ES2960730T3

ES2960730T3 - Bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) subumbral tras cebado supraumbral

Info

Publication number: ES2960730T3
Application number: ES21194113T
Authority: ES
Inventors: Tina L Vrabec; Laura Shaw; Kevin L Kilgore; Niloy Bhadra
Original assignee: Case Western Reserve University
Current assignee: Case Western Reserve University
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2024-03-06
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: US20210060344A1; AU2018397759A1; EP3932471A1; WO2019133784A1; AU2018397759B2; AU2023200544A1; EP3731927B1; EP3932471B1; CA3086397A1; ES2899684T3; EP3731927A1

Abstract

Se puede mantener un bloqueo de la conducción nerviosa de CC suministrando una corriente continua (CC) por debajo del umbral después de cebar una estructura neuronal con una CC por encima del umbral. Un generador de formas de onda puede proporcionar una forma de onda de CC que incluye una primera fase con una primera amplitud capaz de proporcionar un bloqueo de la conducción nerviosa de una estructura neuronal en 1 segundo y una segunda fase con una segunda amplitud menor que la primera amplitud. Uno o más electrodos pueden administrar la primera fase a la estructura neural por primera vez para proporcionar el bloqueo de la conducción nerviosa de la estructura neural en 1 segundo y administrar la segunda fase a la estructura neural por segunda vez para mantener el bloqueo de la estructura neural. estructura neuronal. Al mantener el bloqueo de la conducción nerviosa de CC con la CC subumbral, se puede ahorrar una cantidad significativa de energía, lo que da como resultado una mayor duración de la batería del generador de formas de onda. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) subumbral tras cebado supraumbral

Campo técnico

[0001] La presente divulgación se refiere generalmente a un bloqueo de conducción nerviosa y, más específicamente, a sistemas y métodos que suministran un bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) subumbral tras cebado con una CC supraumbral.

Antecedentes

[0002] Muchas enfermedades neurológicas se caracterizan por una actividad neural no deseada llevada a cabo dentro del tejido neural (por ejemplo, a lo largo de axones periféricos) y que provoca efectos patológicos (por ejemplo, dentro de un órgano específico). Se ha demostrado que la aplicación de un campo eléctrico al tejido neural produce un bloqueo eléctrico de esta conducción de actividad neural dentro del tejido neural. La corriente alterna de frecuencia de kilohercios (KHFAC), por ejemplo, puede producir una despolarización de estado estacionario en el tejido neural, lo que causa un bloqueo de conducción nerviosa de KHFAC. A pesar de que el bloqueo de conducción nerviosa de KHFAC ha sido ampliamente explorado y parecía prometedor, no se ha adoptado clínicamente debido a la producción de una respuesta de inicio no deseada en el nervio. Pese a que es posible neutralizar por completo la respuesta de inicio mediante la aplicación de una forma de onda de corriente continua (CC) corta a través de un electrodo flanqueante, la conducción nerviosa se pierde tras varias aplicaciones de la forma de onda de CC.

La CC se ha convertido en una candidata atractiva que se puede usar para conseguir el bloqueo de conducción nerviosa. De hecho, la aplicación de una CC sola puede proporcionar o bien despolarización o bien hiperpolarización (dependiendo de la polaridad de la señal) y produce un bloqueo de conducción nerviosa completo sin la respuesta de inicio del bloqueo de conducción nerviosa de KHFAC. Adicionalmente, se puede evitar la excitación de ruptura anódica en cese mediante el diseño de la forma de onda de bloqueo de conducción nerviosa de CC. Por tanto, la CC es generalmente la forma preferida para suministrar el bloqueo de conducción nerviosa. La eficacia del bloqueo de conducción nerviosa de CC depende de la magnitud del campo eléctrico que se aplica al nervio. El campo eléctrico más bajo que da como resultado un bloqueo funcional del nervio se denomina el "umbral de bloqueo", que varía para tejidos neurales diferentes. Experimentos recientes han demostrado que cuando se aplica un bloqueo a un umbral de bloqueo durante un periodo de tiempo prolongado, hay un retraso en la recuperación de la respuesta. Para muchas aplicaciones, sería ventajoso tener una recuperación instantánea.

[0003] El documento WO 2009/058258 A1 da a conocer un método de bloqueo de transmisión de señales a través de un nervio con actividad de inicio reducida incluye aplicar una HFAC a un axón de un nervio para bloquear la transmisión de señales a través del axón. El método también puede incluir aplicar una corriente continua (CC) al axón, aumentar la amplitud de la CC con el tiempo hasta una amplitud predeterminada, aplicar la HFAC y, a continuación, disminuir la CC. El método también puede incluir reducir temporalmente la amplitud de la HFAC para permitir la transmisión de señales a través del axón y posteriormente aumentar la amplitud para bloquear la transmisión sin desencadenar una respuesta de inicio. El método también puede incluir aplicar temporalmente una carga desequilibrada al nervio y luego equilibrar la carga con el tiempo.

El documento WO 2017/044542 A1 describe un sistema que puede alterar (por ejemplo, bloquear o atenuar) la conducción en un nervio mediante la aplicación transcutánea de corriente continua (tDCB). El sistema puede incluir un generador de corriente que genera una CC. Un primer electrodo cutáneo puede acoplarse al generador de corriente para suministrar la CC de manera transcutánea a través de un nervio diana a un segundo electrodo cutáneo. La conducción en el nervio diana se altera directamente como resultado de un campo eléctrico generado en respuesta a la CC.

