ES2584388T3 - Dispositivo de tratamiento de la capacidad sensorial de una persona - Google Patents

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Abstract

Sistema (1) para tratar por lo menos una capacidad sensorial de una persona, que comprende un dispositivo de estimulación que comprende un conversor electrónico (7) de una señal sensorial en señales electrónicas de control de por lo menos un transductor para emitir unas señales de imágenes de la señal sensorial, siendo el dispositivo de estimulación un dispositivo de estimulación ultrasónica (3) directa del córtex sensorial del cerebro (B) del paciente, comprendiendo el dispositivo de estimulación ultrasónica: - por lo menos un soporte (2,21) implantable en el cráneo (C) del paciente y que comprende por lo menos una pared interna (22); caracterizado por que el dispositivo de estimulación ultrasónica comprende - por lo menos un transductor ultrasónico (4) llevado por el soporte (2) y que comprende medios para emitir unas ondas ultrasónicas focalizadas (U) a través de la pared interna (22) del soporte, sin atravesar el cráneo (C) en dirección de una zona determinada del córtex sensorial del cerebro (B) del paciente, para generar una modulación de la actividad cerebral en este córtex, siendo este transductor ultrasónico (4) dirigido por el conversor electrónico para emitir unas señales ultrasónicas focalizadas (U), imágenes de la señal sensorial.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de tratamiento de la capacidad sensorial de una persona.
La presente invencion se refiere al tratamiento de la capacidad sensorial de una persona con la ayuda de dispositivos implantables y, mas precisamente, tiene como objetivo el tratamiento, en el sentido general, de las capacidades sensoriales de una persona tales como la auditiva, visual, olfativa, tactica, incluso la gustativa.
Segun una aplicacion preferida, la presente invencion se refiere a un dispositivo de tratamiento de la sordera que aplica una emision de ondas ultrasonicas en el cerebro de un paciente que padece sordera o dificultades de audicion.
Segun otra aplicacion preferida, la presente invencion se refiere a un dispositivo de tratamiento de la vision que realiza una emision de ondas ultrasonicas en el cerebro de un paciente que padece ceguera o dificultades visuales.
En el campo de la audicion, la sordera y las dificultades de audicion son parte de una problematica medica importante en la actualidad, en la medida en que estas patologfas tienen importantes repercusiones en la vida social de los pacientes en cuestion.
De manera general, se usa el termino sordera para pacientes que padecen una perdida de audicion profunda, en general superior a una perdida de 90 dB.
Se conocen actualmente tres categorfas principales de sordera.
En primer lugar, se conoce la sordera denominada “de conduccion”, que se refiere a patologfas del ofdo medio.
Se conoce tambien la sordera denominada “neurosensorial”, que se refiere a enfermedades de la coclea, situada en el ofdo interno o malformaciones de esta coclea.
Finalmente, se conoce tambien la sordera denominada “neural”, que resulta de patologfas del nervio auditivo o de los cortex auditivos del cerebro.
La comprension de los mecanismos ffsicos y fisiologicos de la audicion es particularmente compleja.
En efecto, el ofdo externo recoge los sonidos y los concentra en el interior del ofdo externo, en el timpano. El timpano transmite despues los sonidos percibidos mediante la puesta en vibracion de la cadena osicular contenida en la cavidad del ofdo medio. El ofdo medio tiene un papel de amplificador de transmision realizado por los tres huesecillos de esta cadena osicular. La senal sonora amplificada por el ofdo medio es despues transmitida al ofdo interno lleno de lfquido, que forma la coclea. El ofdo interno transforma entonces la senal en excitaciones nerviosas del nervio coclear. A cada frecuencia sonora, le corresponde una o varias activaciones especfficas de cada una de las fibras del nervio coclear.
El nervio coclear esta dirigido hacia el octavo nucleo del tronco cerebral y las neuronas conectan y conducen la senal neuronal hacia el cortex auditivo primario, denominado circunvolucion de Heschel, a nivel de la zona 41 de Broadmann, asf como la zona 42 de Broadmann de la circunvolucion temporal planar (A. Carpentier et al., Neurochirurgie 2002; 48(2-3): 80-86).
Despues, la senal neuronal es tratada por las zonas auditivas secundarias (tambien denominadas “zonas asociativas”) del cerebro, antes de alcanzar la zona del lenguaje (zona 22 de Broadmann, tambien denominada zona de Wernicke).
En el caso de dificultades auditivas y de sordera, existen diferentes soluciones hoy en dfa para permitir a los pacientes estar equipados, en particular, con unos implantes cocleares o tambien unos implantes de tronco cerebral. Por ejemplo, mas de 188.000 pacientes reciben anualmente en el mundo unos implantes cocleares.
Sin embargo, estos implantes cocleares y estos implantes del tronco cerebral no pueden restaurar correctamente la audicion por varias razones.
En primer lugar, estos implantes se basan todos en el concepto de estimulacion electrica del tejido neuronal. Ahora bien, una estimulacion de este tipo esta siempre asociada a fenomenos de difusion electrica en el tejido, en particular neurosensorial. Asf, cualquier estimulacion electrica del tejido neuronal dirige in fine varios circuitos neuronales sin una especificidad suficientemente controlada.
Ademas, los dispositivos de estimulacion electrica desarrollados para los implantes cocleares o los implantes de tronco cerebral comprenden todos unos electrodos y por lo tanto son altamente invasivos para el paciente, lo que altera, incluso destruye, totalmente la baja funcion auditiva residual natural.
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Por otro lado, los sistemas de estimulacion electricos necesitan una implantacion en o al contacto con, el tejido neuronal, lo que implica tambien un riesgo de posicionamiento erroneo o no optimizado de los electrodos.
Finalmente, los electrodos de estimulacion electrica de los implantes cocleares y de tronco cerebral no puede respetar fielmente la organizacion anatomica y funcional de las neuronas (somatotopfa) en la medida en la que las zonas de implantacion son muy densas en las neuronas, lo que, una vez mas, favorece la activacion de varios circuitos neuronales simultaneamente.
