專利名稱：用于舌下神經(jīng)刺激的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
02本發(fā)明大體上涉及一種用于治療睡眠呼吸障礙的方法和裝置，更具體地涉及一種用于刺激患者的舌下神經(jīng)以治療睡眠呼吸障礙的方法和裝置。
背景技術(shù)：
03睡眠呼吸障礙包括大量疾病，包括打鼾、上氣道阻力綜合征(UARS)和阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSAHS)。當(dāng)在口腔后部存在阻塞時(shí)，其引起這些結(jié)構(gòu)在呼吸期間振動(dòng)，從而發(fā)生打鼾。上氣道阻力綜合征是一種導(dǎo)致氣流阻力增加的紊亂。阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)導(dǎo)致人類患者在睡眠期間上氣道的局部或完全閉塞。在這些患者中，上氣道一分鐘最多阻塞數(shù)次，且每次事件持續(xù)最長(zhǎng)20-30秒。每次呼吸暫停事件以從睡眠中短暫覺(jué)醒而結(jié)束。因此，動(dòng)脈血氧飽和度急劇下降。并發(fā)癥包括白天過(guò)度嗜睡、睡眠不安、晨間頭疼、工作相關(guān)事故、損害短期記憶力、紅細(xì)胞增多癥、高血壓、右側(cè)充血性心力衰竭、性欲下降等。人格障礙和其他心理問(wèn)題也可能隨著時(shí)間而發(fā)展。百分之二至四的人口發(fā)現(xiàn)有阻塞性睡眠呼吸暫停，且主要是成年男性和絕經(jīng)后婦女。
04人體中，舌下神經(jīng)支配舌內(nèi)肌和舌外肌以及頦舌骨肌的活動(dòng)。在受舌下神經(jīng)支配的這些肌肉中，頦舌肌和頦舌骨肌是膨脹上氣道(UAWS)所涉及的主要肌肉。頦舌肌的收縮使舌伸出，因此，膨脹氣道。
05通常已知的是，通過(guò)刺激舌下神經(jīng)的主分支，使得吸入的空氣流量加倍。刺激內(nèi)側(cè)支幾乎具有同樣有效，并且優(yōu)于刺激其他分支。已經(jīng)試圖經(jīng)由直接電刺激舌下神經(jīng)而提高人體在睡眠期間的上氣道開(kāi)放性。例
如，授予Meer的美國(guó)專利No.4830008公開(kāi)了監(jiān)測(cè)吸氣努力，繼之以刺激與刺激上氣道肌肉相關(guān)的神經(jīng)進(jìn)而治療睡眠呼吸暫停。Meer系統(tǒng)包括氣道監(jiān)測(cè)器和一個(gè)或多個(gè)"效應(yīng)器"電極，所述氣道監(jiān)測(cè)器用于基于感測(cè)膈肌或膈神經(jīng)中的"動(dòng)作電位"或者通過(guò)感測(cè)胸腔中負(fù)壓而監(jiān)測(cè)吸氣努力，而所述"效應(yīng)器"電極刺激選定的上氣道肌神經(jīng)。
06授予Durand等人的美國(guó)專利No.6587725公開(kāi)了一種治療人類患者阻塞性睡眠呼吸暫停的方法。該方法包括如下步驟通過(guò)感測(cè)患者舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)而監(jiān)測(cè)人類患者是否具有與阻塞性睡眠呼吸暫停相關(guān)的患者上氣道的至少部分閉塞；以及，當(dāng)如感測(cè)到的舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)所指示而發(fā)生患者的上氣道的至少局部閉塞時(shí)，直接電刺激患者的舌下神經(jīng)。該方法的局限性在于，如果發(fā)生患者上氣道的至少部分閉塞，那么其僅刺激舌下神經(jīng)。因此，該方法并不防止閉塞發(fā)生。
07其他刺激舌下神經(jīng)的方法包括使用各種生理變量以使得電刺激與呼吸同步。下咽骨或食管壓力測(cè)量、使用設(shè)置在鼻部和嘴部附近的熱敏電阻進(jìn)行的氣流測(cè)量和使用應(yīng)變片進(jìn)行氣管環(huán)間距離測(cè)量，是生理變量的示例，已經(jīng)調(diào)查這些生理變量與舌下神經(jīng)和/或頦舌肌的電剌激同步使用。例如，授予Kallok等人的美國(guó)專利No.5211173公開(kāi)了一種用于控制治療阻塞性睡眠呼吸暫停所使用的電刺激發(fā)生器的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的方法和裝置。使用傳感器以確定刺激的效率。響應(yīng)于傳感器的測(cè)量值而修改振幅和脈沖寬度。然而，該專利中公開(kāi)的方法和其他類似方法具有缺點(diǎn)和局限性。
08其他治療睡眠呼吸障礙的方法己經(jīng)包括使用鼻罩，通過(guò)鼻罩施加持續(xù)氣道正壓以保持上氣道開(kāi)放。這種療法必須無(wú)限期地持續(xù)，并且這些患者中僅百分之六十至六十五可以長(zhǎng)期地容忍該技術(shù)。氣管造口術(shù)是另一種治療嚴(yán)重睡眠呼吸障礙的方法，但是其由于患者可接受性低和發(fā)病率相對(duì)較高而很少使用。在某些情況下可以考慮懸雍垂腭咽成形術(shù)、移除口咽中的多余組織以及其他校正上氣道中的解剖異常的外科手術(shù)。然而，一般地，所有上述的療法都具有并發(fā)癥和缺點(diǎn)。在輕微情況下，減輕重量可能改進(jìn)狀況，但是仍未發(fā)現(xiàn)試圖以藥理方式在睡眠期間增加咽部肌肉活動(dòng)而治療睡眠呼吸障礙有效。

發(fā)明內(nèi)容
09因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)而檢測(cè)前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且使用該檢測(cè)作為指示以刺激舌下神經(jīng)進(jìn)而防止氣道閉塞，而不是在刺激舌下神經(jīng)之前等待發(fā)生上氣道內(nèi)閉塞。而且，本發(fā)明的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述目的，而無(wú)需使用任意外部傳感器。
10本發(fā)明涉及一種治療患者的睡眠呼吸障礙的方法。該方法包括
如下步驟通過(guò)感測(cè)患者舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)而監(jiān)測(cè)患者的指示呼吸周
