CN103998096B - 用于单侧声带自动麻痹的起搏器 - Google Patents

用于单侧声带自动麻痹的起搏器 Download PDF

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Abstract

一种用于处理具有单侧声带麻痹的人类受试者的刺激系统和方法包括：感测电极，其被配置成检测受试者的发声肌的语音活动，并且生成第一信号；以及处理器，其被配置成从感测电极接收第一信号，并且基于第一信号，生成至少一个刺激参数。该系统进一步包括：刺激电极，其被配置成从处理器接收刺激参数，并且响应于刺激参数，激活受试者的声门闭合反射。

Description

用于单侧声带自动麻痹的起搏器
相关申请的交叉参考
本申请要求于2011年12月7日提交的美国临时专利申请No.61/567,664和于2011年12月7日提交的美国临时专利申请No.61/567,666的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本申请还要求于2012年12月7日提交的名为PACEMAKERFORSPASMODICDYSPHONIA的美国专利申请No.13/708,111和于2012年12月7日提交的名为STIMULATIONSYSTEMANDMETHODFORVOICELIFT的美国专利申请No.13/708,146的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及单侧声带自动麻痹的处理，并且特别是用于刺激人类受试者的喉返神经(RLN)或声门闭合反射以处理自动麻痹的设备和方法。
背景技术
当空气通过声门从肺排出时，发生发音，跨过喉产生压降。当该压降变得足够大时，声襞开始振动。要求实现发声的最小压降被称为发声阈值压力，并且对于具有正常声襞的人，约为2-3cmH2O。在振动期间的声襞的运动几乎是横向的，还存在一些高级分量。然而，几乎不存在沿着声襞的长度的运动。声襞的振动用于调节通过喉的空气的压力和流动，并且该调节后的气流是大部分浊单音的声音的主要分量。
如果声襞不相互充分接近、不在足够张力下或在太多张力下、或者如果跨过喉的压降不足够大，则声襞将不振动。在语言学上，如果在单音(phone)发生期间不存在发声，则该单音被称为清音(voiceless)。在讲话时，当与在发声期间的声襞相比时，清音单音与被拉长、高度拉紧、并且横向放置(被外展)的声襞相关。
作为用于感知程度的主要听觉线索的基频可以通过多种手段被改变。大规模改变通过经由环甲软骨肌的收缩增加声襞的张力来实现。张力的小改变可以受甲杓肌的收缩或者甲状软骨和环状软骨的相对位置的改变影响，当出于本人意志或者通过喉经由舌骨附着到的舌头的运动，喉降低或升高时，可能发生。除了张力改变之外，基频还受跨过喉的压降影响，这主要受肺中的压力影响，并且还随着声襞之间的距离而改变。基频的改变在语言学上被用于产生声调和音调。
特别设计用于语音产生的发音机构是喉。喉在咽和气管之间。其通过咽的口部和喉部与嘴和鼻子连通。虽然喉是气道的一部分，但是喉通常用作用于防止被吞咽食物和异物进入较低呼吸道的阀。喉位于脖子的前面部分中。
喉骨包括通过各种韧带和隔膜连接的九块软骨。软骨中的三块是单个的(甲状软骨、环状软骨、会厌软骨)，并且三个是成对的(杓状软骨、小角状软骨和楔状软骨)。
喉的外表肌作为整体移动喉。舌骨下肌(肩胛舌骨肌、胸骨舌骨肌、以及胸骨甲状肌)是舌骨和喉的压低肌，然而舌骨上肌(茎突舌骨肌、二腹肌、下颌舌骨肌和颏舌骨肌)和茎突咽肌是舌骨和喉的提肌。
喉的内在肌涉及喉部的运动，在语音产生中使得声襞的长度和张力以及声门裂的尺寸和形状改变。除了由外部喉神经提供的环甲软骨肌之外，喉的所有内在肌由喉返神经(RLN)、迷走神经的分支(CNX)提供。
声襞的内收肌包括环杓侧肌，其从环状软骨的横向部分产生并且插入肌突或者杓状软骨。这些肌肉在前面拉动肌突，旋转杓状软骨，使得它们的声带突在中间摇摆。这些运动使声襞内收，并且关闭声门裂。
