CN109420255A - 用于对成瘾进行非侵入性治疗的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于对成瘾进行非侵入性治疗的装置和方法。本发明提供了用于将一个或多个可磁化的粒子非侵入地引入至受试者的包含神经组织的一个或多个身体结构中的方法和机制，所述方法使用在所述一个或多个身体结构附近的至少一个图像引导部件指引、引导、输送、聚焦和/或集中一个或多个粒子；所述至少一个图像引导部件可以在所述一个或多个身体结构内指引所述一个或多个可磁化的粒子；以及使用至少一个激活部件调节所述一个或多个可磁化的粒子以调节所述受试者的所述一个或多个身体结构中的神经元功能。
Description
交叉引用以及优先权声明
本专利申请要求2017年9月1日递交的美国临时申请No.62/553,488、“NONINVASIVE TREATMENT FOR ADDITION”的优先权，上述美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
公开的实施方式涉及对具有成瘾障碍或其它障碍的受试者或患者的治疗。
背景技术
众所周知，可以利用在大脑中的特定位置的非侵入性深部脑刺激来治疗受试者或患者的成瘾障碍或其它神经障碍，如J Kuhn等人2014年在杂志“Molecular Psychiatry”中的标题为“Deep brain stimulation of the nucleus accumbens and its usefulnessin severe opioid addiction”(通过引用并入本文)的发表物中所描述的。
发明内容
下文呈现简化的概述，以便提供对本发明的各个实施方式的一些方面的基本理解。该概述不是对本发明的广泛综述。它既不旨在标识本发明的关键或主要要素，也不旨在勾画本发明的范围。如下概述仅仅以简化形式呈现出本发明的一些概念，作为下面更详细描述的前奏。
所公开的实施方式提供了用于实现与受试者的深部脑刺激类似的结果和附加优势的非侵入性方法和相关装置。
根据所公开的实施方式，可以将一个或多个可磁化的粒子非侵入地引入至受试者体内包含神经组织的一个或多个身体结构中。
根据所公开的实施方式，可以使用位于所述一个或多个身体结构附近的至少一个图像引导部件来指引、输送、集中和/或聚焦所述受试者体内的所述一个或多个身体结构内的所述一个或多个可磁化的粒子。
根据所公开的实施方式，可以使用至少一个激活部件来使所述一个或多个可磁化的粒子调节所述受试者体内的所述一个或多个身体结构中的神经元功能。
附图说明
具体地参考附图进行详细描述，在附图中：
图1示出了本发明的实施方式，其中，一个或多个可磁化的粒子的施用(administration)最初是从单位剂量容器和施用器施用到受试者的鼻子中，该受试者可能患有成瘾障碍或一些其它神经障碍或心理障碍或疼痛障碍或其它障碍。
图2为如何将磁场施加到受试者的说明性示例，其中，系统的图像引导部件用于在图像引导下施加这样的磁场。
图3示出了布置在对应于图2中所示的受试者头部附近的磁激活部件或电磁激活部件。
具体实施方式
具体实施方式的描述不旨在限制本发明。相反，本领域的技术人员应当理解，存在可采用的多种变型和等同物，而不脱离本发明的范围。这些等同物和变型旨在被本发明涵盖。
在本发明各种实施方式的如下描述中，参考形成本发明的一部分的附图，并且在附图中，通过说明性方式示出了可以实践本发明的各种实施方式。应当理解，可以利用其它实施方式，以及可以进行结构和功能修改而不脱离本发明的范围和精神。
如上所述，根据至少一个公开的实施方式，提供了一种使用于实现深部脑刺激的仪器和方法能够实现的非侵入性机制和方法。
传统上，众所周知，放置在大脑中的、或中枢神经系统或外周神经系统的其它部位中的、或神经中的特定生物结构中的物体可以对这种生物结构产生影响。然而，应当理解，在某些情况下，例如，如AE Ross等人2014年在期刊“Neurochemistry”中的标题为“Mechanical stimulation evokes rapid increases in extracellular adenosineconcentration in the prefrontal cortex”(通过引用并入本文)的科学文章中所报告的，物体的机械运动可以调节附近结构中的神经元活动。
本发明人已经表明，在A Nacev等人2017年在上海举行的第八届国际医药与生物工程协会神经工程会议(Proceedings of the Eighth International IEEE EMBS NeuralEngineering Conference held in Shanghai)中描述的标题为“Neurostimulation usingmechanical motion of magnetic particles wiggled by external oscillatingmagnetic gradients”(其全部内容通过引用并入本文)的报告中，出于刺激动物中的神经元的目的，可以在动物外部施加变化的磁场。