期的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及在每次檢測(cè)到前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后，電刺激患者的舌下神經(jīng)。
11該方法還包括放大感測(cè)到的舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)以獲得放大的神經(jīng)電信號(hào)；以及使用經(jīng)放大的神經(jīng)電信號(hào)來(lái)觸發(fā)所述舌下神經(jīng)的直接電刺激。可以持續(xù)地監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且在從檢測(cè)到前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)起流逝一段預(yù)設(shè)時(shí)間之后，可以電刺激舌下神經(jīng)。
12該方法還包括感測(cè)患者的體位；以及當(dāng)確定患者處于躺臥位、更具體地是特定的躺臥位時(shí)，開(kāi)始對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)。特定的躺臥位可以是仰臥位、俯臥位或側(cè)臥位。
13該方法還可以包括將刺激神經(jīng)電極連接至舌下神經(jīng)，使得神經(jīng)電極至少局部地圍繞舌下神經(jīng)。刺激神經(jīng)電極還可以至少包括第一和第二接觸，并且電刺激舌下神經(jīng)的步驟包括在神經(jīng)電極的第一和第二接觸之間傳遞電刺激脈沖，并使其通過(guò)舌下神經(jīng)的組織?？梢允褂蒙窠?jīng)電極的第三接觸感測(cè)舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)。
14本發(fā)明還涉及一種刺激患者舌下神經(jīng)以治療睡眠呼吸障礙的方法。該方法包括監(jiān)測(cè)患者舌下神經(jīng)的第一步驟。其次，從舌下神經(jīng)檢測(cè)指示呼吸周期的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)。最后，響應(yīng)于檢測(cè)到的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電刺激舌下神經(jīng)，以防止患者上氣道的閉塞。由中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且在吸氣開(kāi)始之前將其傳遞至舌下神經(jīng)。
15本發(fā)明還涉及一種用于刺激患者舌下神經(jīng)以治療睡眠呼吸障礙的可植入裝置。可植入裝置包括置于至少局部地圍繞舌下神經(jīng)的環(huán)帶，并
9且其具有適于感測(cè)舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)的監(jiān)測(cè)接觸，以及適于電刺激舌下神經(jīng)的至少一個(gè)刺激接觸?？芍踩胙b置還包括可操作地耦合至監(jiān)測(cè)接觸和刺激接觸設(shè)備的控制器。監(jiān)測(cè)接觸監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)的指示呼吸周期開(kāi)始的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且發(fā)送信號(hào)至控制器?？刂破鞑僮饕皂憫?yīng)于前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)而使得刺激電極電刺激舌下神經(jīng)，以防止患者上氣道閉塞。
16可植入裝置還包括體位感測(cè)設(shè)備，其適于確定患者何時(shí)處于躺臥位。體位感測(cè)設(shè)備可以適于確定患者處于仰臥位、俯臥位還是側(cè)臥位。當(dāng)體位感測(cè)設(shè)備確定患者所處體位并非躺臥位時(shí)，可以關(guān)閉控制器、環(huán)帶的監(jiān)測(cè)接觸、環(huán)帶的至少一個(gè)刺激接觸或其任意組合。體位感測(cè)設(shè)備可以是加速度計(jì)。可植入裝置還可以進(jìn)一步包括與控制器相關(guān)的無(wú)線通信鏈路，
其用于與患者身體外部的控制器進(jìn)行通信；以及用于向控制器和電極接觸
供電的電池。電池也可從身體外部充電。還提供放大器用于放大前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
17在參考附圖考慮說(shuō)明書和權(quán)利要求書之后，本發(fā)明的這些和其
他的特征和特性，以及相關(guān)元件的結(jié)構(gòu)及各部件的組合的操作方法和功能將變得更明顯，所有附圖形成本說(shuō)明書的一部分，其中，相同的附圖標(biāo)記指示各幅附圖中對(duì)應(yīng)的部件。正如說(shuō)明書和權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式的"一"、"一個(gè)"和"所述"包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非本文另外清楚指示。


18圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種用于刺激舌下神經(jīng)以治療睡眠呼吸暫停的可植入裝置的圖示；
19圖2圖示地示出了在患者吸氣周期期間的流量以及在舌下神經(jīng)處測(cè)得的相應(yīng)神經(jīng)電活動(dòng)；
20圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種治療患者睡眠呼吸障礙的方法的流程圖；以及
21圖4是根據(jù)本發(fā)明的環(huán)帶的透視圖。
具體實(shí)施方式
22下文中，出于描述的目的，空間取向術(shù)語(yǔ)(如果使用的話)應(yīng)當(dāng)與所參考的實(shí)施例相聯(lián)系，正如其在附圖中的取向，或者在下列詳細(xì)說(shuō)明書中所描述的其他取向。然而，應(yīng)當(dāng)理解到，下文所述的實(shí)施例可以呈現(xiàn)許多替代變化和實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)理解到，附圖中所示并在本文中所述的特定設(shè)備僅是示意性的，而不應(yīng)當(dāng)理解為是限制性的。
