CN104144670B - Ans刺激 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于影响对象的自主神经系统的系统,该系统包括:振动刺激设备,配置为以10至100Hz的频率以及20至120mbar的平均压力向所述对象的组织传递振动;用户界面,用于接收并传送关于疾病的输入信息;以及控制单元,配置为基于所接收的输入信息操作振动刺激设备。此外,本发明涉及用于通过使用所述系统从振动刺激设备向治疗部位传递振动来刺激对象的自主神经系统的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于向对象的组织传递低频振动以影响该对象的自主神经系统(autonomic nervous system)的设备和方法,例如为了治疗与该对象的自主神经系统相关的失调。
背景技术
神经系统包括中枢神经系统(CNS)(即大脑和脊髓)以及外围神经系统(即大脑和脊髓外的神经和神经节)。外围神经系统依次被分为躯体神经系统以及自主神经系统(ANS)。通常,躯体神经系统与像骨骼肌这样的器官的随意控制关联,而自主神经系统主要地与内部器官和自体平衡的无意识控制关联。
ANS,也称为内脏神经系统,控制体内的多个生命功能,例如心率以及心脏收缩力、血管收缩和扩张、呼吸频率、消化、胃的收缩和膨胀、肠和结肠、瞳孔的直径、排尿、汗、性唤起、外分泌腺和内分泌腺的分泌物等等。
此控制通过感知(传入)神经元和运动(传出)神经元的系统来实现,感知(传入)神经元和运动(传出)神经元形成来自内部器官以及通往内部器官的反馈环。感知神经元向CNS传送与环境状态和内部器官状态相关的信息,例如血液中的二氧化碳和氧含量、肠道的化学成分、血压等等。另一方面,运动神经元向目标器官传送来自CNS的信息,以便调节或改变它们的活动。通过这个反馈环,感知信息持续地并且无意识地调整ANS的运动神经元的活动,因此调整内部器官的活动。
运动神经元位于被称为“自主神经节”的集簇(cluster)中。ANS的传出(运动)路径总是涉及两个神经元:有髓鞘前神经节神经元以及无髓鞘后神经节神经元,有髓鞘前神经节神经元突触到无髓鞘后神经节神经元上,后神经节神经元接着使目标器官受神经支配。神经节是前神经节神经元和后神经节节神经元之间的突触的集簇,并且包括神经细胞体和树突。感知神经元也被组织在类似的神经节中。
内部器官的以及身体自体平衡的调节和控制也是通过ANS的两个子系统(副交感神经系统和交感神经系统)之间的平衡实现的。大多数器官受这两个系统影响,这两个系统通常对器官具有相反的或更确切地互补的作用。当交感神经系统与唤起、能量、增加的活动和减少的消化关联时,副交感神经系统与休息、降低的活动以及增加的消化关联。
存在与自律神经失调(即ANS机能障碍)相关的数种医疗病症。这些中的一些是由交感神经系统和副交感神经系统之间的失衡引起的,其它病症具有其它原因。症状的范围可以从压力、疲劳、头痛、便秘、快速心跳的轻微感觉至焦虑和头晕的强烈感觉。更严重的疾病和症状包括体位性心动过速综合征(POTS)、不适当窦性心动过速(IST)、血管迷走神经晕厥(vasovagal syncope)、二尖瓣脱垂的自律神经失调(mitralvalve prolapse dysautonomia)、单纯性自主神经衰竭(pure autonomic failure)、神经心源性晕厥(NCS)、神经介导性低血压(NMH)、直立性高血压(orthostatic hypertension)、自主神经失调(autonomic instability)和一些鲜为人知的失调(如脑性耗盐综合征(cerebral salt-wasting syndrome))。与ANS功能异常关联的其它失调包括偏头痛、丛集性头痛(cluster headache)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、美尼尔氏病、肠易激综合征(IBS)、克罗恩氏病(Crohn’s disease)、动脉硬化(arteriosclerosis)、强直性脊柱炎(别赫捷列夫病(Bekhterev’s disease))、斯耶格伦氏综合征(syndrome)、斜颈、肌强直性营养不良(myotonic dystrophy)、糖尿病(diabetes mellitus)、溃疡性结肠炎(ulcerative colitis)、原发性硬化性胆管炎(primary sclerosing cholangitis)、哮喘(asthma)、远端结肠的炎症、纤维肌痛(fibromyalgia)、腰痛(lumbago)以及类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis)。
病症、症状和疾病的治疗依赖于症状的严重程度和潜在的诱因。可以通过采用特殊饮食来治疗一些症状,而其它需要用药。经常需要药物的组合,药物的组合通常关联不想要的副作用。还存在一些已知设备,这些已知设备被开发以便对治疗与ANS相关的病症提供基于无创和非药的方法。这些基于例如电刺激、声刺激以及超声刺激。
通过机械振动影响体腔内或体表上的组织的设备是已知的。在US 2008/0281238中,公开一种用于增加基本大脑上的活动的系统。所公开的系统包括第一以及第二振动施加设备,其中第一振动施加设备向活体的听觉感应系统施加具有可听范围内的频率成分的振动。第二振动施加设备向该活体的除听觉感应系统之外的另一区域施加具有超过可听范围的超高频率成分的振动。第二振动的超高频成分使大脑核心中的血流增加,并且具有增强可听到的声音的感知以及改善患者的心身疾病状态的效果。
在US 2010/0249637 A1中,公开一种治疗不宁腿综合症(restless leg syndrome)的设备。该设备包括:环绕患者的手臂或腿的套筒以及与该套筒相连的一个或多个振动设备。运动传感装置(例如呈加速计的形式)、脑电图装置或肌电图装置用于监视手臂或腿是否要运动,以便在患者察觉到导致他或她移动他或她的手臂或腿的感觉之前启动振动刺激。
US 2009/0005713 A1公开了一种用于利用局部施加的声学振动来治疗不同疾病和病症的方法和设备。为了刺激成人干细胞的产生,对皮肤施加低频振动。
在US 2002/0072781 A1中示出并描述了例如用于为了直接控制呼吸系统功能而机械地刺激耳中的前庭神经的各种技术。刺激可以例如通过在邻近组织上施加静态压力的可充气气球产生。通过改变压力,可以诱发特定感知。该专利中进一步示出并描述了用于神经的机械刺激的另一设备,该设备包括以特定频率振动的本体。
US 2004/0230252 A1公开了一种用于通过可视或可听的刺激来影响ANS的方法和设备。通过监视患者来获得关于副交感神经和/或交感神经系统的信息,并且该信息用于根据所获得的信息持续地改变刺激。
US 2005/0021092 A1公开了一种通过增加对象中副交感神经活动/交感神经活动的比率来治疗与ANS异常相关的病症的方法。电刺激设备用于刺激副交感神经系统中的区域和/或降低交感神经系统中的活动。在电刺激之前、期间或之后监视与ANS的一个或多个方面相关的信息,并且该信息可以用于触发或调节该刺激。
发明内容
本发明的目的是提供用于影响对象的自主神经系统的新颖设备和方法。
本发明的另一目的是提供用于治疗与ANS功能障碍相关的病症和疾病的新颖设备和方法。
在本发明的第一方面中,提供一种用于影响对象的自主神经系统的系统,所述系统包括至少一个振动刺激设备,所述至少一个振动刺激设备配置为根据治疗周期向与所述对象的治疗部位对应的身体组织传递振动。所述系统还包括用户界面,例如图形用户界面,所述用户界面配置为接收和传送与疾病类型相关的输入信息,其中所述输入信息是从操作者、对象以及数据库中至少一个接收的。此外,所述系统包括控制单元,所述控制单元配置为:接收由所述用户界面传送的所述输入信息并基于所接收的输入信息来生成至少一个治疗周期,所述至少一个治疗周期包括10至100Hz范围内的频率、所述刺激设备和组织之间的时间平均治疗压力以及与治疗目标关联的治疗部位,其中所述治疗压力包含在20至120mbar的范围内,所述治疗目标是所述ANS的神经节或神经。所述控制单元还配置为向所述用户界面返回所生成的治疗部位,以及根据所述治疗周期操作所述振动刺激设备,所述用户界面配置为显示所返回的治疗部位。
根据实施例,所述疾病类型是偏头痛、肠易激综合征(IBS)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、鼻炎以及高血压中至少一个。
在一个实施例中,所述疾病类型是鼻炎。所述治疗部位可以例如是鼻腔。所述治疗周期可以包括50至70Hz范围内的频率,以及例如50至80mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括疾病症状,如鼻塞、发痒、分泌物和打喷嚏。
在一个实施例中,所述疾病类型是偏头痛。对于此疾病类型,所述治疗部位可以是鼻腔。所述治疗周期可以包括60至70Hz范围内的频率以及例如90至105mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括与例如所经历的疼痛等级、疼痛位置及自偏头痛开始所过去的时间相关的疾病症状。
在一个实施例中,所述疾病类型是高血压。对于高血压,所述治疗部位可以是鼻腔。所述治疗周期可以包括60至70Hz范围内的频率以及例如90至105mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括疾病症状,如血压的测量。
在一个实施例中,所述疾病类型是肠易激综合征(IBS)。所述治疗部位可以位于腹部中央上方,优选地位于脐区中央上方。所述治疗周期的频率可以包含在30至50Hz的范围内,并且所述时间平均治疗压力可以包含在20至60mbar的范围内,如20至30mbar的范围内。所述输入信息可以包括疾病症状,如肿胀、便秘、腹泻、所经历的疼痛等级以及疼痛位置。
在所述疾病类型是IBS的另一实施例中,所述治疗部位可以位于腹部神经丛上方的皮肤上。所述治疗周期的频率可以包含在30至50Hz的范围内,并且所述时间平均治疗压力可以包含在40至60mbar的范围内。所述输入信息可以包括疾病症状,如肿胀、便秘、腹泻、所经历的疼痛等级以及疼痛位置。
在所述疾病类型是IBS的又一实施例中,可以定义两个治疗部位,例如上述的脐区以及腹部神经丛。可以用相同或不同的刺激构件顺序地向这两个部位给予治疗。
在一个实施例中,所述疾病类型是IBS,并且所述治疗部位是鼻腔。所述治疗周期可以包括50至90Hz范围内的频率,以及例如70至110mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括疾病症状,如肿胀、便秘、腹泻、所经历的疼痛等级以及疼痛位置。
在一个实施例中,所述疾病类型是IBS,并且所述治疗部位是肠。所述治疗周期可以包括10至70H范围内的频率,以及例如20至50mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括疾病症状,如肿胀、便秘、腹泻、所经历的疼痛等级以及疼痛位置。
在一个实施例中,所述疾病类型是肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。所述治疗部位可以是鼻腔。所述治疗周期可以包括60至70Hz范围内的频率,以及例如90至105mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括疾病症状,如吞咽困难、呼吸困难、腿部肌肉无力、震颤频繁以及手臂肌肉无力这样的症状。
在一个实施例中,所述疾病类型是ALS,并且所述治疗部位是颈部,优选地在斜方肌和胸锁乳突肌之间(枕三角)。所述治疗周期可以包括30至50Hz范围内的频率,以及例如40至60mbar范围内的时间平均治疗压力。所述输入信息可以包括疾病症状,如吞咽困难、呼吸困难、腿部肌肉无力和手臂肌肉无力。
在一个实施例中,所述输入信息进一步包括年龄、性别、民族、体重、身高及身份中至少一个。
在一个实施例中,所述系统包括多个不同类型的振动刺激设备,所述多个不同类型的振动刺激设备配置用于对所述对象的不同治疗部位的振动治疗。
在一个实施例中,所述控制单元配置为基于所述治疗部位和/或可选地基于所述疾病类型,确定哪种(哪些种)振动刺激设备将用于振动治疗,并且传送与所确定的振动刺激设备的类型相关的信息。
在一个实施例中,所述治疗部位是鼻腔并且所述振动设备具有能够设置在第一状态和第二状态下的类型,在所述第一状态中所述刺激设备可以经由身体开口插入鼻腔中,在所述第二状态中所述刺激设备膨胀至使所述刺激设备紧靠鼻腔内的组织的体积。
在一个实施例中,所述治疗部位位于腹部中央上方或颈部中央上方,优选地位于斜方肌和胸锁乳突肌之间(枕三角),并且所述振动刺激设备的类型具有气球、包、袋或膜的形状。