El documento WO 2009/061813 A1 describe tratamientos neuronales multifrecuencia y sistemas y métodos asociados. Un método de acuerdo con una realización particular incluye al menos reducir el dolor del paciente mediante la aplicación de una primera señal eléctrica a una primera ubicación de destino de la región de la médula espinal del paciente a una frecuencia en un primer rango de frecuencia de hasta aproximadamente 1500 Hz, y la aplicación de una segunda señal eléctrica a una segunda ubicación de destino de la región de la médula espinal<del paciente a una frecuencia en un segundo rango de frecuencia de aproximadamente>2<500 Hz a>aproximadamente 100000 Hz.

Sumario

[0004] De conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de acuerdo con la<reivindicación independiente>1<.>

[0005] Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes. Los aspectos, realizaciones y ejemplos dados a conocer en el presente documento que no entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invención y se proporcionan meramente con fines ilustrativos.

[0006] La presente divulgación se refiere generalmente a un bloqueo de conducción nerviosa y, más específicamente, a sistemas y métodos que suministran un bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) subumbral tras cebado con una CC supraumbral. De manera ventajosa, el bloqueo de conducción nerviosa de CC subumbral, cuando se ceba el tejido neural con la CC supraumbral, mantiene el bloqueo de conducción nerviosa, mientras acelera la recuperación. Adicionalmente, la CC subumbral requiere menos potencia, lo que da como resultado un ahorro energético, prolongando de ese modo el dispositivo de batería del generador de forma de onda.

[0007] La presente divulgación puede incluir un sistema que puede suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de c C. El sistema incluye un generador de forma de onda para proporcionar una forma de onda de corriente continua (CC) que incluye una primera fase con una primera amplitud capaz de proporcionar un bloqueo de<conducción nerviosa de una estructura neural en>1<segundo y una segunda fase con una segunda amplitud menor>que la primera amplitud. Uno o más electrodos suministran la primera fase por primera vez para proporcionar el<bloqueo de conducción nerviosa de la estructura neural en>1<segundo y la segunda fase por segunda vez para>mantener el bloqueo de la estructura neural.

[0008] La presente divulgación puede incluir un método para suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de C<c>. Un generador de forma de onda puede configurar una primera fase de una forma de onda de CC con una primera amplitud capaz de proporcionar un bloqueo de conducción nerviosa de una estructura neural en un segundo. La primera fase de la forma de onda de CC se puede suministrar a través de uno o más electrodos por primera vez para proporcionar el bloqueo de conducción nerviosa de la estructura neural. El generador de forma de onda puede configurar una segunda fase de la forma de onda de CC con una segunda amplitud menor que la primera amplitud. La segunda fase de la forma de onda de CC se puede suministrar a través de uno o más electrodos por segunda vez para mantener el bloqueo de conducción nerviosa de la estructura neural.

Breve descripción de los dibujos

[0009] Las características anteriores y otras características de la presente divulgación serán evidentes para los expertos en la técnica a los que se refiere la presente divulgación tras la lectura de la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama que muestra un sistema que puede suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) con recuperación casi instantánea.

La figura 2 es un diagrama esquemático de un electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE) que<puede usarse por el sistema de la figura>1<;>

La figura 3 es un diagrama de flujo de procesos que ilustra un método para suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de CC con recuperación casi instantánea;

La figura 4 es un diagrama de flujo de procesos que ilustra un método para configurar el bloqueo de conducción nerviosa de CC de la figura 3 de conformidad con una entrada;

La figura 5 es una ilustración de ejemplo de una configuración experimental usando un electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE) para una aplicación de bloqueo de CC;

<La figura>6<es un gráfico que muestra un bloqueo porcentual conseguido para cinco animales frente a un>porcentaje de un umbral de bloqueo de una CC aplicada;

La figura 7 es un gráfico que muestra el tiempo de recuperación con un porcentaje de un umbral de bloqueo de una CC aplicada;

<La figura>8<es un gráfico que muestra la fuerza del tendón gastrocnemio cuando se aplica una CC a un umbral>de bloqueo;

La figura 9 es un gráfico que muestra la fuerza del tendón gastrocnemio cuando se aplica una CC a un 30 % del umbral de bloqueo; y

La figura 10 es un gráfico que muestra la fuerza del tendón gastrocnemio cuando se aplica una CC a un 30 % del umbral de bloqueo tras el cebado con una CC en el umbral de bloqueo.

Descripción detallada

1. Definiciones

[0010] A menos que se defina de otra manera, todos los términos técnicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende comúnmente un experto habitual en la técnica a la que pertenece la presente divulgación.

[0011] Tal como se usa en el presente documento, las formas en singular "un", "una", "el" y "la" también pueden incluir las formas en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

[0012] Tal como se usa en el presente documento, los términos "comprende" y/o "que comprende" pueden especificar la presencia de características, etapas, operaciones, elementos y/o componentes establecidos, pero no excluye la presencia o adición de una o más características, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos diferentes.

[0013] Tal como se usa en el presente documento, el término "y/o" puede incluir cualquier combinación y todas las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

[0014] Tal como se usa en el presente documento, los términos "primero/a", "segundo/a", etc. no deberían limitar los elementos que describen estos términos. Estos términos solo se usan para distinguir un elemento de otro. Por tanto, un "primer" elemento analizado más adelante también podría designarse como un "segundo" elemento sin alejarse de las enseñanzas de la presente divulgación. La secuencia de operaciones (o acciones/etapas) no se limita al orden presentado en las reivindicaciones o figuras a menos que se indique de manera específica lo contrario.

[0015] Tal como se usa en el presente documento, los términos "bloqueo de conducción nerviosa" y "bloqueo" pueden hacer referencia a la atenuación de la conducción en tejido neural debido a un cambio en el campo eléctrico provocado por la aplicación de una señal eléctrica al nervio. Atenuar la conducción puede hacer referencia a acabar con el 100 % o menos (por ejemplo, 90 %, 80 %, 70 %, 60 %, 50 % o similares) de los potenciales de acción que viajan a través del tejido neural diana. En un ejemplo, cuando se atenúa la conducción nerviosa, un nervio diana tendrá un umbral de activación aumentado y de ese modo será más difícil excitar el nervio diana. En otro ejemplo, la velocidad de conducción en el nervio diana puede disminuir cuando se atenúa la conducción nerviosa.

