CN104023787B - 感应或刺激组织的活动 - Google Patents

Abstract

一种用于放置在动物脉管(6)内的血管内设备(4)，该血管内设备(4)适于对位于贴近血管内设备(4)的脉管(6)外部的神经组织(54)的活动进行感应和刺激中的至少一者。

Description

感应或刺激组织的活动

技术领域

在特定的方面，本发明可能涉及血管内感应或刺激神经组织的电活动。

背景技术

本说明书中包括了任何文件、设备、行为或知识的论述以解释本发明的情境。任何形成了现有技术基础一部分的材料或本公开的优先权日或该日期之前在澳大利亚或任何地方的相关技术中的一般知识及这里的广泛一致性(consistory)的叙述不应当作为承认。

感应或刺激动物的神经组织的能力赋予了许多治疗、分析和诊断的优势或机会，其中，一些可以在对本说明书的进一步解读中显现。

在不承认常见的一般知识的情况下，当前用于测量大脑的电活动的技术包括对放置在头皮上的颅外电极、或大脑的外部皮层表面上或在脑膜或硬膜空间中外科手术地植入的颅内电极的使用。

不幸的是，存在与这些现有的方法相关联的相当大的缺点。例如，在使用外用在头皮上的颅外电极时，可能缺少对诸如噪声或移动的干扰的明确性或感受性。

进一步地，在使用颅内电极时，具有对即将执行的侵入性外科手术的需求。至少在没有切口及未损伤大脑的情况下，这携带了相当大的并发症的风险，诸如血液传染，并且仅提供了对大脑外表面上的电极布置的接入。

对植入的电极的重新放置可能在需要大脑的不同区域的进一步调查的情况下才需要，或者在来自电极的信号已经由于关于植入位置的伤疤形成而衰退的情况下才需要。然而，由于对进一步侵入性手术和可能在伤疤组织内包载电极的需求，存在对电极重新放置的困难。

目前，颅内电极还可能需要与计算机设备的直接电连接，该计算机设备位于患者身体的外部。

因而，提供用于感应或刺激神经元细胞或神经组织的新方法或装置是有利的，该新方法或装置减少、限制、克服或改善了一些问题、缺陷或与现有技术的设备或方法相关联的缺点，或者提供了对此类设备或方法的有效替换。

发明内容

在一个方面，本发明可以提供用于布置在动物脉管内的血管内设备，所述血管内设备适于感应或刺激位于贴近血管内设备的脉管外部的神经组织的活动。

神经组织可以包括神经元细胞。该设备可以适于感应或刺激一个或多个神经元细胞的活动。

血管内设备可以包括传感器，适于感应位于贴近血管内设备的脉管外部的神经组织的活动。

血管内设备可以包括刺激器，适于刺激位于贴近该刺激器的脉管外部的神经组织的活动。

因而，血管内设备可以包括分别用于感应或刺激位于贴近血管内设备的脉管外部的神经组织的活动的传感器和刺激器。

血管内设备或者该血管内设备的传感器或刺激器可以包括电极。电极可以适于接合脉管壁。电极可以稍微从血管内设备的外表面突出。

电极可以包括惰性物质。惰性物质可以包括铂或镍钛合金。惰性物质的使用可以允许将电极放置在脉管内多年或动物的余下生命中。

可以具有多个电极。诸如，可以具有以2×4阵列排列的多个电极。

血管内设备或血管内设备的传感器可以适于感应来自贴近神经组织的局部场电势。此外，或可替换地，血管内设备或血管内设备的传感器可以适于感应贴近神经组织的单个神经元的电活动。因而血管内设备可以适于感应神经元细胞的活动电势。

血管内设备或血管内设备的刺激器可以适于刺激贴近神经组织中的局部场电势。此外，或可替换地，血管内设备或血管内设备的刺激器可以适于刺激贴近神经组织的单个神经元的电活动。因而血管内设备可以适于刺激神经元细胞的活动电势。

电极可以被放置在安装部件上。安装部件可以包括电极。安装部件可以适于传导电信号。因而，安装部件可以包括导电部件。

血管内设备可以包括安装部件。安装部件可以包括有机硅。

适当地，安装部件可以被包装在稳定物质中。稳定物质可以包装安装部件和电极。稳定物质可以包括有机硅。

安装部件可以包括板。板可以被包装在有机硅中。板可以包括印刷电路板。

安装部件可以包括柔性翼瓣(flap)。柔性翼瓣可以包括有机硅。

安装部件可以包括电线，或者电线可以被放置在安装部件上。可以具有多条电线。

血管内设备可以包括微芯片。微芯片可以电连接至电极。电线可以在电极与微芯片之间延伸。

微芯片可以包括微处理器。

微芯片可以包括信道放大器。

微芯片可以包括数字信号转换器。

微芯片可以包括RF发射机/接收机。

电线可以从电极延伸至位于动物身体外部的外部设备。可以具有从多个电极延伸出的多个电线。电线可以聚集在一起以形成穿出动物身体的束。

另一方面，本发明可以提供一种保持器，用于将血管内设备保持在脉管内的位置。血管内设备可以被放置在保持器上。

保持器可以是可延伸的。保持器可以包括支架。支架可以包括网状框架。支架可以延伸成为围绕脉管的形状。

支架可以包括生物可降解或生物可吸收的物质。支架可以在体内逐步被分解。

可替换地，支架可以包括诸如镍钛合金或铂的惰性物质。因而支架可以多年或甚至在动物的生命周期在体内维持功能。

保持器可以包括探头。探头可以包括伸长的柔性微管。

支架可以适于在被逐出探头的一端时延伸。支架可以适于在缩回至探头内时收缩。因而支架可以适于被部署、被取回以及被重新部署。重新部署可以出现在脉管内的与较早部署不同的区域。