在一个实施例中,所述治疗部位是肠,并且所述振动刺激设备具有能够设置在第一状态及第二状态下的类型,在所述第一状态中所述刺激设备可以经由身体开口插入肠中,在所述第二状态中所述刺激设备膨胀至使所述刺激设备紧靠肠内组织的体积。
在一个实施例中,所述治疗周期进一步包括刺激设备的类型、治疗持续时间、阈值(或目标值)、振动模式以及振动幅度中至少一个。所述治疗周期可以例如基于之前进行的振动治疗、与患者关联的身份或预定义的治疗周期。
在一个实施例中,所述系统进一步包括监视构件,所述监视构件配置为接收和传送反映所述对象的ANS中的活动的测量的输入数据。所述控制单元进一步配置为接收所述输入数据并执行以下之一:基于所述输入数据调整所述至少一个治疗周期;将所述输入数据与预限定的目标值做比较,并在达到所述目标值时中止所述振动治疗;或将所述输入数据与预限定的目标值做比较,并在达到所述目标值时以预限定的时间间隔延长所述振动治疗。优选地,所述控制单元配置为根据由所述监视构件接收的所述输入数据调整所述治疗周期,例如使得所述振动对所述测量的影响最大化。所述控制构件可以例如包括实现算法的软件,该算法根据所述输入数据被配置为控制所述治疗周期的振动参数的调整。这样的算法可以包括网格型搜索算法、梯度搜索算法以及启发式搜索算法。
用根据第一方面的设备对位于ANS的神经节附近或与ANS的神经节相连、位于下丘脑附近或位于ANS的其它神经或神经纤维附近的组织进行的振动刺激,因此影响ANS活动。ANS中的活动可以通过不同的定性和/或定量的方法直接地或间接地测量。特别地,诸如例如血压、瞳孔大小、神经活动、肌肉活动以及心率之类的生理参数的变化与ANS活动等级的变化相关。因此,这样的生理参数可以用作ANS活动的测量。一些测量可以直接地监视,如通过功能神经影像;以及某一间接地监视,如通过不同身体反应,例如瞳孔大小和心脏活动。
监视的目的是确保治疗是有效的。所述监视构件提供一种获得关于治疗对ANS活动的影响的信息以及在需要时使用此信息来调整治疗的方式。根据治疗目的,例如为了治愈疾病、缓解症状或仅使对象平静或唤醒对象,治疗的目标是增加或减少ANS的活动及所涉及的特定神经节的活动。在一些情况下,增加的和减少的活动可能都是期望的。治疗可以通过改变治疗周期的振动刺激参数来调整,例如振动频率、振动幅度、振动持续时间和/或所述刺激构件和所刺激的组织之间的压力。调整可以手动地执行或自动地执行,例如通过控制单元。
在一个实施例中,由所述监视构件接收的所述输入数据涉及:所述组织和所述刺激设备之间的压力;所述组织的电导率;所述组织中的顺应性;所述对象的瞳孔大小;从所述对象得到的脑电图(EEG)信号;从所述对象得到的肌电图(EMG)信号;从所述对象得到的心电图(ECG)信号;与血流量、血容量、心率、心率变化性、血容量脉搏和/或血含氧量相关的光电容积脉搏波信号;所述对象的血压;和/或所述对象的体温。
在一个实施例中,所述系统包括存储单元,所述存储单元配置为存储反映ANS中的活动的测量的所述输入数据。
在一个实施例中,所述控制单元进一步配置为通过将所接收的输入数据与所存储的来自之前进行的治疗的输入数据做比较,确定代表ANS中的活动的最小值的值。
在一个实施例中,所述目标值设置为表示初始输入数据的值的一部分。
在一个实施例中,所述监视构件至少部分地集成在所述振动刺激设备中。
本发明的所述系统可以进一步包括锚固构件,所述锚固构件配置为将所述振动刺激设备锚固至所述对象,使得所述振动刺激设备紧靠所述对象的组织,优选地以期望的压力紧靠所述对象的组织。所述锚固构件例如是束发带、面罩、一副眼镜、绑带、袖带、背心、粘贴片、可充气袖带或可充气绑带。
此外,所述监视构件可以至少部分地集成在所述锚固构件中,或可以至少部分地集成在所述振动刺激设备中。
在又一实施例中,所述系统进一步包括定位构件,所述定位构件用于定位所述对象中用于振动刺激的目标部位。所述目标部位是ANS的目标神经节、目标神经或目标神经纤维。可以通过例如超声扫描仪、功能磁共振成像(fMRI)扫描仪和/或正电子发射断层显像(PET)扫描仪定位这样的目标部位。
在一个实施例中,所述定位构件进一步配置为向所述控制单元传送所述治疗目标,所述控制单元配置为基于所接收的治疗目标位置、所接收的疾病类型或二者组合生成至少一个治疗周期。
在一个实施例中,所述用户界面进一步配置为接收来自操作者或所述对象的、确认所述振动刺激设备在所述治疗部位的位置的位置输入,并且向所述控制单元传送所述位置输入。
在一个实施例中,所述控制单元进一步配置为生成并传送包括与如何应用锚固构件相关的指示的信息。所述用户界面可以进一步配置为接收并显示所述指示。所述用户界面还可以配置为显示图形对象,所述图形对象表示与治疗相关的治疗周期或参数,例如说明所述治疗持续时间的进度条。
在第二方面中,提供一种用于影响对象的自主神经系统的方法,所述方法包括以下步骤:提供振动刺激设备,所述振动刺激设备配置为向与所述对象的治疗部位对应的身体组织传递振动,所述振动是根据治疗周期被传递的;以及提供包括疾病类型的输入信息。所述方法进一步包括:基于所提供的疾病类型生成至少一个治疗周期,所述至少一个治疗周期具有包含在10至100Hz范围内的频率、所述刺激设备和组织之间的压力以及与治疗目标关联的治疗部位,所述压力包含在20至120mbar的范围内,所述治疗目标是ANS的神经节或神经。
所述方法还可以包括以下步骤:选择所述对象的治疗部位;锚固振动刺激设备,使得所述振动刺激设备紧靠所述治疗部位;以及向所述治疗部位传递来自所述振动刺激设备的振动,所述振动具有10至100Hz的频率。
在一个实施例中,所述疾病类型是偏头痛、IBS、ALS以及鼻炎中至少一种。
在一个实施例中,所述生成至少一个治疗周期包括利用查找表来查找关于所述疾病类型的治疗周期。
在一个实施例中,所述方法进一步包括:接收反映所述对象的ANS中的活动的测量的输入数据,所述输入数据由监视构件在之前进行的振动治疗期间收集;以及基于所述输入数据,根据自动算法调整所述至少一个治疗周期,所述自动算法可以选自网格型搜索算法、梯度搜索算法以及启发式搜索算法。
在一个实施例中,所述输入数据反映在所述振动治疗期间所述对象的ANS中的活动的测量。
在另一实施例中,所述输入数据反映在所述振动治疗之前所述对象的ANS中的活动的测量。
在一个实施例中,所监视的测量与参数相关,所述参数选自:所述组织和所述振动刺激设备之间的压力;所述组织的电导率;所述组织中的顺应性;所述对象的瞳孔大小;从所述对象得到的脑电图(EEG)信号;从所述对象得到的肌电图(EMG)信号;从所述对象得到的心电图(ECG)信号;与血流量、血容量、血容量脉搏和/或血含氧量相关的光电容积脉搏波信号;所述对象的血压;和/或所述对象的体温。
在一个实施例中,所述方法进一步包括:在所述选择治疗部位的步骤之前,定位治疗目标的步骤,所述目标是所述自主神经系统的神经节、神经或神经纤维。所述目标神经节、神经或神经纤维可以例如是已出现所述自主神经系统失调的神经节、神经或神经纤维。然后,选择所述治疗部位,以便对所选择的治疗目标实现效果。可以例如利用超声扫描仪、功能磁共振成像(fMRI)扫描仪和/或正电子发射断层显像(PET)扫描仪来定位所述治疗目标。
在一个实施例中,所述对象患从偏头痛、鼻炎、高血压、ALS和IBS中选择的疾病。
在第三方面中,提供一种用于治疗人对象的肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)的方法,所述方法包括以下步骤:将第一振动刺激构件插入所述人对象的第一鼻腔的后部内;通过所述第一振动刺激构件,以60至70Hz范围内的频率向所述第一鼻腔的后部传递振动;在所述人对象的颈部的第一侧上的斜方肌和胸锁乳突肌之间设置第二振动刺激构件;以及通过所述第二振动刺激构件,以30至50Hz范围内的频率向颈部的第一侧传递振动。
在一个实施例中,在通过所述第二刺激构件传递振动的步骤之前,进行所述通过所述第一刺激构件传递振动的步骤。在另一实施例中,与通过所述第二刺激构件传递振动的步骤同时,进行通过所述第一刺激构件传递振动的步骤。
所述设置步骤可以进一步包括围绕所述第二振动刺激构件以及围绕所述人对象的颈部应用颈圈的步骤。
在一个实施例中,在通过所述第一振动刺激构件传递振动期间,所述第一振动刺激构件内的时间平均压力在90至105mbar的范围内。
在一个实施例中,在通过所述第二振动刺激构件传递振动期间,所述第二振动刺激构件内的时间平均压力在40至60mbar的范围内。
所述插入步骤可以进一步包括通过束发带、面罩、一副眼镜以及头盔中至少一个将所述第一振动刺激构件锚固至所述人对象的头部的步骤。
在一个实施例中,所述第二振动刺激构件具有从约50mm到约100mm范围内的直径。
所述插入步骤可以包括以下步骤:将所述第一振动刺激构件以基本上未膨胀的状态插入鼻腔中;以及使所述第一振动刺激构件在鼻腔内膨胀,使得其紧靠鼻腔组织。
在本发明的所述第三方面的一个实施例中,所述方法进一步包括以下步骤:将所述第一振动刺激构件插入第二鼻腔内;以及通过所述第一振动刺激构件,以从60Hz到70Hz范围内的频率向第二鼻腔的后部传递振动。
在一个实施例中,所述方法进一步包括以下步骤:在所述人对象的颈部的第二侧上的斜方肌和胸锁乳突肌之间设置所述第二振动刺激构件;以及通过所述第二振动刺激构件,以从30到50Hz范围内的频率向颈部的所述第二侧传递振动。
在一个实施例中,向鼻腔和/或颈部传递振动的持续时间在10至20分钟的范围内。
在第四方面,提供一种用于治疗人对象的ALS的方法,所述方法包括以下步骤:如果所述人对象显示出影响腿的肌肉无力的症状,则通过振动刺激构件向所述人对象的鼻腔传递振动;和/或如果所述人对象出现讲话困难或吞咽困难的症状,则通过振动刺激构件向所述人对象的颈部上的位置传递振动;和/或如果所述人对象患影响手臂的肌肉无力,则通过振动刺激构件向所述人对象的上臂传递振动。
在向鼻腔传递振动的实施例中,所述方法可以进一步包括以下步骤:将基本上未膨胀的第一振动刺激构件插入所述人对象的鼻腔中;使所述第一振动刺激构件在鼻腔中膨胀,使得所述第一振动刺激构件紧靠鼻腔的后部中的组织;以及通过所述第一振动刺激构件,以60至70Hz的范围内的频率向鼻腔的后部传递振动。
在向颈部传递振动的实施例中,所述方法可以进一步包括以下步骤:在所述人对象的颈部的斜方肌和胸锁乳突肌之间的位置上设置第二振动刺激构件;以及通过所述第二振动刺激构件,以30至50Hz范围内的频率向颈部的所述位置传递振动。
在一个实施例中,在传递振动期间,所述第一振动刺激构件内的时间平均压力在90至105mbar的范围内。
在一个实施例中,所述第一振动刺激构件是能膨胀的,并且具有从约50至约100mm的范围内的横向扩展。
在一个实施例中,在传递振动期间,所述第二振动刺激构件内的时间平均压力在40至60mbar的范围内。
在向上臂传递振动的实施例中,所述方法可以进一步包括以下步骤:提供呈袖带形式的第三振动刺激构件;围绕所述人对象的上臂设置所述第三振动刺激构件;以及通过所述第三振动刺激构件,以从30至50Hz范围内的频率向上臂传递振动。
在一个实施例中,在传递振动期间,所述第三振动刺激构件内的时间平均压力在20至50mbar的范围内。
在第五方面中,提供一种用于治疗肠胃疾病的方法,所述方法包括:如果人对象仅出现便秘的症状,则通过振动刺激构件向鼻腔传递振动;和/或如果所述人对象出现肿胀、腹部疼痛、腹泻、便秘或里急后重(tenesmus)中一个或多个的症状,则通过振动刺激构件向腹部传递振动;和/或如果所述人对象出现发炎的症状,则向肠传递振动。
在向腹部传递振动的第五方面的一个实施例中,所述方法可以进一步包括以下步骤:提供第一振动刺激构件,并且通过所述第一振动刺激构件,以从30至50Hz范围内的频率向所述人对象的腹部神经丛的区域内的皮肤传递振动;提供第二振动刺激构件,并且通过所述第二振动刺激构件,以从30至50Hz范围内的频率向所述人对象的脐区的皮肤传递振动。
在一个实施例中,分别在所述第一振动刺激构件和所述第二振动刺激构件上设置重量,使得所述构件将压力传递到所述人对象的皮肤上。所述重量可以例如具有从约1kg至约3kg的范围内的质量。
在一个实施例中,在通过所述第一振动刺激构件传递振动期间,所述第一振动刺激构件内的时间平均压力在40至60mbar的范围内。
在一个实施例中,在通过所述第二振动刺激构件传递振动期间,所述第二振动刺激构件内的时间平均压力在20至30mbar的范围内。
在一个实施例中,所述第一振动刺激构件具有从约50mm至约100mm的范围内的直径。
在一个实施例中,所述第二振动刺激构件具有从约150mm至约250mm的范围内的直径。
在向鼻腔传递振动的第五方面的一个实施例中,所述方法可以进一步包括以下步骤:将可膨胀的刺激构件插入鼻腔内;对所述刺激构件进行充气以紧靠鼻腔内的组织;以及通过所述可膨胀的刺激构件,以60至70Hz范围内的频率向鼻腔内的组织传递振动。