En consecuencia, los pacientes dotados de tales implantes solo perciben desafortunadamente muy pocos sonidos diferentes, lo que no les permite seguir correctamente ni siquiera una conversacion oral normal de un nivel sonoro habitual.
Con el fin de resolver algunos de estos problemas tecnicos, se han llevado a cabo unas busquedas sobre el desarrollo de “rejillas” electricas, a posicionar en contacto directo con la superficie del lobulo temporal del cerebro. Sin embargo, subsisten un buen numero de los problemas anteriormente mencionados.
En efecto, durante la estimulacion electrica por estas rejillas corticales superficiales, la difusion al cortex periferico del cortex auditivo primario y la somatotopfa no pueden ser preservadas. Ademas, el cortex auditivo primario esta localizado mas profundo que la superficie del lobulo temporal, en la que se aplica la rejilla, por lo tanto la excitacion electrica producida no tiene lugar en la circunvolucion apropiada.
Otros equipos de busqueda han intentado resolver estos problemas mediante la insercion de electrodos cerebrales. Sin embargo, esta tecnica es particularmente invasiva, y los movimientos de los electrodos, como unas rejillas, no son compatibles con la pulsatilidad fisiologica del cerebro en el interior del craneo.
Por otro lado, se conoce tambien, mediante la patente US 4 982 434, un sistema de tratamiento de la sordera destinado a ser fijado en el craneo de un paciente. Este sistema comprende un microfono adaptado para captar los sonidos ambientales. Este microfono se conecta a traves de un conversor, a un transductor de aplicacion de vibraciones al craneo del paciente. Las vibraciones aplicadas al craneo son transmitidas al saculo del ofdo interno que activa el nervio coclear. Un sistema de tratamiento de este tipo, que tiene como objetivo estimular indirectamente el cortex auditivo a traves del ofdo interno, no esta adaptado para restaurar correctamente la audicion por las razones ya mencionadas anteriormente.
En el campo de la agudeza visual, la ceguera y las dificultades visuales atanen a una problematica medica importante hoy en dfa, en la medida en que estas patologfas tienen importantes repercusiones en la vida social de los pacientes en cuestion, que representan el 0,5% de la poblacion.
Existen varias causas posibles de ceguera: malformativa, infecciosa (toxoplasmosis), traumaticas, tumoral (tumor cerebral), degenerativa (DMLA) vascular (diabetes, apoplejfa). Estas patologfas pueden encontrarse a nivel del globo ocular, pero tambien en toda la via de transmision nerviosa (nervio optico, quiasma, tractos opticos, cuerpos geniculados externos, radiaciones opticas, cortex visual).
En los casos de dificultades visuales severas y de ceguera no mejorables medica o quirurgicamente, se consideran en la actualidad diferentes soluciones artificiales de restauracion de la vision:
Si se trata de una patologfa del globo ocular en sf por afeccion de la cornea, o del cristalino, la problematica no es neurologica, sino optica. Asf, se implantan unas lentes artificiales en lugar de la cornea o del cristalino.
Si se trata de una patologfa de las vfas opticas neurologicas, no existe hoy en dfa ningun sistema satisfactorio. Sin embargo, se llevan a cabo multiples trabajos de investigacion. Se refieren, ya sea a la restauracion del circuito visual por trasplante, o bien se refieren a la realizacion de sistemas artificiales con deteccion por camara. La imagen captada por la camara se trata para ir despues a activar las vfas visuales defectuosas naturales a traves de una interfaz electrica. Se trata por lo tanto de dispositivos de estimulacion electrica del tejido neuronal.
La estimulacion electrica puede ser realizada a nivel de las celulas ganglionares de la retina por la colocacion de placas de 16 a 40 electrodos.
La estimulacion electrica se puede realizar directamente al nivel del tejido neurologico (ganglios geniculados externos, cortex visual cerebral) por la colocacion de placas que contienen hasta 242 electrodos, bien colocadas en la superficie del cortex visual, o bien implantadas en el seno del mismo cortex.
En la actualidad, los aparatos mas avanzados han proporcionado solo unas imagenes rudimentarias en blanco y negro, todavfa insuficientes para orientarse en un medio desconocido. La implantacion de 242 electrodos por cerebro permite obtener unicamente una vision de tunel y para un equivalente de una matriz de renderizado fotografico de 15 a 16 pfxeles. Persisten varios problemas que explican esta baja eficacia:
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El cortex visual primario se despliega principalmente en la cara media del cerebro, es decir la cara interna, en la que es por lo tanto diffcil ir a posicionar una placa de electrodo profunda.
Las placas con electrodos que penetran en el cerebro ofrecen el mejor rendimiento visual actual, pero son altamente traumaticas para el cortex, y la calidad de la conexion se deteriora con el tiempo a causa de la aparicion de capas aislantes y de los movimientos pulsatiles fisiologicos del cerebro en el interior del craneo.
Las estimulaciones electricas estan siempre asociadas a fenomenos de difusion electrica en el tejido, en particular neurosensorial. Asf, toda estimulacion electrica de tejido neuronal dirige in fine varios circuitos neuronales sin una especificidad suficientemente controlada. Parecio que la densidad de electrodo es, hoy en dfa, limitada no por limitacion de fabricacion, sino por los efectos corrientes y cortacircuitos entre electrodos demasiado proximos.
Asf, los electrodos de estimulacion electrica no pueden respetar fielmente la organizacion anatomica y funcional de las neuronas (somatotopfa) en la medida en que las zonas de implantacion son muy densas en neuronas, lo que de nuevo favorece la activacion de varios circuitos neuronales simultaneamente. Asf, un sistema de tratamiento de este tipo que tiene como objetivo estimular indirectamente el cortex visual, no es adecuado para restaurar correctamente la vision por las razones ya mencionadas anteriormente.
En otro campo muy diferente, se ha demostrado no obstante que la utilizacion de ultrasonidos focalizados pulsados puede estimular de manera no invasiva las zonas intactas motoras del cerebro. La neuromodulacion ultrasonica se presenta por lo tanto como una tecnica favorable a la concepcion de interfaces cerebro/maquina no invasivos de estimulacion del cerebro.