声襞的基本外展肌是环杓后肌。这些肌肉从环状软骨的层状体的后面在每侧上产生，并且横向并很好地通过，以插入杓状软骨的肌突中。它们旋转杓状软骨，由此使它们横向偏离并且加宽声门裂。
声襞的主要张肌是三角环甲软骨肌。这些位于环状软骨和甲状软骨之间的喉的外表面上。每侧上的肌肉从环状软骨的前面部分产生并且插入甲状软骨的下角的下缘和前面观中。这些肌肉使甲状软骨在环状软骨上在前面倾斜，增加甲状软骨和杓状软骨之间的距离。结果，声韧带被拉长并且拉紧，并且声调提高。
声襞的主要松弛肌是宽甲杓肌。它们从正中面附近的甲状软骨的后面产生并且插入杓状软骨的前外侧面中。被称为声带肌的次深纤维的一个索(band)从声韧带开始，并且在前面通过到杓状软骨的声带突。甲杓肌在前面拉动杓状软骨，由此松弛声韧带。声带肌产生声韧带的微小调节(例如，在窃窃私语期间发生)。它们还在发声和唱歌期间松弛声襞的一部分。
通过喉上神经和RLN，从迷走神经(CNX)获得喉神经。除了环甲软骨肌之外的所有内在肌都通过来自副神经(CNXI)的纤维由RLN支配。外部喉神经提供环甲软骨肌。喉粘膜的声门上区由内喉神经、喉上神经的分支提供。喉粘膜的声门下区由RLN提供。
RLN的损伤导致因为由双侧麻痹的声带采取的靠近中央位置和导致的吸气外展的损失的严重呼吸困难，以及在声带的单侧损害或受支配神经的情况下因为使受伤侧上的声襞达到中线的能力降低的受损语音。虽然神经支配喉肌的神经纤维的再生在大部分损害时发生，但是再受神经支配的声带不能外展，并且从而继续用作气道中的障碍物。其也不能内收，从而病人经受使受损侧上的声襞达到中线的能力降低，以创建用于声音产生的音高生成的气道收缩的症状。使受损侧上的声襞达到中线的能力降低在吞咽和对于例如用于举起物体、咳嗽、排尿和排便的建立腹部张力必须的瓦尔萨尔瓦动作(valsalvamaneuver)期间限制防止吸气的自然行为。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种用于处理具有单侧声带麻痹的人类受试者的方法包括：提供感测电极，该感测电极被配置成检测受试者的语音活动并且生成第一信号；并且响应于接收到第一信号，使用处理器生成至少一个刺激参数。刺激参数基于第一信号。该方法进一步包括：响应于接收到刺激参数，激活声门闭合反射。
在相关实施例中，激活可以包括电刺激和/或机械刺激。感测电极可以被配置成检测发声肌的肌电图(EMG)活动和/或检测与语音产生相关的运动。感测电极可以是检测与语音产生相关的声信号的麦克风，可以是检测与语音产生相关的阻抗的改变的阻抗传感器，和/或可以是检测与语音产生相关的压力的改变的压力传感器。激活可以包括：提供具有约0.01msec至20msec的持续时间和约0.05mA至20mA范围内的幅值的电流脉冲。刺激参数可以包括约为受试者的声带内收肌的收缩时间的倒数的刺激频率，并且可以包括在受试者的声带外展肌的收缩时间的倒数以上的刺激频率。刺激参数可以包括在用于激活受试者的声带外展肌或内收肌的阈值以上的刺激电压。替代地，刺激参数可以包括在用于激活受试者的声带内收肌的阈值以上并且在用于激活受试者的声带外展肌的阈值以下的刺激电压。刺激参数可以包括在用于激活受试者的声带外展肌的阈值以上并且在用于激活受试者的声带内收肌的阈值以上的刺激电压。刺激参数可以包括刺激电压，使得用于激活内收肌的净力高于用于激活受试者的外展肌的净力。该方法可以进一步包括：确定语音活动何时达到预定水平，并且然后当达到预定水平时，使感测电极生成第一信号。
根据本发明的另一个实施例，用于具有单侧声带自动麻痹的人类受试者的刺激系统包括：手动激活器，该手动激活器被配置成生成第一信号；处理器，该处理器被配置成接收第一信号，并且基于第一信号生成至少一个刺激参数；以及刺激电极，该刺激电极被配置成从处理器接收刺激参数，并且基于刺激参数激活受试者的声门闭合反射。
在相关实施例中，手动激活器可以是能够由受试者操作的开关。处理器可以被配置成通过感应耦合、电容耦合、电磁波传输、光耦合、振动耦合、机械耦合和/或声耦合，来接收第一信号。