在一个实施例中,在传递振动期间,所述可膨胀的刺激构件内的时间平均压力在70至120mbar的范围内。
在另一实施例中,在传递振动期间,所述可膨胀的振动刺激构件内的时间平均压力在90至105mbar的范围内。
在向肠传递振动的第五方面的一个实施例中,所述方法进一步包括以下步骤:经由直肠将可膨胀的刺激构件插入肠中;对所述刺激构件进行充气以紧靠肠内的组织;以及通过所述可膨胀的刺激构件,以从10至70Hz范围内的频率向肠内的组织传递振动。
在一个实施例中,在传递振动期间,所述可膨胀的刺激构件内的时间平均压力在20至50mbar的范围内。
在一个实施例中,所述肠胃疾病是肠易激综合征(IBS)。在另一实施例中,所述肠胃疾病是胃炎、胰腺炎、胃倾倒综合征、糖尿病、克罗恩氏病、溃疡性结肠炎、硬化性胆管炎或炎症性肠病(IBD)中至少一种。
在第六方面中,提供一种用于治疗人对象的肠胃疾病的方法,所述方法包括以下步骤:提供第一振动刺激构件,并且通过所述第一振动刺激构件,以30至50Hz范围内的频率向所述人对象的腹部神经丛的区域内的皮肤传递振动;提供第二刺激构件,并且通过所述第二振动刺激构件,以30至50Hz范围内的频率向所述人对象的脐区的皮肤传递振动。
在第六方面的一个实施例中,在通过所述第一振动刺激构件传递振动期间,所述第一振动刺激构件内的时间平均压力在40至60mbar的范围内。
在第六方面的一个实施例中,在通过所述第二振动刺激构件传递振动期间,所述第二振动刺激构件内的时间平均压力在20至30mbar的范围内。
应理解,关于本发明的系统方面描述的实施例和示例在适用时是与本发明的方法方面同样地相关的,反之亦然。
附图说明
现在参考附图,附图是示例性实施例,并且其中相同的元件相似地进行编号:
图1A-图1B、图2A-图2B和图3是各自描绘根据本发明的振动刺激设备的示例的示意图;
图4A-图4D、图6A-6D、图7A-7B、图8A-图8D、图9A-图9B以及图10-图12是各自描绘根据本发明的锚固构件示例的示意图;
图5是描绘可以与本发明一起使用的连接构件示例的示意图;
图13是概括地描绘根据本发明的系统方面的系统示例的框图;
图14是描绘根据本发明的系统方面的系统使用示例的示意图;
图15是表示在根据本发明的用于刺激ANS的方法的一个实施例中包含的步骤的流程图;
图16A-16D是示出根据本发明的系统和方法方面的治疗程序示例的流程图;
图17A-17B是描绘根据本发明的系统方面的系统的图形用户界面示例的示意图。
具体实施方式
ANS
本发明涉及如下发现:传递到与ANS或下丘脑的神经节、神经、神经纤维连接或位于ANS或下丘脑的神经节、神经、神经纤维附近的组织上的低频(10-100Hz)机械振动影响该神经节、该神经、该神经纤维或下丘脑的活动。位于ANS的神经节、下丘脑或ANS的其它神经或神经纤维附近或者与ANS的神经节、下丘脑或ANS的其它神经或神经纤维连接的组织的机械振动刺激会提高或降低ANS的活动。本发明针对影响对象的ANS,无论为了治疗疾病或病症,还是为了如期望的那样简单地调节ANS的性能。本发明涉及一种设备和方法,该设备和方法涉及:将机械振动传递到治疗部位上,即与ANS连接的组织;利用监视构件获得由刺激导致的ANS中的活动的测量或信息;以及可选地,利用该测量或信息来调节振动刺激,以便实现所期望的、最佳的或最大的效果。
为了本发明,ANS意在包括交感神经系统及副交感神经系统以及肠神经系统。
振动刺激的目标是ANS或下丘脑的一个或多个神经节、神经或神经纤维。然而,振动未直接传递到所选择的目标神经节或下丘脑上,而是传递到连接至所选择的目标神经节或下丘脑的组织的治疗部位上。因此,间接地并且通过未知机制,可能通过穿过位于治疗部位和目标神经节或下丘脑之间的组织的机械地传递振动,振动影响目标神经节或下丘脑。
受振动刺激的治疗部位和神经节或下丘脑之间的传输路径未被完全理解。然而,人体具有用于检测和传输机械影响的被称为机械刺激感受器(mechanoreceptor)的不同细胞类型。人体中存在四种主要的机械刺激感受器:潘申尼小体(paciniancorpuscle)、麦斯纳氏小体(Meissner’s corpuscle)、梅克尔盘(Merkel’s disc)和鲁菲尼氏小体(Ruffini Corpuscle)。潘申尼小体(也称为环层小体)检测快速振动(200-300Hz)。麦斯纳氏小体(也称为触觉小体)检测肌理中的变化(约50Hz的振动)并迅速适应。梅克尔盘(也称为梅克尔神经末梢)检测持续的接触和压力并缓慢适应。鲁菲尼氏小体(也成为鲁菲尼氏末端器官、球状小体以及鲁菲尼末梢)是检测深入皮肤内的张力的缓慢适应受体。有关机械刺激感受器的知识中的大多数来源于对皮肤实施的研究。较少知道受体在鼻粘膜中如何反应或在受体附接至颅骨时或在存在于身体的其它部位时如何反应。
可以想象,应将振动刺激的频率成分调整为与这些机械刺激感受器中一些机械刺激感受器的反应相匹配,以获得期望疗效。对此假设存在某一间接证据,因为当频率变化时患者反应中存在明显变化。这可以解释为身体内的共振激发。
ANS的所有神经节可以是根据本发明的振动刺激的目标。作为示例,将更详细地讨论蝶腭神经节、太阳神经丛的神经节以及椎旁神经节。
蝶腭神经节(也称为翼腭神经节、美克尔氏神经节或鼻神经节)是头部和颈部中发现的四个副交感神经节中的一个。其位于颅骨的翼腭窝中。蝶腭神经节调节血液向鼻粘膜的流动,并且加热或冷却鼻中空气。通过鼻腔的振动刺激可以影响蝶腭神经节。
太阳神经丛(也称为腹腔神经丛或下腹神经丛)是位于腹部的在胃和隔膜之间的复杂神经网络。太阳神经丛包括腹腔神经节及主动脉肾神经节,以及其它神经网络,例如内脏神经以及右迷走神经的多个部分,以及其它互连纤维。两个腹腔神经节(也称为下腹神经节、半月神经节或太阳神经节)位于腹部的上部区域,并且是交感神经系统的一部分。这些神经节的无髓鞘后神经节轴突使消化道的大部分(例如胃、肝、胆囊、脾、肾、小肠、结肠以及卵巢)受神经支配。主动脉肾神经节位于腹腔神经节附近,并且可以部分地与这些结合。可以通过振动刺激躯干前部的所选部位,影响神经节以及内脏神经、太阳神经丛的迷走神经及其它神经纤维。
椎旁神经节(也称为交感干的神经节)从颅底到尾骨沿脊柱的长度分布。椎旁神经节被分为三个颈神经节、十二个胸神经节、五个腰神经节以及四个骶神经节。它们包括使胸部和腹部的不同内部器官受神经支配的神经细胞。可以通过沿脊柱长度振动刺激躯干后部(即,背部)的所选部位,影响椎旁神经节及其神经纤维丛。
IBS
肠易激综合征(IBS)是一种常见的功能性胃肠失调,其特点是腹痛、腹部不适及被扰乱的排便。该疾病可以分成两亚组:腹泻型IBS和便秘型IBS。目前,似乎不存在对整个症候群(syndrome complex)的任何有效治疗,并且治疗的选择基于当前症状。IBS中涉及的病理生理机制似乎仍然未知,但病理生理最有可能是多因素的。已提出几种假说,例如仅列举几个,异常GI运动功能、内脏高敏感性、自主功能失调以及改变的微生物群落(microbiotome)。此外,有证据表明在IBS的病理生理中涉及血清素失衡。但是,IBS的起因似乎仍不清楚。
ALS
肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)是一种影响上、下运动神经元的致命神经退行性疾病。该疾病特点在于:渐进性虚弱、肌肉萎缩、肌束震颤、痉挛(spasticity)、构音障碍(dysarthria)和呼吸窘迫(respiratory comprise)。但是,该疾病是多样化的,并且发作点和生存时间在个体与个体之间不同。似乎不存在治愈,并且改善生活质量的症状治疗作为主要的治疗方法。病理生理机制大部分仍然是未知的。但是,该疾病被认为是多因素的,其涉及遗传因素以及细胞通路。与ALS链接的假说的其它示例是:由病毒感染引起的运动系统发育障碍、不足的亲神经因子释放、改变的谷氨酸受体表达以及TDP-43的生产。此外,自主神经系统功能失调可以能起一定作用。三分之二的脊髓(包括前角(ventral horn))由脊髓前动脉单独供应。因此,血管或所涉及的血液循环的小改变会影响人体运动系统的很大一部分。这一事实尚未关联到ALS演变。但是,应该调查这个假说。
高血压
高血压中涉及的病理生理机制未被完全理解。但是,此病症的建立中最可能涉及几个相互关联的因素。肾素-血管紧张素系统(被建议为血压调节时涉及的最重要内分泌系统)、内皮功能失调和神经性机制是被假设为在这个过程中起关键作用的一些领域。交感神经系统对血压调节是重要的,并且已经提出在高血压中涉及交感神经过度的活动。此外,人类和动物数据将自主调节和升高的血压关联至大脑的心血管区域中的炎症过程。总之,高血压的病理生理背后的机制大多仍然是未知的,但一些证据可以表明在这个过程中涉及几个相互关联的因素。
振动刺激设备
本发明的振动刺激设备被配置为振动并将其振动传递或转移到待治疗的患者或对象的组织上。振动刺激设备可以被配置为按照治疗周期操作,治疗周期包括例如振动频率及幅度、治疗压力、治疗持续时间等等。待治疗的患者或对象可以是人、哺乳动物或脊椎动物,即四足动物。振动刺激设备包括刺激构件以及振动构件,刺激构件被配置为紧靠患者的组织,振动构件用于带动刺激构件振动。在一些实施例中,刺激构件与振动构件分开,而在其它实施例中,振动构件还起到刺激构件的功能并且将振动直接传递到对象的组织上。刺激构件由能够以10-100Hz或其子区间(见下文)范围内的频率振动并且能够将那些频率传送给对象的组织的材料制成。
图1A中示出振动刺激设备的示例。所示出的振动刺激设备1被设置用于将振动传递到位于体腔(如鼻腔或肠腔)内的组织上。其包括可膨胀的刺激构件2,可膨胀的刺激构件2被设置为插入到体腔中并紧靠体腔的组织。刺激构件2具有用于接收流体的内腔室。在所示出的示例中,刺激构件2呈气球的形状。具有通道4的膨胀构件3被配置为向刺激构件2供应流体。经由膨胀构件3向刺激构件2的流体供应影响刺激构件的膨胀体积及膨胀程度。
流体(例如气体或液体)的供应可以由外部装置通过膨胀构件控制。这样的外部装置可以包括具有可移动的活塞的气缸,可移动的活塞可以通过来回移动来调节气缸中流体的量,由此调节膨胀构件中流体的量。
在WO 2008/138997中进一步描述了在图1A中示出的那类振动刺激设备,WO2008/138997通过引用并入本文。
在图1B中示出了设备的示例,该设备可以用于通过将振动传递至鼻腔后部来刺激例如下丘脑活动。设备1包括可膨胀的刺激构件2,可膨胀的刺激构件2被描绘为处于至少部分膨胀的状态。刺激构件2的内部23能流流体地连接至膨胀构件3,膨胀构件3被设置为使刺激构件膨胀。膨胀构件3包括管状结构24,管状结构24可以至少部分地设置在刺激构件内。管状结构24具有多个开口25,多个开口25被布置用于与刺激构件2的内部23进行流体连通。此外,膨胀构件3包括细长结构26,细长结构26被设置为通过管状结构24与刺激构件的内部23进行流体连通。细长结构可以基本上设置在刺激构件2外,或部分地在刺激构件2内。细长结构可以包围管状结构24的一部分。管状结构24的每个端部可以具有用于与刺激构件的内部23和细长结构26流体连通的开口。可以通过通道4实现流体连通。管状结构24可以基本上在刺激构件2的整个长度内延伸。在一个实施例中,管状结构从管状结构的末端至刺激构件的内壁留出5mm的距离。但是,管状结构24的端部的圆周表面与刺激构件的内壁间隔开。
与刺激构件相邻布置或者在刺激构件内布置的细长结构的端部27,可以起到在将该设备插入人对象的鼻腔内时的保持部分的作用。细长结构26的这种端部27可以插入人对象的鼻孔内。
管状结构有足够的弹性,以允许插入和定位在有时不规则形状的鼻腔中。由于刺激构件必须通过前庭进入垂直弯曲,所以这对于在矢面(sagittal plane)中的运动是特别重要的。同时,管状结构必须提供足够的硬度,以便避免在插入鼻腔后部内期间的意外弯曲。管状结构具有足够的内径,以便避免流动阻力,在到达刺激构件之前流动阻力会衰减掉振动。此外,管状结构可以具有壁厚度,壁厚度与多个开口结合来实现合适的硬度。其它材料和机械特性还可以对管状结构的硬度有影响。
设置在刺激构件内的管状结构的端部可以是圆形的或有斜面的,以防止设备在插入鼻腔内时卡住并且使患者的任何不舒适最小化。
包括多个开口的管状结构可以使刺激构件能够沿其整个长度膨胀。由于鼻腔的壁在个体之间改变并且有时造成窄的通道,所以多个开口允许流体进入并使刺激构件沿其整个长度膨胀。在图1B示出的实施例中,开口在管状结构的两侧交替布置,以确保各向异性的硬度是足够的。
