn)和近)和兩個(gè)刺激引線(P和HS)，該兩個(gè)刺激引線具有電極接頭戰(zhàn)略性地被定位以被植入靠近前庭神經(jīng)的分支中的每個(gè)(圖3)。連接器在示出的實(shí)施方式中包含11個(gè)插腳用于連接假體到電極。用單獨(dú)的PtIr配線將插腳連接到P(3個(gè)接頭)引線和HS(6個(gè)接頭)引線上的PtIr電極接頭和兩個(gè)參考電極中的每個(gè)。整個(gè)排列由具有鉬銥合金配線從連接器在硅樹脂內(nèi)延伸到電極接頭的每個(gè)的柔性醫(yī)療級硅樹脂組成。配線在硅樹脂內(nèi)沿著電極的長度方向是盤繞的以在拉伸和彎曲引線的時(shí)候提供應(yīng)力消除。這種結(jié)構(gòu)與在制造人工耳蝸排列期間通常使用的標(biāo)準(zhǔn)電極結(jié)構(gòu)相類似。HS引線包含6個(gè)電極接頭-3個(gè)電極把前庭神經(jīng)的水平分支作為目標(biāo)，且其余3個(gè)電極接頭把神經(jīng)的上分支作為目標(biāo)。P引線也包含三個(gè)電極接頭。具有多個(gè)接頭允許在每個(gè)引線上選擇電極接頭的選項(xiàng)，這可以提供最大選擇的刺激神經(jīng)分支的每個(gè)(圖4)。通常在人工耳蝸中使用的常規(guī)的刺激范式從單獨(dú)的電極接頭傳送單極刺激到肌肉參考(遠(yuǎn)參考)。如果前庭假體使用這種刺激方法可能引起面神經(jīng)的無意識的激活，該面神經(jīng)在顳骨中與前庭神經(jīng)平行。在這種情況下，將期望具有可替選的一套刺激方法，該方法將不會無意識地把面神經(jīng)作為目標(biāo)。為了提供可替選的電流回路，意圖經(jīng)由上SCC(圖1)中的開窗術(shù)把“近”參考插入到前庭迷路的總腳中。相對于近參考而不是遠(yuǎn)參考的刺激具有保持電流通路主要地在SCC的內(nèi)部的電勢，因此使電流無意識地刺激面神經(jīng)的可能性降低。然而使用近刺激參考可能以與使用遠(yuǎn)參考相比減少的刺激選擇性和增加的刺激閾值為代價(jià)。為了允許在使用兩個(gè)參考之間的選擇，兩個(gè)參考電極都被設(shè)置在排列上。在各種位置處排列的引線的每個(gè)上具有多個(gè)電極接頭的附加的益處是在這里可以使用雙極的和多極的刺激范式以提供更加有選擇的把神經(jīng)的分支的每個(gè)作為目標(biāo)的進(jìn)一步的選項(xiàng)。使用多極刺激允許電流不只是像單極刺激中一樣從單獨(dú)的電極流到近參考或者遠(yuǎn)參考，而且還流到任何其他電極或者電極的結(jié)合。這種設(shè)計(jì)使用包含在絕緣的引線內(nèi)部的大表面面積電極。電極傳導(dǎo)電流到下述電解質(zhì)，所述電解質(zhì)被包含在圓錐形腔室內(nèi)部，在引線的表面處具有狹窄的(constricted)端口。這種設(shè)計(jì)允許更大的電流安全地流動(dòng)因?yàn)殡姌O的表面面積可以保持大的表面面積，同時(shí)可以把較小的神經(jīng)群體作為目標(biāo)因?yàn)槎丝诳?porthole)可以保持是小的。根據(jù)規(guī)定的規(guī)格已經(jīng)建立了幾個(gè)電極陣列的原型。原型首次對顳骨中的外科的放置進(jìn)行測試(圖6)。在外科的電極的定位期間HS引線和P引線的尺寸和形狀是確實(shí)有用的。該電極上的進(jìn)一步增強(qiáng)可以包括在HS電極中定位絕緣的隔離物(硅樹脂或脂肪或其他材料)以分離意圖刺激神經(jīng)的水平分支和上分支的電極。此外，該電極可以與人工耳蝸電極耦接以提供植入下述假體的能力，該假體對于那些遭受前庭功能和聽覺功能兩者的感知神經(jīng)損失的患者具有耳蝸的和前庭的兩者都植入的能力。示例:對準(zhǔn)校正在每個(gè)耳朵中的前庭迷路感測關(guān)于下述三個(gè)正交軸中的每個(gè)的角速度，該三個(gè)正交軸通常依據(jù)他們的解剖定向被稱作水平(H)、左前右后(LARP)和右前左后(RALP)。前庭假體包含正交地定向的陀螺儀以感測角速度。市場上可買到的陀螺儀被一起封裝在單個(gè)集成電路中，例如InvenSense的IGT3200?？梢詫⒃摲庋b體定位在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的前庭假體的電路板上。在前庭假體的外科植入期間，假體的理想的定位將會是使得電路板上陀螺儀的軸與正常迷路的軸對準(zhǔn)。然而，考慮到患者與在外科手術(shù)期間遇到的更加即時(shí)的有壓力的問題之間的解剖變異，這將使外科醫(yī)生承受相當(dāng)嚴(yán)格的要求。為此在外科植入之后有必要找出陀螺儀相對于迷路定向的定向。一旦陀螺儀相對于頭部的定向已知，可以進(jìn)行線性的坐標(biāo)變換以用算法的方式使陀螺儀定向與前庭迷路對準(zhǔn)。本發(fā)明的實(shí)施方式提供了獲得假體相對于前庭迷路的定向的定向的方法以獲得變換矩陣M，該變換矩陣M然后可以與線性的坐標(biāo)變換算法一起被使用。為了完成這個(gè)目的我們把加速度計(jì)增加到前庭假體。市場上可買到的3D加速度計(jì)(例如，STMicro的LIS331DL)被一起封裝在相同的集成電路中，并且在不久的將來很可能將和陀螺儀一起被封裝(例如，InvenSense的MPU-6000)。將單獨(dú)的加速度計(jì)的軸定位在假體電路板上以與陀螺儀的軸對準(zhǔn)。