以另一种形式，血管内设备可以被安装在探头上。支架在这类实施方式中可以省略。探头可以适于传导电信号至血管内设备或者传导来自血管内设备的电信号。探头可以包括导线或电缆。电极线可以与导线或电缆电连接。

保持器可以包括粘合物质，该粘合物质适于使血管内设备粘合至血管壁内侧。粘合物质可以出现在血管内设备的外表面上。

另一方面，本发明可以提供一种用于感应或刺激神经组织的活动的系统，包括布置在动物脉管内的血管内设备，该血管内设备适于感应或刺激位于贴近血管内设备的脉管的外部的神经组织的活动。

系统可以进一步包括引导部件，以用于将血管内设备引导至贴近即将被感应或刺激的神经组织的脉管内区域。

引导部件可以适于传递进入并通过动物脉管。引导部件可以适于通过该引导部件的血管内设备的通道。

引导部件可以包括导管。因而，血管内设备可以传递通过该导管到达贴近即将被感应或刺激的神经组织的脉管内的区域。

导管可以是柔性的。导管的外直径可以小于3毫米。导管的内直径可以大于0.5毫米。

系统可以包括保持器或者保持部件，用于将血管内设备保持在贴近即将被感应或刺激的神经组织的脉管内的区域。该保持部件可以适于通过引导部件的通路。

系统可以包括电子系统。

电子系统可以包括血管内设备的电极，以及与电极连接的导电部件。

电子系统可以包括处理器。处理器可以位于动物体内或体外。例如，在一个实施方式中，处理器为安装在血管内设备上的微处理器形式的内部处理器，而在另一形式中，电极被电连接至诸如计算机的外部处理器。在又一形式中，处理器可以为安装在体内与血管内设备分离的微处理器形式的内部处理器。处理器可以包括信道放大器。

处理器可以包括数字信号转换器。

处理器可以包括RF发射机/接收机。

处理器可以包括放置在血管内设备上的内部处理器和存在于体外的外部处理器中的至少一者。

无线形式的血管内设备可以包括内部处理器。内部处理器可以包括信道放大器、数字信号转换器和RF发射机/接收机。

非无线版本的血管内设备可以包括外部处理器。外部处理器可以包括信道放大器和数字信号转换器。RF发射机/接收机可以在非无线版本中省略。该省略由于功率直接从外部电源接收或者信号直接通过诸如电线的固态介质被传送可以进行。因而，系统可以包括单元。单元可以位于在与血管内设备分开的位置。单元可以位于内部或体内。在特定形式中，单元可以在皮下放置在胸部区域中。可以具有多于一个的内部单元。额外地或可替换地，单元可以为位于外部。诸如，单元可以被安装在患者头部上。因而，系统可以包括内部单元和外部单元中的至少一者。在具有内部单元的位置，外部单元可以被配对以用于与内部单元无线耦合。

外部单元可以适于与内部单元无线通信。外部单元可以适于大约邻近内部单元的身体区域的位置。

单元可以通过延伸的导电部件(诸如电线)而被连接至血管内设备。导电部件可以实质上通过单元与血管内设备之间的血管。

可能内部单元或多个内部单元中的一个通过电线连接至血管内设备，而外部单元或多个外部单元中的一个被电连接至外部设备。外部设备可以包括计算机、刺激盒(box)和假肢中的至少一者。

单元可以包括保持机制，用于将单元保持在需要的位置。保持机制可以包括缝合孔。单元可以包括电源。功率可以从外部单元无线传递至内部单元。无线能量传递可以经由电磁感应而出现。电源可以包括一对适于感应耦合的传导部件。内部单元可以包括传导部件中的一个以及外部单元可以包括传导部件中的另一个。

内部单元可以包括数据传递机制，用于将数据无线传递至外部单元。在特定形式中，数据可以经由电磁耦合来传递。在另一形式中，RF发射机/接收机可以被用于至外部单元的无线数据传递。

系统可以包括校准装置，用于将外部单元与内部单元或血管内设备进行校准。校准装置可以包括磁性元件。可以具有一对磁性单元，相互配合地放置在外部单元及内部单元或血管内设备上。

额外地或可替换地，电源可以包括电池或电容和RF发射机/接收机中的至少一者。

单元可以包括微芯片。微芯片可以包括具有信号放大器和复用器的微处理器。

系统可以包括无线传输系统，用于将数据和能量中的至少一者无线传送至血管内设备或者无线传送来自血管内设备的数据和能量中的至少一者。

无线传输单元可以包括磁感应线圈和RF发射机/接收机中的至少一者。

系统可以包括报警系统。报警系统可以适于在所感应的神经组织的活动落入预定参数以外时信号发送报警。

报警可以包括在所感应的电活动指示在动物体内可能的迫近的癫痫发作时该预警信号被激活。

系统可以包括位于与血管内设备分开的位置的设备，该设备适于对送至或来自所述血管内设备的数据或能量进行存储、处理以及传输中的至少一者。设备可以通过固态传送介质(诸如电线或纤维光缆)直接连接至血管内设备。额外地或可替换地，血管内设备和该设备可以无线链接。