本发明的系统可以进一步具有两个或更多个振动刺激设备1或两个或更多个刺激构件2。图2A中示出具有两个振动刺激设备1的设备的示例。具有一个以上振动刺激设备1或刺激构件2的设备可以用于刺激组织的不同部分,例如向组织的更大区域或向不同的组织(即ANS的不同部分)提供振动。因此,振动刺激设备1或刺激构件2可以在该设备中接近地放置或以更远的距离放置。两个或更多个振动刺激设备1或刺激构件2还可以或可替代地用于给组织的不用部分提供不同频率。此外,它们可以彼此靠近放置,或被引起以不同的频率振动来产生振幅调制,或者它们可以置于身体的不同部分以提供同时刺激。刺激构件2与之前的示例中的刺激构件2一样具有为刺激构件2提供流体的各自的膨胀构件3或共享的膨胀构件3。每个刺激构件2还如上面所描述的那样连接至该共享的振动构件或各自的振动构件。
在图2B中,将描述根据本发明的设备的又一特定示例。图2B的设备1类似于图2A中描绘的实施例,因为其包括两个刺激构件2a和2b。每个刺激构件连接至用于使刺激构件2a和2b膨胀的膨胀构件3a和3b。然而,连接至后面的刺激构件2b的膨胀构件3b包括管状结构24b,管状结构24b可以至少部分地设置在刺激构件2b内。管状结构24b具有多个开口25b,多个开口25b被设置用于与刺激构件2b的内部28b流体连通。管状结构24b可以与膨胀构件3a一起装在共同的外壳7中。在一个实施例中,管状结构24b从管状结构的末端至刺激构件2b的内壁留出5mm的距离。管状结构24b的端部与刺激构件2b的内壁间隔开。
图3中示出了振动刺激设备1的又一示例。所示的振动刺激设备被设置用于将振动传递到不一定位于体腔内的组织上,典型地传递到比体腔的组织更平坦并且更暴露的组织上。示例包括躯干上或四肢上的皮肤区域,或手术期间内部器官的表面。例如,振动刺激设备可以被设置为待附接至躯干或待围绕躯干附接、待附接至背部或待围绕手臂或腿附接的绑带、袖带、背心、粘贴片或类似的锚固构件10的一部分,见图8-图10。在所示的实施例中,呈袋、包、气球或膜形式的刺激构件2附接至锚固构件10,并且被设置为紧靠待刺激的组织,同时还能够振动并能够将振动传递到组织上。在这样的实施例中,刺激构件2的材料可以与锚固构件10的材料不同,刺激构件2由适于将振动传递到组织上的材料制成并且锚固构件10由适于附接至身体的材料制成。刺激构件2连接至被设置用于引起刺激构件振动的振动构件。在一个实施例中,刺激构件2形成用于接收流体的腔室,例如通过成为包、袋或气球或通过成为与锚固构件10一起形成腔室的膜。刺激构件2甚至可以被设置为在锚固构件10以及皮下组织之间形成的腔室,即不包括膜、气球或类似装置。然后,腔室内的流体(例如,空气)将振动直接传递到组织上。这要求锚固构件10与组织形成不透流体的密封,使得没有或几乎没有流体从腔室中流出。具有通道4的膨胀构件3与刺激构件2连接,并且被配置为向腔室供应流体。设置振动构件,以便向腔室内包含的流体供应振动,类似于上面结合图1A-图1B描述的设置。
在另一实施例中,振动构件是刺激构件2。即,由振动构件将振动直接传递到组织上。
在一个实施例中,振动刺激设备1与锚固构件10集成在一起。例如,振动刺激设备1可以与可充气的袖带或绑带集成在一起,可充气的袖带或绑带被供应呈液体或气体形式的流体。
在另一实施例中,刺激构件2由与锚固构件10相同的材料制成,并且是锚固构件10的集成部分。例如,刺激构件2可以被设置为由能够传送振动并将振动传递到组织上的材料制成的袖带或绑带,例如见图8-图9。袖带或绑带可以例如是可充气的,因此被供应呈液体或气体形式的流体。然后,振动构件可以被设置为向袖带或绑带内的流体供应振动,引起袖带或绑带的材料振动,并且因此将振动传递到下面的组织上。
如上面已经通过非限制性示例描述的,刺激构件2可以具有气球、包、袋或膜的形状。刺激构件2的其它示例包括气泡及泡沫设备。刺激构件2的材料能够传送10-100Hz或其子区间范围内的振动(见下文),并将那些振动传递到组织上。该材料可以是柔性的,这向刺激构件2提供弹性。刺激构件2的大小和体积可以因此随内部压力而变化。在可替代实施例中,刺激构件2由非弹性但柔性的材料制成,或具有部分弹性的属性。
刺激构件2可以由不化学地或生物地影响其接触的任何身体组织的材料制成。例如,刺激构件2可能不对身体组织有局部影响。材料的非限制性示例是塑料材料或橡胶材料。在一些实例中,刺激构件2由乳胶制成。
在另一实施例中,刺激构件2由对其接触的身体组织具有化学或生物活性的材料制成,或涂有对其接触的身体组织具有化学或生物活性的材料。
在另一实施例中,刺激构件2可以包括用于散发药用或治疗气体(如CO2)的装。通过这样的实施例可以实现联合治疗,这进一步增加了本发明治疗应用。
此外,刺激构件2可以进一步包括(尤其在被设置用于插入体腔内时)在刺激构件2插入体腔内期间使刺激构件2和周围组织之间的摩擦最少的外表面。刺激构件2可以例如由提供光滑外表面的材料构成,或可以涂有润滑剂,例如石蜡溶液。
刺激构件2的形状和尺寸取决于待刺激的ANS的部分以及关联的组织。对于成年人的鼻腔刺激,刺激构件的长度大约是3-100mm,如40-60mm,并且宽度大约是1-40mm,如10-20mm。当被制造对新生儿或动物使用时,需要相应地调整刺激构件2的尺寸。此外,用于在身体上除鼻子以外的位置使用的刺激构件2的尺寸可能改变得更多。在一些实施例中,该系统包括多个振动刺激设备1或振动刺激构件2,这样的振动刺激设备1或振动刺激构件2还可以具有不同的几何形状及尺寸。单独的刺激构件2的长度和宽度可以不同,并且可能表现不同的横向弯曲和弯折形式,以促进正确地刺激ANS的各神经节或部分。还可以提供包括具有不同形状和尺寸的两个、三个、四个、五个或更多个刺激构件2的成套用品。
在振动刺激设备1包括被设置用于引起刺激构件2振动的振动构件的实施例中,振动构件可以例如包括振动发生器,该振动发生器由从控制单元供应的施加电压控制。在这样的示例中,振动构件可以设置在刺激构件2内。
在另一示例中,振动构件被外部地布置。可以布置这种外部的振动源,例如换能器,以便向包含在刺激构件2内的流体供应振动。
进一步,可以经由在刺激构件2内包含的流体将振动传递给组织。因此,振动构件可以向流体提供振动,流体起到用于经由膨胀构件3向刺激构件2传递振动的媒介的作用。
可以以10-100Hz之间的频率进行对组织的振动刺激。还可想到其它频率。所选的频率应当适应于待治疗的ANS的所选部分,例如所选的神经节。此外,在治疗期间,频率可以随时间变化。频率还可以响应于治疗对ANS具有的效果而变化,该效果通过传感器以及监视装置或构件的使用来确定。这将在下面进一步描述。
根据应用领域,根据本发明的刺激构件2还可以被引起以各种波动模式振动。例如,刺激构件2可以被引起以如下方式振动:振动可以用正弦波描述或被描述为方波。
被施加给组织的振动的振幅在大约0.05mm和大约20mm之间的范围中,如大约0.3mm和大约5mm之间,但还可想到其它振幅。应理解,自主神经系统的特定程度刺激所需要的振幅由待被影响的神经节的属性、围绕其的组织以及有问题的患者的敏感性决定。
刺激构件被设置为以压力紧靠组织,该压力取决于组织以及待刺激的ANS的特定神经节或部分。对于下丘脑的刺激,经由鼻腔后部的组织,刺激构件2例如被设置为以大约70-120毫巴(mbar)的压力紧靠组织,如75-100mbar。对于蝶腭神经节的鼻腔刺激,刺激构件2例如被设置为以大约20-40mbar的压力紧靠组织。对于肠的刺激,可以使用20-50mbar的压力。
锚固构件
本发明的系统可以包括锚固构件。锚固构件将振动刺激构件1保持在适合的位置,并且防止设备在刺激期间的非故意移动。如技术人员意识到的,可以以多种不同的方式以及通过不同的材料设置锚固构件。锚固构件应适合于待治疗的身体的部分。例如,可以以束发带、面罩、一副眼镜、头盔、绑带、袖带、背心、或粘贴片的形式提供锚固构件。束发带、面罩、眼镜以及头盔尤其适合于为鼻腔以及头和颈的多个部分中的刺激而锚固振动刺激设备。绑带适合于为躯干刺激而锚固振动刺激设备,并且袖袋适合于为四肢(即手臂或腿)刺激而锚固振动刺激设备。
如下面描述的,锚固构件10可以包括检测构件18或可以包括传感器或监视构件75的至少一部分,检测构件18使能够收集反映ANS中的活动的测量的数据。对于本公开,检测构件18将被理解为本身是被动式的构件,例如EEG、EMG或ECG电极,而传感器或监视构件75被配置为执行数据收集和/或接收所收集的数据。
图4-图11中示出不同锚固构件的示例。
图4A示出锚固构件10的侧视图,锚固构件10包括束发带11以及支撑臂12,锚固构件10用于锚固用于鼻腔中的振动刺激的振动刺激设备1。能够通过鼻腔治疗的失调包括偏头痛、丛集性头痛、ALS以及美尼尔氏病。束发带优选地是弹性的,以贴切地安装至人对象的头部。在另一示例中,束发带至少部分地是非弹性的,并且可以利用调节构件围绕人对象的头部调节束发带。支撑臂12可以靠在鼻梁上。关于用于鼻刺激的任意锚固构件的期望特征是要提供将振动刺激设备1从一个鼻孔移动到另一鼻孔的容易方式。因此,支撑臂优选地还被配置,使得其能朝沿束发带11的长度的横向方向移动。作为替代,支撑臂相对于束发带固定,并且具有与刺激设备附接的可调节的端部。支撑臂12相对于束发带11和面部的角度可以经由角度调节构件16(例如呈铰链形式)调节。支撑臂12包括附接构件14,附接构件14用于振动刺激设备1的附接,可选地用于可释放的附接。附接构件14还可以配置具有使能够调节支撑臂12和振动刺激设备1之间的角度的装置,例如连接接头19。图4B示出类似的锚固构件10的正视图,该锚固构件10适于利用两个振动刺激设备1的双刺激,每个鼻孔用一个。因此,附接构件14配置为容纳两个振动刺激设备1。图4C示出具有束发带11的锚固构件10的另一变形。在此变形中,支撑臂12附接至束发带11的侧面,这对于患者来说可能更舒适并且还具有如下优势:其通过在头部的每侧上具有一个支撑臂来促进两个振动刺激设备1的容纳。其还可以仅与一个振动刺激设备1一起使用。图4D示出具有附接在侧面的支撑臂12以及具有振动刺激设备1的束发带11的正视图,振动刺激设备1具有两个刺激构件2。
束发带还可以包括一个或多个检测构件18,一个或多个检测构件18例如呈用于使能EEG测量的电极的形式或呈用于附接至耳垂的光电容积脉搏波传感器(photoplethysmographic sensor)的形式。
图5示出可以用于将支撑臂12与振动刺激设备1连接的连接接头19的示意示例。连接接头19可以是可释放地附接至支撑臂12和振动刺激设备1的独立单元。可替代地,连接接头19可以例如经由膨胀构件3永久地附接至振动刺激设备1。连接接头19包括第一连接单元20以及第二连接单元21。第一连接单元20被设置为连接至振动刺激设备1,例如连接至其膨胀构件3。其可以例如具有与膨胀构件3的形状匹配的形状,使得第一连接单元20和膨胀单元3可以通过卡扣配合(snap fit)来附接。第二连接单元21设置为连接至支撑臂12。在所示的示例中,支撑臂12具有呈窝(socket)形式的附接构件14,而连接接头的第二连接单元21的形状被构造为对应的球。因此,附接构件14和第二连接单元21可以形成球窝接头。如技术人员意识到的,作为替代,连接接头19可以具有窝,支撑臂12具有球。还可想到支撑臂12和连接接头之间的其它可释放的紧固构件。优选地,紧固构件使能够旋转和/或调节支撑臂12和连接接头19之间的角度。
使用连接接头19的优势是其有助于将刺激构件2插入鼻腔中。连接接头19可以在刺激构件2插入鼻腔中之前附接至振动刺激设备1。只有在刺激构件2在适当位置以后,连接接头19才附接至支撑臂12。以此方式,可以避免在将刺激构件2插入鼻腔内期间支撑臂12的妨碍。
图6A-6D示出包括具有头带31的面罩30的锚固构件10的示例,该锚固构件10也与适于鼻腔内的振动刺激的振动刺激设备1一起使用。面罩30优选地是弹性的,以允许适应于人对象的头部大小的变化。在一个示例中,面罩30具有用于鼻33和嘴34的洞。在另一示例中,面罩30优选地可透空气,以允许在刺激期间进行呼吸。面罩30可以使用两条带31(优选地弹性带)固定到脸上。此外,面罩可以包括至少一个锁定构件35,锁定构件35用于在刺激期间将刺激构件保持在固定位置。图6C示出这样的锁定构件35的一个实施例的示意图。附接至面罩30的锁定单元36通过卡扣配合机构将振动刺激单元的膨胀构件保持在适当位置。图6D示出包括两个锁定构件35a、35b的面罩的示例,两个锁定构件35a、35b用于例如在对象的每个鼻孔中使用的两个振动刺激设备1的并排附接或在左鼻孔和右鼻孔中顺序地使用的一个刺激构件的附接。
面罩还可以包括一个或多个检测构件18,例如呈用于附接至耳垂的光电容积脉搏波传感器形式的一个或多个检测构件。
本发明的锚固构件可以进一步呈一副眼镜40的形式,如图7所示。图7A示出锚固具有单个刺激构件2的振动刺激设备1的一副眼镜。图7B示出具有两个刺激构件2的振动刺激设备1的锚固。根据与关于束发带相同的原理,眼镜40配备有支撑臂12,并且可选地配备有角度调节构件16、附接构件14和/或连接接头19。这副眼镜40可以设置有墨镜,或至少仅部分地透光,以在刺激期间避免光进入对象的眼睛内。这例如在治疗光敏感的对象(例如,头痛发作期间经历的畏光)时是有益的。