23本發(fā)明涉及一種通過(guò)刺激人類患者舌下神經(jīng)而治療睡眠呼吸障礙的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法通過(guò)監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)并且響應(yīng)于患者的上氣道發(fā)生任何閉塞之前的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)而刺激舌下神經(jīng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的各種缺點(diǎn)。
24參照?qǐng)D1和圖4， 一種用于刺激患者舌下神經(jīng)3以治療睡眠呼吸障礙的可植入裝置1包括環(huán)帶(cuff) 5，其被設(shè)置成至少局部地圍繞舌下神經(jīng)3并且具有適于感測(cè)舌下神經(jīng)3的神經(jīng)電活動(dòng)的監(jiān)測(cè)接觸7和適于電刺激舌下神經(jīng)3的刺激接觸9。該設(shè)備還包括至少一個(gè)接地接觸10，以完成用于監(jiān)測(cè)接觸7和刺激接觸9的電路。監(jiān)測(cè)接觸7和接地接觸10在一起形成監(jiān)測(cè)電極。相似地，刺激接觸9和接地接觸10形成刺激電極。如圖4中所示，每個(gè)電極可以具有獨(dú)立的接地接觸?；蛘撸瑑蓚€(gè)電極可以使用相同的接地接觸。另外，描繪出單個(gè)刺激電極和單個(gè)監(jiān)測(cè)電極，其圓周地接合在舌下神經(jīng)周圍。然而，本發(fā)明可以預(yù)見(jiàn)到，可以使用多個(gè)電極作為冗余和/或靶向舌下神經(jīng)的特定區(qū)域。在另一替代實(shí)施例中，環(huán)帶可以具有一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)接觸7和刺激接觸9。然而，除了使用特定的接地接觸外，該實(shí)施例使用環(huán)帶體16作為接地。
25環(huán)帶5同時(shí)作為舌下神經(jīng)刺激電極和舌下神經(jīng)活動(dòng)傳感器，后面還將對(duì)此做出詳細(xì)描述?？芍踩胙b置1適于完全植入到正接受治療的患者中，而無(wú)需相關(guān)外部部件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能領(lǐng)會(huì)到，在不脫離本發(fā)明的總體范圍和意義的情況下可以使用除所示環(huán)帶之外的其他環(huán)帶。例如，本發(fā)明預(yù)見(jiàn)到，環(huán)帶5可以為如美國(guó)專利No.5344438中所述的U形，所述文獻(xiàn)的內(nèi)容以引用方式并入本文中。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員易于認(rèn)識(shí)到，使用該環(huán)帶將需要修改以包括刺激電極和監(jiān)測(cè)電極。或者，環(huán)帶可以具有如美國(guó)專利No.5634462中所公開(kāi)的波紋形狀，所述文獻(xiàn)的內(nèi)容以引用方式并入本文中。環(huán)帶可以構(gòu)造成具有如美國(guó)專利No.6456866中所公
ii開(kāi)的平坦界面。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以使用各種其他 電極。
26如圖1中可見(jiàn)，可植入裝置1還包括接口電路11、放大器13
和控制器15。接口電路11接收從環(huán)帶5的監(jiān)測(cè)接觸7輸入的舌下神經(jīng)的神 經(jīng)電活動(dòng)，并且將舌下神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)提供至放大器13。放大器13將經(jīng)放大 和濾波的舌下神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)提供至控制器15?？刂破?5處理所述經(jīng)放大和 濾波的舌下神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)，并且尋找前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)。優(yōu)選地，前吸氣驅(qū) 動(dòng)信號(hào)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生、并且在開(kāi)始吸氣之前傳播至舌下神經(jīng)的舌下 神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)中的尖峰信號(hào)?；蛘?，前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以是指示呼吸周期 的神經(jīng)電活動(dòng)的任何可檢測(cè)特征。例如，驅(qū)動(dòng)信號(hào)是活動(dòng)的尖峰信號(hào)或者 不存在活動(dòng)。
27當(dāng)控制器15檢測(cè)前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，其將觸發(fā)信號(hào)輸出至接口 電路11。 一旦接口電路11接收到觸發(fā)信號(hào)，其通過(guò)環(huán)帶5的剌激接觸9 向舌下神經(jīng)3輸出刺激脈沖。環(huán)帶5的刺激接角蟲(chóng)9包括布置在舌下神經(jīng)3 上的第一接觸和第二接觸，以將電刺激脈沖傳遞通過(guò)舌下神經(jīng)3的組織。 這樣，可植入裝置1能夠響應(yīng)于每次呼吸之前的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)而刺激舌 下神經(jīng)3。因此，可植入裝置l在患者上氣道發(fā)生閉塞之前防止其發(fā)生。
28可植入裝置1還可以包括體位感測(cè)設(shè)備，例如但不局限于加速 度計(jì)17，其適于確定患者的身體取向。加速度計(jì)17可操作地耦合至控制器 15，并且允許控制器15基于患者體位提供將執(zhí)行的不同刺激參數(shù)。加速度 計(jì)17確定患者相對(duì)于重力的身體方位。由于睡眠呼吸障礙高度依賴于體位