设备可以包括无线传输机制，用于在血管内设备与设备之间或两个设备之间传送数据和能量中的至少一者。

设备可以包括内部设备。内部设备可以包括内部单元。内部单元可以适于血管内放置。在另一形式中，内部单元可以适于皮下放置。

设备可以包括外部设备。外部设备可以包括外部单元，适于布置在身体上或体外。

外部单元可以包括计算机。

设备可以包括假肢。

可以具有相同形式或不同形式的多个设备。

系统可以进一步包括校准装置，用于将血管内设备或内部设备与外部设备进行校准。校准装置可以包括一对磁性元件，相互配合地放置在血管内设备或内部设备及外部设备上。

系统可以包括多个血管内设备，保持在一个或多个动物脉管中的各个区域。因而，贴近血管内设备的各个区域的神经组织可以被感应或刺激。

在另一方面，本发明可以提供用于感应或刺激神经组织的活动的装置，包括：

-血管内设备，用于布置在动物脉管内，该血管内设备适于感应或刺激位于贴近血管内设备的脉管以外的神经组织的活动，以及

-保持部件，用于将血管内设备保持在脉管内的区域。

动物脉管可以包括动脉、静脉或淋巴管。

动物脉管可以包括哺乳动物脉管。在特定方面，哺乳动物脉管可以包括人类脉管。

人来脉管可以包括脑脉管。诸如，人类脉管可以包括前、中间或后脑动脉。

在特定形式中，人类脉管可以包括沿着大脑的后中央脑回进行循迹的中间脑动脉的第二或第三分支。

在另一方面，哺乳动物脉管可以包括羊脉管(sheep vessel)。羊脉管可以包括上矢状窦。

在血管内设备将被保持的区域，脉管的直径可以为1与5毫米之间。在特定形式中，在血管内设备将被保持的区域脉管的直径可以大约为3毫米。

神经组织可以包括大脑组织。

大脑组织可以包括后中央脑回。大脑组织或后中央脑回可以包括电机异变(motorhomunculus)。

大脑组织可以包括前中央脑回。大脑组织或前中央脑回可以包括感觉异变。

因而，依赖于一个或多个血管内设备的位置，大脑的各个区域可以被感应或刺激，包括前中央脑回和后中央脑回。意味着想像的肢体或身体的其他部分运动的装置可以在感应前中央脑回时被感应，或者肢体或身体的其他部分的运动可以在刺激后中央脑回时而被激活。

大脑各个区域的电活动的血管内感应可以被用于监控癫痫患者及检测发作焦点。

大脑组织的血管内刺激可以允许用于手术前的大脑映射。

血管内深层大脑刺激可以被用于治疗身体状况。该身体状况可以包括帕金森症、抑郁、强迫症和图雷特综合症。适当地，深层大脑组织的血管内刺激可以被用于治疗包括帕金森症、抑郁或强迫症的状况。

系统可以包括大脑计算机接口(BCI)。

在另一方面，本发明可以提供一种用于感应或刺激来自动物脉管内的神经组织的电活动的方法。

方法可以包括使用血管内设备来感应或刺激来自贴近神经组织的动物脉管内的神经组织的电活动。

电活动可以包括局部场电势。

电活动可以包括活动电势。电活动可以包括单个神经元的活动。

该方法可以包括将血管内设备引导至贴近即将被感应或刺激的神经组织的脉管内的区域。血管内设备可以被引导通过导管。

该方法可以包括通过医学显影技术使脉管可见，以便于将血管内设备引导至脉管的区域。医疗显影技术可以包括冠状动脉造影。

方法可以包括将血管内设备保持在脉管区域。可以血管内设备倚靠脉管内壁保持。方法可以包括将延伸支架以倚靠脉管壁保持血管内设备。方法可以包括支架的逐步的生物分解。

方法可以包括将血管内设备与脉管壁进行逐步的生物合成。血管内设备或保持部件仍被认为在于脉管壁合并或从脉管内投射入脉管时在脉管“内”。

方法可以包括将血管内设备内皮化进入血管壁。方法可以包括血管内设备对脉管壁的伤害。

方法可以包括放大由血管内设备感应的信号。

方法可以包括将信号由模拟转换为数字。

方法可以包括监控信号。该信号可以在动物体外被监控。所监控的信号可以包括血管内脑电图(EEG)信号。

方法可以包括无线地血管内设备供电。血管内设备可以由无源电感进行供电。

血管内设备可以由无线电波进行供电。该方法可以包括使用对传递数据的射频标识。

方法可以包括将血管内设备长期放置在动物脉管中。血管内设备可以被放置在动物脉管中多年。血管内设备可以在剩余的动物生命周期被放置在动物脉管中。

方法可以包括感应或刺激来自在一个或多个动物脉管中的各个区域的神经组织的电活动。因而，神经组织的各个区域的电活动可以被感应或刺激。

神经组织可以包括深层大脑区域。因而，该方法可以包括感应或刺激来自动物脉管内的深层大脑区域的电活动。

方法可以包括将血管内设备保持或放置在贴近深层大脑区域的动物脉管内。

方法可以包括通过监控血管内EEG活动来检测癫痫发作或癫痫发作的焦点。

方法可以包括映射感应或刺激的神经组织的数量或属性。属性可以包括功能。因而，方法可以包括映射感应或刺激的神经活动的功能。方法可以包括大脑映射。方法可以包括刺激深层大脑组织以映射其功能。

方法可以包括刺激深层大脑组织以治疗疾病。疾病可以包括帕金森症、抑郁、或强迫症。

方法可以包括将信号从神经组织发送至计算机。计算机可以接收与神经组织的电活动相关的信号。

方法可以包括将信号从计算机发送至神经组织。这些信号可以响应于所接收的信号而被发送。神经组织可以从激发神经组织的计算机接收指令信号。

计算机可以包括外部设备或者由外部设备构成。

方法可以包括将信号从神经组织发送至外部设备。这些信号可以响应于由神经组织接收到的信号而被发送。神经组织可以从激发神经组织的外部设备接收指令信号。

外部设备可以包括输入设备，诸如键盘或鼠标。因而输入设备可以由动物控制。

外部设备可以包括假肢。假肢的活动可以响应于神经组织的活动而出现。神经组织的活动可以响应于诸如假肢的运动或触摸的刺激而出现。

方法可以包括在血管内设备与适于对送至或来自所述设备的信号进行存储、处理或传送的独立设备之间无线传送数据或能量。

方法可以包括将血管内设备保持或放置贴近深层大脑区域的动物脉管中。深层大脑区域的电活动可以被感应或刺激。

方法可以包括将血管内设备保持或放置在贯穿海马体的脉管中。这可以允许发作前兆或即将发作前兆的检测。

方法可以包括感应前中央脑回中电活动的改变，该改变由自然的、缺失的或人造的身体部分的试图活动引起。

方法可以包括通过在血管内刺激前中央脑回而引起自然的或人造的身体部分的活动。

方法可以包括将外部单元放置在贴近血管内设备的身体区域上，或者放置在贴近链接至血管内设备的内部设备的身体区域上，以便于在外部设备与血管内设备之间或者在外部设备与内部设备之间进行无线传输。

