ES2962805T3 - Sistema de recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) mediante repolarización - Google Patents
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Abstract
La recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) se puede lograr mediante la repolarización. Se puede aplicar una forma de onda de corriente continua (CC) a un nervio durante un tiempo suficiente para lograr el bloqueo nervioso. La forma de onda de CC se puede cambiar a otra forma de onda de CC de polaridad invertida, que se puede aplicar por segunda vez, lo que hace que el nervio entre en un ciclo de repolarización para acelerar el tiempo de recuperación del nervio. Además, simplemente aplicar una forma de onda de CC por debajo del umbral al nervio durante un tiempo puede mejorar la respuesta del nervio sin bloquear la conducción en el nervio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) mediante repolarización
Campo técnico
La presente divulgación se refiere, en general, al bloqueo eléctrico de transmisión de señales neuronales y, más específicamente, a la recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) y/o a la mejora de la afección mediante repolarización.
Antecedentes
Se puede aplicar corriente continua (CC) a un nervio para generar un bloqueo completo del nervio. Sin embargo, si se emplean electrodos convencionales (por ejemplo, electrodos de platino), la aplicación de CC en un nervio puede provocar la generación de productos de reacción irreversibles que pueden dañar el nervio. Se han desarrollado nuevos electrodos, como el electrodo nervioso de interfaz separada (SINe , por sus siglas en inglés), que están diseñados para reducir o eliminar los efectos dañinos de los productos de reacción irreversibles cuando se aplica CC en el nervio. Por ejemplo, el SINE puede separar el electrodo del nervio usando un medio de conducción iónica biocompatible que aísle las reacciones dañinas en un vaso alejado del nervio. Sin embargo, cuando se aplica CC en el nervio para conseguir un bloqueo completo durante un período prolongado de tiempo utilizando los nuevos electrodos, se observa un retardo en la reversibilidad del bloqueo y una recuperación de la respuesta neuronal, que requiere un período de recuperación sustancial. En muchos casos, sería ventajoso reducir el período de recuperación para que la respuesta neuronal se restableciera más rápidamente. Se pueden encontrar ejemplos de documentos de la técnica anterior que divulgan sistemas y/o métodos similares, por ejemplo, en los documentos US2018/280691 A1, WO2018/075473 A1, WO2017/062272 A1, US2017/050024 A1, US2016/101286 A1 y WO2013/188753 A1.
Sumario
La invención se define en la reivindicación 1. En las reivindicaciones adjuntas, se definen otras realizaciones y aspectos preferidos. Los aspectos, realizaciones y ejemplos de la presente divulgación que no se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invención y se proporcionan simplemente con fines ilustrativos. Así mismo, los métodos presentados en la presente descripción se proporcionan únicamente con fines ilustrativos y no forman parte de la presente invención.
Breve descripción de los dibujos
Las características anteriores y otras de la presente divulgación resultarán evidentes para una persona experta en la materia a la que se refiere la presente divulgación tras considerar la siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático que muestra un ejemplo de un sistema que se puede utilizar para lograr una recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) usando repolarización de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación;
la figura 2 muestra un ejemplo del sistema de la reivindicación 1 con el generador de formas de onda recibiendo una entrada de datos de un controlador;
la figura 3 es un diagrama de flujo del proceso que ilustra un método para acelerar la recuperación del bloqueo del nervio con CC usando repolarización de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación;
la figura 4 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método para mejorar una respuesta del nervio sin bloquear la conducción en el nervio de acuerdo con otro aspecto más de la presente divulgación;
la figura 5 muestra una configuración experimental que emplea un electrodo nervioso de interfaz separada (SINE); la figura 6 muestra ejemplos de bloqueo catódico (superior) y anódico (inferior), lo que ilustra que tanto las corrientes catódicas como anódicas pueden causar bloqueo, pero los umbrales de bloqueo son más bajos para las catódicas;
la figura 7 muestra un ejemplo de recuperación de un bloqueo catódico completo sin aceleración de recuperación; y
la figura 8 muestra ejemplos de recuperación de un bloqueo catódico completo con aceleración de recuperación.