A tftulo de ejemplo, se ha mostrado en la rata que una estimulacion ultrasonica del cortex motor generaba una actividad neuronal suficiente para activar el comportamiento motor del sujeto (Tufail Y, Matyushov A., Baldwin N, Tauchmann ML, Georges J. Yoshihiro A. Tillery SI., Tyler WJ., Transcranial pulsed ultrasound stimulates intact brain circuits. Neuron, 10 de junio de 2010; 66(5):681-94).
Dicho acoplamiento de tecnicas ultrasonicas con la neurofisiologfa se ha mencionado por primera vez en 2006 por Rvachev (Rvachev M.M. Alternative model of propagation of spikes along neurons, Physics 2006).
Basado en estos primeros estudios y con el objetivo de resolver los problemas reconocidos de los implantes actuales, la presente invencion tiene por objeto proporcionar un nuevo dispositivo de tratamiento de la capacidad sensorial en pacientes.
La invencion tiene como objetivo particularmente proporcionar unos medios de tratamiento menos traumaticos y menos invasivos, siendo al mismo tiempo mas precisos y mas eficaces que los dispositivos actualmente conocidos de tratamiento de la capacidad sensorial de un paciente.
El objeto de la invencion pretende por lo tanto proponer un sistema de tratamiento de la capacidad sensorial de un paciente con el fin de remediar una deficiencia, asistir esta capacidad sensorial, incluso aumentar esta capacidad sensorial.
La invencion pretende en particular proponer un sistema para tratar por lo menos una capacidad sensorial de una persona, con la ayuda de un dispositivo de estimulacion que comprende un conversor electronico de una senal sensorial en senales electronicas de control de por lo menos un transductor para emitir unas senales que son imagenes de la senal sensorial. Segun la invencion, el dispositivo de estimulacion es un dispositivo de estimulacion ultrasonica directa del cortex sensorial del cerebro del paciente, y el dispositivo de estimulacion ultrasonica comprende:
- por lo menos un soporte implantable en el craneo del paciente y que comprende por lo menos una pared interna,
- por lo menos un transductor ultrasonico llevado por el soporte y que comprende medios para emitir unas ondas ultrasonicas focalizadas a traves de la pared interna del soporte, en direccion a una zona determinada del cortex sensorial del cerebro del paciente para generar una modulacion de la actividad cerebral en este cortex, siendo este transductor ultrasonico dirigido por el conversor electronico para emitir unas senales ultrasonicas focalizadas, imagenes de la senal sensorial.
El sistema de tratamiento segun la invencion comprende tambien en combinacion una u otra de las caractensticas adicionales siguientes:
- un dispositivo de estimulacion ultrasonica que comprende medios de focalizacion y de orientacion variable de las ondas ultrasonicas emitidas en direccion de la zona del cortex sensorial considerada,
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- medios de focalizacion y de orientacion de las ondas ultrasonicas que comprenden medios electronicos de barrido de por lo menos una zona del cortex sensorial a tratar por las ondas ultrasonicas emitidas,
- la pared inferior de la caja comprende una superficie externa recubierta de un material flexible de grosor variable para proporcionar una interfaz de contacto continuo con el cerebro o la duramadre y facilitar la propagacion de las ondas ultrasonicas en el cerebro,
- los medios de ajuste y de control comprenden un mando a distancia externo de control y de direccion inalambrico del dispositivo de estimulacion ultrasonica,
- los medios de ajuste y de control comprenden un dispositivo de control externo conectable al dispositivo de estimulacion ultrasonica,
- los medios de alimentacion electrica comprenden por lo menos una baterfa de acumulador dispuesta en la caja o implantada de manera subcutanea sobre el cuerpo del paciente,
- un sistema de tratamiento que comprende unos electrodos a nivel de una superficie de contacto externa de la pared interna de la caja para controlar la actividad electrica cerebral y asegurar la prevencion de cualquier evento epileptico,
- un sistema de tratamiento que comprende un interruptor de parada de urgencia en la pared superior del soporte,
- un sistema de tratamiento que comprende un conversor electronico unido en la entrada a un sistema de suministro de informacion sensorial informatizada, que procede de un aparato distante o almacenada en dicho sistema.
Segun un primer objeto, la presente invencion propone un sistema de tratamiento de la sordera.
El sistema de tratamiento de la sordera segun la invencion permite realizar una neuromodulacion del cortex auditivo primario del cerebro de un paciente que padece sordera por emision de ondas ultrasonicas, preferentemente focalizadas en una zona especffica de superficie o volumen pequeno de dicho cortex auditivo primario, por ejemplo una superficie o un volumen de alrededor de 1 mm2 o 1mm3 respectivamente del cortex auditivo primario en superficie o en profundidad, con el fin de activar este cortex de manera muy selectiva, al contacto o a distancia del sistema, permitiendo asf al mismo tiempo respetar la somatotopfa del cerebro pero tambien las zonas superficiales del lenguaje asociadas al cortex auditivo primario.
Las ondas ultrasonicas transmitidas al cerebro son unas ondas que son imagenes de los sonidos ambientales en el entorno del paciente que son captadas por un microfono que puede ser posicionado hacia el exterior del soporte del implante a traves de la pared superior de este y de la piel del paciente, o tambien desviado del soporte en el ofdo externo del paciente o cualquier otra zona y conectada de manera cableada o inalambrica al dispositivo de estimulacion ultrasonica en el soporte.
Por supuesto, la sensibilidad de deteccion de sonidos ambientales y su conversion en forma de ultrasonidos deberan ser adaptados para cada paciente en funcion del nivel de sordera de estos pacientes.
Por otro lado, se describe un procedimiento no reivindicado de tratamiento de la sordera que consiste esencialmente en estimular, mediante ondas ultrasonicas focalizadas emitidas en el cerebro de un paciente, una zona determinada del cortex auditivo primario del cerebro del paciente.
Segun este procedimiento no reivindicado, la frecuencia de las ondas ultrasonicas emitidas esta preferentemente comprendida en el intervalo de frecuencia de 200 KHz a 10 MHz, y mas preferentemente en un modo pulsado.