在外科手術(shù)后的擬合程序期間，人的頭部被連續(xù)地定位以沿著三個(gè)前庭迷路的軸(H、LARP和RALP)中的每個(gè)對準(zhǔn)。在每次對準(zhǔn)期間，加速度計(jì)讀數(shù)提供由加速度計(jì)的X、Y和Z分量測量的重力加速度。圖7示出在植入之后電路板相對于頭部的近似的對準(zhǔn)和以頭部為中心的坐標(biāo)系(標(biāo)示為H、LAPR和RALP)與以假體為中心的坐標(biāo)系(標(biāo)示為X、Y、Z)之間的關(guān)系。在理想的外科放置中，圖7中的假體軸Y將與頭部的H軸對準(zhǔn)，Z軸將與LARP軸對準(zhǔn)，并且X軸將與RALP軸對準(zhǔn)。然而，因?yàn)橥饪频姆胖靡资苷`差的影響，所以圖7中的電路板位置示出兩個(gè)坐標(biāo)系之間的未對準(zhǔn)。我們在以頭部為中心的坐標(biāo)系中用權(quán)利要求1.一種可植入式神經(jīng)刺激裝置，包括:傳感器系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器與所述傳感器系統(tǒng)通信；以及神經(jīng)刺激系統(tǒng)，所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)處理器通信并且被構(gòu)建成將電刺激提供給至少一個(gè)前庭蝸神經(jīng)的至少一個(gè)分支，其中，所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)包括電極陣列，并且其中，所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)的所述電極陣列包括:被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與所述前庭神經(jīng)的上分支以電方式通信的第一組電極、被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與所述前庭神經(jīng)的水平分支以電方式通信的第二組電極、被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與所述前庭神經(jīng)的后分支以電方式通信的第三組電極、和被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入到前庭迷路的總腳中的總腳參考電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)的所述電極陣列還包括第二參考電極，所述第二參考電極被構(gòu)造為固定成與所述前庭迷路外部的區(qū)域電接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，每組電極是多電極陣列，所述多電極陣列被構(gòu)造為在迷路內(nèi)自定向以利于以最優(yōu)的方式植入成分別與所述前庭神經(jīng)的所述分支以電方式通信。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)還包括多個(gè)電流源和多個(gè)電流宿，所述多個(gè)電流源和所述多個(gè)電流宿中的每個(gè)能夠選擇性地指向至少一個(gè)電極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述數(shù)據(jù)處理器適于接收要被用于對所述前庭神經(jīng)的所述上分支、所述水平分支和所述后分支中的至少一個(gè)的刺激進(jìn)行校正的信息，并且適于將校正信號提供給所述前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)以影響電流導(dǎo)引，從而改進(jìn)對所述前庭神經(jīng)的電刺激。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，還包括與所述數(shù)據(jù)處理器通信的非易失性數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，其中，所述非易失性數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)被配置成存儲數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)用于由所述數(shù)據(jù)處理器使用以校正從所述傳感器系統(tǒng)接收的信號。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述數(shù)據(jù)處理器被配置成對下述未對準(zhǔn)中的至少一個(gè)進(jìn)行校正:由于在對所述前庭神經(jīng)的刺激期間的電流擴(kuò)布所造成的頭部運(yùn)動(dòng)與眼睛運(yùn)動(dòng)反應(yīng)或者感知的未對準(zhǔn)、所述可植入式前庭刺激裝置與頭部固定的參考系之間的未對準(zhǔn)、以及所述電極陣列與所述前庭神經(jīng)的未對準(zhǔn)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述傳感器系統(tǒng)包括三軸陀螺儀系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述傳感器系統(tǒng)還包括具有線性加速度計(jì)的三軸系統(tǒng)，所述具有線性加速度計(jì)的三軸系統(tǒng)被構(gòu)建成至少提供所述可植入式前庭刺激裝置的關(guān)于相對于局部重力場的任何定向的定向信息。