Descripción detallada
I.Descripción general
Se puede aplicar corriente continua (CC) a un nervio para generar un bloqueo completo del nervio. Un problema al aplicar CC en el nervio con un electrodo tradicional es la generación de productos de reacción, que puede dañar el nervio. Los electrodos más nuevos, como el electrodo nervioso de interfaz separada (SINE), están diseñados para reducir o eliminar los efectos dañinos de los productos de reacción irreversibles cuando se aplica CC en el nervio. Sin embargo, cuando se aplica CC durante un período prolongado de tiempo con estos electrodos más nuevos, como el SINE, se observa un retardo en la reversibilidad del bloqueo y una recuperación de la respuesta neuronal, que requiere un período de recuperación sustancial. El período de recuperación se puede reducir aplicando una forma de onda repolarizante (por ejemplo, una CC subumbral de polaridad opuesta) después de la aplicación de la CC en o por encima del umbral de bloqueo.
En consecuencia, la presente divulgación se refiere a la recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) mediante repolarización. De manera específica, los sistemas y métodos descritos en el presente documento se pueden utilizar para acelerar la recuperación de la conducción nerviosa después del bloqueo aplicando una forma de onda de CC de polaridad inversa subumbral en el nervio. Adicionalmente, el cambio del campo eléctrico provocado por la forma de onda de CC de polaridad inversa subumbral mejora la conducción nerviosa, incluso cuando se aplica sola y/o cuando el nervio aún está bloqueado. Empleando los sistemas y métodos de la presente divulgación, se puede administrar un bloqueo nervioso a un paciente, entumeciendo completamente alguna parte del cuerpo del paciente cuando sea necesario, por ejemplo, y el entumecimiento se puede revertir instantáneamente (o al menos casi de inmediato con un tiempo de respuesta reducido).
II.Sistemas
Un aspecto de la presente divulgación puede incluir un sistema 10 (figura 1) que puede usarse para lograr una recuperación acelerada del bloqueo nervioso con corriente continua (CC) empleando repolarización. La CC se puede aplicar en un nervio para generar un bloqueo nervioso completo (por ejemplo, con una amplitud anódica o catódica igual o superior al umbral de bloqueo). Los electrodos más nuevos, como el electrodo nervioso de interfaz separada (SINE), han sido diseñados para reducir o eliminar las consecuencias dañinas de los productos de reacción irreversibles. En consecuencia, los electrodos más nuevos permiten administrar el bloqueo con CC durante un período de tiempo prolongado, pero, sin embargo, cuando la CC se aplica por un período prolongado de tiempo, se observa un retardo en la reversibilidad del bloqueo y una recuperación de la respuesta neuronal, que requiere un período de recuperación sustancial. El sistema 10 puede reducir el período de recuperación aplicando una forma de onda repolarizante (por ejemplo, una CC subumbral de polaridad opuesta: anódica si el bloqueo es catódico, catódica si el bloqueo es anódico). Como ejemplo práctico, con el empleo del sistema 10, se puede administrar un bloqueo nervioso a un paciente, entumeciendo completamente alguna parte del cuerpo del paciente cuando sea necesario, por ejemplo, y el entumecimiento se puede revertir instantáneamente (o al menos casi de inmediato con un tiempo de respuesta reducido). Adicionalmente, la forma de onda de polaridad inversa aplicada por el sistema 10 puede mejorar la actividad neuronal, incluso cuando se aplica sola y/o cuando el nervio aún está bloqueado.
El sistema 10 incluye al menos uno o más electrodos (mostrados como electrodo 12, pero se entenderá que los electrodos no se limitan a un único dispositivo) y uno o más generadores de formas de onda (mostrados como generador de corriente 14, aunque se entiende que el generador de formas de onda no se limita a un solo dispositivo que solo genere corriente). El uno o más electrodos (incluido el electrodo 12) pueden acoplarse al generador de corriente 14 para la transmisión de señales entre ellos. El acoplamiento puede ser un acoplamiento inalámbrico, un acoplamiento por cable, o una combinación de acoplamiento por cable y acoplamiento inalámbrico. Como ejemplo, el acoplamiento puede ser un acoplamiento por cable, de modo que se pueda transmitir una señal entre el generador de corriente 14 y el electrodo 12.