(尤其是仰臥位)，因此在某些患者中，可能希望在患者處于仰臥位時(shí)加強(qiáng) 舌下刺激。事實(shí)上，在某些患者中可能己知的是，當(dāng)患者處于側(cè)位或前位
(俯位)躺著時(shí)很大程度地減少或不存在睡眠呼吸障礙，并且如果患者處 于該體位，就可以減少或關(guān)閉刺激。該數(shù)據(jù)將允許對(duì)于相對(duì)于俯臥或側(cè)臥 睡眠的仰臥位而執(zhí)行不同的刺激參數(shù)。當(dāng)檢測(cè)到患者直立時(shí)，加速度計(jì)17 還可適于終止治療。
29在替代實(shí)施例中，使用加速度計(jì)17作為體位感測(cè)設(shè)備，允許可 植入裝置l利用單個(gè)傳感器評(píng)估若干在控制系統(tǒng)提供的治療中有用的參數(shù)。 在這種實(shí)施例中，加速度計(jì)17具有寬的帶寬，并且能夠從近乎DC (例如但不局限于0Hz)至聲頻(例如但不局限于5-20KHz)測(cè)量加速度、運(yùn)動(dòng) 和/或振動(dòng)。這種加速度計(jì)17允許可植入裝置1確定生理參數(shù)，所述生理 參數(shù)例如但不局限于身體取向、患者移動(dòng)、氣道振動(dòng)和心沖擊信號(hào)
(ballistocardiogram )。
30通過(guò)采樣加速度計(jì)17產(chǎn)生的信號(hào)相對(duì)于另一信號(hào)的相對(duì)頻譜
(低、中和高)而確定身體取向、患者移動(dòng)和氣道振動(dòng)。 一般地，低頻在 約0.1Hz以下。中頻為約0.1Hz至約10Hz。高頻為約10Hz至約20kHz。 然而，這些范圍僅被提供作為示例，而并不意欲限制本發(fā)明?？梢曰谡?被治療的患者而改變這些范圍。例如，如果有價(jià)值的氣道振動(dòng)信息包括在 較低頻率中，則可以降低患者移動(dòng)的上截止頻率。
31下文將具體討論前述四個(gè)參數(shù)。如前所述，可以使用加速度計(jì) 17相對(duì)于重力確定身體取向。由于睡眠呼吸障礙高度依賴于體位(尤其是 仰臥位)，因此在某些患者中，可能希望當(dāng)患者處于仰臥位時(shí)加強(qiáng)對(duì)舌下神 經(jīng)3的刺激。事實(shí)上，在某些患者中，可能已知的是，當(dāng)側(cè)臥或俯臥時(shí)， 大量減少或者不存在睡眠呼吸障礙，并且如果患者處于該體位，則可以減 少或關(guān)閉刺激。該信息將允許對(duì)于相對(duì)于俯臥或側(cè)臥睡眠的仰臥位執(zhí)行不 同的刺激參數(shù)。加速度計(jì)17還可以用于在檢測(cè)到患者直立時(shí)向控制器15 提供信號(hào)以終止治療。另外，可以使用加速度計(jì)輸入控制刺激。例如，可 以使用加速度計(jì)檢測(cè)呼吸周期。 一旦已經(jīng)識(shí)別出呼吸率，可以使用預(yù)測(cè)算 法以使得刺激與所檢測(cè)到的呼吸周期同步。當(dāng)然，如上所述，刺激信號(hào)可 以認(rèn)為是適當(dāng)?shù)囟扔诨蚝笥谖鼩忾_(kāi)始，以最大化該設(shè)備提供的治療效果。 使用加速度計(jì)，可以使用輸入作為獨(dú)立的檢測(cè)器，以單獨(dú)地監(jiān)測(cè)呼吸?；?者，可以與監(jiān)測(cè)電極一同使用加速度計(jì)以提供一種監(jiān)測(cè)前吸氣信號(hào)和呼吸 周期的設(shè)備。
32關(guān)于患者運(yùn)動(dòng)，在活動(dòng)記錄檢查領(lǐng)域中公知的是，表現(xiàn)出沒(méi)有 移動(dòng)的患者可能被認(rèn)為睡著了。因此，如加速度計(jì)17所確定的，患者運(yùn)動(dòng) 在確定睡眠/清醒狀態(tài)中是重要的，并且因而用于打開(kāi)和關(guān)閉可植入裝置1。 患者運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)還可以經(jīng)由通信鏈路23被發(fā)送給健康護(hù)理提供者，以確定可 植入裝置1是否充分地有助于患者。
33關(guān)于氣道振動(dòng)，氣道不穩(wěn)定性顯示為振動(dòng)，其被傳遞通過(guò)氣道
13的軟組織和頸部。加速度計(jì)17可以配置成檢測(cè)氣道振動(dòng)?？刂破?5可以 以公知的方式(例如，每單位時(shí)間的總功率和閾值)對(duì)加速度計(jì)17產(chǎn)生的 信號(hào)進(jìn)行處理，以檢測(cè)即將發(fā)生的、發(fā)展的或正在進(jìn)行的閉塞或打鼾。經(jīng) 由加速度計(jì)監(jiān)測(cè)氣道中振動(dòng)的能力可以與舌下神經(jīng)3活動(dòng)一同使用，以獲 得更高程度的可靠性，從而正確地控制可植入裝置l。
34最后，心沖擊信號(hào)可以是加速度計(jì)17輸出的信號(hào)中的一部分，
并且可以從所述信號(hào)中提取。心沖擊信號(hào)指示心臟的搏動(dòng)，并且可以用于 提供諸如心率、心率變異性和某種心律失常的心臟參數(shù)。這些在臨床上是 重要的，因?yàn)樗吆粑系K已經(jīng)證明通過(guò)交感神經(jīng)系統(tǒng)激活和胸腔內(nèi)壓調(diào) 制引起心血管應(yīng)激反應(yīng)。心沖擊信號(hào)的頻譜可以與身體取向信號(hào)的頻譜、 患者移動(dòng)信號(hào)的頻譜或氣道振動(dòng)信號(hào)的頻譜中的一個(gè)或多個(gè)相重疊。因此， 可能需要專門的自適應(yīng)濾波器(未示出)以從來(lái)自身體取向信號(hào)、患者移 動(dòng)信號(hào)或氣道振動(dòng)信號(hào)的重疊譜中移除心沖擊信號(hào)的頻譜。
35雖然上文已經(jīng)將體位傳感器描述為加速度計(jì)，但是這不應(yīng)理解 為限制，因?yàn)橐呀?jīng)預(yù)想可以使用任何合適的體位感測(cè)設(shè)備。