这副眼睛40还可以包括一个或多个检测构件18,例如呈用于手动或自动测量瞳孔大小的设备形式的一个或多个检测构件。
图8A示出呈绑带50形式的锚固构件10的示例。所示的绑带包括振动刺激设备1,例如图3中示出的那类振动刺激设备。在其它实施例中,绑带50还可以包括两个或更多个振动刺激设备1或刺激构件2。绑带50可以例如用于治疗太阳神经丛(也称为腹腔神经丛或下腹神经丛)。可以经由太阳神经丛治疗的失调包括肠易激综合征(IBS)以及克罗恩氏病(Crohn’s disease)。优选地,绑带50是可充气的,使得绑带50和下面的组织之间的压力可以调节。以这样的方式,在绑带未被充满时,可以容易地调节绑带的位置放置,使得可以将刺激构件2置于用于刺激的期望位置。当绑带50处于期望位置时,绑带被充气,由此随着绑带和身体之间的压力升高,将刺激构件2牢固地锚固在正确的位置。可充气绑带的另一优势是可以针对要进行的具体治疗调节并优化刺激构件2和下面的组织之间的压力。
如图8A中所示,刺激构件2可以设置为由与绑带本身不相同的另一材料制成的袋、包、气球或膜,即尽管刺激构件与绑带集成在一起,但是刺激构件与绑带分离。在另一实施例中,绑带50和刺激构件2是完全地集成的,即绑带50起到刺激构件2的作用。在这样的实施例中,绑带50由能够将振动传递到待刺激的下面组织上的材料构成。在这样的情况下,振动刺激将覆盖患者身体的更大并且不太好限定的区域。在又一实施例中,仅绑带的一部分由能够传递振动的材料制成,并且用作刺激构件。
可以由集成的或外部的振动构件例如通过振荡流体(液体或气体)将振动传递给刺激构件2,或由其它装置(例如压电换能器、扬声器或音圈电机(voice coilmotor))将振动传递给刺激构件2。
绑带50还可以包括一个或多个检测构件18,例如呈用于ECG或EMG测量的电极形式或呈用于测量皮肤电导率或压力的传感器形式的一个或多个检测构件。
图8B示出图8A的锚固构件10的示例,其中刺激构件2可以具有75mm的直径。图8C描绘锚固构件10的另一示例,该锚固构件具有更大的200mm直径的刺激构件50。
为了使振动能够传送给患者的身体,可以在刺激构件2上方施加例如2kg的配重物(counterweight)20,如图8D中所示。将气体充入刺激构件2(由虚线表示)或从刺激构件2排出可以影响患者和刺激构件2之间的接触面积,并且因此可以改变接触压力。
图9A示出呈袖带55形式的锚固构件10的示例。袖带55可以例如用于手臂或腿的治疗。该袖带可以根据上面关于绑带所描述的相同原理来设置。其可以例如是可充气的,并且可以包括至少一个振动刺激设备1或刺激构件2,例如图3中示出的那类振动刺激设备1或刺激构件2,或者可以经由袖带本身传递振动。袖带还可以设置为血压袖带,使得其具有能够提供振动以及监视患者血压的双重功能。袖带55还可以包括一个或多个其它检测构件18,例如呈用于EMG测量的电极形式的或用于测量皮肤电导率或压力的传感器形式的检测构件。可以利用由手臂或腿袖带传递的振动治疗的疾病包括动脉硬化以及类风湿性关节炎(rheumatoidarthritis)。
图9B示出呈颈圈57形式的锚固构件10的示例。该颈圈被设置用于在针对颈部实施的治疗期间将振动刺激设备1保持在适当位置,优选地在斜方肌和胸锁乳突肌之间(枕三角)。刺激设备1被示出为圆形(由颈圈掩盖的轮廓被示出为虚线)。颈圈57可以是硬的,以确保振动影响该组织。为了提高患者的舒适度,围绕颈圈57的边缘可以设置一些支撑。可以利用由通过颈圈57保持在适当位置的振动刺激设备1向颈部传递的振动治疗的疾病可以包括例如ALS。
图10示出呈背心60形式的锚固构件10的示例。在所示出的示例中,背心包括两个振动刺激设备1或刺激构件2。然而,一个、两个或更多个振动刺激设备1或刺激构件2的使用是可想到的。至少一个振动刺激设备2是优选地具有结合图3描述的类型。背心60被配置,使得刺激构件2能够被设置为以适合于振动刺激的压力紧靠后背的组织。优选地,背心是弹性的,并且具有适于实现合适压力的硬度。背心60可以例如用于椎旁神经节的刺激。背心60还可以包括检测构件18,例如呈用于测量ECG或EMG活动的电极的形式或用于测量皮肤电导率或压力的传感器形式的检测构件。
图11示出呈粘贴片65形式的锚固构件的示例。粘贴片65包括至少一个振动刺激设备1或刺激构件2,并且具有应附接至被选作治疗部位的身体部分的粘贴表面。振动刺激设备1优选地具有结合图3描述的类型。粘贴片还可以包括检测构件18,例如呈用于测量EEG、EMG或ECG活动的电极的形式或用于测量皮肤电导率或压力的传感器的形式的检测构件。
图12示出呈用于气管导管70的袖带形式的锚固构件10。这些用于例如手术期间的空气流通。已知在执行特定类型的喉部手术时,必须在特定时间内移除导管,否则会损伤喉部(赫尔墨斯C.格里洛,《气管和支气管手术》(2004),302-307页,ISBN 1550090585,PMPH-USA(Hermes C.Grillo,Surgery of the trachea andbronchi(2004),pages 302-307,ISBN 1550090585,PMPH-USA))。对此的解释不完全清楚,但是假定如果适当地刺激喉部的神经,则可以避免损伤。可以经由袖袋70给予呈振动形式的刺激,可充气构件意在将导管保持在适当位置。必须注意,使得振动不引起袖袋纵向移动。一种方式是向袖带给予有结构的表面,该有结构的表面提供此方向上的大摩擦。
另一实施例是将振动传递到食管内。鼻饲插管(nasogastric intubation)是用于给予和分发药物的众所周知技术。在此情况中,这样的导管会装备有振动刺激构件。治疗身体的这部分的目的可以例如是要刺激迷走神经,迷走神经部分地位于食道附近。
监视构件
本发明的系统包括监视构件75,监视构件75用于接收反映对象的ANS中的活动的测量的输入数据。这样的数据可以用作身体反应的测量,以便确定振动刺激是否应继续、应进行调节或可以终止。监视构件75是收集与ANS活动有关的参数的直接测量的传感器,或可替代地是接收之前已由传感器或检测构件18收集的数据的数据接收构件。在监视构件75是数据接收构件的情况下,在一个实施例中,所接收的数据是直接从检测构件18接收的原始数据。在另一实施例中,所接收的数据是在已由检测构件18收集之后且在被输入给监视构件75之前已处理的数据。
输入数据是与ANS中的活动相关的至少一个参数的测量。该参数可以与ANS的交感神经活动和副交感神经活动中任一个或两个相关。监视构件75可以接收反映ANS中的活动的直接测量或间接测量的输入数据。
监视构件75可以与本发明的振动刺激设备1集成在一起,或可以被提供作为可以联接至振动刺激设备1的独立设备。
可以与本发明一起使用的监视构件75包括:测量振动刺激设备和下面的组织之间的压力的压力传感器;用于测量对象的瞳孔大小的模块;用于测量对象血压的模块;用于测量对象体温的模块;脑电图(EEG)记录仪;肌电图(EMG)记录仪,例如肌电图仪;心电图(ECG)记录仪,即心电图仪;以及光电容积脉搏波传感器。
监视构件75还可以包括或可替代地包括用于接收反映以下内容的输入数据的模块:所述组织和所述振动刺激设备之间的压力的测量;所述组织的电导率的测量;所述组织中的顺应性(compliance)的测量;对象的瞳孔大小的测量;从对象得到的脑电图(EEG)信号;从对象得到的肌电图(EMG)信号;从对象得到的心电图(ECG)信号;光电容积脉搏波信号;对象的血压的测量;或所述对象的体温的测量。
在一个实施例中,通过功能神经成像获得ANS活动的测量。这意味着,由监视构件接收的输入数据因此反映由功能神经成像测量的ANS活动。更特别地,反映ANS活动测量的输入数据可以选自由以下组成的组:由功能磁共振成像(fMRI)测量的耗氧量;由正电子发射断层显像(PET)测量的代谢活动;由脑磁图描记术(MEG)测量的磁信号;以及利用脑电描记术(EEG)测量的电信号。这样的测量和监视方法是ANS活动的直接测量的示例。预期到,在功能神经成像领域内将发展出新的和改进的方法及设备并且这些将可能在本发明的方面中使用。
监视构件75可以至少部分地与刺激构件2集成在一起。在本发明的包括锚固构件10的实施例中,监视构件75还可以或可以可替代地与锚固构件10集成在一起。适合于至少部分地与刺激构件2集成在一起的监视构件75包括:压力传感器,用于确定组织的顺应性的传感器,以及用于确定组织的电导率和/或电阻抗的传感器。适合于至少部分地与锚固构件集成在一起的监视构件75包括:用于测量对象的瞳孔大小的模块,用于测量对象血压的模块,用于测量对象体温的模块,用于确定组织的电导率的传感器,脑电图(EEG)记录仪,肌电图(EMG)记录仪,心电图(ECG)记录仪,以及光电容积脉搏波传感器。对于EEG记录仪、EMG记录仪以及ECG记录仪而言,用于这些记录仪的电极部分适当地与锚固构件10集成在一起。
锚固构件10可以例如部分地包括EEG记录仪、EMG记录仪或ECG记录仪,即这些记录仪的电极部分。图4A和4C示出包括具有集成的EEG电极的束发带11的锚固构件10。图8示出具有分别用于测量运动神经元活动以及心律或心率变化的集成EMG电极或ECG电极的绑带。图9示出具有集成的EMG电极的手臂袖带。在另一实施例中,锚固构件10可以包括用于测量血液中的血流量、血容量脉搏(blood volume pulse)和/或含氧量的光电容积脉搏波传感器。图6B中示出具有光电容积脉搏波传感器的锚固构件的示例。面罩30的带31之一配备有对耳朵使用的光电容积脉搏波传感器。
可以利用一副眼镜测量对象的瞳孔大小,例如还被用作锚固构件10的一副眼镜40,如图7A-7B中所示。例如,在该副眼镜的表面上可以插入刻度尺,以简化在刺激之前和/或在刺激期间对瞳孔大小的测量。为了提高分辨率,眼镜可以包括具有合适焦距的透镜。可替代地,像用于测量瞳孔大小的瞳孔计这样的自动瞳孔响应监视器或传感器可以与眼镜集成在一起。这样的瞳孔测量法例如在US2008/0198330中公开。瞳孔的大小可以用作身体反应的测量,如压力和注意力的水平。
本发明的系统可以进一步包括用于从由监视构件75收集的输入数据中提取和分析相关信息的信号处理构件和/或数据分析构件。可以针对所测量的参数的绝对值分析和估计ANS活动。可替代地,可以从所测量的参数的变化率或频谱中估计ANS活动。
用于振动刺激治疗的系统
监视对ANS活动的效果的目的是要确保治疗是有效的并且给出期望的结果。监视构件75提供一种获得关于对ANS活动的治疗效果的信息并且如果需要则使用该信息来调整治疗的方式。根据治疗目的,例如为了治疗疾病、缓解症状或仅使对象平静或唤醒对象,治疗的目标是要提高或降低ANS以及所涉及的特定神经节的活动。在一些情况中,提高并降低的活动可能都是希望的。治疗可以通过改变振动刺激参数(例如,振动频率、振动幅度、振动持续时间和/或刺激构件2和被刺激的组织之间的压力)来调整。调整可以手动地或自动地实施。
图13中示意地描绘根据本发明的一个方面的系统。该系统包括:振动刺激设备1、上面描述的监视构件75、控制单元80、振动发生单元90、用于定位治疗目标的定位构件95以及用于接收及传送信息的用户界面85。具有例如监视器和/或键盘的用户界面85显示各类的疾病的列表,例如偏头痛、肠易激综合征(IBS)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、鼻炎以及高血压。用户可以通过例如在期望的类型上点击或敲击来选择所显示的疾病中的一个或几个,在期望的类型处监视器可以根据所选的疾病类型来提示具体疾病症状。例如,如果用户选择‘偏头痛’作为疾病类型,则监视器可能询问所经历的疼痛等级和疼痛位置,这可以由用户填加。用户界面85还可以配置为询问和/或接收其它信息,例如对象年龄、性别、民族、体重、身高以及身份。所有这些参数,即疾病类型、症状、对象信息(如年龄和性别等),可以称作‘输入信息’,输入信息被传递给控制单元80。控制单元80配置为接收输入信息,以及基于输入信息生成治疗周期或输出用于控制振动刺激设备1的操作的控制信号。例如,治疗周期可以包括频率、治疗压力、治疗持续时间、治疗部位、刺激设备(或构件)1的类型、反映ANS中的活动的测量的数据目标值、振动模式以及振动幅度。例如,治疗周期的频率可以包括在10至100Hz的区间内,并且治疗压力(即在振动刺激期间振动刺激设备1和组织之间的时间平均压力)可以包含在20至120mbar的区间内。控制单元80进一步配置为根据治疗周期操作振动刺激设备1,例如通过振动发生单元90操作振动刺激设备1。控制单元80还配置为向监视器返回所生成的治疗部位,由此用户可以接收关于将振动刺激设备1置于患者100上或内哪里以及如何将振动刺激设备1置于患者100上或内的指示。当已将振动刺激设备1放置在治疗部位时,用户可以通过用户界面85确认该放置。向控制单元80发送该确认,控制单元80然后根据所生成的治疗周期开始治疗。