[0016] Tal como se usa en el presente documento, el término "electrodo" hace referencia a un conductor a través del cual la electricidad entra o sale de un objeto, sustancia o región. El electrodo puede ser un electrodo superficial/transcutáneo, un electrodo percutáneo, un electrodo subcutáneo (por ejemplo, un manguito del nervio) o similares.

[0017] Tal como se usa en el presente documento, el término "electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE)" puede hacer referencia a un diseño de electrodo en el que se separa un electrodo de una estructura neural mediante una columna de electrolito. El SINE usa acoplamiento iónico, que separa el flujo de electrones y el flujo de iones. Debido a que los reaccionantes de la reacción electroquímica son independientes de la estructura neural, los productos de la reacción electroquímica dañina son independientes de la estructura neural. Por consiguiente, el SINE proporciona una manera menos perjudicial de suministrar corriente continua (CC) a un tejido para realizar bloqueo de conducción nerviosa.

[0018] Tal como se usa en el presente documento, el término "manguito del nervio" hace referencia a un diseño de electrodo en el que se incluyen dos o más contactos en un alojamiento que rodea una estructura neural (por ejemplo, un nervio). Un ejemplo de un manguito del nervio es un electrodo de manguito de tinta de carbono (que puede incluir contactos de lámina de platino recubiertos con tinta de carbono para aumentar la capacidad de carga).

[0019] Tal como se usa en el presente documento, los términos "corriente continua" o "CC" pueden hacer referencia a un flujo unidireccional de carga eléctrica. En algunos casos, la CC puede tener una meseta de una polaridad catódica o una polaridad anódica. La CC se puede representar además como una forma de onda que incluye un incremento desde una posición cero hasta la meseta. En algunos casos, la forma de onda también puede incluir una disminución desde la posición de meseta hasta la posición cero. En todavía otros casos, la forma de onda puede incluir una meseta posterior de la polaridad opuesta (en tales casos, la forma de onda puede ser una forma de onda bifásica estando la segunda fase configurada para reducir la carga o bien como una forma de onda de carga equilibrada o una forma de onda de carga desequilibrada). La forma de onda también puede incluir incrementos y disminuciones desde cero hasta la meseta y/o desde la meseta hasta cero.

[0020] Tal como se usa en el presente documento, el término "bloqueo de corriente continua" o "bloqueo de CC" puede hacer referencia a la aplicación de un pulso de corriente continua con polaridad configurada para despolarización o hiperpolarización para provocar cambios en el campo eléctrico suficientes para alterar la conducción en el nervio.

[0021] Tal como se usa en el presente documento, los términos "alterar" o "que altera", cuando se usan con referencia a la conducción nerviosa, pueden hacer referencia a afectar o cambiar una manera en la que se conducen los potenciales de acción en una estructura neural. En algunos casos, la conducción se puede alterar acabando con un potencial de acción en algún momento a medida que viaja a lo largo del nervio (también denominada conducción "de bloqueo"). En otros casos, la conducción se puede alterar aumentando el valor de activación y/o disminuyendo la velocidad de conducción (también denominada conducción "de atenuación").

[0022] Tal como se usa en el presente documento, los términos "umbral de bloqueo" y "umbral" pueden hacer referencia al valor de amplitud más bajo de una CC al que se produce un bloqueo de conducción nerviosa en 30 segundos de aplicación.

[0023] Tal como se usa en el presente documento, el término "supraumbral" puede hacer referencia a un valor de amplitud mayor que o igual al umbral de bloqueo.

[0024] Tal como se usa en el presente documento, el término "subumbral" puede hacer referencia a un valor de amplitud menor que el umbral de bloqueo.

[0025] Tal como se usa en el presente documento, el término "cebado" puede hacer referencia a la preparación de una estructura neural para el bloqueo de conducción nerviosa.

[0026] Tal como se usa en el presente documento, los términos "tejido neural" y "estructura neural" pueden hacer referencia al tejido relacionado con el sistema nervioso central, el sistema nervioso periférico, el sistema nervioso autónomo y el sistema nervioso entérico. El término tejido neural o estructura neural, en algunos casos, puede incluir uno o más nervios y/o fibras neurales.

[0027] Tal como se usa en el presente documento, el término "nervio" puede hacer referencia a una o más fibras que emplean señales eléctricas y químicas para transmitir información. Un nervio puede hacer referencia a un componente del sistema nervioso central o del sistema nervioso periférico. Por ejemplo, en el sistema nervioso periférico, un nervio puede transmitir información motora, sensorial, autónoma y/o entérica desde una parte del cuerpo a otra.

[0028] Tal como se usa en el presente documento, el término "trastorno neurológico" puede hacer referencia a una afección o enfermedad caracterizada al menos en parte por la conducción anómala en uno o más nervios. El trastorno neurológico puede estar en el sistema motor, el sistema sensorial y/o el sistema autónomo.

[0029] Tal como se usa en el presente documento, los términos "sujeto" y "paciente" se pueden usar de manera intercambiable y hacen referencia a cualquier organismo de sangre caliente que incluye, pero no se limita a, un ser humano, un cerdo, una rata, un ratón, un perro, un gato, una cabra, una oveja, un caballo, un mono, un simio, un conejo, una vaca, etc.

[0030] Tal como se usa en el presente documento, el término "profesional médico" puede hacer referencia a un individuo que proporciona cuidados a un paciente. Un profesional médico puede ser, por ejemplo, un médico, un asociado médico, un estudiante, un enfermero, un cuidador o similares.