El generador de corriente 14 puede configurarse o programarse para generar la señal eléctrica, por ejemplo, una CC, configurada con una amplitud suficiente para provocar el bloqueo en al menos una porción del tejido neuronal (por ejemplo, neuronas sensoriales, neuronas motoras, neuronas autónomas, neuronas entéricas, interneuronas, neuronas del sistema nervioso central, etc.). En consecuencia, el generador de corriente 14 puede ser cualquier dispositivo configurado o programado para generar la señal eléctrica especificada. Un ejemplo de generador de corriente 14 es un generador portátil alimentado por batería. Otro ejemplo de un generador de corriente 14 es un generador implantable (GPI). Se apreciará que el generador de corriente 14 puede incluir componentes adicionales para configurar selectivamente la forma de onda de corriente, tal como un modulador de amplitud (no mostrado). Como ejemplo, el generador de corriente 14 puede configurarse o programarse para generar una forma de onda de CC que tiene una forma de onda monofásica o una forma de onda bifásica, con una fase catódica y otra anódica. Como otro ejemplo, el generador de corriente 14 puede configurarse o programarse para generar una forma de onda de corriente polarizadora de equilibrio de carga (CBPC, por sus siglas en inglés).
En algunos casos, la forma de onda de CC generada puede tener una polaridad anódica o una polaridad catódica y una amplitud suficiente para provocar el bloqueo con CC. Para el bloqueo, la CC puede tener una amplitud que sea al menos un umbral de bloqueo. El umbral de bloqueo para diferentes tipos de nervios de diferentes tamaños puede ser distinto. La CC utilizada para el bloqueo puede ser catódica (cargada positivamente) con una amplitud catódica de al menos el umbral del bloqueo catódico o anódico (cargada negativamente) con una amplitud anódica de al menos el umbral del bloqueo anódico. El bloqueo con CC puede proporcionarse como bloqueo de hiperpolarización o bloqueo de despolarización. El bloqueo de hiperpolarización lo provoca la acumulación de cargas negativas y/o pérdida de cargas positivas dentro de una célula, reduciendo su potencial de membrana por debajo de su potencial en reposo, provocado por una corriente anódica. El bloqueo despolarizante lo provoca la acumulación de ciertos iones cargados positivamente dentro de una célula generada por una corriente catódica. La CC utilizada para el bloqueo se puede administrar durante un tiempo. A modo de ejemplo no limitante, el tiempo puede ser más de 2 minutos. A modo de otro ejemplo no limitante, el tiempo puede ser más de 5 minutos. En otro ejemplo no limitante más, el tiempo puede ser más de 10 minutos.
El electrodo 12 puede configurarse para enviar la señal eléctrica al tejido neuronal. Por ejemplo, el electrodo 12 puede acoplarse al generador de corriente 14 para recibir la señal eléctrica y enviar la señal eléctrica al tejido neuronal para proporcionar el bloqueo durante el tiempo seleccionado. El electrodo 12 puede ser un diseño de electrodo más nuevo, que puede estar diseñado para evitar reacciones faradaicas irreversibles, como la evolución del hidrógeno, la evolución del oxígeno, la evolución del cloro o similares, en la alta carga de CC necesaria para aplicar el bloqueo nervioso. Por ejemplo, el electrodo 12 puede usar una interfaz distinta que separe el electrodo del nervio. Como otro ejemplo, el electrodo 12 puede utilizar materiales de electrodo de alta capacitancia y/o materiales de electrodo de alta capacidad de carga. Entre los ejemplos específicos de electrodos que se pueden usar como electrodo 12 se incluyen un electrodo nervioso de interfaz separada (SINE), un electrodo de platino recubierto de carbono, un electrodo de carbono de tela tejida, un electrodo de suspensión de carbono, o alguno similar (por ejemplo, diseñado como se describe en al menos uno de los documentos US 9.008.800, US 9.496.621, WO 2019/133783, WO 2019/133784, US 9.387.322 o US 10.195.434).