在治疗期间,振动刺激设备1向对象100的组织提供具有初始频率和幅度以及初始压力的振动。监视构件75持续地、周期性地或间歇性地监视振动治疗的效果,收集反映对象100的ANS中的活动的测量的输入数据。监视构件75还可以包括信号处理模块,信号处理模块根据本领域公知的信号处理方法过滤并处理最初被监视的数据。可替代地,监视构件75可以连接至分离的信号处理模块,或控制单元80包括信号处理模块。因此,控制模块80可以从监视构件75接收反映对象100中的ANS活动的原始数据或经处理的数据。
控制单元80可以包括存储器或存储单元,存储器或存储单元用于存储由监视构件75接收的数据和/或用于存储其它数据,如由控制单元80进一步处理的数据。其还可以包括中央处理单元(CPU)和用于处理原始数据和/或用于进一步处理已提炼的数据的信号和/或数据处理模块。在一个实施例中,控制单元80是包括执行例如用于分析输入数据的软件的包括适合外围I/O能力的微处理器。其它类型的硬件(例如,个人计算机)也可以用于控制单元80。
重要地,控制单元80配置为控制和/或调整一个或多个治疗周期参数,如振动频率、振动幅度、振动持续时间和/或刺激构件2和被刺激的组织之间的治疗压力。在一个实施例中,控制单元80不依赖于输入数据来控制和/或调整一个或多个振动刺激参数,例如通过经预编程的振动方案。在更优选的实施例中,如图12中示例的实施例,控制单元80根据从监视构件75接收的输入数据(即原始输入数据或已提炼的输入数据)控制和/或调整一个或多个振动刺激参数。为此目的,控制单元80包括振动控制软件,该振动控制软件被设置为根据来自监视构件75的输入数据来调整治疗周期,以便控制振动刺激设备1的操作。治疗周期的调整可以例如包括经调整的频率、振幅、治疗压力或持续时间。控制单元80可以例如适合于将从监视构件接收的输入数据与预限定的目标值进行比较,并且如果达到目标值则中止或延长振动治疗。目标值可以设置为代表在治疗开始时收集的初始输入数据的值的一部分。控制单元80还可以配置为确定包含在输入数据内的测量之一的最小值,该最小值表示ANS中活动的最小程度。该最小值可以例如代表与之前的治疗周期相比的最小值,之前的治疗周期可以存储在存储单元中。
控制单元80或振动控制软件可以根据来自监视构件75的输入数据,调整治疗周期,以实现ANS中更好的、优化的或最大化的效果。该软件可以例如包括网格型算法(grid type algorithm),该网格型算法会随机地或系统性地测试给定边界内的振动参数的组合,并且使用这些中最好的。导数搜索算法(derivative searchalgorithm)会识别多维参数空间中活动改变得最多的方向,并且沿此方向测试新的参数组。启发式搜索会使用之前累积的和规范化的知识。例如,启发可以是规则,该规则讲述当频率上升时振幅应当下降,使得功率是相同的。搜索算法的不同组合也是可能的。
定位构件
在本发明的特定实施例中,该系统还包括定位构件95,定位构件95用于定位待刺激的目标部位,即ANS的目标神经节、神经或神经纤维。例如,这样的定位构件95可以从超声扫描仪、功能磁共振成像(fMRI)扫描仪和/或正电子发射断层显像(PET)扫描仪中选择,并且可以配置为向控制单元80传送治疗目标或目标部位,治疗目标或目标部位通过控制单元80可以转变成在治疗周期内包括的治疗部位。
影响ANS中的活动的振动刺激
图14示出使用根据本发明的系统对人患者的ANS目标部位进行的振动刺激。该具体示例示出人患者的鼻腔内的振动刺激。振动刺激设备1通过束发带10置于患者的治疗部位,接近待刺激的神经节、神经或其它神经纤维。刺激构件2被设置,使得其以近似地适合于所选择的神经节及待实现的效果的压力紧靠目标部位处的组织。用于监视与ANS中的活动相关的参数的监视构件75联接至对象。当向目标部位传递振动时,通过监视构件75监视ANS活动。如上面已描述的,监视构件75可以提供与ANS活动(如通过EEG测量的大脑活动,通过EMG测量的运动神经活动或血压等等)关联的直接或间接测量的实时监视。控制单元80通过线路21接收来自监视构件75的反映ANS活动的输入信号。
控制单元80可以包括用于获取该信号的数据收集模块。此外,在控制单元内可以提供信号处理模块、数据处理模块以及数据分析模块。控制单元80还可以通过线路22接收来自振动刺激设备1的关于振动参数的信息。控制单元可以通过相同的线路22输出用于控制振动刺激设备1的指示,即治疗周期。这样的指示可以基于对从监视设备获取的输入信号以及关于疾病和/或患者的输入信息的分析,并且旨在调整压力参数、振动频率参数或振幅参数中任一个。
下面参考图15例示用于建立振动治疗方案的方法,该振动治疗方案用于通过对位于神经节或其它ANS神经或神经纤维附近的治疗部位进行振动刺激来刺激ANS。
提供151包括疾病类型的输入信息,例如通过提示用户从预定义的疾病类型列表中选择151疾病的用户界面85提供,该预定义的疾病类型列表在用户界面85上显示。基于所选择的疾病类型生成152包括振动频率、治疗压力以及治疗部位的治疗周期,例如通过使用查找表。提供150被配置为向治疗部位传递振动的振动刺激设备1。可以基于期望实现的治疗或效果来生成152用于振动刺激的治疗部位。对于特定病症,治疗部位是已知的并且容易在对象的身体上定位。例如,当期望治疗偏头痛和丛集性头痛时,要选择的治疗部位可以是鼻腔。对于其它病症,必须首先选择目标部位,即ANS的目标神经节、神经或神经纤维,然后在该目标部位附近选择治疗部位。例如,当期望治疗IBS或克罗恩氏病时,太阳神经丛中的神经节之一可能是目标神经节及目标部位。为了选择对应的治疗部位,首选可能必须定位对象中的特定目标神经节。例如,这可以通过使用诸如超声扫描仪、功能磁共振成像(fMRI)扫描仪和/或正电子发射断层显像(PET)扫描仪之类的定位构件95进行。一旦已定位目标部位,即目标神经节,对象身体上或内的用于振动刺激的治疗部位就被选择并且通过用户界面85显示。
对刺激设备1进行锚固,使得其以适当的压力紧靠所选的治疗部位,即治疗部位处的组织表面。随后,用户可以通过例如点击用户界面85上的‘确认放置’按钮来确认刺激设备1的放置。然后,刺激设备1可以被操作或被引起振动,以刺激ANS或下丘脑的目标神经节、神经或神经纤维。在一些实例中,在适用的场合,刺激构件在开始刺激时以相对高的压力紧靠组织的表面。在刺激的初始阶段之后,施加在组织表面上的压力可以降低。此相对低的压力可以用于剩余的刺激时间段,只要ANS活动的测量以期望的方式变化。
在振动刺激期间,监视构件75用于接收153与ANS的活动相关的参数或输入数据,和/或用于收集这样的参数的输入数据。该参数可以例如与以下相关:治疗部位处的组织和振动刺激设备1之间的压力;组织的电导率;组织的顺应性;对象的瞳孔大小;从对象得到的脑电图(EEG)信号;从对象得到的肌电图(EMG)信号;从对象得到的心电图(ECG)信号;通过光电容积脉搏波传感器测量的对象的血液中的血流量、血容量脉搏和/或含氧量;对象的血压;和/或对象的体温。输入数据还可以在振动治疗之前收集。
可选地或优选地,根据被监视的参数,调整或调节154治疗周期的操作参数中至少一个,即振动频率、振动幅度、振动持续时间、组织和刺激构件2之间的压力。如果例如未实现对ANS期望的效果,或比期望的程度更低或更高的程度实现对ANS期望的效果,则可以调整治疗周期的操作参数中的任一个,以便实现期望的效果。监视的目的是要确保治疗是有效的。目标是要影响ANS活动中的变化的目标,即增加或降低的活动可以是治疗的目的。
因此,在一个实施例中,监视和调整的第一步是在开始振动刺激之前监视ANS中的活动水平。在第二步中,以初始的一组振动参数施加振动刺激。在第三步中,监视活动的变化。如果认为变化太小,则尝试新的参数组。在几次迭代之后,获得合适的参数组,或者得出不能进行治疗的结论。如果设备能够改变活动水平,则治疗继续给定的时间,或只要活动水平的变化在阈值之上,治疗就继续。替代的情况是病理是更加众所周知的,并且活动测量已经知道好的(或正常)值,例如高血压或心律失常。在这样的情况下,当达到绝对值时,可以停止治疗。存在许多改变参数以实现更好效果的方式;网格型算法会测试(随机地或系统性地)给定边界内的组合并使用这些中最好的;导数搜索算法会识别多维参数空间中活动改变得最多的方向,并沿此方向测试新的参数组;启发式搜索会使用之前累积的和规范化的知识。例如,启发可以是规则,该规则讲述当频率上升时振幅应当下降,使得功率是相同的。搜索算法的不同结合也是可能的。
当实现了对ANS活动的期望效果时,适当地终止刺激。
可预见,可以用至少一个刺激构件在人对象的至少第一治疗部位执行ANS刺激。例如,根据第一方面的一个系统可以用于仅在一个治疗部位的单个刺激,或者用于在两个治疗部位的顺序刺激。在另一示例中,两个或更多个振动刺激设备可以用于在两个或更多个治疗部位的同时振动刺激。应理解,对于在两个或更多个治疗部位处的顺序刺激和/或同时刺激,压力和振动频率可以相同或不同。在同时的刺激期间,可以应用具有相位和/或振幅差异的两个不同振动频率,以实现干涉效果。
在刺激之前,该方法可以涉及根据对象的治疗部位和身体特性,从包括具有个体地不同的几何形状的刺激构件的多个振动刺激设备1中选择。
此外,在开始振动刺激之前,可以选择适合于有问题的患者的治疗持续时间。这样的选择可以包括为标准刺激选择最小持续时间,如总共至少5分钟。可替代地,治疗持续时间可以被限定为在ANS活动的测量已满足预定要求之后的治疗时间长度。如在达到第一阈值或目标值之后,刺激可以再持续2-5分钟。其它治疗规则涉及选择第一和/或第二治疗部位处的治疗持续时间。
例如,可以由控制单元基于所接收的输入信息执行刺激设备类型和治疗持续时间的选择。
参考图16A-16D,将讨论根据本发明的系统和方法方面的刺激程序的具体示例。图16A-16D表示可以如何实施及控制刺激的示例。
参考图16A,在开始刺激之后收集反映ANS活动测量(a)的输入信号。当活动测量(a)和期望活动(a0)之间的差的绝对值(即∣a-a0∣)大并因此超过第一阈值(tol1)时,将活动测量(a)的所计算的时间导数(a′)的绝对值与第二阈值(tol2)进行比较。如果所计算的时间导数(a′)的绝对值超过第二阈值(tol2),则可以继续刺激,并且如果尚未达到最大刺激时间,则通过收集新的活动测量开始下一周期。当达到最大刺激时间(tmax)时,无论当前活动测量如何,都终止刺激。
当活动测量(a)和期望活动(a0)之间的差的绝对值未超过第一阈值(tol1)时,ANS活动实际上已达到了期望的水平。如果刺激时间超过最小刺激时间(tmin1),则可以终止刺激。如果未超过,则用同样的参数组继续刺激,直至达到最小刺激时间。
当所计算的时间导数(a′)的绝对值不再超过第二阈值(tol2)时,即当测量不改变那么多时,可以继续刺激,但调整参数组。假若刺激时间未超过第二最小刺激时间(tmin2),则做出诸如频率、振幅和压力之类的参数的调整。如果已达到第二最小刺激时间(tmin2),则可以在第二治疗部位处继续刺激并应当重置时钟。
图16B表示如何能够系统性地执行ANS刺激的另一示例。与图16A类似,在开始刺激之后,收集反映下丘脑活动测量(a)的输入信号。当活动测量(a)和期望活动(a0)之间的差的绝对值大并且因此超过第一阈值(tol1)时,将活动测量(a)与期望活动(a0)之间的差的相同绝对值与第二阈值(tol2)做比较。如果绝对值∣a-a0∣还超过第二阈值(tol2),则进行第三次比较。将相同绝对值与乘以常数(C)的上一活动(aprev)测量与活动(a0)的期望水平之间的差的绝对值(C*∣apre-a0∣)做比较。如果绝对值∣a-a0∣小于C*∣apre-a0∣,那么沿期望的方向改变活动测量。这意味着,当前活动测量比上一测量更接近于期望活动。假若尚未达到最大刺激时间(tmax),则再次对周期进行迭代。在下一周期开始之前,将当前活动测量存储为aprev。另一方面,如果已达到tmax,则终止刺激。
另一方面,如果活动测量(a)接近于期望活动(a0)或与期望活动(a0)相同,即当∣a-a0∣小于第一阈值时,终止刺激。类似地,如果∣a-a0∣小于第二阈值,则在第一治疗部位处终止刺激,并在第二治疗部位处继续刺激。因此,根据相同的机制可以开始新的周期,并且重置时钟。
另一方面,如果活动测量和期望活动之间的差的绝对值比与前一活动测量的对应差(即C*∣aprev-a0∣)大,则ANS活动未如所期望的那样变化。常数C构成本文定义的阈值公差的一个示例。因此,可以在下一周期开始之前调整参数组,将当前活动测量存储为aprev并将刺激时间与tmax做比较。
图16C中描绘刺激程序的另一示例。与图16A和16B类似,在开始刺激之后,收集反映ANS活动测量(a)的输入信号。将活动测量(a)和期望活动(a0)之间的差的绝对值与第一阈值(tol1)做比较,并且如果其未超过tol1,则假若已达到第一最小刺激时间(tmin1),终止刺激。如果其超过tol1并且尚未达到第二最小刺激时间(tmin2),则开始新的周期。但是,如果已达到第二最小刺激时间,则终止在第一治疗部位处的刺激,并在第二治疗部位处继续刺激。这是在不重置时钟的情况下进行的。刺激现在继续,直至已达到期望活动水平或最大刺激时间(tmax)。