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)的所述電極陣列還包括被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與橢圓囊前庭神經(jīng)分支以電方式通信的第四組電極、以及被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與球囊前庭神經(jīng)分支以電方式通信的第五組電極。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入式神經(jīng)刺激裝置，其中，所述神經(jīng)刺激系統(tǒng)的所述電極陣列還包括被構(gòu)造為以外科手術(shù)的方式植入成與耳蝸神經(jīng)分支以電方式通信的第六組電極。12.一種用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，包括:第一組配線和與所述第一組配線中的對應(yīng)配線電接觸的第一組電極，所述第一組電極形成上前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得所述第一組電極相對于彼此保持基本固定；第二組配線和與所述第二組配線中的對應(yīng)配線電接觸的第二組電極，所述第二組電極形成水平前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得所述第二組電極相對于彼此保持基本固定；第三組配線和與所述第三組配線中的對應(yīng)配線電接觸的第三組電極，所述第三組電極形成后前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得所述第三組電極相對于彼此保持基本固定；以及與對應(yīng)的參考配線電連接的參考電極。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，其中，所述第一組配線、所述第二組配線、所述第三組配線和所述參考配線都具有附接到共同的裝置連接器的裝置端部。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，其中，所述上前庭神經(jīng)分支電極陣列和所述水平前庭神經(jīng)分支電極陣列連接成使得所述上前庭神經(jīng)分支電極陣列和所述水平前庭神經(jīng)分支電極陣列以下述幾何構(gòu)型保持基本固定，所述幾何構(gòu)型利于在外科植入期間所述電極在所述電極的目標(biāo)神經(jīng)組織附近同時(shí)進(jìn)行自對準(zhǔn)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，其中，所述上前庭神經(jīng)分支陣列、所述水平前庭神經(jīng)分支陣列和所述后前庭神經(jīng)分支陣列中的每個(gè)陣列包括三個(gè)電極和對應(yīng)的三條配線。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，還包括第二參考電極，其中，所述第一參考電極適合于以外科手術(shù)的方式被內(nèi)部地植入到前庭迷路中，并且其中，所述第二參考電極是遠(yuǎn)參考電極，所述遠(yuǎn)參考電極適合于為以下中的至少一項(xiàng):以外科手術(shù)的方式植入或附接到所述前庭系統(tǒng)附近，以及以外科手術(shù)的方式植入或附接在所述前庭系統(tǒng)外部。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，其中，所述第一組電極、所述第二組電極、所述第三組電極和所述參考電極中的至少一個(gè)電極是腔室電極，所述腔室電極包括:電絕緣結(jié)構(gòu)，所述電絕緣結(jié)構(gòu)限定腔室并且提供用于與神經(jīng)電接觸的開口；電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)至少部分地設(shè)置在所述腔室內(nèi)；以及電解質(zhì)，所述電解質(zhì)以與所述電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)電接觸的方式設(shè)置在所述腔室中。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于可植入式神經(jīng)刺激裝置的電引線裝置，還包括:第四組配線和與所述第四組配線中的對應(yīng)配線電連接的第四組電極，所述第四組電極形成橢圓囊前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得所述第四組電極相對于彼此保持基本固定；第五組配線和與所述第五組配線中的對應(yīng)配線電連接的第五組電極，所述第五組電極形成球囊前庭神經(jīng)分支電極陣列，使得所述第五組電極相對于彼此保持基本固定；以及第六組配線和與所述第六組配線中的對應(yīng)配線電連接的第六組電極，所述第六組電極形成耳蝸神經(jīng)分支電極陣列，使得所述第六組電極相對于彼此保持基本固定。