在另一方面，本发明可以提供将血管内设备用于感应或刺激来自贴近神经组织的动物脉管内的神经组织的电信号。

附图说明

本发明说明的但未限定的实施方式将参照附图进行描述：

图1是显示了在放置无线版本的血管内设备与支架之前人类的中间脑动脉的第二分支的截面的图示；

图2是具有扩张的支架和相对动脉管壁被保持的血管内设备的图1中显示的中间脑动脉的截面的图示；

图3是显示了具有在中间脑动脉中放置支架和血管内设备并且插入和部署需要的对象被移除的如图1的中间脑动脉的相同区域的图示；放大的部分显示了血管内设备和扩张的支架；

图4是具有放大部分显示了融合于动脉管壁的血管内设备以及由于生物分解而支架缺失的图示；

图5是显示了血管内设备怎样充当与人类假肢配合的大脑计算机的图示；

图6是显示了在放置有线版本的血管内设备与支架之前人类的中间脑动脉的第二分支的截面的图示；

图7是具有扩张的支架和相对动脉管壁被保持的血管内设备的图6中显示的中间脑动脉的截面的图示；

图8是显示了具有在中间脑动脉中放置支架和血管内设备并且插入和部署需要的对象被移除的如图6的中间脑动脉的相同区域的图示；放大的部分显示了血管内设备、扩张的支架以及外部连接的线束；

图9是显示了用于插入邻近大脑组织的血管内设备的动脉路径的图示；显示了有线版本的设备；

图10是显示了放置在大脑中的无线版本的血管内设备的图示，该血管内设备将信号传送至外部计算和监控设备及从外部计算和监控设备接收信号；

图11是即将被位于动物脉管内的无线版本的血管内设备的前端电子设备框图；

图12是即将被位于动物身体外部的无线版本的血管内设备的后端电子设备框图；

图13是具有延长探头且导线从该延长探头穿过的又一有线版本的血管内设备的图示；

图14是显示了位于胸部皮下的内部设备的图示，该内部设备有线返回至大脑脉管中的血管内设备并感应耦合至控制假肢的外部单元；

图15是内部单元的图示；

图16是外部单元的图示；

图17是示出了在内部单元和外部单元之间及内部的可能的电流和数据流的框图；

图18是示出了内部和外部单元的各种配置的图示；

图19是示出了直接与覆在颅骨的邻近区域的外部单元通信的无线版本的血管内设备的图解；

图20是示出了血管内设备怎样可以放置在大脑的海马体区域中以用于预先捕获检测或深入大脑刺激的图示；

图21是示出了利用刺激电极以用于映射或识别脉管内的血管内设备的布置的最优区域的测试过程的图示；

图22示出了贯穿人类大脑的动脉血管和血管内设备的潜在放置位置；以及

图23示出了贯穿人类大脑的静脉血管和血管内设备的潜在放置位置。

具体实施方式

参照附图，显示了通常指定的系统2，该系统2用于感应或刺激神经元组织54(诸如大脑组织192)的活动。系统2包括血管内设备4，用于布置在动物脉管6中，诸如人类8的中间脑动脉160的第二分支166(参见图22)。无线版本的血管内设备在图1-图5和图10中显示，以及有线版本的血管内设备4在图6至图9中显示。

系统2进一步包括保持器12和柔性微导管10，该保持器12用于将血管内设备保持在动脉6中的区域，以及该柔性微导管10将向上(pass up)穿过主体的血管系统并允许血管内设备4通过的通道。

如图3的更加清楚的显示，无线版本的血管内设备4包括2×4阵列的圆形电极14。

电极14被安装并从矩形半导体板16的外表面伸出，该矩形半导体板16在该实例中是以硅胶套中软印刷电路板的形式。

在中心位于板16的外表面，在两个2×2阵列的电极14之间，是矩形形状的微芯片18。微芯片18通过电极线56电连接至电极14中的每个电极。

在如图6至图9中所示的有线的实施方式中，省略了微芯片并且电极线56聚集以形成线束58，该线束58反向延伸通过血管系统并与外部计算设备52(参见图9)连接。因而，在所示的特定的有线版本的血管内设备中，在有线版本中外部计算设备52执行微芯片18实施的处理功能。

保持器12包括支架20和柔性微管探头22，在图1和图2中，该探头22被附着至处于一端的支架，并且在图6和图7中，该探头22在支架处于收缩或缩回状态时充当支架的屏蔽层(housing)。

支架20具有网状配置或格子框架，并且由在体内逐步分解(诸如在人体脉管中放置一至两年的时期时)的生物可吸收物质制成。在可替换的实施方式中，网状支架由能够多年或在人类生存期在体内保持功能的惰性金属物质制成。

如图6至图8所示的支架20被偏移扩展。因而，在支架20在微管22中缩回时适应微管22的内壁，并且在其从微管的近端被逐出时扩展，适应于内部动脉壁的形状(假定脉管内壁的直径比支架内壁的直径小)。支架在被允许充分扩展时呈现出管状。