在图16D中,示出刺激程序的另一示例。收集反映ANS活动测量(a)的输入信号,并计算其时间导数(a′)。与图16C中的程序类似,将活动测量(a)与期望活动(a0)之间的差的绝对值与第一阈值(tol1)做比较,并且如果未超过tol1,那么假若已达到第一最小刺激时间(tmin1),则终止刺激。如果其超过tol1,则将活动测量(a)的所计算的时间导数(a′)的绝对值与第二阈值(tol2)做比较。如果所计算的时间导数(a′)的绝对值未超过第二阈值(tol2)并且已达到第二最小刺激时间(tmin1),那么在第一治疗部位处终止刺激并在第二刺激部位处继续刺激,同时重置时钟。否则,将绝对值∣a-a0∣与乘以常数C的前一活动(aprev)测量和期望的活动(a0)水平之间的差的绝对值(C*∣apre-a0∣)做比较。如果绝对值∣a-a0∣大于C*∣aprev-a0∣,则由于活动测量在错误的方向上变化,所以应调整刺激参数。如果绝对值∣a-a0∣小于C*∣aprev-a0∣,那么活动测量在期望的方向上变化,并比较当前活动测量和上一活动测量的时间导数。常数C构成本文限定的阈值公差的一个示例。当∣a′∣不大于D*∣aprev′∣时,由于活动测量的变化不够快,所以应调整刺激参数,其中D是常数。当∣a′∣大于∣aprev′∣时,可以开始另一刺激周期。但是,在开始下一周期之前,当前活动测量及其导数替代前一活动测量及其导数。此外,只有在还未达到最大刺激时间时,才可以继续另一周期。如果达到最大刺激时间,则终止刺激。
在图17A-B中,通过包括多个图形对象的图形用户界面描绘用户界面85的示例,多个图形对象可以适合于接收和显示信息。如图17A中所示的,患者和任意其它用户可以通过选择三个对象170中的一个来向图形用户界面提供与疼痛位置相关的信息,其中用阴影区域表示疼痛位置。通过例如用鼠标指针进行点击或在屏幕上敲击,可以执行该选择。文本域171可以显示与例如患者身份、治疗特性或其它合适信息相关的信息。所描绘的用户界面还可以包括用于退出该应用程序的确认按钮172及停止按钮173。
在图17B中,示出图形用户界面85的另一示例。在此示例中,通过所图示的图片177向用户提供关于如何设置振动设备1和锚固构件10的指示。还通过有框对象176表示振动设备1的当前位置。对象176和178表示治疗周期及在当前治疗阶段要向患者给予的对应治疗部位。有框对象176表示正向患者给予的当前治疗周期。因此,对象178表示在当前治疗周期结束之后将进行的治疗周期。可以通过进度条175说明治疗周期的进度,进度条175表示总治疗持续时间和治疗进度。还可以通过点击停止按钮173终止治疗,或通过点击暂停按钮174暂停治疗。振动刺激设备的使用
本发明的设备可以用于影响对象的ANS。其可以用于简单地调节健康对象的ANS的活动,例如以减少压力或引起唤醒。其还可以用于治疗与ANS关联的病症或疾病。这样病症包括:头痛、便秘、快速的心跳、焦虑的情绪、头晕眼花、偏头痛和丛集性头痛。可以治疗的疾病包括:肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、美尼尔氏病、肠易激综合征(IBS)、胃炎、胰腺炎、胃倾倒综合征(gastric dumpingsyndrome)、炎性肠病(IBD)、克罗恩氏病、动脉硬化、强直性脊柱炎、舍格林氏综合征、斜颈、肌强直性营养不良症、糖尿病,溃疡性结肠炎、原发性硬化性胆管炎、哮喘、远端结肠炎症、肌纤维痛、腰痛、气管支气管软化以及类风湿性关节炎。该设备可以用于的其它病症和综合征包括:体位性心动过速综合征(POTS)、不适当的窦性心动过速(IST)、迷走血管性晕厥、二尖瓣脱垂的自律神经失调(mitral valve prolapse dysautonomia)、单纯性自主神经衰竭、神经心源性晕厥(NCS)、神经介导性低血压(NMH)、体位性高血压、自主神经不稳定以及一些鲜为人知的失调,如脑性耗盐综合征。家族性自主神经异常(dysautonomia)还与莱姆病、原发性胆汁性肝硬化、多系统萎缩(夏伊-德雷格(Shy-Drager)综合征)、埃莱尔-当洛综合征(EDS)以及马凡氏综合征关联。
可以通过鼻腔治疗的疾病包括偏头痛、丛集性头痛、鼻炎、ALS、IBS、舍格林氏综合征、斜颈、肌强直性营养不良症、2型糖尿病和美尼尔氏病。
鼻炎可以例如利用根据本发明的系统通过鼻腔进行治疗,该系统具有振动刺激设备,例如根据图1A-1B的设备,该振动刺激设备可以设置在第一状态下和第二状态下,在第一状态中其能够通过鼻孔插入鼻腔内,在第二状态中振动刺激设备膨胀至一体积,使得振动刺激设备紧靠鼻腔内的组织。治疗周期可以包括:50至70Hz范围内的振动频率(优选68Hz)以及50至80mbar范围内的时间平均治疗压力(优选65mbar)。振动刺激可以在7至10分钟期间内执行,优选9分钟。可以分别对右鼻腔和左鼻腔给予振动刺激。对于鼻炎,输入信息可以包括鼻塞、发痒、分泌物以及打喷嚏的疾病症状。
偏头痛、ALS、IBS以及高血压也可以如关于鼻炎治疗所描述的那样通过该系统和振动刺激设备经由鼻腔治疗。对于这样的治疗,治疗周期可以包括:60至70Hz范围内的振动频率(优选68Hz)以及90至105mba内的时间平均治疗压力,优选95mbar。振动刺激可以在10至20分钟期间内执行,优选15分钟,并且可以分别对右鼻腔和左鼻腔进行给予。对于偏头痛,疾病症状可以包括例如所经历的疼痛程度和疼痛位置。腿部的肌无力和减弱功能是ALS症状的示例。对于IBS,疾病症状可以包括例如便秘。高血压涉及高的血压。但是,应理解,上面所描述的治疗还可以适用于包括低血压的症状。
ALS还可以使用包括具有气球、包、袋或膜的形状以及75mm直径的刺激设备的系统(例如根据图9B的系统)通过颈部(优选地在斜方肌和胸锁乳突肌之间(枕三角))的振动刺激来治疗。治疗周期可以包括30至50Hz的频率(优选40Hz)以及40至60mbar的治疗压力。治疗持续时间可以是10-20分钟,并且可以对颈部的每侧施加治疗。此治疗可以与像困难吞咽这样的疾病症状相关。
可以通过太阳神经丛治疗的疾病包括溃疡性结肠炎、IBS、1型糖尿病、原发性硬化性胆管炎和克罗恩氏病。
通过利用被定位在腹部中央上方的治疗部位(优选地脐区)或位于腹腔神经丛上方的治疗部位以及根据本发明的包含具有气球、包、袋或膜的形状的振动刺激设备的系统(例如根据图8A-8D的系统),可以经由腹部治疗IBS。其可以附接至属于可充气袖带或绑带的锚固构件,该锚固构件被配置用于将振动刺激设备锚固至治疗部位,可替代地,可以在刺激设备上方提供重量。对于例如便秘和腹泻的症状,可以以包括30至50Hz(优选40Hz)范围内的振动频率、40至60mbar范围内的时间平均治疗压力以及20分钟的治疗持续时间的治疗周期,使用被放置在腹腔神经丛上方具有75mm直径的刺激设备。对于例如气胀的症状,可以以包括30至50Hz(优选40Hz)内的频率、20至30mbar的治疗压力以及10分钟的治疗持续时间的治疗周期,使用在脐区中心上方放置的具有200mm直径的更大振动刺激设备。
IBS还可以使用根据本发明的实施例的系统通过肠的振动刺激来治疗。对于这样的治疗,可以使用包含10至70Hz范围内的频率以及20至50mbar的治疗压力的治疗周期。
可以经由背部治疗的疾病包括强直性脊柱炎、哮喘、远端结肠炎症、肌纤维痛以及腰痛。
可以经由手臂或腿的振动刺激治疗的疾病包括ALS、动脉硬化以及类风湿性关节炎。
本发明的设备可以进一步例如在喉部手术期间与气管导管一起使用。
ALS的治疗
如本文公开的,可以用振动刺激治疗肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。目前为止的迹象是:此种治疗能够阻止身体功能退化,并且在一些情况中,还能恢复受损的功能。虽然机制未完全地明白,但假设是:将氧和营养物运送给神经的改善血液流动可以停止退化。不同的治疗部位可以用于治疗身体的不同部分。
向鼻腔传递的振动已经证明对具有腿部退化功能的患者是有效的。在每个鼻腔中以70-120mbar范围内的平均压力以68Hz治疗患者15分钟。刺激基本上与治疗偏头痛时相同。最初,患者趋于察觉不到任何治疗效果,但大约两周后,报告改善的功能。改善似乎持续几个月,然后退化再次开始。这可以通过另一治疗阶段缓解。
经由鼻腔的治疗似乎不改善食欲。在患者对其腿部获得更好控制方面获得帮助的患者,报告在吃方面不变的或更多的问题。但是,如果向颈部给予振动,特别在斜方肌和胸锁乳突肌之间(有时称为“枕三角”的解剖结构一部分),则可以改善此病症。想法是要刺激迷走神经,迷走神经除其它以外负责控制在吞咽时使用的肌肉。为此,刺激构件可以由枕头形状的约75mm直径的可充气橡胶气球构成。在具有用于大小调整的尼龙搭扣的非弹性绷带的帮助下,可以将刺激构件保持在适当位置。所用的频率大约是40Hz。已测试了更高的频率,但这似乎导致皮肤的灼烧感。在颈部的每侧上给予治疗10至15分钟。在治疗期间刺激构件中的平均压力是40至60mbar。
IBS的治疗
为了治疗IBS,结果是可以向鼻腔、腹部和/或肠给予振动刺激。治疗部位的选择取决于医疗状况有多严重。不太严重的病症可以通过刺激鼻腔内组织来治疗。在炎症已出现的情况下,经由肠的直接刺激的治疗更好。IBS通常难于以详细的方式诊断,并且患者通常出现多种症状。
已使用较小的刺激构件(75mm直径)来刺激腹腔神经丛以及具体地腹腔神经节。对此刺激构件使用的频率被设置为40Hz。这是基于频率扫描的,在这种情况下发现对于该频率,振动扩散通过整个身体,并且根据患者,在背部被感知到。这可以解释为共振现象;印象是共振峰相当钝,比方说30至50Hz。用较小刺激构件的治疗缓解了便秘和腹泻的症状。为了治疗肿胀的感觉,已经开发较大的(200mm直径)的外部刺激构件。此刺激构件对腹部的更大部分给予振动。振动频率已设置为40Hz。已经测试了更高频率,但根据患者,在这种情况下刺激主要在皮肤中感觉到。
该治疗似乎给予身体功能的重新正常化,因为报告不同症状的患者从同样的治疗方案获得帮助。患便秘的患者与患腹泻的患者相比似乎可能具有某一其它功能障碍,而他们通过同样的治疗获得帮助。据信,振动刺激影响自主神经系统。来自鼻腔治疗的经验似乎表明治疗恢复了自主神经系统的两个分支内和/或之间的期望平衡。假若神经失调是疾病的促成因素,则类似的机制可以帮助对抗IBS。由于鼻腔治疗已经在IBS中是有益的,所以存在纠正这种失衡有正面影响的一些间接证据。
治疗期间刺激构件中的平均压力在从约20到约60mbar的范围中。在治疗期间,患者是平躺的。为了确保振动被传递到患者身体,将重量(约2kg)施加到刺激构件上方。对于第一阶近似,使空气进入或离开刺激构件将引起刺激构件和患者之间接触面积的变化。患者感受到的全部力将相同,但压力将随接触面积变化而变化。
托带(girdle)可以用于将刺激构件保持在适当位置。在该情况下,在托带上方施加平衡物。刺激构件通常一次一个地被放置在适当位置并激活。
典型的治疗周期可以由以下步骤构成:
1.识别腹部神经丛的近似位置
2.在所识别的位置应用较小的刺激构件
3.在刺激构件上方施加重量
4.将刺激构件充气至40至60mbar范围内的压力
5.以40Hz施加振动约20分钟
6.移除较小的刺激构件,在胃部中央上方施加较大的刺激构件
7.在刺激构件上方施加重量
8.将刺激构件充气至约20mbar
9.以40Hz施加振动约10分钟
存在一些观察,这些观察表明有可能通过测量刺激构件内的压力来监视肠内的活动。
可以通过这种治疗获得帮助的其它疾病包括:胃炎、胰腺炎、胃倾倒综合征、糖尿病、克罗恩氏病、溃疡性结肠炎、硬化性胆管炎。
临床结果
患偏头痛的一个患者的振动刺激
在治疗之前,患者已经呕吐并且经历畏光和恶心。患者报告VAS评分法上10级的疼痛等级。疼痛位于头的右部分。
依据功能磁共振成像(fMRI),执行治疗,同时记录血含氧量。在刺激之前、刺激期间及刺激之后,患者根据从0-10的视觉模拟评分法(VAS)估计疼痛,其中,0对应无疼痛,并且10对应最大疼痛。
患者在位于水平位置时被治疗。在右鼻腔中以85-100mbar的压力开始振动治疗。将频率设置至68Hz。在10分钟的治疗之后,疼痛等级降至6,并且恶心消失。此时,将气球移到左鼻腔,再继续治疗8分钟。此时,患者报告2的疼痛等级。在休息五分钟之后,治疗在右鼻腔中再次开始。在约8分钟之后,疼痛等级降至1并终止治疗。
在治疗六个月之后,患者报告未发生偏头痛。因此,刺激的效果是长久的。
fMRI数据的分析显示,下丘脑的耗氧量最初异常高,而治疗期间,耗氧量下降至与周围脑组织相似的水平。
患美尼尔氏病的一个患者的振动刺激