Ademas, de manera preferida, se focalizan las ondas ultrasonicas en una superficie o en un volumen del cortex auditivo primario del cerebro del paciente de por lo menos respectivamente 1 mm2 o 1 mm3. Esta focalizacion se puede realizar en particular de manera dinamica mediante medios electronicos de barrido de una o varias zonas diferentes del cortex auditivo a tratar, de manera simultanea o consecutiva, por las ondas ultrasonicas emitidas.
Por otro lado, para ajustar la potencia de las ondas ultrasonicas transmitidas y prevenir cualquier evento epileptico, se controla ventajosamente de forma continua la actividad electrica cerebral en la zona de emision ultrasonica del cortex considerado.
Este procedimiento no reivindicado puede ser realizado muy particularmente con la ayuda de un sistema de tratamiento de la sordera tal como se ha descrito anteriormente, despues de la implantacion del soporte en un orificio de trepano previamente formado en la caja craneal del paciente a la derecha de la zona del cortex auditivo primario del cerebro a tratar.
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Segun otro objeto, la presente invencion propone un sistema de tratamiento de la agudeza visual de un paciente.
Segun este objeto, el sistema de tratamiento comprende, en combinacion, una y/o varias caractensticas adicionales siguientes:
- el sensor es un sistema de adquisicion de imagenes y el transductor ultrasonico focaliza las ondas ultrasonicas en direccion a una zona determinada del cortex cerebral visual del paciente,
- el dispositivo de estimulacion ultrasonica comprende dos cajas implantables en las que estan montados los transductores ultrasonicos, presentando cada caja implantable una cara interna a traves de la cual se emiten las ondas ultrasonicas que presentan una cara interna que prolonga la cara interna de la caja y a traves de la cual se emiten tambien las ondas ultrasonicas focalizadas.
Otras diversas caractensticas se desprenden de la descripcion realizada a continuacion en referencia a los dibujos anexos, que muestran, a tftulo de ejemplos no limitativos, unas formas de realizacion del objeto de la invencion.
En las figuras anexas:
- la figura 1 representa una seccion parcial del cerebro en una imagen por resonancia magnetica que muestra la zona cerebral de circunvolucion de Heschel que forma el cortex auditivo primario y el principio de activacion de esta zona cerebral con la ayuda de un sistema segun la invencion,
- la figura 2 representa, esquematicamente en seccion, el sistema de tratamiento de la sordera de la invencion implantado en el craneo de un paciente para estimular el cortex auditivo primario del cerebro del paciente,
- la figura 3 representa, esquematicamente en seccion longitudinal, un sistema de tratamiento de la sordera conforme a la invencion en un primer modo de realizacion,
- la figura 4 representa, esquematicamente en seccion longitudinal, un sistema de tratamiento de la sordera conforme a la invencion, en un segundo modo de realizacion,
- las figuras 5A y 5B representan respectivamente dos variantes de realizacion de la superficie inferior de la caja implantable del sistema de tratamiento de la invencion,
- las figuras 6A y 6B representan respectivamente dos variantes de realizacion de la superficie superior de la caja implantable del sistema de tratamiento de la invencion,
- la figura 7 es una vista esquematica en seccion de un sistema de tratamiento de la vision conforme a la invencion, implantada en el craneo de un paciente para estimular el cortex cerebral visual de un paciente.
- la figura 8 es una vista esquematica posterior del craneo de un paciente equipado con un sistema de tratamiento de la vision conforme a la invencion,
- las figuras 9 y 10 son unas vistas respectivamente externa e interna de un ejemplo de realizacion de un sistema de tratamiento de la vision conforme a la invencion.
La presente invencion propone un nuevo enfoque de tratamiento de las capacidades sensoriales de los pacientes. Las figuras 1 a 6B describen un ejemplo de aplicacion del objeto de la invencion al tratamiento de la audicion como capacidad sensorial y en particular de la sordera en pacientes que padecen sordera neurosensorial y/o transmisiva. Este nuevo enfoque consiste, como se esquematiza en las figuras 1 y 2, en una estimulacion ultrasonica del cortex auditivo primario del cerebro B de un paciente por medio de un sistema de tratamiento 1 implantable en el craneo C del paciente de manera subcutanea y que comprende un dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 apto para emitir unas ondas ultrasonicas U focalizadas en la zona de la circunvolucion de Heschel (BA41) y/o del plano temporal (BA42) que forman el cortex auditivo primario del cerebro B humano. Las ondas ultrasonicas U emitidas son unas ondas pulsadas, moduladas por un conversor electronico del dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 en funcion de una senal sensorial y mas precisamente de los sonidos S exteriores por ejemplo, percibidos por lo menos por un sensor tal como un microfono 6 unido a dicho dispositivo de estimulacion ultrasonica 3.
El sistema de tratamiento de la sordera 1 de la invencion comprende, como se representa en las figuras 2 a 4, un soporte tal como una caja 2 de implantacion en el craneo C del paciente, en particular en un orificio de trepano realizado a la derecha de la zona del cerebro B que forma el cortex auditivo primario. Esta caja 2 puede ser de cualquier forma, en particular de seccion circular o rectangular. Ventajosamente, la caja 2 se realiza de un material no ferromagnetico para asegurar una compatibilidad IRM (Procesado de imagenes por Resonancia Magnetica). Comprende una pared superior o externa 21 y una pared inferior o interna 22, ambas unidas por una pared periferica 23 y unos medios de fijacion 24 de la caja 2 en el craneo del paciente. Estos medios de fijacion 24 pueden consistir
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en patas de fijacion 25 que se extienden en los lados de la pared superior 21 de la caja 2 y en las que son insertados unos tornillos tal como se representa en las figuras 6A y 6B, o tambien en unos surcos de atornillado en la superficie externa de la pared periferica 23 para permitir un atornillado de la caja 2 en el orificio de trepano del craneo. En la posicion fijada, la caja 2 atraviesa completamente el craneo C para desembocar directamente por su pared inferior 22 sobre el cerebro B, como se ilustra en las figuras 3 y 4.