根据本发明的另一个实施例，一种用于具有单侧声带自动麻痹的人类受试者的起搏器系统包括：感测电极，该感测电极被配置成检测受试者的语音活动并且生成第一信号；以及处理器，该处理器与感测电极通信。处理器具有程序代码，该程序代码用于接收第一信号并且用于基于第一信号生成至少一个刺激参数，以便激活受试者的声门闭合反射。该系统进一步包括：刺激电极，该刺激电极被配置成接收刺激参数，并且基于刺激参数激活受试者的声门闭合反射。
在相关实施例中，刺激电极可以是神经袖套电极和/或棒电极。刺激电极可以被配置成提供刺激电压的范围。处理器可以被配置成检测第一信号何时达到预定电平，并且可以被配置成当达到预定电平时生成刺激参数。
根据进一步相关实施例，处理器可以检测第一信号何时到达预定电平，并且通过生成刺激参数来响应。另外，处理器可以包括脉冲发生器。根据其他相关实施例，电极可以是双极的或三极的。第二信号可以是两相电流脉冲，其可以具有约0.001ms至50ms的持续时间，在大部分受试者中，从0.1msec到5msec，并且具有在约0.05mA至20mA范围内的幅值，在大部分受试者中，从0.5mA至5mA。
根据相关实施例，该方法可以进一步包括：提供能量耦合电路，其通过受试者的皮肤感应耦合能量。该方法可以包括：提供能量耦合电路，其通过受试者的皮肤光学耦合能量。通过电信号刺激受试者的发声神经可以包括：以约为受试者的声带内收肌的收缩时间的倒数的频率，通过电信号刺激神经。通过电信号刺激受试者的发声神经可以包括：以在受试者的声带外展肌的收缩时间的倒数以上的频率，通过电信号刺激神经。
附图说明
通过参考附图，本发明的以上特征通过参考以下详细说明将被更容易地理解，附图中：
图1是说明根据本发明的实施例的声带的频率依赖运动的潜在原理的图表；
图2是说明根据图1的实施例的声带的频率依赖运动的图表；
图3是根据本发明的实施例的用于单侧声带自动麻痹的刺激系统的说明，并且图3A是图3中的圆形区域的分解图；
图4是示出根据本发明的实施例的用于刺激具有单侧声带自动麻痹的人类受试者中的发声神经的方法的流程图；
图5是示出根据本发明的实施例的用于起搏(pacing)人类受试者的喉部活动的方法的流程图；以及
图6是示出根据本发明的实施例的用于使用手动激活器起搏人类受试者的喉部活动的方法的流程图。
具体实施方式
在双侧和单侧声襞麻痹之间存在很大差异，参见例如美国专利公开No.2002/156507，其全部内容结合于此作为参考。在双侧声襞麻痹中，两个声襞被麻痹或被自动麻痹。损害是由于两个声襞的正中旁(几乎闭合位置)。从而，气道几乎被闭合，并且病人具有非常有限的呼吸能力。然而，因为两个声襞的位置，导致他们的语音在发声期间几乎正常。
在单侧声襞麻痹中，仅一个声襞被麻痹(paralyze)或自动麻痹(autoparalyze)，并且另一个声襞正常起作用。损伤是由于不起作用的声襞不能被完全闭合/或被完全医疗处理的事实。从而，即使通过健康声襞的完全医疗处理，声襞之间的间隙也不能完全被闭合/医疗处理，这导致带呼吸声或更差的语音质量、增加的吸气风险、以及降低的瓦尔萨尔瓦动作(通过逆着闭合的声襞呼气建立腹部压力)的能力。因为健康声襞能够正常地打开，所以至少在日常活动期间，病人不存在吸气的问题。然而，在最大程度练习或运动活动期间，不起作用的声襞限制最大量的吸入空气，类似于在赛马运动中看到的具有喉头偏瘫的马的问题(喉返神经病)，例如参见Lindenthaler等人的美国专利公开出版物No.2008/208280，其全部内容通过引用结合于此。
可能存在一个声襞受损伤的多个原因。例如，再受神经支配的声带可能不能外展或内收，这是因为神经支配被误导(被已知为联动神经支配的情况)。当外展肌纤维到达并且使内收肌再受神经支配和/或内收肌纤维到达并且使外展肌再受神经支配时，联动神经支配发生。从而，在吸气期间也发生内收肌的收缩，使得当声襞的外展肌力和总闭合通过在语音产生、吞咽、咳嗽、瓦尔萨尔瓦动作等(被已知为自动麻痹的条件)期间被联合共同收缩的外展肌的对抗外展力被均衡时，再受神经支配的后肌的任何吸气收缩被无效。由于外展和内收纤维在RLN的躯干内被随意分组，所以不存在防止神经纤维的误导再生的已知方法。