患者已患影响左耳的美尼尔氏病大约5年。药物治疗已经不成功,痛苦已经达到左耳被定级为聋的程度。该患者已求助破坏性手术。在第一次治疗之前,记录听力图,听力图显示左耳70dB的平均值。
在第一次治疗期间,以74Hz的频率向左鼻腔给予振动大约11分钟,并且然后,向右鼻腔给予振动大约同样的时间。在右鼻腔治疗期间,频率降至68Hz。最后,以68Hz治疗左鼻腔约11分钟。压力在90-100mbar范围内。第一次治疗几天后执行的另一听力图测量显示左侧的听力已经改善至60dB的平均值。患者还报告了已经减少了其它疾病,耳朵堵满以及耳鸣的感觉。
第一次治疗后一个星期,给予第二次治疗。首先12分钟在右侧,然后24分钟在左侧。压力在90-100mbar范围中,并且频率被设置为68Hz。治疗的后期阶段期间手动调整压力,以研究患者反应的任何变化。几天之后,再次评估患者听力,这次,左耳的平均值为53dB。
患心律失常的一个患者的振动刺激
两年前患最常见形式的心律失常(即心房颤动)的一个患者,之前已经通过药物和电休克治疗七次而未成功。因此,患者求助消融术—一种部分地破坏性的手术。已用振动疗法治疗该患者四次,中间间隔2、6和15周。在最后的间隔期间,该患者两年来首次能够进行体育锻炼。治疗参数为90-100mbar范围内的压力、频率68Hz,每个鼻腔给予治疗10至12分钟。
患ALS的患者的振动刺激
已用振动疗法治疗两个患ALS的患者。治疗参数与其它病症相同,即68Hz、90-100mbar、每个鼻腔治疗10-12分钟。在两个例子中,患者报告其病症改善。在一个例子中,几个治疗阶段之后,患者再次能够打喷嚏,该疾病已经使阻止其打喷嚏达几个月。在另一例子中,患者报告白天减少的肌肉收缩(肌束抽搐(fasciculation))。治疗三周之后,患者又报告现在能够比之前走得更远,并且腿部的麻木感减少。同样的患者抱怨吞咽困难以及关联的体重下降。执行一种治疗阶段,其中75mm直径的刺激构件以约50mbar的平均压力以及40Hz的频率在颈部上使用,在颈部的每侧约15分钟。治疗后两周,患者报告吞咽更容易并且所丢失的体重正在恢复。由于不存在已知的治愈或甚至减缓ALS的方法,所以这些结果是非常值得注意的。
患偏头痛的患者的振动刺激
该患者正患偏头痛,其在0意味着无疼痛且10意味着最大疼痛的评分法中报告8的疼痛等级。疼痛位于头的右侧。对右鼻腔给予振动治疗。所用的频率为68Hz。压力最初被设置为80和100mbar之间。200秒之后,压力降至42mbar。患者感觉升高的疼痛等级。50秒后,将压力恢复至80至100mbar的范围。350秒时,患者开始觉得非常累。治疗450秒之后,观察到急剧的瞳孔缩小(瞳孔收缩)。治疗600秒后,压力再次降至约40mbar。700秒后,患者报告疼痛降至4-5。875秒时,疼痛进一步下降至3,1000秒时下降至2-3。1050秒之后,压力再次升至约90mbar。1140秒时,疼痛略微升高至3-4。1200秒时,压力再次降至约40mbar。1250秒时,疼痛等级为2。在1375秒时,疼痛等级为1-2。治疗约1400秒之后,压力更进一步降至约20mbar。在1475秒时,疼痛等级为1。1500秒之后,振动停止。在1515秒时,疼痛消失。治疗开始后1600秒,重新以68Hz开始振动,压力仍为约20mbar。在另一700秒之后,终止治疗。患者此后不再头痛。治疗之前经历的颈部疼痛也消失。治疗期间经历的疲劳也消失。
实施例列表
1)一种用于影响对象的自主神经系统的系统,包括:
a)振动刺激设备,配置为以10至100Hz的频率向所述对象的组织传递振动;
b)监视构件,用于接收反映所述对象的所述自主神经系统中活动的测量的输入数据。
2)根据实施例1所述的系统,其中,所述输入数据选自包括以下的组:
所述组织和所述振动刺激设备之间的压力的测量;
所述组织的电导率的测量;
所述组织中的顺应性的测量;
所述对象的瞳孔大小的测量;
从所述对象得到的脑电图(EEG)信号;
从所述对象得到的肌电图(EMG)信号;
从所述对象得到的心电图(ECG)信号;
光电容积脉搏波信号;
所述对象的血压的测量;以及
所述对象的体温的测量。
3)根据实施例1至2中任一个所述的系统,进一步包括锚固构件,所述锚固构件配置为将所述振动刺激设备锚固至所述对象,使得所述振动刺激设备紧靠所述对象的组织。
4)根据实施例3所述的系统,其中,所述锚固构件选自包括以下的组:束发带、面罩、一副眼镜、绑带、袖带、背心以及粘贴片。
5)根据实施例3至4中任一个所述的系统,其中,所述监视构件至少部分地集成到所述锚固构件中。
6)根据实施例3至4中任一个所述的系统,其中,所述监视构件75至少部分地集成到所述振动刺激设备中。
7)根据实施例1至6中任一个所述的系统,进一步包括控制构件,所述控制构件配置为控制至少一个振动参数,所述振动参数选自振动频率、振动幅度、振动持续时间以及所述振动刺激设备与所述对象之间的压力。
8)根据实施例7所述的系统,其中,所述控制构件配置为根据所述输入数据调整所述至少一个振动参数。
9)根据实施例8所述的系统,其中,所述控制构件配置为调整所述至少一个振动参数,使得所述振动对所述测量的影响被最大化。
10)根据实施例8至9中任一个所述的系统,其中,所述控制构件包括实现算法的软件,所述算法配置为根据所述输入数据来控制所述至少一个振动参数的所述调整。
11)根据实施例10所述的系统,其中,所述算法选自:
网格型搜索算法;
梯度搜索算法;以及
启发式搜索算法。
12)根据实施例1至11中任一个所述的系统,进一步包括定位构件,所述定位构件用于在所述对象中定位用于振动刺激的目标部位。
13)根据实施例12所述的系统,其中,所述定位构件选自超声扫描仪、功能磁共振成像(fMRI)扫描仪和/或正电子发射断层显像(PET)扫描仪。
14)一种用于影响对象的自主神经系统的方法,包括以下步骤:
选择所述对象的治疗部位;
锚固振动刺激设备,使得所述振动刺激设备紧靠所述治疗部位;
将振动从所述振动刺激设备传递至所述治疗部位,所述振动具有10至100Hz的频率;
监视与所述对象的所述自主神经系统中的活动相关的参数的测量。
15)根据实施例14所述的方法,其中,所述测量选自包括以下的组:
所述组织和所述振动刺激设备之间的压力的测量;
所述组织的电导率的测量;
所述组织中的顺应性的测量;
所述对象的瞳孔大小的测量;
从所述对象得到的脑电图(EEG)信号;
从所述对象得到的肌电图(EMG)信号;
从所述对象得到的心电图(ECG)信号;
光电容积脉搏波信号;
所述对象的血压的测量;以及
所述对象的体温的测量。
16)根据实施例14至15中任一个所述的方法,进一步包括以下步骤:
控制从包括振动频率、振动幅度、振动持续时间以及所述振动刺激设备和所述组织之间的压力的组中选择的至少一个振动参数,其中,所述控制基于所述所监视的测量。
17)根据实施例16所述的方法,其中,所述控制基于自动算法。
18)根据实施例17所述的方法,其中,所述自动算法选自:
网格型搜索算法;
梯度搜索算法;以及
启发式搜索算法。
19)根据实施例14至18中任一个所述的方法,进一步包括:
在选择治疗部位的步骤之前,定位治疗目标的步骤,所述目标是所述自主神经系统的神经节、神经或神经纤维。
20)根据实施例19所述的方法,其中,所述神经节是已表现出所述自主神经系统中的失调的神经节。
21)根据实施例19至20中任一个所述的方法,其中,选择所述治疗部位,以便实现对所述治疗目标的效果。
22)根据实施例19至21中任一个所述的方法,其中,所述定位的步骤是利用超声扫描仪、功能磁共振成像(fMRI)扫描仪和/或正电子发射断层显像(PET)扫描仪进行的。
Claims (16)
1.一种用于通过振动治疗来影响人对象的自主神经系统(ANS)的系统,包括:
至少一个振动刺激设备,配置为向与所述对象的至少一个治疗部位对应的身体组织传递振动,所述振动是根据治疗周期传递的;
用户界面,配置为接收和传送与从操作者、所述对象以及数据库中至少一个接收的疾病类型相关的输入信息;
监视构件,配置为接收和传送反映所述对象的ANS中的活动的测量的输入数据;
控制单元,配置为:
接收由所述用户界面传送的所述输入信息;
接收由所述监视构件传送的所述输入数据;
基于所接收的输入信息和所述输入数据,生成至少一个治疗周期,所述至少一个治疗周期包括10至100Hz范围内的频率、刺激构件和组织之间的时间平均治疗压力以及与治疗目标关联的至少一个治疗部位,所述时间平均治疗压力包含在20至120mbar的范围内,所述治疗目标是所述ANS的神经节或神经;
向所述用户界面返回所生成的至少一个治疗部位,所述用户界面进一步配置为显示所返回的至少一个治疗部位;
根据所述治疗周期操作所述振动刺激设备;
将所述活动的测量和期望活动水平之间的差的绝对值与阈值做比较,并且如果所述绝对值低于所述阈值,则中止所述振动治疗;以及
将所述绝对值与所述阈值做比较,并且如果所述绝对值超过所述阈值,则延长所述振动治疗。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述疾病类型是偏头痛、肠易激综合征(IBS)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、鼻炎以及高血压中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述输入信息进一步包括年龄、性别、民族、体重、身高及身份中至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的系统,进一步包括多个不同类型的振动刺激设备,所述多个不同类型的振动刺激设备配置为对所述对象的不同治疗部位进行振动治疗。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述控制单元配置为基于至少一个治疗部位和/或基于所述疾病类型,确定待用于振动治疗的振动刺激设备的类型,并且传送与所确定的振动刺激设备的类型相关的信息。
6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述至少一个治疗部位是鼻腔,所述振动刺激设备具有能够被设置在第一状态和第二状态下的类型,在所述第一状态下所述振动刺激设备能够经由身体开口插入鼻腔中,在所述第二状态下所述振动刺激设备膨胀至使所述振动刺激设备紧靠鼻腔内组织的体积。
7.根据权利要求6所述的系统,进一步包括锚固构件,所述锚固构件选自包括束发带、面罩以及一副眼镜的组,并且所述锚固构件配置用于将所述振动刺激设备锚固至所述对象,使得所述振动刺激设备紧靠所述对象的组织。
8.根据权利要求5所述的系统,其中,所述至少一个治疗部位位于腹部中央上方或颈部中央上方,并且其中,所述振动刺激设备的类型呈气球、包、袋或膜的形状。
9.根据权利要求5所述的系统,其中,所述至少一个治疗部位位于斜方肌和胸锁乳突肌之间。
10.根据权利要求8或9所述的系统,进一步包括锚固构件,所述锚固构件是可充气的袖带或可充气的绑带,所述锚固构件配置用于将所述振动刺激设备锚固至所述对象,使得所述振动刺激设备紧靠所述对象的组织。
11.根据权利要求5所述的系统,其中,所述至少一个治疗部位是肠,所述振动刺激设备具有能够被设置在第一状态和第二状态下的类型,在所述第一状态下所述振动刺激设备能够经由身体开口插入肠中,在所述第二状态下所述振动刺激设备膨胀至使所述振动刺激设备紧靠肠内组织的体积。
12.根据权利要求1或2所述的系统,其中:
所述治疗周期进一步包括刺激构件的类型、治疗持续时间、阈值、振动模式以及振动幅度中至少一种。
13.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述输入数据选自由以下组成的组:
所述组织和所述振动刺激设备之间的压力的测量;
所述组织的电导率的测量;
所述组织的顺应性的测量;
所述对象的瞳孔大小的测量;
从所述对象得到的脑电图(EEG)信号;
从所述对象得到的肌电图(EMG)信号;
从所述对象得到的心电图(ECG)信号;
光电容积脉搏波信号;
心率;
心率变化性;
所述对象的血压的测量;以及
所述对象的体温的测量。
14.根据权利要求1或2所述的系统,进一步包括定位构件,所述定位构件配置为在所述对象中/在所述对象上定位治疗目标。
15.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述用户界面包括说明治疗周期的图形对象。
16.根据权利要求10所述的系统,其中,所述控制单元进一步配置为限定并传送包括与如何应用所述锚固构件相关的指示的信息,该信息使能够进行所述振动刺激设备在所述至少一个治疗部位的可靠位置设定,使得所述振动刺激设备被设置为紧靠所述对象的组织,并且其中,所述用户界面进一步配置为接收并显示所述指示。
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