En el interior de la caja 2 se coloca un dispositivo 3 de estimulacion ultrasonica. Este dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 comprende por lo menos uno, y preferentemente una pluralidad de transductores ultrasonicos 4 montados y orientados en la caja 2 para emitir unas ondas ultrasonicas 5 pulsadas a traves de la pared inferior 22 de la caja 2 para generar una despolarizacion neuronal y por lo tanto una actividad cerebral en el cortex auditivo primario en funcion de los sonidos ambientales S percibidos por el o los microfonos 6. Como se ha explicado anteriormente, el dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 comprende unos medios para emitir unas ondas ultrasonicas focalizadas U a traves de la pared inferior 22 de la caja 2, sin atravesar el craneo C en direccion de una zona determinada del cortex auditivo primario del cerebro del paciente. La pared inferior 22 esta por lo tanto realizada de un material permeable a las ondas ultrasonicas.
Preferentemente, como se representa en la figura 5A, la pared inferior 22 de la caja 2 esta formada totalmente o por lo menos parcialmente por unos microtransductores ultrasonicos 4 que cubren por lo menos el 50% de la superficie de dicha pared inferior 22 de la caja 2.
La pared inferior 22 de la caja 2 puede, en un modo de realizacion de la invencion, comprender una superficie externa recubierta de un material flexible de grosor variable con el fin de procurar una interfaz de contacto continuo con el cerebro o la duramadre en el craneo C de paciente y asf facilitar la propagacion de las ondas ultrasonicas U en el cerebro B. La pared inferior 22 de la caja 2 esta realizada de un material biocompatible, teniendo en cuenta su implantacion en el interior del craneo C.
Segun la invencion, los transductores ultrasonicos 4 se pueden seleccionar entre unos elementos piezocompuestos, piezoceramicos, unos elementos ultrasonicos capacitivos (CMUT), unos elementos de polifluoruro de vinilideno (PVCF), u otros aptos para emitir unas ondas ultrasonicas pulsadas.
Las ondas ultrasonicas U emitidas por los transductores dispuestos en la caja son unas ondas ultrasonicas pulsadas que estan focalizadas en direccion del cortex auditivo primario (zonas BA41, BA42) del cerebro para modular especffica y selectivamente sobre una zona de muy baja superficie la actividad del cerebro. Las ondas ultrasonicas focalizadas U alcanzan asf directamente esta zona del cerebro B sin atravesar el craneo C, en la medida en la que la pared inferior 22 de la caja 2 que es atravesada por las ondas ultrasonicas esta en contacto con el cerebro B. La frecuencia de emision de las ondas ultrasonicas por el dispositivo de la invencion es preferentemente del orden de 200 KHz a 10 MHz.
Este intervalo de frecuencia esta particularmente adaptado y es necesario para adaptar los parametros de emision y de tratamiento del sistema 1 de la invencion a cualquier paciente y a cualquier configuracion anatomica, y en particular, para permitir una orientacion correcta del haz de ultrasonidos y de la focalizacion de este haz durante el tratamiento, haciendo variar la diferencia de fase entre los emisores, anadiendo unos filtros, unas lentes acusticas o una combinacion de estos medios.
En el ejemplo ilustrado en los dibujos, el dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 esta colocado en el interior de un soporte que se presenta en forma de una caja 2 equipada con medios de fijacion 25 en el craneo del paciente. Se senala que puede ser considerado disponer el dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 en el interior de un soporte realizado en forma de una membrana insertada en el interior de un craneo C y que comprende una cara interna a traves de la cual las ondas ultrasonicas son emitidas y estan en contacto con el cerebro o la duramadre.
El dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 comprende tambien por lo menos un microfono 6 adaptado para captar los sonidos ambientales audibles en el entorno directo del paciente implantado. Este microfono 6 puede estar, segun una primera forma preferida de realizacion, posicionado en la pared superior 21 de la caja 2 como se representa en la figura 6A. Llegado el caso, como se representa en la figura 6B, se pueden utilizar una multiplicidad de microfonos 6 para captar con cada microfono 6 un intervalo determinado de longitudes de ondas sonoras.
Se puede considerar tambien en caso de microfono unico 6, separar el microfono 6 de la caja 2, en particular para posicionarlo en el pabellon auditivo del paciente y transmitir las informaciones de manera cableada o inalambrica a la caja 2 implantada en el craneo C del paciente. De la misma manera, se pueden tambien utilizar dos microfonos 6 dispuestos cada uno en un pabellon auditivo del paciente para realizar un registro estereo de los sonidos S ambientales.
El o los microfonos 6 son conectados en el interior de la caja 2 a un conversor electronico 7 de descodificacion de los sonidos percibidos S en senales electronicas de control de los transductores ultrasonicos 4. Asf, las ondas ultrasonicas U emitidas por los transductores ultrasonicos 4 forman, a traves del conversor, unas senales ultrasonicas de imagenes de los sonidos S captados por el o los microfonos 6.
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Se desprende de la descripcion anterior que el conversor electronico 7 esta unido en entrada al microfono 6 para asegurar la conversion de los sonidos captados por el microfono 6, en senales de control de los transductores ultrasonicos 4. Por supuesto, el conversor electronico 7 puede asegurar la conversion de sonidos, no captados por un microfono, sino generados por un sistema de simulacion integrado o separado con respecto al dispositivo de estimulacion 3. Segun este ejemplo de realizacion, el conversor electronico 7 esta unido en la entrada, al sistema de simulacion, para convertir las senales sonoras simuladas en senales de control de los transductores ultrasonicos 4.
En un modo de realizacion, la informacion auditiva puede provenir directamente de datos informatizados que provienen de ficheros informaticos, sin necesidad de sistema de deteccion auditiva (microfono). Esto permite aportar, de manera real, al cerebro, una informacion sensorial informatizada totalmente virtual. Dichos ficheros informaticos pueden ser almacenados en un telefono movil o ser recibidos directamente por internet en tiempo real en este telefono movil. Asf, el conversor electronico 7 esta conectado en la entrada a un sistema de suministro de una informacion sensorial informatizada, que proviene de un aparato distante o almacenada en dicho sistema.