替代地，再受神经支配的声带可能不能外展和/或内收，这是因为再受神经支配的运动单元(有时与肌肉纤维的营养改变相关)的数量的减少、神经传导率的干扰、或神经肌肉接头的不太成熟。
在病人经受单侧声带自动麻痹时，认为麻痹是由于神经无能将动作电位承载到肌肉以使肌肉适当地收缩。从而，具有该病的病人的神经干的刺激不被认为是可行选择。然而，在联动再受神经支配肌肉组织中，肌肉是起作用的，并且完全由神经刺激，但是还因为联动再受神经支配的对抗肌的不协作共同激活(例如，主动肌和对抗肌的激活的时间不正确)，功能恢复是不充分运动。本发明的实施例认识到通过刺激RLN或迷走神经，或者通过由电和/或机械刺激激活声门闭合反射，来处理单边声带自动麻痹，以选择性地激活外展肌、内收肌或两者的益处。神经刺激或对肌肉刺激的反射激活的优点是肌肉的运动对刺激电极的较少干扰，被植入电极的放置远离神经肌肉终板的危险易损位置，较少侵入性外科手术被要求用于植入刺激电极等。
使用本发明的实施例的益处允许基于由于外展肌(开启者)和内收肌(闭合者)之间的差(例如，内收肌和外展肌的净力的频率依赖不同阈值或差)选择的刺激参数，由相同刺激电极激活声带的打开或闭合。使用这些差允许刺激系统提供在不激活声襞打开肌的情况下选择性激活声带闭合肌，在不激活声带闭合肌的情况下选择性激活声襞打开肌，和/或通过打开和闭合肌两者的逐渐平衡激活拉紧声襞。
本发明的实施例涉及感测喉和/或咽中的发声肌收缩的声音活动，并且基于所感测的活动，例如在不直接电刺激肌肉纤维的情况下，刺激神经支配发声肌的RLN或迷走神经的系统和方法。在经受单边声带麻痹的病人中，感测到的发声肌通常是联动再受神经支配的功能失常肌肉。这将允许外科医生选择到神经的最佳可达性。相反，结合于此作为参考的Goldfarb的美国专利No.5,111,814教导了感测正常起作用的肌肉组织的电活动和刺激喉的再受神经支配的肌肉组织。
本发明的实施例还涉及一种感测喉和/或咽中的发声肌收缩的声音活动并且激活声门闭合反射的系统和方法。该反射可以通过刺激诸如喉上神经、内部或外部上神经、和/或舌咽神经的神经被激活。其还可以通过刺激喉和/或咽的粘膜和/或机械感受器，或者通过拍打反射引起。刺激可以通过电流和/或通过机械运动或振动发生。该多种刺激位置可以允许外科医生选择对于病人的最佳处理。继而，声门闭合反射激活天然纤维组织，其神经支配控制声襞的闭合的发声肌。在一些实施例中，RLN或迷走神经的刺激和声门闭合反射的激活可以同时进行。
在一些实施例中，声门通过活动电感测/刺激或电感测和电/机械刺激被闭合，以提高语音的质量。相反，采用美国专利No.5,111,814以刺激打开声门的肌肉，以增加吸入空气的量。类似地，为了相同原因，采用被结合于此作为参考的Zealear的美国专利公开No.2006/282127，以打开声襞。从而，本方法和设备的实施例涉及感测发声肌收缩而不是例如在Zealear的美国专利公开No.2006/282127中的呼吸肌收缩的活动。
在一些实施例中，可以使用手动激活器，代替发声肌收缩的活动感测。然后，例如通过使刺激参数经由刺激电极被发送至合适位置，手动激活器激活RLN、迷走神经、或声门闭合反射。手动激活器允许刺激系统在例如睡眠期间或吃东西时的不需要发声的时段期间是无效的，但是允许其在期望发声时被手动激活。
在发声肌收缩的活动感测或手动激活之后，可以使用多种刺激参数，以根据用于激活的阈值电压、收缩时间、以及纤维的数量，利用外展肌(开启者)和内收肌(闭合者)之间的差。从而，刺激参数包括改变幅度、频率和/或阈值。例如，可以选择所施加的电压和刺激频率，使得期望肌肉被激活。通常，刺激电压应该与阈值直接成比例，并且刺激频率与收缩时间间接成比例。
本发明的实施例可以使用声带的频率依赖运动，如图1中所示。作为外展肌和内收肌之间的收缩时间的差的结果，发生这些运动。仅声带的现有外展肌——环杓后肌(PCA)的收缩时间明显长于内收肌的收缩时间。RLN包含自由地分布在整个神经上的、到作用于声带(除了由喉上神经(SLN)神经支配的环甲(CT)肌之外)的所有肌肉的神经纤维。从而，通过电刺激生成的动作电位总是达到外展肌和内收肌两者。从而，声门首先由于较快内收肌而被闭合，然后其打开，并且最后松弛，导致声带的振动。