36可植入裝置1還包括電源19和外部處理設(shè)備21 。電源19理想 地是可再充電電池，其可以通過(guò)感應(yīng)電源線圈技術(shù)而從患者身體外部進(jìn)行 再充電。雙向無(wú)線通信鏈路23與控制器15相關(guān)聯(lián)，用于在控制器15和外 部處理設(shè)備21之間進(jìn)行通信。外部處理設(shè)備21能夠從控制器15接收數(shù)據(jù)， 并且經(jīng)由通信鏈路23將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器15。這樣，臨床醫(yī)生可以評(píng)估由 可植入裝置1積累的生理數(shù)據(jù)，并且可以在其上執(zhí)行維護(hù)。而且，可以經(jīng) 由通信鏈路23將可植入裝置1積累的生理數(shù)據(jù)、經(jīng)分析的數(shù)據(jù)(例如但不 局限于睡眠狀態(tài))和系統(tǒng)數(shù)據(jù)(例如但不局限于充電狀態(tài)和電極阻抗)都 發(fā)送至外部處理設(shè)備21，以進(jìn)一步處理并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器設(shè)備(未示出) 上。
37可植入裝置1還可以包括地滴定子系統(tǒng)(未示出)。滴定子系統(tǒng) 是被設(shè)計(jì)用于校準(zhǔn)可植入裝置1的外部診斷系統(tǒng)。滴定系統(tǒng)可以是獨(dú)立的 盒，其以有線或無(wú)線方式連接至可植入裝置1的控制器15。其還可以集成 到外部處理設(shè)備21中。由臨床醫(yī)生根據(jù)醫(yī)囑使用滴定子系統(tǒng)以確?？芍踩?裝置1實(shí)現(xiàn)合適水平的刺激，并且隨著患者由于年齡或體重減輕發(fā)生的生理變化而調(diào)整可植入裝置1。
38滴定系統(tǒng)可以包括各種傳感器，以提供附加的生理數(shù)據(jù)。由于 舌下神經(jīng)3靠近頸內(nèi)動(dòng)脈和靜脈，因此在相同的手術(shù)程序期間，可以容易 地將壓力換能器(未示出)裝配至這些血管中的一個(gè)或兩個(gè)上。這些壓力 換能器可以設(shè)置成非常接近或?yàn)榱朔浅＞_的測(cè)量而直接接觸血管，或者 在相鄰組織附近。事實(shí)上，如果可植入裝置1自身植入在頸部，則壓力換 能器可以合并入可植入裝置1中，或者可以以這樣的方式包括在可植入裝 置1中，即使得所述壓力換能器感測(cè)周圍組織的壓力?？梢蕴砑宇i動(dòng)脈傳 感器(未示出)以將動(dòng)脈血壓數(shù)據(jù)提供至該系統(tǒng)。
39頸靜脈壓力在生理學(xué)上也是重要的，并且可以提供非常近似右
動(dòng)脈壓力的數(shù)據(jù)。患有心力衰竭的患者可以得益于他們的臨床醫(yī)生在疾病 評(píng)定和管理中可獲得這一數(shù)據(jù)。壓力傳感器(未示出)可以用于測(cè)量心臟 的搏動(dòng)，并且可以用于提供諸如心率、心率變異性和某種心律失常的心臟 參數(shù)。這些在臨床上是重要的，因?yàn)樗吆粑系K己經(jīng)證明通過(guò)交感神經(jīng) 系統(tǒng)激活和胸腔內(nèi)壓調(diào)制引起心血管應(yīng)激反應(yīng)。
40奇脈(由于呼吸引起胸腔內(nèi)壓變化，而導(dǎo)致動(dòng)脈和靜脈壓力的
上升和下降)也可以用壓力傳感器進(jìn)行確定，并且提供至所述系統(tǒng)作為呼
吸的指示。這在舌下神經(jīng)上的呼吸信號(hào)微弱時(shí)，或者確定前吸氣信號(hào)23與 呼吸的時(shí)間關(guān)系時(shí)是有用的。奇脈的寬擺幅指示阻塞(如果氣道阻塞，則 吸氣期間胸腔內(nèi)負(fù)壓增加)，而不存在奇脈可以指示中樞性呼吸暫停。在頸 部使用壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于，傳感器可以置于相同的手術(shù)暴露中，并且 不需要胸腔內(nèi)放置和設(shè)置連接至刺激器的導(dǎo)聯(lián)。重要的是，奇脈的寬擺幅 可以量化，并且向臨床醫(yī)生提供每單位時(shí)間的AHI (呼吸暫停低通氣指數(shù)) 或事件的指示以指示療效。
41參照?qǐng)D2并繼續(xù)參照?qǐng)D1 ，監(jiān)測(cè)接觸7持續(xù)監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)3開(kāi)始 于時(shí)間to的神經(jīng)電活動(dòng)(ENG)。在于時(shí)間^開(kāi)始吸氣周期之前，控制器 15從監(jiān)測(cè)電極7所提供的信號(hào)中檢測(cè)前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)25。前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào) 25是舌下神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)中的尖峰信號(hào)，所述信號(hào)由中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生，并 且在開(kāi)始吸氣之前傳播至舌下神經(jīng)。然而，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以是指示呼吸周期 的神經(jīng)電活動(dòng)的任意可檢測(cè)特征。在這點(diǎn)上，控制器15使得環(huán)帶5的刺激
15接觸9，響應(yīng)于前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)而電刺激舌下神經(jīng)3，以防止患者上氣道的 閉塞。在時(shí)間t2，患者的呼吸周期從吸氣轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵狻Ｔ跁r(shí)間t3之前，第 一呼吸周期終止，并且檢測(cè)到發(fā)送開(kāi)始第二呼吸周期信號(hào)的前吸氣驅(qū)動(dòng)信
號(hào)25?？刂破?5再次使得環(huán)帶5的刺激接觸9響應(yīng)于前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)而電 刺激舌下神經(jīng)3。在時(shí)間U，第二呼吸周期從吸氣轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵??？芍踩胙b置 1監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)3，并且響應(yīng)于所檢測(cè)到的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)25而刺激所述 神經(jīng)，由此防止患者上氣道的閉塞。控制器可以持續(xù)地監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)?；?者，控制器可以周期性地監(jiān)測(cè)神經(jīng)以節(jié)省能量。