II. Resumen

[0031] La presente divulgación se refiere generalmente a un bloqueo de conducción nerviosa debido a la aplicación de un campo eléctrico a una o más estructuras neurales. La corriente continua (CC) es generalmente la manera preferida de suministrar aplicaciones de bloqueo de conducción nerviosa porque la aplicación de la CC sola puede proporcionar o bien despolarización o bien hiperpolarización (dependiendo de la polaridad de la señal de CC) y producir un bloqueo de conducción completo (dependiendo de la magnitud de la señal de CC) sin producir una respuesta de inicio y se puede configurar la forma de onda de CC para evitar la excitación de ruptura anódica en cese. Sin embargo, cuando se aplica una CC a un umbral de bloqueo (proporcionando el campo eléctrico más bajo que da como resultado un bloqueo funcional de la conducción dentro de la estructura neural) durante un periodo de tiempo prolongado, existe un retraso en la recuperación de la respuesta. Para muchas aplicaciones, sería ventajoso tener una recuperación instantánea.

[0032] Se puede conseguir una recuperación instantánea de este tipo mediante la aplicación de la CC de manera diferente. La presente divulgación se refiere, más específicamente, a sistemas y métodos que suministran un bloqueo de conducción nerviosa de CC subumbral de una estructura neural tras el cebado de la estructura neural con una CC supraumbral. Un generador de forma de onda puede generar una primera fase de una forma de onda de CC con la amplitud supraumbral para proporcionar un bloqueo de conducción nerviosa de una estructura neural en 1 segundo y una segunda fase de la forma de onda de<c>C con una amplitud subumbral. Uno o más electrodos pueden suministrar la primera fase para la estructura neural por primera vez para proporcionar el bloqueo de conducción nerviosa de la estructura neural en 1 segundo y suministrar la segunda fase a la estructura neural por segunda vez para mantener el bloqueo de la estructura neural. Al mantener el bloqueo de conducción nerviosa de CC con la CC subumbral, se puede producir un ahorro energético importante, prolongando la vida útil de la batería del generador de forma de onda.

MI. Sistemas

[0033] La presente divulgación puede incluir un sistema 10 (figura 1) que puede suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) con recuperación casi instantánea de la conducción después de que se corte la CC. Pese a que la CC es generalmente la manera preferida de suministrar bloqueo de conducción nerviosa, cuando se aplica una CC a un umbral de bloqueo (proporcionando el campo eléctrico más bajo que da como resultado un bloqueo funcional de la conducción dentro de la estructura neural) durante un periodo de tiempo prolongado, existe un retraso en la recuperación de la conducción. Para muchas aplicaciones, sería ventajoso si la recuperación de la conducción se produjera más rápido, idealmente al instante. El sistema 10 proporciona un mecanismo para la recuperación casi instantánea - mediante el inicio del bloqueo de conducción nerviosa de CC con una primera fase supraumbral de una forma de onda de CC y el mantenimiento del bloqueo de conducción nerviosa de CC con una segunda fase subumbral de la forma de onda de CC.

[0034] El sistema 10 puede incluir un generador de forma de onda 14 para configurar la forma de onda de CC acoplada a uno o más electrodos 12 (incluyendo un electrodo de origen y un electrodo de retorno) para suministrar la forma de onda de CC a una estructura neural para conseguir el bloqueo de conducción nerviosa. En un ejemplo, la estructura neural puede ser un nervio periférico (por ejemplo, motor, sensorial y/o autónomo/entérico) o un nervio o tejido nervioso que comprende el sistema nervioso central (por ejemplo, encéfalo y/o médula espinal). El bloqueo de conducción nerviosa de CC se puede usar para tratar diversos trastornos neurológicos que incluyen, pero no se limitan a, dolor neuropático crónico o espasticidad muscular. El bloqueo de conducción nerviosa de CC también se puede usar para modular o inhibir la actividad neural en el sistema autónomo o entérico. Adicionalmente, el bloqueo de conducción nerviosa de CC se puede usar para tratar aplicaciones regionales, tales como el tratamiento de la cefalea crónica o el control de la vejiga.

[0035] El generador de forma de onda 14 puede ser implantable en y/o externo al cuerpo de un paciente. Adicionalmente, el generador de forma de onda 14 puede incluir una fuente de alimentación, que puede ser una batería (tal como una batería recargable), potencia de línea o similares. La fuente de alimentación puede proporcionar potencia a uno o más de una memoria no transitoria (M) 15, un procesador (P) 17 o un sistema de circuitos (C) 18. En algunos casos, el acoplamiento del generador de forma de onda 14 a cada uno de los uno o más electrodos 12 se puede producir mediante una conexión por cable (por ejemplo, mediante un cable externo, un cable percutáneo o un cable subcutáneo). En otros casos, el acoplamiento del generador de forma de onda 14 al uno o más electrodos 12 se puede producir mediante una conexión inalámbrica (por ejemplo, los electrodos se alimentan por inducción, los electrodos tienen su propia fuente de alimentación y/u otros componentes, etc.). En todavía otros casos, el acoplamiento del generador de forma de onda 14 al uno o más electrodos 12 se puede producir mediante una conexión que es tanto por cable como inalámbrica.

[0036] El generador de forma de onda 14 puede ser cualquier dispositivo configurado o programado para configurar, generar y suministrar (al/a los electrodo(s) 12) las una o más formas de onda de CC especificadas para su aplicación al tejido neural diana para conseguir una alternancia en su conducción. Un ejemplo de un generador de forma de onda 14 es un generador portátil alimentado por batería (el generador de forma de onda 14 colocado externamente). Otro ejemplo de un generador de forma de onda 14 es un generador implantable (IPG) (por lo menos una parte del generador de forma de onda 14 colocada de manera subcutánea). Se apreciará que el generador de forma de onda 14 puede incluir componentes adicionales para configurar de manera selectiva la forma de onda actual, tal como un modulador de la amplitud (no mostrado).