当以约为声带外展肌的收缩时间的倒数的频率被刺激时，当下一个脉冲到达，内收肌刚从最后激活松弛时，动作电位达到肌肉(如在图表上的零线下面所示)。相反，当下一次收缩的到来开始导致它们的时间求和时，外展肌刚到达其最大收缩(在零线之上示出)。从而，所得到的强直外展肌张力克服了较弱的单次抽动内收。
为了以约为声带内收肌的收缩时间的倒数的频率刺激，内收肌还达到强直性收缩，并且由于它们的较大数量(4:1)，导致声带闭合。
本发明的实施例可以使用不同阈值，用于神经支配外展肌和内收肌的神经的电激活。用于激活外展的阈值高于用于内收的阈值，这是因为PCA肌肉的收缩时间明显长于内收肌的收缩时间。从而，PCA肌肉由较小平均神经纤维直径的神经纤维神经支配，其具有比诸如神经支配内收肌的用于较高平均神经纤维直径的神经纤维更高的用于电激活的阈值。
当由在用于激活神经支配内收肌的神经纤维的阈值以上但是在用于激活神经支配外展肌的神经纤维的阈值以下的刺激电压刺激时，外展肌纤维将不被激活，并且从而松弛。相反地，神经支配内收肌纤维的神经纤维将被激活，导致内收肌的收缩，并且声带将闭合。当刺激电压在用于激活外展肌和内收肌两者的各自阈值以上时，两组肌肉都将被刺激。假设刺激电压在每个各自阈值以上，刺激幅度(即，注入电荷量)越大，外展肌和内收肌两者独立于所选刺激频率被越强地激活。
本发明的实施例可以使用由于用于神经支配外展肌和内收肌的神经的电激活导致的内收肌和外展肌的净力的差。由于它们的较大数量(每侧4个内收肌对1个外展肌)，导致用于激活内收肌的净力高于用于激活外展肌的净力。
当由在用于激活神经支配内收肌的神经纤维的阈值以上并且在用于激活神经支配外展肌的神经纤维的阈值以上的刺激电压刺激时，外展肌纤维的外展(声襞打开)净力将低于内收肌纤维的内收(声襞闭合)净力，净力的总和导致声襞的闭合。
从而，应该基于期望应用和选择性激活，选择刺激参数。总之，当刺激电压低于用于激活内收肌的阈值时，不管所使用的刺激频率或幅度如何，没有刺激发生。当刺激电压在用于激活内展肌的阈值以上但是在用于激活外展肌的阈值以下时，声襞被闭合，而不管所使用的刺激频率或幅度如何，这应该有利于具有单边声带自动麻痹的病人。当刺激电压在用于激活外展肌的阈值以上(并且从而也在用于激活内收肌的阈值以上)时，由于当刺激频率约为外展肌的刺激频率并且幅度低时的外展肌的强直性收缩，导致声襞可以被打开。然而，当施加这些相同条件(刺激电压在用于激活外展肌的阈值以上，并且刺激频率约为外展肌的刺激频率)，但是使用高幅度，使得强直性收缩的外展肌的力大于内收肌的抽动收缩时，声襞可以被打开。如果使用甚至更高幅度，使得强直性收缩的外展肌的力小于内收肌的抽动收缩，则声襞可以被闭合(虽然根据刺激频率可能存在纹波或振动)，这是因为高施加幅度压倒外展肌的抽动收缩。当刺激电压在用于激活外展肌的阈值以上并且刺激频率约为内收肌的刺激频率时，声襞被闭合，而不管所使用的幅度如何，这应该有利于具有单侧声带自动麻痹的病人。例如，取决于刺激参数，对于约0.5ms的脉冲持续时间，低幅度可以小于约1.5mA，高幅度可以约为1至3mA，并且非常高幅度可以大于约2.5mA。
从而，基于所使用的刺激参数(诸如以上所述的、以及其他结合)，可以存在用于内收肌和外展肌的各种切换情形，其有利于选择性地激活发声肌。例如，通过选择约等于外展肌的刺激频率的刺激频率、低幅度、以及大于用于内收肌的刺激电压的刺激电压，可以在小于外展肌的刺激电压的电压与大于外展肌的刺激电压的刺激电压之间切换刺激电压，这导致声带在闭合和打开状态之间切换。类似地，通过选择约等于外展肌的刺激频率的刺激频率和大于用于外展肌的刺激电压的刺激电压，幅度可以在低值和高值(或非常高值)之间切换，这导致声带在已打开和正打开(或正闭合)状态之间切换。同样地，通过选择约等于外展肌的刺激频率的刺激频率和低幅度，可以在外展肌和内收肌的刺激频率之间切换刺激频率，这导致声带在打开和闭合状态之间切换。