42本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)特方面是，控制器使用檢測(cè)到的前吸氣信號(hào)控 制刺激。如圖2中可見(jiàn)，呼吸周期和前吸氣信號(hào)都是周期性的，并且具有 基本上相同的周期性。這兩個(gè)信號(hào)相對(duì)彼此異相。如上所述，可以通過(guò)在 檢測(cè)到前吸氣信號(hào)之后給定時(shí)間時(shí)刺激電極而刺激舌下神經(jīng)。理想地，刺 激將與呼吸相符。然而，刺激可以先于或后于吸氣開(kāi)始。或者，控制器可 以在時(shí)間上接近下一吸氣時(shí)刺激以提供足夠的時(shí)間處理所檢測(cè)到的前吸氣 信號(hào)。
43雖然本發(fā)明預(yù)見(jiàn)到，可以使用單個(gè)環(huán)帶監(jiān)測(cè)和刺激單個(gè)舌下神 經(jīng)。本發(fā)明還預(yù)見(jiàn)到，在每條舌下神經(jīng)上使用一對(duì)環(huán)帶?？梢允褂靡粋€(gè)環(huán) 帶監(jiān)測(cè)一條舌下神經(jīng)，而可以使用其他環(huán)帶刺激其他舌下神經(jīng)?；蛘撸?發(fā)明還預(yù)見(jiàn)到有雙向系統(tǒng)，其將利用能夠監(jiān)測(cè)和刺激的環(huán)帶?？梢允褂靡?對(duì)環(huán)帶，每條舌下神經(jīng)上各一個(gè)。在又一替代方式中，可以在單個(gè)神經(jīng)上 使用一對(duì)環(huán)帶，其中一個(gè)環(huán)帶具有監(jiān)測(cè)電極，而另一環(huán)帶具有刺激電極。
44參照?qǐng)D3，并且繼續(xù)參照?qǐng)D1和圖2，示出了圖示己植入的可植 入裝置1的操作的流程圖。該方法以從開(kāi)始步驟30進(jìn)行至任選步驟31作 為開(kāi)始，其中，加速度計(jì)17發(fā)送信號(hào)至控制器15?？刂破?5處理所述信 號(hào)以檢測(cè)患者身體的體位。在步驟32，如果確定患者處于仰臥位(或者替 代地為選定的一種或多種體位)，那么方法進(jìn)行至步驟33。如果確定患者處 于不同的體位，則方法返回步驟31，并且繼續(xù)檢測(cè)患者體位，直到確定患 者處于仰臥位。
45
一旦發(fā)現(xiàn)患者處于仰臥位，控制器15激活環(huán)帶5的監(jiān)測(cè)接觸7 開(kāi)始監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)3。持續(xù)地監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)3 (步驟34)，直到檢測(cè)到前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(步驟35)。在步驟36，控制器15發(fā)送信號(hào)至環(huán)帶5的刺激接 觸9，以響應(yīng)于所檢測(cè)到的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)而刺激舌下神經(jīng)3。隨后，該方 法返回監(jiān)測(cè)步驟34，直到加速度計(jì)17確定患者不再在處于仰臥位。
46任選的激活步驟31和32可以由若干用于激活可植入裝置1的 不同方法替代。例如，在活動(dòng)記錄檢査領(lǐng)域公知的是，表現(xiàn)出沒(méi)有移動(dòng)的 患者可能被認(rèn)為睡著了。該參數(shù)還給出移動(dòng)的指示。因此，如加速度計(jì)17 所確定的，患者運(yùn)動(dòng)在確定睡眠/清醒狀態(tài)中是重要的，并且因而用于打開(kāi) 和關(guān)閉可植入裝置1?；颊哌\(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)還可以經(jīng)由通信鏈路23被發(fā)送至健康 護(hù)理提供者，以確定可植入裝置1是否充分地有利于患者。或者，可以利 用加速度計(jì)17監(jiān)測(cè)氣道振動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到例如由于打鼾造成的氣道振動(dòng)時(shí)， 控制器15可以使可植入裝置1打開(kāi)，并且開(kāi)始監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)3。
47可以用于由環(huán)帶5的監(jiān)測(cè)接觸9啟動(dòng)監(jiān)測(cè)的另一方法是，使用 一種算法監(jiān)測(cè)神經(jīng)電(ENG)的周期特性?？刂破?5基于獲自舌下神經(jīng)3 的ENG而得知呼吸周期的模式。隨后，控制器15可以使用該信息以確定 何時(shí)患者睡著，并且提供信號(hào)至環(huán)帶5的剌激接觸9以在此時(shí)開(kāi)始刺激舌 下神經(jīng)3。
48雖然上文已經(jīng)描述了環(huán)帶5的若干實(shí)施例，但是這不應(yīng)理解為 限制本發(fā)明，因?yàn)橐呀?jīng)設(shè)想可以使用任意合適的電極以刺激和監(jiān)測(cè)舌下神 經(jīng)。
49雖然在說(shuō)明書中描述了舌下神經(jīng)刺激裝置及與其相關(guān)的方法的 若干實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情 況下對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改和變更。因此，說(shuō)明書旨在說(shuō)明性的而非限制 性的。上述的本發(fā)明由權(quán)利要求書進(jìn)行限定，并且落入權(quán)利要求書等效內(nèi) 容的意義和范圍中的對(duì)本發(fā)明的所有變化都將包括在其范圍中。