半导体板16被安装在支架20的外部网状表面上，以使得在支架被扩展成脉管的形状时，血管内设备4的电极14开始与动脉6的内壁接触。

引导导管10具有大约0.15mm的内部直径，该内部直径足够提供具有缩回的支架和血管内设备的微管22通过的通道。

图13显示了有线版本的系统2，其中血管内设备4包括包在硅胶翼瓣64中的2×4阵列的电极14。

硅胶翼瓣64被安装在延长管形状的硅胶探头22的一端。在中心穿过探头的是引导线62和有束58。线束由单个的线56形成，线56从各自的电极延伸，该电极被附着至引导线62但与引导线62绝缘。

引导线穿出患者身体至外部处理装置34。由于信号处理在外部发生，因此在该版本的血管内设备中不需要微芯片存在。

诸如在图13中显示的有线系统2可以被用于感应或刺激神经组织，以为有线版本的血管内设备的放置确定合适的位置。

血管内设备4可以通过执行以下步骤被插入并保持在静脉或动脉6中需要的区域：

-无线电不透明的对比介质被注入血液脉管6中，导管10通过血液脉管6被插入。在该实例中，对比介质被注入股骨动脉或内部颈静脉，以通过使用图像技术(诸如射线照相技术、CT和MR管状动脉造影)使血液脉管和身体器官可见。

-导管10然后被穿入并通过股骨动脉，并进一步向上通过股骨动脉的连续分支直至到达中间脑动脉的第二分支中的需要的位置(参见针对导管的血管路径的图9)。可替换地，导管被穿入静脉系统的分支，首先向上通过分支进入内部颈静脉，直至进入上矢状窦及需要的皮质静脉内的位置。

-如果还未在导管10内出现，则具有血管内设备4和支架20的微管22向上穿过导管10至最近的区域，在该区域，血管内设备被保持(参见图6)。

-支架20接着伸出超过微管22的近端，该微管22已经将支架20覆盖至该近端。在支架20伸出超过微管22的一端时，支架22扩展成血液脉管壁6的形状，从而依靠脉管6内壁来保持血管内设备6。

-在本发明的另一形式中，省略了系统2中的导管10并且微管22充当通过脉管的支架的引导以及放置之前用于支架的屏蔽层。

-在计划长期放置支架20情况，微管22可以与支架20分离或分开。电势可能被传递至离散的金属区域，该金属区域与微管和支架相互连接，从而引起离散区域诱发的热疲劳和支架的分离。

-如果需要血管内设备的新位置，则具有血管内设备的支架可能退回至微管22中，并且系统2转移至需要的区域，其中可能接着会发生具有血管内设备的支架的重新部署。

-为了血管内设备的长期放置，导管和分离的微管通过股骨动脉退回并从股骨动脉移除，留下在需要的动脉区域保持的支架和血管内设备。

-在有线版本的设备中，由从电极14延伸出的线束56形成的设备线58可以在使用血管内设备4期间保持在体内(参见图8和图9)。在一种形式中，设备线58可能从血管内设备延伸，一直延伸至股骨动脉并穿过股骨动脉，其中设备线58退出身体并附着至外部监控或刺激装置(参见图9)以在管状动脉造影过程期间用于短期记录和监控。适当地，为了更长期记录或监控，设备线可以从血管内设备通过血管延伸回外围血液脉管，诸如在血管内设备保持在动脉系统中时延伸回锁骨下动脉，在血管内设备保持在静脉系统中时延伸回锁骨下静脉。这时候，线通过脉管壁退出并进入胸部区域的皮下组织，其中线附着至内部单元68(参见图14)。

-在一种形式中，在生物学上，支架随着时间的逝去而逐步分解，仅在适当的位置留下血管内设备，并且该血管内设备逐步地内皮增生(endothelialised)而进入动脉的内壁。

-在另一种形式中，支架由惰性材料制成，诸如抵抗分解的铂或镍钛合金，从而留下支架通过内皮化和/或结疤的过程而与血管内设备合并在一起进入动脉壁。

依赖其位置和功能，通过各种形式，邻近血管内设备的大脑的神经组织可以被刺激，或者该组织内的电活动可以被改变，包括：

-通过患者积极移动身体的一部分。例如，患者积极移动他们的右臂可以导致大脑的前中央脑回90中代表手臂的电机异变(motor homunculus)的区域中的电活动。在此类实例中，保持或放置在邻近电机异变的中间脑动脉或皮质血管的一部分的一个或多个血管内设备可以感应到电活动，诸如脑电图、在大脑的该区域中的局部场电势或活动电势。

-通过患者试图积极活动他们不再出现或已经失去的神经连接的身体的一部分。例如，在患者已经截断他们的右臂的地方，试图移动他们缺少的右臂仍可能引起在电机异变的手臂部分中的电活动的改变，尽管不存在手臂。

-通过患者身体的一部分被动地通过外部力量进行移动。例如，理疗学家可以在患者未执行任何积极的肌肉收缩的情况下被动地移动患者的右臂。这种被动移动可以引起在后中央脑回190中的感觉的异变的激活部分增加，后中央脑回190与手臂关节本体感受和皮肤感觉以及由治疗师的手的压力和热相关。

-通过用针60刺患者前臂，从而引起与手中触摸和疼痛相关联的大脑的感觉部分中的电活动的改变或增加(参见图10)。

-通过患者想像、记忆或执行新的精神活动，从而引起电活动在大脑的各种区域中产生。

-通过患者显现出癫痫发作。发动大脑组织内的发作的电活动的焦点可以使用一个或多个接近发作焦点区域的血管内设备用通过脑电图的改变的准确的空间定位进行检测。

-通过无意的内在过程。例如，大脑区域中电活动的改变可以由环境或疾病过程产生，诸如癫痫、帕金森症、抑郁或强迫症。深层大脑活动可能部分由这种环境来影响。

一旦保持在脉管中，血管内设备4就可以被用于感应临近的额外的血管神经组织的电活动、或者电活动中的改变，并且该电活动可以以一下方式进行处理：

-从刺激的或病理学上临近的神经组织发出的电荷被电极14感应并收集，并且由线20引导至微芯片18(参见图3)。如图11所示，微芯片覆盖信道放大器24、滤波器26、模数转换器28及RF发射机/接收机30。