19.一種可植入式前庭刺激裝置，包括:傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)和定向傳感器系統(tǒng)，所述旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)和所述定向傳感器系統(tǒng)兩者都相對于所述可植入式前庭刺激裝置固定；與所述傳感器系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)處理器；與所述數(shù)據(jù)處理器通信的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；以及與所述數(shù)據(jù)處理器通信的前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)，其中，所述定向傳感器系統(tǒng)感測所述可植入式前庭刺激裝置相對于局部重力場的定向以提供定向信號，其中，所述數(shù)據(jù)處理器被配置成基于所述定向信號和與植入有所述可植入式前庭刺激裝置的頭部的頭部固定參考系的定向有關(guān)的信息來生成對準(zhǔn)變換矩陣，使得所述對準(zhǔn)變換矩陣能夠被存儲在所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并且其中，所述數(shù)據(jù)處理器被配置成從所述旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)接收旋轉(zhuǎn)信號，并且使用所述對準(zhǔn)變換矩陣來校正所述旋轉(zhuǎn)信號以將校正的旋轉(zhuǎn)信號提供給所述前庭神經(jīng)刺激系統(tǒng)。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的可植入式前庭刺激裝置，其中，所述定向傳感器系統(tǒng)包括具有線性加速度計(jì)的三軸系統(tǒng)，所述具有線性加速度計(jì)的三軸系統(tǒng)被構(gòu)建成提供所述可植入式前庭刺激裝置關(guān)于相對于所述局部重力場的任何定向的定向信息。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入式前庭刺激裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)傳感器系統(tǒng)包括三軸陀螺儀系統(tǒng)。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的可植入式前庭刺激裝置，其中，所述具有線性加速度計(jì)的三軸系統(tǒng)和所述三軸陀螺儀系統(tǒng)是微機(jī)電系統(tǒng)。23.一種用于神經(jīng)的電刺激的電極，包括:電絕緣結(jié)構(gòu)，所述電絕緣結(jié)構(gòu)限定腔室并且提供用于與神經(jīng)電接觸的開口；電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)至少部分地設(shè)置在所述腔室之內(nèi)；以及電解質(zhì)，所述電解質(zhì)以與所述電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)電接觸的方式設(shè)置在所述腔室中。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用于神經(jīng)的電刺激的電極，其中，所述電傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)是金屬電極、金屬配線、金屬箔和以光刻的方式限定的跡線中的至少之一。全文摘要可植入式神經(jīng)刺激裝置具有傳感器系統(tǒng)、與傳感器系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)處理器和與數(shù)據(jù)處理器通信的并且被構(gòu)建成將電刺激提供給至少一個(gè)前庭蝸神經(jīng)的至少一個(gè)分支的神經(jīng)刺激系統(tǒng)。神經(jīng)刺激系統(tǒng)包括下述電極陣列，該電極陣列具有被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入成與前庭神經(jīng)的上分支以電方式通信的第一組電極、被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入成與前庭神經(jīng)的水平分支以電方式通信的第二組電極、被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入成與前庭神經(jīng)的后分支以電方式通信的第三組電極和被構(gòu)造成以外科手術(shù)的方式被植入到前庭迷路的總腳中的總腳參考電極。文檔編號A61N1/36GK103079638SQ201180013482公開日2013年5月1日申請日期2011年1月12日優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日發(fā)明者查爾斯·科爾曼·德洛圣蒂納,吉恩·葉夫根尼·弗里德曼,布賴斯·蔣申請人:約翰霍普金斯大學(xué)