本发明的实施例包括：刺激电极，其被配置成提供各种刺激电压、频率和/或幅度，使得可以实现多种刺激参数。
在本发明的实施例中，联动再受神经支配神经而不直接是肌肉被刺激，这是因为激活神经比激活肌肉本身需要小超过十倍的功率。另外，神经袖套电极可以沿着神经远离运动肌肉和组织并且远离将产生不期望反应的敏感接收区定位。
图2是声带的频率依赖运动的图表。在10至30Hz处刺激导致声带的逐渐外展201。在30Hz以上，逐渐声带内收发生202，通过双侧刺激，在100Hz处具有总气道闭塞203。
图3和图3A示出根据本发明的一个实施例的刺激系统。用于单侧声带自动麻痹的刺激系统包括：一个或多个刺激(传出)电极301和一个或多个感测(传入)电极(不可见)，或代替或者除了感测电极之外的。可以由用户激活的手动激活器，例如，开关或触发器。刺激系统还包括处理器303，其可以包括脉冲发生器。处理器303可以被植入病人的胸膛中，并且刺激电极301可以沿着电极导线304和保险圈305，卷绕或放在迷走神经或RLN302附近或与其接触。替代地，刺激电极301可以被间接地使用，以通过激活声门闭合反射，通过刺激神经，诸如，喉上神经、内部或外部上神经、和/或舌咽神经，来刺激RLN或迷走神经。刺激电极301可以被用于通过刺激喉和/或咽的粘膜和/或机械感受器，或通过拍打反射，刺激声门闭合反射。如上所述，刺激可以是电和/或机械或振动刺激。
本系统的实施例可以整体或部分地被植入人类受试者中。例如，刺激器可以包括可能非常小的外壳，其所有植入物的电子组件包含在坚固和紧凑的气密盒中。能量和必要信息可以通过受试者的皮肤被感应地或光学地传送。这可以通过将电子电路密封在金属盒内实现，该金属盒具有位于该盒旁边或周围的次级线圈。类似地，这可以通过将电路和次级线圈密封在介电盒内实现。
还参考图4，闭环系统的感测(传入)部分包括一个或多个感测电极，其检测颈部肌肉的语音活动或由替代的传感器记录的信号(步骤101)。例如，感测电极可以被配置成检测发声肌的肌电图(EMG)活动和/或检测与语音产生相关的运动。感测电极可以是检测与语音产生相关的声信号的麦克风、检测与语音产生相关的阻抗的改变的阻抗传感器、和/或检测与语音产生相关的压力的改变的压力传感器。感测电极响应于已被检测到的活动，生成第一信号。
在处理器303处，接收第一信号(步骤102)。处理器303可以包括脉冲发生器。处理器303从感测电极接收第一信号，并且生成基于第一信号的至少一个刺激参数(步骤103)。刺激参数或第二信号可以是二相电流脉冲，并且二相电流脉冲可以具有约0.001ms至50ms的持续时间，在大多数受试者中，从约0.1msec至5msec，并且具有在约0.05mA至20mA范围内的幅值，在大多数受试者中，从约0.5mA至5mA。
来自处理器303的刺激参数由一个或多个刺激电极301接收(步骤104)，并且刺激电极301根据刺激参数，直接刺激发声神经，诸如RLN或迷走神经(RLN从其开始，并且其更容易用外科手术处理)。替代地，刺激电极301可以通过激活声门闭合反射，间接地刺激RLN或迷走神经(步骤105)，这然后激活RLN或迷走神经。根据本发明的实施例，刺激限于语音产生或吞咽或瓦尔萨尔瓦动作的时间段。在这些活动之外，联动再受神经支配的声襞被动地松弛至正中旁位置。
刺激电极和感测电极可以是双极的或三极的。类似地，一个电极可以是双极的，并且一个电极可以是三极的。电极导线304应该是充分抗损害的。导线主体应该以使得神经和刺激器尽可能不受肌肉、脖子和头部的运动影响的方式布置。
实施例可以用于通过刺激整个神经支配RLN或替代地刺激RLN从其开始的迷走神经，来激活自动麻痹病人的声带内收(其中，内收肌再受神经支配，但是为误导方式)。该处理对于自动麻痹病人是有效的，这是因为其基于肌肉特性，而不是仅基于神经或肌肉/神经特性。