-来自电极14的信号被传递至信道放大器24，该信道放大器24放大来自电极的信号。

-放大的信号通过转换器28从模拟转换为数字。

-微处理器控制的感应线圈或RF发射机30接着将数字信号无线传送至对应的感应线圈或RF接收机32，该接收机32形成外部处理系统34(诸如计算机)的一部分。计算机34还包括电源36、信号显示器38、信号处理器软件40及大脑计算机接口输出46，该信号处理器软件40适于执行特征提取42和转化44，该大脑计算机接口输出46其在该实例中适于引起假肢50的机械臂运动48。信号显示器38采用血管内EEG信号的形式，该信号显示在监控器52上。

-血管内EEG信号可以通过软件进行处理，该软件允许针对大脑计算机接口的特征提取和转换。合成的BCI输出46使患者控制外部环境中设备的操作。这可以包括机械臂48的运动和计算机输入设备(诸如鼠标或键盘)的控制。

-监控显示信号可以对大脑中的状况进行检测和诊断，诸如对癫痫发作或指示即将发作的参数的检测。进一步地，对诸如帕金森症、抑郁和强迫症的状况的检测和监控可以通过监控来自邻近的深层大脑区域的血管内EEG信号来实现。

一旦保持或放置在动脉6中，血管内设备就可以以以下方式用于刺激邻近的神经组织的刺激区域：

-在无线版本的设备4中，信号由外部RFID接收机32发送并由血管内设备的RF发射机/接收机30接收。信号可以被发送以响应由血管内设备4传送至外部计算机34的信号，以及对由信号处理器软件40确定的所传送的信号的响应。

-信号然后以接着可以进一步被传送至邻近的神经组织的形式从RF发射机/接收机30传送至电极，从而在邻近的神经组织中引起局部场电势或活动电势的激发或激活。

血管内神经刺激可以具有诸如术前映射的各种应用，因而患者大脑的区域被刺激以确定他们的功能的性质。术前映射的目的可以在于定位大脑的重要的或可消耗的区域，这些区域在诸如大脑肿瘤切除术或癫痫焦点切除的手术期间不能受伤。

可能有许多治疗应用以用于血管内神经组织刺激，该刺激包括在治疗帕金森症、抑郁、强迫症和图雷特综合症中的深层大脑刺激。有利地，这种刺激可以在不需要入侵大脑外科手术的情况下实现。

应当注意的是许多血管内设备可以被部署在整个动物身体的一个或多个血管区域，以感应或刺激聚焦在整个身体的一个区域或各个区域中的神经组织。感应各个区域中的神经活动具体可以在诊断和监控癫痫发作时应用。

参照图14，显示了另一系统2，包括内部单元68，在皮下位于左胸部区域118并通过穿过血管6的线58连接回放置在大脑脉管6内的血管内设备4。系统进一步包括外部单元70，该外部安装在叠加了内部单元68的皮肤上并相互电感耦合，外部单元通过线72被连接至假肢50。

如图15所示，内部单元68包括内部安装的部件74，定义了缝合孔116以用于在皮下固定该单元。内部微芯片76安装在内部安装的部件74上，该内部微芯片76包括应用程序特定集成电路。连接至内部芯片76的内部磁感应线圈78也安装在内部安装的部件上，以及内部磁铁80。

图15中的内部单元68还显示具有内部RF发射机/接收机82和内部电池或电容84，虽然可以想到电池和RF发射机/接收机在一些版本的内部单元中可能不需要，但是特别地，在电和数据传递已经通过与外部单元无线感应耦合有效地实现。然而，在外部单元被转移至远离内部单元的位置并停止自己有效地产生能量时，包括的适于通过感应耦合进行充电的电池还可以被用作备份能源。

内部单元68进一步以报警灯110和扬声器112的形式的包括报警系统，虽然可能包括振动设备的其他报警设备可以被使用。

图16显示了外部单元70，该外部单元70包括外部磁铁114、具有应用程序特定的集成电路的外部微芯片86及有线连接至微芯片的外部磁感应线圈88，所有都安装在外部安装板上。外部磁感应线圈88和外部磁铁80被配置为对应于内部单元68的类似组件。

外部单元70位于叠加在内部单元68的皮肤上。各自单元的内部和外部磁铁之间的引力便于实现用于内部和外部磁感应线圈之间传输的最优对准。

图16中的外部单元68还被显示具有外部RF发射机/接收机122和外部电池或电容120，虽然假定电池和RF发射机/接收机在一些版本的外部单元中不需要，特别地，其中电和数据传递已经通过与外部单元的无线感应耦合而有效地被实现。

外部单元70进一步包括连接部124，该连接部124使外部单元70与电缆126连接，该电缆126可以反过来被连接至外部设备，诸如计算机或电源插座，从而使外部单元70与另一外部设备之间能够有线传递数据和能量。

内部单元69还包括以报警灯10和扬声器112形式的报警系统，虽然可能包括振动设备的其他报警设备可以被使用。报警系统可以被用于各种报警，包括低功率、设备或系统故障、记录或监控的完整周期，或者当前或即将出现的医疗病理或不规律的情况。

图15中显示的内部单元版本的电源和信息处理器的合并意味着这些特征可能潜在地从图14所示的系统的血管内设备中省略。因而，在系统中放置的血管内设备可能类似于之前针对图8所讨论的血管内设备，即不具有其自己的电源或微芯片，但包括电极14和线束58，该线束58向下延伸通过血管以与内部单元的微芯片76连接。