所公开的实施方式提供了用于使用非侵入性手段来治疗神经系统的成瘾障碍或其它障碍的装置和方法。所述装置包括非侵入地进入(例如，通过如图1中的鼻内施用)神经系统的器件，其中，可以通过可选的具有喷嘴的施用器或一些其它类型的施用器将一个或多个可磁化的粒子引入至鼻子中。
更具体地，图1示出了公开的实施方式，其中，可以将一个或多个可磁化的粒子100最初从单位剂量容器110和施用器120施用到受试者的鼻子130中，该受试者可能患有成瘾障碍、或一些其它神经或心理障碍、或疼痛障碍、或其它障碍。施用器120可以具有喷嘴140，通过喷嘴140可以在压力下将粒子滴注入鼻子中，粒子150通过筛板160中的孔隙渗透入到大脑和颅内。
粒子150被示出为穿过筛板160中的孔隙以便进入颅腔。如图2所示，可以通过施加磁场将粒子100吸入鼻中和/或使粒子100穿过筛板160。
在一个替选实施方式中，可以通过另一非侵入性手段将一个或多个粒子100引入到体内，例如通过静脉注射或通过吸入将一个或多个粒子100引入到体内。
图2示出了用于在图像引导下施加这种磁场的系统的图像引导部件200和图像引导部件210。如所教导的，图像引导部件200和图像引导部件210可以包括永磁体、电磁体、天线或电永磁体。应当理解，用于施加用于成像和/或操纵的磁场的装置200可以使用电永磁体，如Irving Weinberg在美国专利公开20170227617(通过引用并入本文)(与标题为“METHOD AND APPARATUS FOR MANIPULATING ELECTROPERMANENT MAGNETS FOR MAGNETICRESONANCE IMAGING AND IMAGE GUIDED THERAPY”的美国专利申请No.15/427,426对应)中所教导的。这种电永磁体可以一次或多次产生用于受试者身体部位的成像的磁场配置。应当理解，成像能力可以通过磁共振成像方法来实现。
应当理解，出于本发明的目的，“图像导引的”和“图像引导”指的是使用结构和解剖结构的磁共振成像来辅助将一个或多个粒子输送到结构，并且“图像引导磁性输送”指的是在输送期间利用施加到一个或多个粒子的磁力的图像引导的使用。
在图2中，图像引导部件200和图像引导部件210示出为在人体头部220的两侧，然而应当理解，其它系统配置可以采用在头部220一侧的单侧MRI、或者在人体头部或非人动物头部220附近的环形MRI、或一些其它配置。可以在图像引导下将一个或多个粒子240(对应于图1中的相同物体)磁性地引导至人体头部或非人动物头部220中的一个或多个预定的生物结构250或其附近。
结构250可以使用伏隔核实现或作为伏隔核的一部分来实现。应当理解，结构250可以在中枢神经系统或外周神经系的脑、髓质或其它部分中。可以通过图像引导部件200或图像引导部件210来激活粒子240，这种激活可以包括除图像引导之外由图像引导部件200或图像引导部件210创建电磁场或电场或磁场。这种激活可以包括运动，使得结构250中的一个或多个神经元受到这种运动的刺激或调节或其它影响。
如图所示，(通过鼻子130或其它非侵入性手段来接收粒子100、粒子240的)图2的头部220靠近磁性或电磁性的图像引导部件200和/或图像引导部件210。应当理解，在鼻内施用期间，图像引导部件200可以在头部220附近(如图1所示，以便辅助通过筛板160中的孔隙推入粒子100、粒子240)。应当理解，这种输送可以沿着筛板中的神经元或围绕筛板中的神经元。图像引导部件200和/或图像引导部件210代表图像引导推进系统的部件，该图像引导推进系统能够将粒子100以及关于头部220中的结构(诸如结构250)的解剖学信息都可视化。
根据至少一个实施方式，这种图像引导推进系统可以实现为包括使用电永磁体的磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)或与使用电永磁体的MRI结合使用。
根据至少一个实施方式，这种图像引导推进系统的电磁线圈或其它磁性图像引导部件可以产生磁场，该磁场可以将粒子240集中或以其它方式推入到结构250的位置或附近。图像引导的推进过程可以如Irving Weinberg等人在标题为“MRI-GUIDEDNANOPARTICLE CANCER THERAPY APPARATUS AND METHODOLOGY”的美国专利9,380,959(其全部内容通过引用并入本文)中所描述的，其中，将多组磁脉冲施加到一个或多个粒子。一旦到达结构250中的适当的位置、或在结构250附近的适当的位置、或沿着这种结构250的适当的位置，图像引导推进系统还可以机械地振动一个或多个粒子240，以验证预期的生物效应，例如，成瘾症状的终止。
应当理解，用于在受试者体内使粒子成像的技术可以辅助图像引导的输送，如Alek Nacev在美国专利公开20170139024(通过引用并入本文)(与标题为“METHOD ANDAPPARATUS FOR HIGH SLEW RATE SINGLE POINT MAGNETIC RESONANCE IMAGING OFMAGNETIZABLE NANOPARTICLES”的美国专利申请No.15/352,164对应)中所教导的。
图3示出了布置在人体头部或非人的动物头部310附近的磁激活部件或电磁激活部件300的示例，该头部对应于图2中的头部220。在与图2中的部位250对应的结构330内示出与图2中的粒子240和图1中的粒子100对应的一个或多个粒子320。