图5是示出根据本发明的一个实施例的起搏人类受试者的喉部活动的方法的流程图。感测人类受试者的发声肌(诸如，舌骨下肌)的电活动(步骤110)，并且与所感测的电活动同步，通过电信号直接刺激受试者的发音神经(诸如，RLN或迷走神经)。替代地，在感测到电活动之后，RLN或迷走神经可以通过声门闭合反射的活动被间接地刺激(步骤120)。刺激/激活参数可以包括：以在受试者的声带内收肌的收缩时间的倒数值以上的刺激频率，通过电信号刺激声门闭合反射。通过电信号刺激受试者的发音神经可以包括：以约为受试者的声带内收肌的收缩时间的倒数并且在受试者的声带的外展肌的收缩时间的倒数以上的频率，通过电信号刺激神经。
图6是示出根据本发明的一个实施例的使用手动激活器起搏人类受试者的喉部活动的方法的流程图。在步骤130中，手动地激活刺激系统。手动激活器可以将第一信号发送至处理器303，处理器303可以包括脉冲发生器。处理器303从手动激活器接收第一信号，并且生成基于第一信号的至少一个刺激参数。然后，基于刺激参数，激活声门闭合反射(步骤140)，其继而刺激受试者的RLN或迷走神经。刺激可以是电和/或机械或振动刺激。
处理器303的一些实施例可以被实现为硬件、软件(例如，计算机程序产品)、或软件和硬件两者的结合。例如，实施例可以被实现为计算机系统使用的计算机程序产品。这样的实现可以包括固定在诸如计算机可读介质(例如，磁盘、CD-ROM、ROM、或硬盘)的有形媒介或者经由诸如跨过媒介连接至网络的通信适配器的调制解调器或其他接口设备可传输至计算机系统的一系列计算机指令或程序代码。媒介可以是有形媒介(例如，光学或模拟通信线路)或者通过无线技术(例如，微波、红外线或其他传输技术)实现的媒介。该一系列计算机指令可以具体化先前关于处理器在此描述的所有或部分功能。本领域技术人员应该想到，这样的计算机指令可以以很多计算机架构或操作系统使用的大量编程语言编写。而且，这样的指令可以被存储在任何存储设备中，诸如，半导体、磁、光学或其他存储设备，并且可以使用任何通信技术被传输，诸如，光学、红外线、微波、或其他传输技术。期望这样的计算机程序产品可以被分布为具有随附打印的或电子文件(例如，套装软件)、通过计算机系统(例如，系统上ROM或硬盘)预先加载、或者跨过网络从服务器或电子公告牌分布的可移动介质。
虽然本发明已经结合其特定实施例被描述，但是应理解，本发明能够进一步修改。本申请旨在覆盖本发明的任何变化、使用或改动，并且包括落入本发明所属的领域中的已知或惯常实现内的根据本公开的改变。

Claims (24)

1.一种用于具有单侧声带自动麻痹的人类受试者的起搏器系统，所述系统包括：
感测电极，所述感测电极被配置成检测所述受试者的语音活动并且生成第一信号；
与所述感测电极通信的处理器，所述处理器用于接收所述第一信号并且基于所述第一信号生成至少一个刺激参数；以及
一个或更多个刺激电极，所述一个或更多个刺激电极被配置成接收所述至少一个刺激参数，并且被配置成刺激喉返神经或迷走神经，并且被配置基于所述至少一个刺激参数而激活所述受试者的声门闭合反射，其中，所述至少一个刺激参数基于期望应用和外展肌和内收肌的选择性激活以提供用于外展肌和内收肌的各种切换情形，从而使得选择性地激活所述受试者的声带外展肌和声带内收肌。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个激活电极利用电刺激、机械刺激或这两种刺激的组合来激活所述受试者的声门闭合反射。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测电极被配置成检测发声肌的肌电图(EMG)活动。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测电极被配置成检测与语音产生相关的运动。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测电极是用来检测与语音产生相关的声信号的麦克风。