在图14的系统中，血管内设备4位于邻近电机异变的脉管6的一部分中。在该实例中，血管内设备4被传递至内部颈静脉170并被向上引导通过乙状窦172、横窦174并进入该血管内设备4放置的上矢状窦178。然而，可以想到的是其他放置的路径和位置也可以是合适的，包括放置诸如上矢状窦分支出来的脑静脉184(参见图23)、其他邻近电机皮质的静脉、中间脑动脉160(参见图22)的第二分支及其他邻近电机皮质的动脉。

试图通过人类8进行的假肢50的主动活动导致可能在前中央脑回的上臂异动区域中活动电势产生。导致的皮质发起的电势的改变由血管内设备4的电极14感应并沿着线束58传送至内部单元68的微芯片76。

图17示出了血管内设备4、内部单元68、外部单元70和外部设备两两之间的可能数据流和/或能量流，其中该实例中外部设备包括假肢50。

如上所述，电信号从电极14传递至内部微芯片。内部微芯片76包括具有微处理器92的应用程序特定的集成电路以用于处理所接收的信号。微芯片进一步包括用于放大信号的放大器94和在信号被传递至内部感应回路78并通过胸部平滑肌组织无线传送至外部单元70的外部线圈88之前数字地转换信号的复用器96。

外部单元将信号传递通过其自身的具有微处理器100的外部微芯片98，该微处理器100解码该信号。外部微芯片进一步包括用于转换信号的整流器102和用于放大信号的放大器104。信号由微处理器解码并且所解码的信号被用于控制假肢50上的微处理器和电机，从而根据中央脑回活动的区域和程度引起肢体的运动出现。

假肢包括传感器114(参见图14)，该传感器适于感应传感器114的区域中的触摸、温度、压力或振动。传感器比先前在机器人手指中包装的必在机器人前臂中的更小并更紧，从而在抓取和操纵物体的手指中提供了更精细的调整的感应。

在激活的情况下，传感器114将电信号从假肢发送至外部单元，在外部单元中信号被处理并传导穿越皮肤至内部单元，在信号被向上传递至放置在邻近后中心脑回的另一血管内设备4或血管内设备4之前，在内部单元进行进一步处理。在这里，电极刺激对应于从传感器114接收的信号的大脑区域，以使得患者能够感觉到假肢感应到了什么。

额外地或可替换地，来自传感器114的信号可以向上传递至位于邻近前中心脑回的另一血管内设备。该信号使血管内电极14刺激邻近的电机异变的神经组织，从而在自然手臂的肌梭被快速拉伸或皮肤被烧伤时引起诸如可以灵活发生的肢体的活动。

图18示出了分别经由内部单元68和外部单元70从血管内设备4至假肢50的连接的各种方法。在图14的系统中显然的是，方法“C”显示了在刺穿脉管壁并与血管外皮下的内部单元68连接之前，线58从血管内设备(未示出)通过脉管6。内部单元与安装在皮肤128上邻近的外部单元70进行无线通信，其中外部单元有线连接至假肢50。可以想到的是胸部区域以外的区域还可以适于步置内部和外部单元，诸如颈部区域。

方法“A”显示了血管内放置的内部单元68c，该内部单元68c有线连接至血管内设备4(未示出)，该血管内设备4与外部单元70进行无线通信，该外部单元70位于皮肤128上并有线连接至假肢50。除了具有位于血管内设备上的处理器和无线传输系统，该布置还允许处理器和/或无线传输系统位于内部单元上，意味着血管内设备可以具有更小的大小，并且无线传输系统可以位于更适于与外部单元进行无线传输的区域中。

方法“B”显示了凭借血管内内部单元68a的双感应耦合系统，该内部单元68a有线连接至血管内设备(未示出)，该血管内设备穿过脉管壁与邻近的最接近血管外内部单元68b进行无线通信。内部单元68b转而有线连接至远端的皮下内部单元68c，该内部单元68c穿越皮肤128与外部单元70无线通信，该外部单元70在外部安装在皮肤上并有线连接至假肢。这种布置潜在地允许用于更加接近的耦合的无线传输并避免了诸如脉管和皮肤的组织的穿刺。

方法“D”提供了血管内设备4(未示出)，该血管内设备4直接有线连接至外部单元70，该外部单元70位于皮肤的表面上，其中外部单元通过线72连接至假肢。因而，在该布置中不存在内部单元。

现在参照图19，显示了包括无线版本的血管内设备4的系统2，该血管内设备4感应耦合至外部单元，该外部单元位于邻近血管内设备的放置区域的皮肤上。如插图所示，血管内设备4包括电极14阵列，该电极14阵列通过线56连接至微芯片18，该微芯片18转而连接至内部磁感应线圈78。血管内设备进一步包括内部磁铁80以便于通过磁引力来最优配置外部单元。外部单元70与如图16所示共享相同的特性，并通过线72连接至假肢50。

图19的系统2以类似的方式如图14所示工作，除了由电极接收到的电信号通过线58向下传递通过血管到达内部单元，信号从电极线56直接传递至微芯片18，其中微芯片18执行内部单元进行的类似的处理。所处理的信号接着经由磁感应被传送至安装在邻近叠加在颅骨上的皮肤的一部分上的外部单元70。

图20显示了又一系统2，其中血管内设备特别地倒伏在贯穿海马体54的脉管54中。例如，在被定为在内部脑静脉或其分支168中的一者(参见图23)之前，血管内设备4可以经由海绵窦进入血管系统6并向上穿过该海绵窦。在这里，血管内设备可以被用作早期预警癫痫检测系统，这凭借邻近血管内设备的海马体组织中的非正常兴奋由设备的电极感应，及电信号转而被传送至内部单元68，该内部单元68在本实例中皮下地位于胸部区域，即使可以想到的是线可以直接达到安装在皮肤外表面上的外部单元70。于此，以报警灯110或扬声器112形式的报警系统可以被激发以使得发出光或声，从而向用户警告癫痫可能即将来临，并允许他们采取必要的预防措施，诸如摄取抗癫痫药物。