激活部件300可以发出激活一个或多个粒子320并刺激或以其它方式调节结构330中神经元的神经活动的磁场或电磁场。
应当理解，激活部件300可以位于办公室中，或者可以由受试者穿戴，并可以包含电源，以及可以通过来自计算机或移动电话或其它电子设备的无线信号或无线电信号来寻址或以其它方式联系。因此，根据至少一个实施方式，受试者可以是一旦他或她已经离开图像引导推进系统的附近就被治疗的患者，如图3中示意性示出的。
因此，先前已经放置在生物结构330中或放置在生物结构330附近的一个或多个粒子320可以由激活部件300来激活。激活部件300可以是在办公室中的便携式的可穿戴的，或者激活部件300可以连接到移动电话或智能电话，或者激活部件300可以由患者持有，或者激活部件300可以在受试者所倚靠的结构中(例如，床或椅子)。
激活部件300可以是例如重量小于10千克或者重量小于1千克。激活部件300可以发出磁辐射或电磁辐射，该磁辐射或电磁辐射引起一个或多个粒子320对生物结构330中的一个或多个神经元产生影响。例如，粒子320可以振动以刺激结构330中的神经元。
应当理解，激活部件300可以具有它自己的电源或者可以通过有线连接(未示出)或无线连接而连接到电源。还应当理解，可以选择性地激发来自激活部件300的脉冲或发射物，以便激活在一个位置而不是在另一个位置的结构。这种选择性可以被实现，例如可以通过具有一种形状的被调谐到来自激活部件300的脉冲的粒子来实现，这种调谐是机械的或电的或磁的或这些方法的组合。
应当理解，激活部件300可以由一个或多个较小的部件和/或线圈组成。还应当理解，激活部件300可以包括计算机、激活部件300可以被包含在计算机中或被耦合在计算机中和/或被计算机激活，使得仅在计算机接收到密码(可以不被受试者所知)时才发生激活。此外，应当理解，激活部件300可以被包括在与上面讨论的图像引导推进系统相同的设备中。
应当理解，由图像引导推进系统以及激活部件200、210、300(图像引导部件200、图像引导部件210、激活部件300)施加到组织或身体部位的一个或多个磁场可以如此快速地施加，以便不引起令人不愉快的神经刺激，如Irving Weinberg在标题为“APPARATUS ANDMETHOD FOR DECREASING BIO-EFFECTS OF MAGNETIC FIELDS”的已授权的美国专利8,154,286(通过引用并入本文)以及通过优先权声明而相关的Irving Weinberg的专利申请所教导的，这些专利均通过引用并入本文。
应当理解，术语“受试者”指的是人和其它动物并包括人和其它动物，无论他(它)们是活着的还是曾经存活的。类似地，术语“身体部位或其它结构”可以指活体或曾经存活的生物体(诸如人或其它动物)中包含组织的结构。
同样，应当理解，术语“结构”可以指活体或曾经存活的生物体(诸如人或其它非人动物)中包含组织的结构。应当理解，术语“神经结构”和“神经元结构”是指包含神经元或神经的结构。应当理解，术语“头部”可以概括为人或非人动物中的任何神经元结构。
应当理解，术语“可磁化的粒子”可以指在暴露于磁场后或暴露于磁场期间由表现出磁特性或电特性的材料所构成的粒子。应当理解，术语“粒子”是指最小直径小于1毫米、小于100微米、小于10微米、小于1微米、小于0.1微米或小于0.01微米的物体。
应当理解，粒子100可以被构造为能够在对应于预期的治疗期的预定的时间段(例如，一个月或几个月或一年)后降解。应当理解，可以通过图像引导部件200、图像引导部件210或激活部件300适当地激活粒子100(例如，通过粒子的运动)来加速这种降解。应当理解，术语“降解”指的是在降解期结束时，在结构中不存在来自粒子的显著的残余物质。术语“显著的”在本文中用于指对所述结构没有危害。
应当理解，术语“神经元”和“神经元的”可以包括所提及的任一类型的神经元、神经或神经组织。
术语“附近”和“靠近”可以为小于1米、小于10米或小于100米。应当理解，计算机通常连接到部件200、部件210或部件300以用于收集、重建、显示和/或解释来自至少一个部件的数据。
本文使用的术语“神经障碍”包括成瘾障碍、精神障碍、疼痛障碍、或中枢神经系统或外周神经系统或包含神经组织的任何结构的其它神经障碍。本文使用的术语“患者”指患有神经障碍的人或非人动物。
本文使用的术语“非侵入”包括将材料引入体内的鼻内方法、或静脉内方法、或局部方法、或口服方法。
术语“调节”、“神经调节”应理解为指的是神经元功能的刺激或抑制或任何改变。应当理解，可以通过重复刺激来实现抑制。
根据至少一个实施方式，提供了一种用于治疗患有成瘾障碍和精神障碍和神经障碍的患者的方法。这种方法包括将一个或多个粒子非侵入地引入至受试者(可能作为门诊病人)体内，通过一个或多个图像引导部件在图像引导下将所述一个或多个粒子推入到受试者身体的神经组织中的一个或多个结构中，然后使用图像引导部件或使用激活部件来激活这种神经组织结构中的神经元。
根据至少一个实施方式，可以溶解或以其它方式降解所述一个或多个粒子，以免永久留在受试者体内。