[0037] El generador de forma de onda 14 puede configurar las una o más formas de onda de CC con por lo menos dos fases: una primera fase supraumbral y una segunda fase subumbral. Para ello, el generador de forma de onda 14 puede determinar un umbral de bloqueo (que puede ser un valor anódico o un valor catódico) basándose en la estructura neural que se encuentra bloqueada y/o en la aplicación para la que se usa el bloqueo. Por ejemplo, el generador de forma de onda puede tener información almacenada en la memoria no transitoria 15 relacionada con el umbral de bloqueo de diferentes estructuras neurales. Como otro ejemplo, el generador de forma de onda 14 puede recibir una entrada (por ejemplo, desde un dispositivo de entrada 16, que puede permitir la entrada manual o la entrada automática) correspondiente al umbral de bloqueo. Debe observarse que la primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral se pueden generar de manera secuencial o con un intervalo entre la generación de la primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral. La primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral se pueden configurar (por ejemplo, por el procesador 17 y/o el sistema de circuitos 18) con determinadas amplitudes (basándose en el umbral de bloqueo) y tiempos (siendo el tiempo que aplicó la primera fase supraumbral menor que el tiempo que aplicó el segundo impulso subumbral).

[0038] La primera fase supraumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud mayor que o igual al umbral de bloqueo. La segunda fase subumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud menor que el umbral de bloqueo (tan baja como sea posible para mantener el bloqueo de la estructura neural). Por ejemplo, la fase subumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud entre el 0 y 99 % de la fase supraumbral de la forma de onda de CC. Como otro ejemplo, la fase subumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud menor que o igual a 95 %, 90 %, 85 %, 80 %, 75 %, 70 %, 65 %, 60 %, 55 %, 50 %, 45 %, 40 %, 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 15 %, 10 %, 5 % de la fase supraumbral de la forma de onda de CC. La amplitud subumbral puede reducir el consumo eléctrico del generador de forma de onda 14 en comparación con la potencia que se consumiría si la primera amplitud supraumbral se aplicara durante el mismo tiempo que se aplican la primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral. En algunos casos, se puede aplicar una fase inversa tras la segunda fase subumbral combinada.

[0039] El generador de forma de onda 14 puede enviar la CC con la primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral a uno o más electrodos 12 (electrodos de origen) para el suministro del bloqueo de conducción de CC a la estructura neural. Por ejemplo, los uno o más electrodos de origen pueden incluir un electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE) 20, tal como se ilustra en la figura 2. El SINE separa un electrodo de metal 22 de una interfaz neural 28 por un electrolito 24 y un bloqueador 26 para confinar cualquier producto de reacción lejos de la estructura neural. La interfaz neural 28 usada con el SINE puede ser un electrodo superficial/transcutáneo, un electrodo percutáneo y/o un electrodo subcutáneo. Los uno o más electrodos 12 también pueden incluir un electrodo de retorno, que puede ser un único electrodo situado lejos de los electrodos de origen, parte del generador de forma de onda 14 o similares.

[0040] Se puede suministrar la primera fase supraumbral a la estructura neural a través de los electrodos de origen por primera vez para proporcionar el bloqueo de conducción nerviosa a la estructura neural. El primer impulso supraumbral puede establecer un bloqueo de conducción nerviosa en la estructura neural en 1 segundo. El primer impulso supraumbral se puede aplicar por primera vez determinado por el generador de forma de onda 14. A continuación, el segundo impulso subumbral se puede suministrar a la estructura neural a través de los electrodos de origen por segunda vez para mantener el bloqueo de conducción nerviosa. El segundo impulso subumbral, en algunos casos, puede seguir inmediatamente al primer impulso supraumbral. Sin embargo, en otros casos, puede producirse un retraso (por ejemplo, menor que 100 ms, tal como 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10 o 5 ms) entre el impulso supraumbral y el impulso subumbral. El segundo impulso subumbral se puede aplicar por segunda vez determinado por el generador de forma de onda (a pesar de que no es estrictamente necesario, la segunda vez puede ser más larga que la primera vez). En un ejemplo, el primer impulso supraumbral se puede aplicar durante 60 segundos y el segundo impulso subumbral se puede aplicar durante 600 segundos. Cuando se corta la segunda fase subumbral, la estructura neural puede recuperarse de manera acelerada, de manera que se restablece la conducción casi al instante (por ejemplo, cualquier valor desde 0 hasta 500 s; tal como, menor que 500 s, 400 s, 300 s, 200 s, 100 s, 50 s, 25 s, 15 s, 10 s, 5 s o 0 s).

[0041] En algunos casos, una o más de la primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral se puede modificar de conformidad con una entrada desde un dispositivo de entrada 16. El dispositivo de entrada 16 puede proporcionar una entrada manual y/o una entrada automática al generador de forma de onda 14 relacionada con una modificación de la primera fase supraumbral y/o la segunda fase subumbral que se desea hacer. Por ejemplo, cuando el dispositivo de entrada 16 proporciona la respuesta automática, el dispositivo de entrada 16 puede ser un controlador de hardware que incluye una memoria no transitoria y un procesador. En este ejemplo, el controlador de hardware puede ser un controlador proporcional simple o un controlador de retroalimentación sofisticado que usa un modelo configurado para estimar por lo menos una propiedad del sistema dinámica. La propiedad del sistema dinámica puede ser de la estructura neural, una o más formas de onda de CC y/o el uno o más electrodos 12.