Este conversor electronico 7 puede ser ventajosamente realizado en forma de un circuito integrado y/o de una tarjeta electronica que comprende por lo menos un microprocesador y los componentes de conversion de senales del o de los microfonos 6 en senales de direccion de los transductores ultrasonicos 4. En este caso, la tarjeta electronica forma una inteligencia de control del sistema de tratamiento y puede tambien soportar cualquier otra funcion de ajuste y de control del sistema de tratamiento 1 y de estos componentes.
En particular, el sistema de tratamiento 1 de la invencion comprende tambien unos medios de control del dispositivo de estimulacion ultrasonica 3. Estos medios de control y ajuste se pueden realizar en la tarjeta electronica antes citada y comprender unos medios de comunicacion cableada o inalambrica con un dispositivo de control externo tal como un mando a distancia que interactua con el dispositivo de estimulacion ultrasonica para permitir la puesta en funcionamiento y el apagado de los microfonos 6, el conversor y los transductores 4. Los medios de ajuste y de control pueden tambien comprender un dispositivo de control externo, por ejemplo un monitor, conectable al dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 a traves de la piel P del craneo C por un conector transdermico colocado en la pared superior 21 de la caja 2.
Se puede considerar tambien un control y ajuste del sistema de tratamiento 1 a traves de un telefono movil y una aplicacion informatica registrada en este, una memoria ROM de este y que permite el ajuste y el control del sistema de tratamiento inalambrico, por ejemplo segun los protocolos de comunicacion definidos por el grupo IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11), mas conocido bajo la contraccion “Wifi”, o tambien del grupo IEEE 802.15, tambien mas conocido bajo el nombre ingles de “Bluetooth”.
El sistema de tratamiento 1 de sordera de la invencion comprende finalmente unos medios 8 de alimentacion electrica del dispositivo de estimulacion ultrasonica, unos microfonos, unos transductores ultrasonicos 4 y unos medios de control de este dispositivo. De manera clasica, estos medios de alimentacion electrica 8 pueden consistir en unas baterfas de acumulador dispuestas en la caja 2 o tambien en una baterfa subcutanea implantada debajo de la piel del craneo o tambien a distancia de la cabeza del paciente, debajo de la piel de este por ejemplo en la region toracica, como se realiza habitualmente en materia de cirugfa del corazon para la implantacion de marcapasos. Llegado el caso, dicha baterfa puede entonces ser cargada por un sistema de carga externa tal como un sistema magnetico.
Es asimismo posible prever, como se representa en la figura 6B, un interruptor de parada de urgencia 9 directamente en la pared superior 21 de la caja 2 al nivel de la superficie del craneo del paciente.
Preferentemente, el sistema de tratamiento 1 de la invencion es compatible con unos analisis por procesamiento de imagenes de resonancia magnetica. Esta es la razon por la cual la caja 2, pero tambien todos los transductores ultrasonicos 4, el o los microfonos 6, el conversor y otros medios de control y de alimentacion estan preferentemente constituidos por materiales no ferromagneticos.
Segun un modo de realizacion preferido del sistema de tratamiento 1 de la invencion, este comprende unos medios de focalizacion y de orientacion de las ondas ultrasonicas U emitidas en direccion de la zona del cortex auditivo primario considerada. Pueden, por ejemplo, resultar de una focalizacion dinamica (beam steering) jugando con la diferencia de fase entre emisores, anadiendo filtros, condensadores, lentes o una combinacion de estos medios.
Pueden, por ejemplo, resultar de una geometrfa particular de la fase de emision de los transductores ultrasonicos 4, en particular de una concavidad particular de esta cara de emision o de la pared inferior 22 de la caja 2 que lleva estos transductores ultrasonicos 4.
Estos medios de focalizacion y de orientacion variables de las ondas ultrasonicas U pueden tambien comprender unos medios electronicos de barrido de una o varias zonas del cortex auditivo del cerebro B del paciente por las ondas ultrasonicas U emitidas por los transductores ultrasonicos.
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En otro modo de realizacion del sistema de tratamiento 1 de la invencion representado en la figura 4, el sistema de tratamiento 1 puede comprender por lo menos un emisor ultrasonico adicional 10 colocado en el grosor de la caja 2 para inducir y transmitir una vibracion osea del craneo. Dicho emisor ultrasonico adicional 10, pegado por ejemplo como se representa en la figura 4 sobre la pared periferica 23 de la caja 2, puede resultar particularmente util en casos de sordera transmisiva pura o mezclada con una sordera neurosensorial. En este modo de realizacion, el elemento ultrasonico adicional 10 esta el tambien dirigido entonces por el conversor electronico en la caja 2.
En otro modo de realizacion representado en la figura 5B, el sistema de tratamiento 1 puede comprender ademas unos electrodos de contacto 11 en la pared inferior 22 de la caja 2, por ejemplo a ambos lados de los transductores ultrasonicos 4 o en el seno mismo de los emisores ultrasonicos para controlar la actividad cerebral electrica y asegurar la prevencion de cualquier evento epileptico.
En este caso, el control de la senal electrica cortical se efectua por medio de los electrodos 11 conectados a una tarjeta electronica de control colocada en la caja 2, y preferentemente integrada o asociada al conversor para formar la inteligencia de direccion del sistema de tratamiento 1. En caso de senal anormal epileptogenica, los parametros de emision ultrasonica se pueden detener automaticamente por razones de seguridad o modificarse para emitir una senal ultrasonica inhibidora.
El sistema 1 de tratamiento de la sordera de la invencion permite asf la estimulacion directa y la neuromodulacion de la actividad cerebral del cortex auditivo primario del cerebro B de un paciente que padece sordera por emision de ondas ultrasonicas U focalizadas y pulsadas en una superficie muy localizada de 1 mm2 aproximadamente, del cortex auditivo primario del cerebro B del paciente. Dicha modulacion del cortex auditivo primario resulta de la transmision de ondas ultrasonicas U imagenes de los sonidos ambientales S percibidos por los microfonos 6 del sistema de tratamiento 1 y permiten asf tratar de manera sensible las patologfas de sordera neurosensorial en los pacientes que la padecen.