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测电极是用来检测与语音产生相关的阻抗的改变的阻抗传感器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感测电极是用来检测与语音产生相关的压力的改变的压力传感器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括：具有0.01msec至20msec的持续时间和在0.05mA至20mA范围内的幅值的电流脉冲。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括所述受试者的声带内收肌的收缩时间的倒数的刺激频率。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括在所述受试者的声带外展肌的收缩时间的倒数以上的刺激频率。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括在用于激活所述受试者的声带外展肌的阈值以上的刺激电压。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括在用于激活所述受试者的声带内收肌的阈值以上的刺激电压。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括在用于激活所述受试者的声带内收肌的阈值以上并且在用于激活所述受试者的声带外展肌的阈值以下的刺激电压。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括在用于激活所述受试者的声带外展肌的阈值以上并且在用于激活所述受试者的声带内收肌的阈值以上的刺激电压。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个刺激参数包括使得用于激活所述受试者的内收肌的净力高于用于激活外展肌的净力的刺激电压。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被用于检测所述第一信号何时达到预定水平，并且被用于当达到所述预定水平时，生成所述至少一个刺激参数。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个刺激电极是神经袖带电极、棒电极或这两种电极的组合。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个刺激电极被配置成提供刺激电压的范围。
19.一种用于具有单侧声带自动麻痹的人类受试者的刺激系统，所述系统包括：
手动激活器，所述手动激活器被配置成生成第一信号；
处理器，所述处理器被配置成接收所述第一信号并且生成至少一个刺激参数，所述至少一个刺激参数基于所述第一信号；以及
一个或更多个刺激电极，所述一个或更多个刺激电极被配置成从所述处理器接收所述至少一个刺激参数，并且被配置成刺激喉返神经或迷走神经，并且被配置基于所述至少一个刺激参数激活所述受试者的声门闭合反射，其中，所述至少一个刺激参数基于期望应用和外展肌和内收肌的选择性激活以提供用于外展肌和内收肌的各种切换情形，从而使得选择性地激活所述受试者的声带外展肌和声带内收肌。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述手动激活器是能够由所述受试者操作的开关。
21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理器被配置成通过感应耦合、电容耦合、电磁波传输、光耦合、机械耦合、声耦合或上述的组合，来接收所述第一信号。
22.根据权利要求19所述的系统，其中，所述一个或更多个刺激电极是神经袖带电极、棒电极或这两种电极的组合。
23.根据权利要求19所述的系统，其中，所述一个或更多个刺激电极被配置成提供刺激电压的范围。
24.根据权利要求19所述的系统，其中，所述处理器被配置成检测所述第一信号何时达到预定电平，并且被配置成当达到所述预定电平时，生成所述至少一个刺激参数。
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