IV. Métodos

[0042] La presente divulgación incluye un método 30 (figura 3) para suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de CC con recuperación instantánea. El método 40 de la figura 4 amplía el método 30 e ilustra un ejemplo de configuración del bloqueo de conducción nerviosa de CC de conformidad con una entrada. Los métodos 30 y 40<se pueden ejecutar usando el sistema>10<mostrado en la figura>1<y descrito anteriormente.>

[0043] Los métodos 30 y 40 se ilustran como diagramas de flujo de procesos con ilustraciones de flujograma. En aras de la simplicidad, los métodos 30 y 40 se muestran y describen como que se ejecutan en serie; sin embargo, debe entenderse y reconocerse que la presente divulgación no está limitada por el orden ilustrado, ya que algunas etapas podrían producirse en órdenes diferentes y/o al mismo tiempo con otras etapas mostradas y descritas en el presente documento. Además, puede que no se requieran todos los aspectos ilustrados para implementar los métodos 30 y 40.

[0044] Haciendo referencia ahora a la figura 3, se ilustra un método 30 para suministrar un bloqueo de conducción nerviosa de CC con recuperación instantánea. El bloqueo de conducción nerviosa de CC, en algunos casos, puede ser un bloqueo completo. En otros casos, el bloqueo de conducción nerviosa de CC puede ser un bloqueo parcial.

[0045] En la etapa 32, una o más formas de onda de corriente continua (CC) se pueden configurar (por ejemplo, por el generador de forma de onda 14) con una primera fase supraumbral y una segunda fase subumbral. La primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral se pueden generar de manera secuencial o después de una pausa temporal entre las generaciones. La primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral se pueden configurar con determinadas amplitudes (basándose en el umbral de bloqueo) y tiempos. El umbral de bloqueo puede ser un valor anódico o catódico que se determina basándose en la estructura neural destinada al bloqueo de conducción nerviosa de CC. En algunos ejemplos, la estructura neural puede ser un nervio periférico o fibras neurales (por ejemplo, motor, sensorial, entérico y/o autónomo) o un nervio o tejido nervioso que comprende el sistema nervioso central (por ejemplo, encéfalo y/o médula espinal). La primera fase supraumbral de la forma de onda de CC pude tener una amplitud mayor que o igual al umbral de bloqueo. La segunda fase subumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud menor que el umbral de bloqueo (tan baja como sea posible para mantener el bloqueo de la estructura neural). Por ejemplo, la fase subumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud entre el 0 y 99 % de la fase supraumbral de la forma de onda de CC. Como otro ejemplo, la fase subumbral de la forma de onda de CC puede tener una amplitud menor que o igual a 95 %, 90 %, 85 %, 80 %, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% de la fase supraumbral de la forma de onda de CC. La amplitud subumbral puede reducir el consumo eléctrico del generador de forma de onda en comparación con la potencia que se consumiría si la primera amplitud supraumbral se aplicara durante el mismo tiempo que la primera fase supraumbral y la segunda fase subumbral combinadas.

[0046] En la etapa 34, se puede suministrar la primera fase supraumbral a la estructura neural a través de uno o<más electrodos (por ejemplo, electrodo(s)>12<) por primera vez para proporcionar el bloqueo de conducción nerviosa>a la estructura neural. El primer impulso supraumbral puede establecer un bloqueo de conducción nerviosa en la estructura neural en 1 segundo. En la etapa 36, el segundo impulso subumbral se puede suministrar a la estructura<neural a través de los uno o más electrodos (por ejemplo, electrodo(s)>12<) por segunda vez para mantener el>bloqueo de conducción nerviosa. Cuando se corta la segunda fase subumbral, la estructura neural puede recuperarse de manera acelerada, de manera que se restablece la conducción casi al instante (por ejemplo, cualquier valor desde 0 hasta 500 s; tal como, menor que 500 s, 400 s, 300 s, 200 s, 100 s, 50 s, 25 s, 15 s, 10 s, 5 s o 0 s).

[0047] Los uno o más electrodos se pueden configurar para suministrar el primer impulso supraumbral y el segundo impulso subumbral de manera transcutánea, percutánea o subcutánea. En algunos casos, los uno o más electrodos pueden incluir por lo menos un electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE). Una parte del SINE que está en contacto con un electrodo de metal se puede rellenar con carbono de alta área superficial para crear una suspensión, que puede aumentar la capacidad de carga del SINE. Por ejemplo, el SINE confina productos de reacción cerca del electrodo para que puedan suministrarse formas de onda de CC monofásicas al nervio.

[0048] La figura 4 proporciona un ejemplo 40 de configuración del bloqueo de conducción nerviosa de CC de conformidad con una entrada. En este ejemplo, se puede configurar la segunda fase subumbral; sin embargo, también se puede configurar de manera similar la primera fase supraumbral. En la etapa 42, se puede recibir una entrada relacionada con la segunda fase subumbral. La entrada puede estar relacionada con la amplitud subumbral o el momento en el que se suministra la segunda fase subumbral. Adicionalmente, en algunos casos, la entrada puede ser una entrada manual, pero en otros casos, la entrada puede estar automatizada (por ejemplo, por un dispositivo controlador, tal como un controlador proporcional o un controlador de retroalimentación que estima propiedades del sistema dinámicas, con una memoria no transitoria y un procesador que pueden proporcionar un control automático y autónomo (sin requerir la intervención de un usuario)). En la etapa 44, se puede configurar el segundo impulso subumbral de la forma de onda de CC de conformidad con la entrada. En algunos casos, se puede configurar el segundo impulso subumbral de la forma de onda de CC de conformidad con la entrada a medida que se suministra el segundo impulso subumbral.