根据至少一个实施方式，只有部件接收到通过计算机发送的密码或手动输入的密码时，才可以激活图像引导部件和/或激活部件。这种密码可以是受试者不知道的密码，因为这可能对治疗目的有用。
应当理解，根据治疗目的，结构中粒子的激活序列的顺序和幅度可以因受试者而异，以及在每个受试者体中在一个时间段内而异。
应当理解，在以下描述中，阐明了在各元件之间的各种连接，然而，一般而言且除非另有说明，这些连接可以是直接的或间接的、永久的或暂时的、专用的或共享的，并且本说明书不旨在在这方面进行限制。
虽然已经结合上面概述的具体实施方式描述了本发明，但显然许多替选、修改和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，如上所述，本发明的各种实施方式旨在是说明性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。
此外，应该理解，结合本发明的各种实施方式描述的各种部件所描述的功能可以以使得本发明的架构与本文明确公开的内容有一些不同的方式彼此组合或分离。再者，应该理解，没有必要要求以示出的顺序执行方法操作，除非另有说明；因此，本领域普通技术人员将认识到，一些操作可以以一个或多个替代顺序执行和/或同时执行。
本发明的各种部件可以以由在各种不同实体或个体的控制下或代表各种不同实体或个体操作的替选的组合提供。
进一步地，应当理解，根据本发明的至少一个实施方式，系统部件可以一起或单独实现，并且可以存在任何或所有公开的系统部件中的一个或多个部件。进一步地，系统部件可以是专用系统，或者这种功能可以被实现为通过软件实现方式在通用设备上实现的虚拟系统。
应当理解，如上所述，本文公开的部件可以与其它部件(例如计算机处理器)结合使用。另外，所公开的装置可以包括或利用用于生成磁场和/或电磁场的电源和/或线圈、或与用于生成磁场和/或电磁场的电源和/或线圈结合使用，以便生成电场。如此，尽管本文未详细示出，但应该理解，所公开的实施方式可以与支撑结构结合使用，该支撑结构可以保持用于对材料进行激发的线圈，其中该支撑结构包括用于施加电场的线圈，以及可选地，该支撑结构包括能够定位和/或监测受激发的材料的成像系统。此外，应该理解，未示出相关的显示系统，但应理解为显示系统存在以便观看由成像系统产生的图像。
应当理解，本文阐述的操作可以与运行软件算法的一个或多个通用计算机结合或在运行软件算法的一个或多个通用计算机的控制下实现，以提供当前公开的功能并将这些计算机转换成专用计算机。
此外，考虑到上述教导，本领域技术人员将认识到，上述示例性实施方式可以基于由合适的计算机程序编程的一个或多个编程处理器的使用。然而，可以使用硬件部件等同物(诸如专用硬件和/或专用处理器)来实现所公开的实施方式。类似地，通用计算机、基于微处理器的计算机、微控制器、光学计算机、模拟计算机、专用处理器、应用程序专用电路和/或专用硬连线逻辑可用于构建可替选的等同实施方式。
此外，应当理解，可以使用可以存储在有形的非暂时性存储设备(诸如存储指令的非暂时性计算机可读存储设备)中的软件指令来提供上述部件的控制和协作，当软件指令在一个或多个编程处理器上执行时，该软件指令执行上面描述的方法操作和所产生的功能。在这种情况下，术语“非暂时性”旨在排除发送的信号和传播波，但不排除可擦除或依赖于电源以保留信息的存储设备。
考虑到上述教导，本领域技术人员将理解，用于实现上述特定实施方式的程序操作和进程以及相关数据可以使用磁盘存储器以及其它形式的存储设备来实现，其它形式的存储设备包括但不限于非暂时性存储介质(其中非暂时性旨在仅用于排除传播信号而不排除暂时性信号，因为暂时性信号是通过移除电源或明确的擦除动作来擦除的)，所述非暂时性存储介质诸如例如只读存储器(ROM)设备、随机存取存储器(RAM)设备、网络存储设备、光存储元件、磁存储元件、磁光存储元件、闪存、磁心存储器和/或其它等同的易失性和非易失性存储技术，而不脱离特定实施方式。这样的替选存储设备应被视为等同设备。
虽然已经描述了特定的示例性实施方式，但是显然根据前面的描述，许多替选、修改、置换和变化对于本领域技术人员而言将变得显而易见。因此，如上所述的各种实施方式旨在是示例性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。
因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，所描述的示例性实施方式仅是示例，并且可以在所附权利要求限定的本发明的范围内做出各种修改。
Claims (27)
1.一种装置，包括：
一个或多个可磁化的粒子，所述一个或多个可磁化的粒子被非侵入地引入至受试者的包含神经组织的一个或多个身体结构中；以及
至少一个图像引导部件，所述至少一个图像引导部件被放置在所述受试者体内的所述一个或多个身体结构附近，其中，所述至少一个图像引导部件被配置为指引所述一个或多个身体结构内的所述一个或多个可磁化的粒子；以及