内部单元可以从内部电池或电容84吸收能量，该内部电池或电容84适于在外部单元位于邻近内部单元的位置时通过磁感应进行充电。因而，该配置允许外部单元位于远离用户的位置，仅在需要进行数据传递或电池或电容充电时被固定至叠加在内部单元上的皮肤。可替换地，可以没有外部单元，并且内部单元可以以长的电池续航能力进行操作，诸如用于心脏起搏器、在超过海马体信号阈值时激活报警信号的内部单元。

图20的实施方式还显示了连接至盒子132的外部单元，该盒子132适于测量和计算所接收的信号。在另一方面，盒子132可以适于将电信号发送至外部单元，其中信号被传导至内部单元并通过线向上传导至血管内设备，从而激活电极以刺激邻近的深皮层组织。因而，大脑刺激可以以依赖于即将被刺激的大脑区域而改变血管内设备的位置的形式实现。

图21示出了测试怎样可以被传导以映射或标识血管内设备4的最优位置。例如，测试可以在长期放置血管内设备之前在人体中进行术前准备，或者可以在动物体内执行以用于映射与人类类似的结构中的最佳位置。

在测试过程中，血管内设备4保持在用于测试的脉管内的位置中。钻孔通过皮肤层、颅骨和脑膜，并且刺激电极134被插入蛛网膜下腔136和在颅骨140之下、在皮下的硬膜下腔138，以及在皮肤上的外部，以及每个设备通过线142被连接回外部刺激盒子132。在盒子132的控制之下，电极134被用于刺激需要被感应的大脑区域，并且由血管内设备4检测的信号被记录。该程序接着用保持在脉管的不同区域中的血管内设备进行重复，以确定最优信号感应出现在哪里。出于感应和/或刺激的目的，该位置可以适于血管内设备长期放置。

图22示出了动脉血管，该动脉血管通向并贯穿人类大脑，提供一个或多个血管内设备的用于通道的可能路径以及设置的位置。特别地所参照的是共同颈部动脉150、外部颈部动脉152、内部颈部动脉154、眼部动脉156、前脑动脉158、中间脑动脉160、前脉络动脉162、后通信动脉164和血管内设备4所放置的中间脑动脉的第二分支166。

图23示出了静脉血管，该静脉血管引导贯穿和从人类大脑穿过，提供一个或多个血管内设备的用于通道的可能路径以及设置的位置。特别地所参照的是血管内设备4放置在其中一者的内部颈部静脉170、乙状窦172、横窦174、直窦176、上矢状窦178、大脑镰180、下矢状窦182、皮质静脉184，以及血管内设备放置在其中一者的内部脑静脉186和其深层分支。

其中在本说明书中采用了术语“包括”，该术语应当被解释为指定所出现的描述的特征、整体、步骤或组件，该特征、整体、步骤或组件涉及但不排除出现或增加与其组合的一个或多个其他特征、整体、步骤或组件。

Claims (22)

1.一种用于对大脑组织的活动进行感应和刺激中的至少一者的系统，该系统包括：

(a)用于布置在动物脉管内的血管内设备，所述血管内设备包括电极阵列，所述电极阵列适于对位于贴近所述血管内设备的所述脉管外部的大脑组织的活动进行感应和刺激中的至少一者；以及

(b)保持部件，用于将所述血管内设备保持在贴近将被进行感应和刺激中的至少一者的所述大脑组织的所述脉管内的区域；

其中，所述电极阵列被耦合至所述保持部件的外部外围侧，并延伸出所述保持部件的所述外部外围侧，以使得所述保持部件的在所述脉管内的扩展引起所述电极阵列紧靠所述脉管的壁。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持部件适于在体内放置和逐步分解。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持部件适于长期放置在所述脉管中。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持部件适于被部署在所述脉管内的一区域，被取回，以及接着被再部署在所述脉管内的一不同区域。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持部件包括支架。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述保持部件包括探头。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述探头包括伸长的柔性微管。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述血管内设备被安装在所述探头上，并且所述探头适于传导电信号至所述血管内设备或者传导来自所述血管内设备的电信号。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括处理器，用于处理传送至所述血管内设备的信号或者从所述血管内设备传送来的信号。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括无线传输系统，用于将数据和能量中的至少一者无线传送至所述血管内设备或传送来自所述血管内设备的数据和能量中的至少一者。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述无线传输系统包括磁感应线圈和RF发射机/接收机中的至少一者。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括报警系统，适于在所感应的大脑组织的活动落入预定参数以外时信号发送报警。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述报警包括预警信号，该预警信号发出光或声以警告用户采取预防措施。

14.根据权利要求1所述的系统，包括引导部件，适于被传递进入并通过动物脉管，所述引导部件适于将所述血管内设备引导至贴近将被进行感应和刺激中的至少一者的所述大脑组织的所述脉管内的区域。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述引导部件被适配成所述血管内设备通过的通道。

16.根据权利要求1所述的系统，包括与所述血管内设备分开设置的第二设备，该第二设备适于对送至或来自所述血管内设备的数据或能量进行存储、处理以及传输中的至少一者。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二设备包括无线传输机制，用于在所述血管内设备与所述第二设备之间传送数据和能量中的至少一者。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二设备包括内部单元，适于血管内放置。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二设备包括内部单元，适于皮下放置。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二设备包括外部单元，适于布置在身体上或身体外部。

21.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二设备包括假肢。

22.根据权利要求1所述的系统，包括多个血管内设备，适于被保持在一个或多个动物脉管中的各个区域，从而使能够对在贴近所述血管内设备的各个区域的大脑组织的电活动进行感应和刺激中的至少一者。