V. Experimental

[0049] El siguiente experimento muestra el uso de un bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) subumbral tras el cebado con una CC supraumbral. La técnica de "cebado" se puede usar para aumentar la cantidad de bloqueo que se puede conseguir a valores subumbral mientras se reduce la cantidad de tiempo de recuperación necesario para restaurar el funcionamiento en el tejido neural. La disminución en el tiempo de recuperación permitiría que el bloqueo de conducción nerviosa permanezca encendido durante un periodo de tiempo más largo mientras que todavía hay una recuperación casi instantánea.

[0050] Se muestran los siguientes resultados experimentales con fines meramente ilustrativos y no se pretende que limiten el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Métodos

Configuración experimental

[0051] Se realizaron experimentosin vivoen cinco ratas Sprague-Dawley usando un electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE) (un ejemplo del cual se muestra en la figura 5). El electrodo SINE separa físicamente el electrodo de metal y la interfaz del manguito del nervio por una columna de electrolito. Cualquier reacción que se produzca en el electrodo de metal está contenida en el electrolito.

[0052] Para mejorar la capacidad de carga, el electrolito era un carbono de alta área superficialrsuspensión" salina. Para mejorar la capacidad del electrodo SINE, se añadió carbono de alta área superficial (YP-50) a la solución salina para formar una pasta rígida. Todo el carbono en la pasta estaba disponible electroquímicamente para carga capacitiva (de capa doble). Un filtro de jeringa evitó que el carbono se filtrase en la conexión del electrolito hasta el nervio. Se conectó un manguito de silicona con el nervio.

[0053] Un generador de corriente de Keithley controlado por corriente proporcionó la forma de onda de CC para el bloqueo de conducción nerviosa de CC. Se situó un electrodo de estimulación proximal en el nervio ciático. Se aplicó el electrodo de bloqueo a 1 mm distalmente a través de una incisión independiente. El tendón gastrocnemio se instrumentalizó para registrar las fuerzas.

Pruebas "in vivo"

[0054] Se definió el umbral de bloqueo como el valor más bajo al que se produjo el bloqueo completo en 30 segundos de aplicación. Se determinó el umbral de bloqueo al inicio de cada experimento.

[0055] Las pruebas realizadas fueron la prueba de porcentaje de bloqueo y la prueba de cebado. La prueba de porcentaje de bloqueo determinó la cantidad de bloqueo a valores subumbral cogiendo un porcentaje del umbral de bloqueo. La prueba de cebado incluyó ajustar la salida de corriente al umbral de bloqueo durante 60 segundos. Después, la salida se convirtió en uno de tres valores subumbral durante 10 minutos. Se registró durante todo el tiempo el porcentaje de bloqueo según se determinó por la fuerza. El orden de la prueba subumbral se aleatorizó en conjuntos de tres. El bloqueo se mantuvo durante 10 minutos y después se registró la cantidad de tiempo para un espasmo de fuerza inicial.

Resultados

Prueba de porcentaje de bloqueo

[0056] Porcentaje de bloqueo - Para los cinco animales, el porcentaje de bloqueo aumentó durante la aplicación subumbral cuando se aplicó un periodo de 60 segundos inicial de bloqueo completo al umbral de bloqueo (tal como se muestra en la figura 6). En dos animales, el uso de la técnica de cebado dio como resultado un bloqueo completo para valores subumbral analizados. Los umbrales de bloqueo oscilaron entre -0,8 mA y -5,0 mA.

[0057] Recuperación (mostrada en la figura 7) - Para los tres animales que no tuvieron un bloqueo completo en todos los ensayos, el periodo de tiempo de recuperación se redujo por debajo de 15 segundos en todos los ensayos. Para los dos animales con bloqueo completo, la cantidad de tiempo necesaria para la recuperación aumentó ya que aumentó el valor subumbral usado.

Prueba de cebado

[0058] En el umbral de bloqueo, la fuerza desciende a cero en los 30 segundos de la aplicación del bloqueo ( 5,0 mA) (mostrado en la figura 8). Para una amplitud de bloqueo del 30 % del umbral de bloqueo (-1,5 mA), no se produce ningún bloqueo en 30 segundos (mostrado en la figura 9), lo que se considera un bloqueo de cero por ciento. Como se muestra en la figura 10, cuando se aplica un cebado de 60 segundos en el umbral de bloqueo ( 5,0 mA), la fuerza cae a cero. A continuación, cuando la salida se establece al valor subumbral 30 % (1,5 mA), la fuerza permaneció a cero durante 10 minutos. Cuando se desactiva el bloqueo, la recuperación empieza en 15 segundos.

VI. Ejemplos

[0059] El bloqueo de conducción nerviosa de corriente continua (CC) es de acción rápida, reversible, libre de inicio y fácil de modular, lo que lo hace ideal para una variedad de aplicaciones en el sistema nervioso de un paciente. A pesar de que estudios anteriores han investigado el bloqueo de CC como una solución implantable, muchas aplicaciones se beneficiarían de una solución que consume menos potencia que las soluciones tradicionales manteniendo el bloqueo de CC con una CC subumbral tras el cebado con una CC supraumbral.

[0060] Se apreciará que el bloqueo de conducción nerviosa de CC se puede aplicar a una o más estructuras neurales relacionadas con el sistema nervioso central, el sistema nervioso periférico, el sistema nervioso autónomo y el sistema nervioso entérico. Sin embargo, a continuación se describen determinados ejemplos de algunas de las diversas afecciones médicas para las que puede usarse el bloqueo de conducción nerviosa de CC. Los siguientes ejemplos tienen fines meramente ilustrativos y no se pretende que limiten el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Sistema motor

[0061] En el sistema motor, la espasticidad es una enfermedad debilitante que es el resultado de muchas enfermedades neurológicas diferentes. Unos pocos ejemplos de tales enfermedades neurológicas incluyen parálisis cerebral infantil, esclerosis múltiple, lesión de médula espinal y apoplejía. En cada ejemplo, la aparición de espasticidad da como resultado muchas deficiencias y limitaciones que incluyen, pero no se limitan a, trastornos en la marcha, fatiga, amplitud de movimiento limitada, posturas anómalas de las extremidades, problemas de calidad de vida, problemas con actividades de la vida diaria y/o dolor, todos los cuales tienen un impacto en la calidad de vida del paciente. Además del impacto en la calidad de vida de la espasticidad, la carga económica de cualquier enfermedad neurológica aumenta de manera significativa con la aparición de espasticidad. En el caso de apoplejía, se ha demostrado que la espasticidad cuadruplica los costes directos asociados al tratamiento de pacientes con apoplejía. El bloqueo de conducción nerviosa de CC puede proporcionar una solución que puede minimizar la espasticidad mientras mantiene el tono muscular que permite mejoras funcionales anteriormente inalcanzables.