50雖然出于說(shuō)明目的，已經(jīng)基于當(dāng)前認(rèn)為最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例 描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解到，這種細(xì)節(jié)僅是出于該目的，并且本發(fā)明 不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反本發(fā)明旨在涵蓋落入權(quán)利要求書的精神和 范圍中的修改和等效設(shè)置。
權(quán)利要求
1、一種用于治療患者睡眠呼吸障礙的方法，包括通過(guò)感測(cè)所述患者(34)的舌下神經(jīng)(3)的神經(jīng)電活動(dòng)，而監(jiān)測(cè)所述患者的指示呼吸周期的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)；以及在每次檢測(cè)到所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(36)之后，電刺激所述患者的所述舌下神經(jīng)(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在從檢測(cè)到所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)起流逝一段預(yù)設(shè)時(shí)間之后，電刺激所述舌下神經(jīng)(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述舌下神經(jīng)(3)的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(34)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括放大所述舌下神經(jīng)的感測(cè)到的神經(jīng)電活動(dòng)，以獲得經(jīng)放大的神經(jīng)電信號(hào)；以及使用所述經(jīng)放大的神經(jīng)電信號(hào)以觸發(fā)所述舌下神經(jīng)(3)的直接電刺激。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括感測(cè)所述患者(32)的體位；以及當(dāng)確定所述患者處于躺臥位時(shí)，開(kāi)始對(duì)所述患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述躺臥位包括仰臥位、俯臥{立或側(cè)臣卜{立。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將剌激神經(jīng)電極(5)連接至所述舌下神經(jīng)(3)，使得所述神經(jīng)電極(5)至少局部地圍繞所述舌下神經(jīng)(3)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述刺激神經(jīng)電極(5)至少包括第一和第二接觸(9、 10)，并且電刺激所述舌下神經(jīng)(3)的所述步驟包括在所述神經(jīng)電極(5)的第一和第二接觸(9、 10)之間傳遞電刺激脈沖，并使其通過(guò)所述舌下神經(jīng)(3)的組織。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，使用所述神經(jīng)電極(5)的第三接觸(7)感測(cè)所述舌下神經(jīng)(3)的所述神經(jīng)電活動(dòng)。
10、 一種刺激患者的舌下神經(jīng)(3)以治療睡眠呼吸障礙的方法，包括持續(xù)監(jiān)測(cè)所述患者(34)的所述舌下神經(jīng)(3);從所述舌下神經(jīng)(3)檢測(cè)指示呼吸周期(35)的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)，所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(3)由中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生，并且在開(kāi)始呼吸之前將其傳播至所述舌下神經(jīng)(3);響應(yīng)于所檢測(cè)到的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(34)，電刺激所述舌下神經(jīng)(3)，以防止所述患者上氣道(36)的閉塞。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在從檢測(cè)到所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)起流逝一段預(yù)設(shè)時(shí)間之后，電刺激所述舌下神經(jīng)(3)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括放大所檢測(cè)到的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25);以及響應(yīng)于經(jīng)放大的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)，電刺激所述舌下神經(jīng)(3)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過(guò)增加所述所檢測(cè)到的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)的頻率、幅度或其組合，而放大所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述經(jīng)放大的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)觸發(fā)所述舌下神經(jīng)(3)的所述電刺激。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括 感測(cè)所述患者(32)的體位；以及僅當(dāng)確定所述患者處于躺臥位(34)時(shí)，對(duì)所述患者進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述躺臥位包括仰臥位、俯 臥位或側(cè)臥位。