至少一个激活部件，所述至少一个激活部件被配置为使所述一个或多个可磁化的粒子调节所述受试者的所述一个或多个身体结构中的神经元功能。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，通过在所述受试者的所述一个或多个身体结构中移动所述一个或多个可磁化的粒子实现神经调节。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个可磁化的粒子在不到一个月内降解。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个可磁化的粒子在不到一年内降解。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个激活部件的重量小于10千克。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个激活部件被连接到计算机并基于所述计算机提供的指令操作。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个激活部件仅在响应于授权码的输入时被激活。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个图像引导部件包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括至少一个磁线圈。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述磁共振成像系统为单侧磁共振成像系统。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述磁共振成像系统包括多个电永久部分。
11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述磁共振成像系统生成脉冲序列，其中，所述磁共振成像具有上升时间、下降时间或持续时间小于10微秒长的脉冲序列。
12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述磁共振成像系统包括至少一个磁线圈，所述至少一个磁线圈生成在如此短的时间内上升或下降的磁场以免引起所述受试者的神经刺激。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述至少一个磁线圈生成在小于10微秒内上升或下降的磁场。
14.一种用非侵入性地施用一个或多个可磁化的粒子来治疗患有神经障碍的患者的方法，其中，所述方法包括：
执行所述一个或多个可磁化的粒子到受试者的神经结构的图像引导磁性输送；以及
使用至少一个激活部件调节所述神经结构以治疗所述神经障碍。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述神经障碍为成瘾障碍。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述调节由所述受试者不知道的授权码激活。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，通过在所述神经结构中移动所述一个或多个可磁化的粒子实现神经调节。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个可磁化的粒子在不到一个月内降解。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个可磁化的粒子在不到一年内降解。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个激活部件的重量小于10千克。
21.根据权利要求14所述的方法，其中，使用放置在所述受试者体内的所述神经结构附近的至少一个图像引导部件来执行所述一个或多个可磁化的粒子到所述受试者的神经结构的图像引导磁性输送，其中，所述至少一个图像引导部件被配置为指引所述一个或多个身体结构内的所述一个或多个可磁化的粒子。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述至少一个图像引导部件包括磁共振成像系统，所述磁共振成像系统包括至少一个磁线圈。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述磁共振成像系统为单侧磁共振成像系统。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述磁共振成像系统包括多个电永久部分。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，所述磁共振成像系统生成脉冲序列，其中，所述磁共振成像具有上升时间、下降时间或持续时间小于10微秒长的脉冲序列。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述磁共振成像系统包括至少一个磁线圈，所述至少一个磁线圈生成在如此短的时间内上升或下降的磁场以免引起所述受试者的神经刺激。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述至少一个磁线圈生成在小于10微秒内上升或下降的磁场。
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