El sistema de tratamiento 1 de la invencion permite tambien controlar la actividad cerebral B del paciente tratado durante el tratamiento por medio de electrodos de contacto 11 y asf ajustar la potencia de las ondas ultrasonicas U transmitidas y prevenir cualquier evento epileptico. Se controla asf ventajosamente de forma continua la actividad electrica cerebral en la zona de emision ultrasonica del cortex considerada.
El sistema de tratamiento 1 de la invencion permite tambien controlar la difusion de las ondas ultrasonicas en el cerebro B del paciente tratado antes y durante el tratamiento por grabacion de las ondas ultrasonicas reflejadas reenviadas por el cerebro, con el fin de conocer el fndice de atenuacion acustica del cerebro del paciente, detectar eventuales modificaciones estructurales del tejido, detectar eventuales modificaciones de la perfusion cerebral para modular y ajustar lo mejor posible la intensidad de las ondas emitidas.
El sistema de tratamiento de la sordera de la invencion proporciona una solucion nueva de tratamiento de la sordera respetando la somatotopfa del cerebro de los pacientes sin presentar los inconvenientes de los implantes de tratamiento conocidos actualmente, y proporcionando una mayor flexibilidad y precision de tratamiento sin tocar al aparato auditivo natural defectuoso del paciente.
Conviene, por otro lado, senalar que un sistema de tratamiento analogo al de la invencion se puede considerar para estimular el cortex cerebral visual. En este caso, la estructura del sistema de tratamiento difiere entonces esencialmente de la del sistema de la invencion en que los microfonos son reemplazados por lo menos por un dispositivo de adquisicion de imagenes, por ejemplo una microcamara, conectada al dispositivo de control cuyo conversor interno convierte la senal de la imagen que proviene de este dispositivo de adquisicion en senal de modulacion y de control de los emisores ultrasonicos que focalizan sus ondas en direccion del cortex cerebral visual.
Las figuras 8 a 10 ilustran esta otra aplicacion preferida del objeto de la invencion al tratamiento de la vista como capacidad sensorial de un paciente. Segun esta aplicacion, el dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 comprende todas las caracterfsticas tecnicas descritas en relacion con la aplicacion al tratamiento de la sordera, pero aplicadas al tratamiento de la vision.
Segun esta aplicacion, el dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 comprende dos cajas implantables 21, en las que estan montados los transductores ultrasonicos 4. Cada caja implantable 21 esta provista de un ala semirrfgida 22, de forma concava adaptada para la estimulacion del cortex cerebral visual medio como aparece en la figura 7. La caja 21 y el ala semirrfgida 22, presentan una cara interna 2a a traves de la cual se emiten las ondas ultrasonicas focalizadas, generadas por unos transductores ultrasonicos 4 montados en la caja 21 y el ala semirrfgida 22. Dicha caja 61 esta implantada en un orificio de craniectomfa previamente formado en la caja craneal del paciente a la derecha de la zona del cortex visual primario del cerebro a tratar. El ala semirrfgida 22 se desliza entre los hemisferios despues de la apertura de la duramadre. La caja 21 esta equipada con medios de fijacion 24 sobre el craneo del paciente.
Como se explica en relacion con las figuras 1 a 6B, los transductores ultrasonicos 4 estan distribuidos en la cara interna 2a de las cajas implantables para emitir unas ondas ultrasonicas focalizadas cuya frecuencia esta
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comprendida entre 200 KHz y 10 MHz. Las ondas ultrasonicas son focalizadas en una zona especffica de pequena superficie del cortex visual primario, por ejemplo una superficie de aproximadamente 1 mm2 del cortex visual primario, con el fin de activar este cortex visual de manera muy selectiva permitiendo al mismo tiempo respetar la somatotopfa del cerebro. Como se ha explicado anteriormente, la focalizacion de las ondas ultrasonicas se puede realizar de manera dinamica por medios electronicos de barrido de una o varias zonas diferentes del cortex visual a tratar, de manera simultanea o consecutiva, por las ondas ultrasonicas emitidas.
Por otra parte, para ajustar la potencia de las ondas ultrasonicas transmitidas y prevenir cualquier evento epileptico, se preve controlar de forma continua la actividad cerebral en la zona de emision ultrasonica del cortex visual considerado.
Los transductores ultrasonicos 4 son dirigidos como se ha explicado anteriormente, por el conversor electronico 7, de manera que las senales ultrasonicas focalizadas U sean una imagen sensorial, a saber una senal visual en la aplicacion considerada. Dicha senal visual es bien captada por un sensor 61, tal como un sistema de adquisicion de imagenes, o generada por un sistema de suministro de una informacion sensorial informatizada, totalmente virtual. En el ejemplo ilustrado en la figura 7, el sistema de adquisicion de imagenes 61 comprende por lo menos una camara para tomar imagenes en el entorno del paciente. La camara esta conectada en la entrada al conversor electronico 7 adaptado para descodificar y tratar la informacion visual percibida por la camara y transformarla en senales de control para los transductores ultrasonicos 4.
En un modo de realizacion, la informacion visual puede proceder directamente de datos informatizados procedentes de ficheros informaticos, sin necesidad de sistema de deteccion visual (camara). Esto permite aportar, de manera real, al cerebro, una informacion sensorial informatizada totalmente virtual. Dichos ficheros informaticos pueden ser almacenados en un telefono movil o ser recibidos directamente por internet en tiempo real en este telefono movil. Asf, el conversor electronico 7 esta conectado en la entrada, a un sistema de suministro de una informacion sensorial informatizada, que procede de un aparato distante, o almacenada en dicho sistema.
Segun una variante de realizacion, el conversor electronico 7 comprende unos medios de comunicacion cableada o inalambrica, con el dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 y en particular, con las dos cajas implantables 21. Por ejemplo, la camara 61 puede estar integrada en unas gafas L que llevan tambien el conversor electronico 7.
El sistema de tratamiento 1 segun la invencion comprende tambien unos medios de control del dispositivo de estimulacion ultrasonica 3 que permite el encendido y el apagado del dispositivo de estimulacion ultrasonica 3. Como se ha indicado anteriormente, estos medios de control se pueden realizar de diferentes maneras, como por ejemplo, con la ayuda de un sistema de control externo conectado al dispositivo de estimulacion ultrasonica 3, a traves de la piel del craneo C o con la ayuda de una transmision inalambrica.