17、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將剌激神經(jīng)電極(5)連接 至所述舌下神經(jīng)(3)，使得所述神經(jīng)電極(5)至少局部包圍所述舌下神經(jīng)(3)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述刺激神經(jīng)電極(5)至 少包括第一和第二接觸(9、 10)，并且電刺激所述舌下神經(jīng)(36)的所述 步驟包括在所述神經(jīng)電極(5)的第一接觸(9)和第二接觸(10)之間傳 遞電刺激脈沖，并使其通過(guò)所述舌下神經(jīng)(3)的組織。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述患者的所述舌下神 經(jīng)(3)的所述步驟包括使用所述神經(jīng)電極(5)的第三接觸(8)監(jiān)測(cè)所述 舌下神經(jīng)(3)的所述神經(jīng)電活動(dòng)。
20、 一種用于刺激患者的舌下神經(jīng)(3)以治療睡眠呼吸障礙的可植入 裝置(1)，包括電極(5)，其被設(shè)置成至少局部地圍繞所述舌下神經(jīng)(3)，并且包括 適于感測(cè)所述舌下神經(jīng)的神經(jīng)電活動(dòng)的監(jiān)測(cè)接觸(7)和至少一個(gè)適于電刺 激所述舌下神經(jīng)(3)的刺激接觸(9);以及控制器(15)，其被可操作地連接至所述監(jiān)測(cè)接觸(7)和所述刺激接 觸(9);其中，所述監(jiān)測(cè)接觸監(jiān)測(cè)所述舌下神經(jīng)(3)的所述神經(jīng)電活動(dòng)的指示 呼吸周期的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)，并且發(fā)送信號(hào)至所述控制器(15)，并 且其中，所述控制器(15)操作以響應(yīng)于所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)使得所述刺激電極(9、 10)電刺激所述舌下神經(jīng)(3)，以防止所述患者上氣道的閉塞。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入裝置，其中，所述至少一個(gè)刺激電 極包括布置在所述舌下神經(jīng)(3)上的第一接觸(9)和第二接觸(10)，用 于將電刺激脈沖傳遞通過(guò)所述舌下神經(jīng)(3)的組織。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入裝置，還包括體位感測(cè)設(shè)備(17)， 其適于確定所述患者何時(shí)處于躺臥位。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的可植入裝置，其中，所述體位感測(cè)設(shè)備(17) 適于確定患者處于仰臥位、俯臥位還是側(cè)臥位。
24、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的可植入裝置，其中，所述體位感測(cè)設(shè)備(17) 是加速度計(jì)。
25、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的可植入裝置，其中，當(dāng)所述體位感測(cè)設(shè)備 (17)確定所述患者所處體位并非所述躺臥位時(shí)，關(guān)閉所述控制器(15)、所述電極(5)的所述監(jiān)測(cè)接觸、所述電極(5)的所述至少一個(gè)刺激接觸 (9)、所述電極(5)或其任意組合。
26、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入裝置，其中，所述電極(5)是螺 旋神經(jīng)環(huán)帶電極或平坦界面神經(jīng)電極。
27、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入裝置，還包括與所述控制器(15) 相關(guān)的無(wú)線通信鏈路(23)，其用于與來(lái)自所述患者身體外部的控制器(15) 進(jìn)行通信。
28、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入裝置，還包括電池，其用于向所述 控制器(15)和電極接觸(7、 9、 10)供電。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的可植入裝置，其中，所述電池可通過(guò)所述患者身體再充電。
30、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可植入裝置，還包括放大器，其用于放大 所述前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(13)。
全文摘要
一種治療患者睡眠呼吸障礙的方法，包括如下步驟通過(guò)感測(cè)患者(34)的舌下神經(jīng)(3)的神經(jīng)電活動(dòng)而監(jiān)測(cè)患者的指示呼吸周期的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)，并且在每次檢測(cè)到前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(2S)之后電刺激(36)舌下神經(jīng)(3)。一種用于刺激患者舌下神經(jīng)(3)以治療睡眠呼吸障礙的可植入裝置(1)，包括電極(5)，其被設(shè)置成至少局部地圍繞舌下神經(jīng)，具有監(jiān)測(cè)接觸(7)和刺激接觸(9)；以及控制器(15)，其可操作地連接至監(jiān)測(cè)接觸(7)和刺激接觸(9)。監(jiān)測(cè)接觸(7)監(jiān)測(cè)舌下神經(jīng)(3)的神經(jīng)電活動(dòng)的指示吸氣開(kāi)始的前吸氣驅(qū)動(dòng)信號(hào)(25)，并且發(fā)送信號(hào)至控制器(15)，所述控制器依次使得刺激電極(9、10)電刺激舌下神經(jīng)(3)。
文檔編號(hào)A61N1/18GK101495178SQ200780024474
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者E·K·威特, T·柯比 申請(qǐng)人:Ric投資有限責(zé)任公司