Sistema sensorial

[0062] En el sistema sensorial, el dolor neuropático crónico sería una diana ideal para el bloqueo de conducción nerviosa de CC. El dolor neuropático viene a continuación de un traumatismo o enfermedad que afecta al sistema nervioso central o periférico. Ejemplos de un traumatismo de este tipo pueden incluir traumatismo físico o lesión de médula espinal, mientras que ejemplos de una enfermedad de este tipo pueden ser un efecto secundario de quimioterapia, radiación o cirugía.

[0063] En caso de algún dolor neuropático periférico, la fuente de dolor se localiza en un neuroma. Como es común en las amputaciones, cuando se daña un nervio periférico, el nervio periférico intenta regenerarse hacia la diana distal. Si la diana distal no está disponible, los brotes de axones crecen en el tejido cicatricial circundante formando un neuroma, lo que puede causar hipersensibilidad y dolor crónico. Un neuroma es particularmente apropiado para bloqueo de conducción nerviosa de CC dada la naturaleza local de la afección. También, el electrodo usado para el bloqueo de conducción nerviosa de CC se puede quitar con facilidad y situar en una ubicación diferente, haciendo que el bloqueo de conducción nerviosa de CC sea deseable en caso de que el neuroma cambie de manera que reduzca el efecto del bloqueo del nervio.

Sistema autónomo

[0064] En el sistema autónomo, las propiedades de bloqueo de conducción nerviosa de CC proporcionan una oportunidad única para la modulación de la actividad neural. El sistema nervioso autónomo funciona con frecuencia alrededor de una referencia de actividad neural, que se modula hacia arriba o hacia abajo para producir los efectos fisiológicos deseados. Por ejemplo, se mantiene la presión arterial a través de actividad tónica en el sistema nervioso autónomo. Sería extremadamente beneficioso no solo poder mejorar la actividad neural, sino también inhibir la actividad neural de manera escalonada/modulada. Se puede modular la corriente continua para que influya en que una subpoblación de axones consiga una respuesta escalonada. En el sistema autónomo, la respuesta de inicio es particularmente confusa ya que el efecto se prolonga debido a la dinámica del sistema. La capacidad para producir un bloqueo nervioso libre de inicio es absolutamente crucial para proporcionar una solución de efecto a enfermedades autónomas.

Aplicaciones regionales

[0065] Algunas aplicaciones regionales son particularmente apropiadas para intervención de bloqueo de conducción nerviosa de CC. Como ejemplo, el daño en el nervio occipital puede dar como resultado síntomas de cefalea crónica. Los bloqueos del nervio farmacológicos, que se usan con frecuencia para tratar esta afección, se podrían reemplazar fácilmente por un bloqueo de conducción nerviosa de CC mínimamente invasivo, lo que proporcionaría un alivio a más largo plazo. Como otro ejemplo, se ha bloqueado satisfactoriamente el nervio pudendo usando electrodos de KHFAC y manguito del nervio para el control de la vejiga. Ambos métodos podrían mejorarse con una solución menos invasiva. También, la<c>C podría proporcionar transiciones suaves entre el bloqueo parcial y completo, lo que podría mejorar además la funcionalidad de la aplicación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema que comprende:

un generador de forma de onda (14) configurado para proporcionar una corriente continua (CC), en el que la CC comprende:

una primera fase con una amplitud supraumbral configurada para proporcionar un bloqueo de una estructura neural para cebar la estructura neural; y

una segunda fase con una amplitud subumbral para la estructura neural; y

<uno o más electrodos (>12<) configurados para estar en comunicación eléctrica con el generador de forma>de onda para suministrar la primera fase de la CC durante una primera vez y la segunda fase de la CC durante una segunda vez, después de la primera vez, a la estructura neural.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que el uno o más electrodos comprenden un electrodo superficial o transcutáneo.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que el uno o más electrodos comprenden un electrodo subcutáneo.

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que el uno o más electrodos comprenden un electrodo percutáneo.

5. Sistema según la reivindicación 1, en el que el uno o más electrodos comprenden al menos un electrodo de nervio de interfaz independiente (SINE).

6<. Sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que la segunda vez es mayor que la primera vez.>

7. Sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el generador de forma de onda consume una cantidad de potencia durante el suministro de tanto la primera fase de la forma de onda de corriente continua como la segunda fase de la forma de onda de corriente continua durante un periodo de tiempo que es menor que la cantidad de potencia que se consumiría si solo se suministrara la primera fase de la forma de onda de corriente continua durante el mismo periodo de tiempo.

8<. Sistema según cualquier reivindicación anterior, en el que el bloqueo es un bloqueo completo o un bloqueo>parcial.

9. Sistema según la reivindicación 1, en el que el generador de forma de onda se configura para determinar la primera amplitud y la segunda amplitud basándose en la estructura neural y/o la aplicación para la que se usa el bloqueo.

10. Sistema según la reivindicación 1, en el que la segunda amplitud acelera la recuperación de la estructura neural cuando se desactiva la segunda fase en su totalidad.