El sistema de tratamiento 1 de la vision comprende, por supuesto, unos medios 8 de alimentacion electrica del dispositivo de estimulacion ultrasonica 3, de la camara y del conversor electronico 7. De manera clasica, estos medios de alimentacion electrica 8 pueden consistir en acumuladores de energfa dispuestos en las cajas 2 o tambien por una baterfa subcutanea implantada debajo de la piel del craneo o a distancia de la cabeza del paciente. Dicha baterfa puede tambien ser cargada por un sistema de carga externo, tal como un sistema magnetico.
El sistema de tratamiento 1 de la invencion permite tambien controlar la actividad cerebral del cerebro B del paciente tratado durante el tratamiento por medio de electrodos de contacto 11 y asf ajustar la potencia de las ondas ultrasonicas U transmitidas y prevenir cualquier evento epileptico. Se controla asf ventajosamente de forma continua la actividad electrica cerebral en la zona de emision ultrasonica del cortex considerado.
El sistema de tratamiento 1 de la invencion permite tambien controlar la difusion de las ondas ultrasonicas en el cerebro B del paciente tratado antes y durante el tratamiento por grabacion de las ondas ultrasonicas reflejadas reenviadas por el cerebro, con el fin de conocer el fndice de atenuacion acustico del cerebro del paciente, detectar eventuales modificaciones estructurales del tejido, detectar eventuales modificaciones de la perfusion cerebral para modular y ajustar lo mejor posible la intensidad de las ondas emitidas.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema (1) para tratar por lo menos una capacidad sensorial de una persona, que comprende un dispositivo de estimulacion que comprende un conversor electronico (7) de una senal sensorial en senales electronicas de control de por lo menos un transductor para emitir unas senales de imagenes de la senal sensorial, siendo el dispositivo de estimulacion un dispositivo de estimulacion ultrasonica (3) directa del cortex sensorial del cerebro (B) del paciente, comprendiendo el dispositivo de estimulacion ultrasonica:
    - por lo menos un soporte (2,21) implantable en el craneo (C) del paciente y que comprende por lo menos una pared interna (22);
    caracterizado por que el dispositivo de estimulacion ultrasonica comprende
    - por lo menos un transductor ultrasonico (4) llevado por el soporte (2) y que comprende medios para emitir unas ondas ultrasonicas focalizadas (U) a traves de la pared interna (22) del soporte, sin atravesar el craneo (C) en direccion de una zona determinada del cortex sensorial del cerebro (B) del paciente, para generar una modulacion de la actividad cerebral en este cortex, siendo este transductor ultrasonico (4) dirigido por el conversor electronico para emitir unas senales ultrasonicas focalizadas (U), imagenes de la senal sensorial.
  2. 2. Sistema de tratamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el conversor electronico (7) esta conectado en la entrada a por lo menos un sensor (6, 61) adaptado para captar una senal sensorial (5) presente en el entorno de la persona.
  3. 3. Sistema de tratamiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el sensor (6) es un microfono adaptado para captar los sonidos ambientales, y por que el transductor ultrasonico (4) focaliza las ondas ultrasonicas en direccion de una zona determinada del cortex auditivo primario del cerebro (B) del paciente.
  4. 4. Sistema de tratamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el soporte comprende una caja (2) equipada con medios de fijacion (24) en el craneo del paciente y preferentemente en un orificio de trepano, comprendiendo la caja (2) una pared externa (21) conectada a la pared interna (22) por medio de una pared periferica (23).
  5. 5. Sistema de tratamiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el sensor (61) es un sistema de adquisicion de imagenes, y por que el transductor ultrasonico (4) focaliza las ondas ultrasonicas en direccion de una zona determinada del cortex cerebral visual del paciente.
  6. 6. Sistema de tratamiento segun la reivindicacion 1 o 5, caracterizado por que el dispositivo de estimulacion ultrasonica (3) comprende dos cajas implantables (21) en las que estan montados los transductores ultrasonicos (4), presentando cada caja implantable (21) una cara interna a traves de la cual se emiten las ondas ultrasonicas focalizadas, estando cada caja implantable provista de un ala semirrfgida (22) concava que presenta una cara interna que prolonga la cara interna de la caja y a traves de la cual se emiten tambien las ondas ultrasonicas focalizadas.
  7. 7. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el dispositivo de estimulacion ultrasonica (3) comprende unos medios de focalizacion y de orientacion variable de las ondas ultrasonicas (U) emitidas en direccion a la zona del cortex sensorial considerada.
  8. 8. Sistema (1) de tratamiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por que los medios de focalizacion y de orientacion de las ondas ultrasonicas (3) comprenden unos medios electronicos de barrido de por lo menos una zona del cortex sensorial a tratar por las ondas ultrasonicas (U) emitidas.
  9. 9. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la pared inferior (22) del soporte (2) comprende una superficie externa recubierta de un material flexible de grosor variable para procurar una interfaz de contacto continuo con el cerebro (B) o la duramadre y facilitar la propagacion de las ondas ultrasonicas (U) en el cerebro (B).
  10. 10. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que los medios de ajuste y de control comprenden un mando a distancia externo de control y direccion inalambrico del dispositivo de estimulacion ultrasonica.
  11. 11. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que los medios de ajuste y de control comprenden un dispositivo de control externo conectable al dispositivo de estimulacion ultrasonica (3).
  12. 12. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que los medios de alimentacion electrica (8) comprenden por lo menos una baterfa de acumulador dispuesta en la caja (2) o implantada de manera subcutanea en el cuerpo del paciente.
  13. 13. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende unos electrodos (11) a nivel de una superficie de contacto externa de la pared interna (22) de la caja (2) para controlar la actividad electrica cerebral y asegurar la prevencion de cualquier evento epileptico.
    5 14. Sistema (1) de tratamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un
    interruptor de parada de urgencia (9) en la pared superior del soporte.
  14. 15. Sistema (1) de tratamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el conversor electronico (7) esta conectado en entrada a un sistema de suministro de una informacion sensorial informatizada, almacenada en dicho 10 sistema, o procedente de un aparato distante.
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