Después del tiempo, el generador de corriente 14 puede configurarse o programarse para generar otra señal eléctrica con otra amplitud (distinta a la amplitud de la señal eléctrica original) durante otro tiempo. La otra señal eléctrica puede ser una CC o una CBCC, configurada con la otra amplitud subumbral (es decir, no provoca el bloqueo en al menos una porción del tejido neuronal) y de polaridad opuesta (también conocida como polaridad inversa) a la de la forma de onda de CC generada originalmente. Dicho de otro modo, la otra amplitud puede ser de polaridad inversa respecto la amplitud de la forma de onda de CC generada originalmente. Por ejemplo, si la forma de onda de CC original tiene una polaridad anódica, la otra señal eléctrica puede tener una polaridad catódica. De forma similar, si la forma de onda de CC original tiene una polaridad catódica, la otra señal eléctrica puede tener una polaridad anódica.
La amplitud subumbral puede ser cualquier valor inferior al umbral (por ejemplo, ya sea el umbral catódico o el umbral anódico, dependiendo de la polaridad de la otra señal eléctrica). Por ejemplo, la amplitud subumbral puede ser del 0,1 % del umbral al 99,9 % del umbral. Como otro ejemplo, la amplitud subumbral puede ser un valor inferior al 85 % del umbral. Como ejemplo adicional, la amplitud subumbral puede ser un valor inferior al 50 % del umbral. Como otro ejemplo más, la amplitud subumbral puede ser un valor inferior al 30 % del umbral. Cabe señalar que el valor de la amplitud subumbral puede basarse en el tipo de nervio y/o la ubicación del nervio. Por ejemplo, un nervio más pequeño puede requerir un valor de amplitud diferente al de un nervio más grande.
El electrodo 12 puede recibir la otra señal eléctrica desde el generador de corriente 14 y enviar la otra señal eléctrica al tejido neuronal durante el otro tiempo. La otra señal puede hacer que el uno o más nervios dentro del tejido neuronal entren en un ciclo de repolarización para acelerar la recuperación del bloqueo (dicho de otra forma, acelerar el tiempo de recuperación del nervio). En algunos casos, la actividad neuronal se puede restaurar por completo en el nervio después del segundo tiempo.
El tiempo de recuperación se puede reducir notablemente cuando se aplica la CC de polaridad inversa subumbral. Debe entenderse que el tiempo de recuperación se puede reducir a menos de lo que duraría con la aplicación de la señal de CC sin la otra señal de CC. En algunos casos, el tiempo de recuperación puede ser de 10 minutos a aproximadamente 0 segundos (casi instantáneo). Por ejemplo, el tiempo de recuperación del nervio puede ser inferior a 1000 s. Como otro ejemplo, el tiempo de recuperación del nervio puede ser inferior a 500 s. Como ejemplo adicional, el tiempo de recuperación del nervio puede ser inferior a 250 s. El tiempo de recuperación puede basarse en el tipo de nervio y/o la ubicación del nervio. Por ejemplo, un nervio más pequeño puede requerir un tiempo de recuperación diferente al de un nervio más grande.
La otra señal eléctrica subumbral de polaridad inversa puede preservar la reversibilidad del bloqueo nervioso con CC cuando el bloqueo nervioso con CC se aplique durante un período de tiempo prolongado. Empleando la polaridad inversa, se puede utilizar otra señal eléctrica subumbral, por ejemplo, cuando se realiza un bloqueo nervioso con CC para proporcionar el entumecimiento completo de una parte del cuerpo de un paciente, el empleo de la otra señal eléctrica subumbral de polaridad inversa puede garantizar que siempre se sepa que el entumecimiento se puede revertir cuando se desee.
Además, mediante la aplicación de una señal eléctrica, ya sea para bloqueo o repolarización, el campo eléctrico puede cambiar cerca del nervio. Cuando se aplica la señal eléctrica de bloqueo, el campo eléctrico puede cambiar para bloquear la actividad neuronal (por ejemplo, la conducción). Cuando se aplica la señal eléctrica subumbral, el campo eléctrico puede cambiar a uno que proporcione un efecto positivo sobre la conducción nerviosa. En algunos casos, la aplicación de la señal eléctrica subumbral puede tener un efecto de mejora en la actividad neuronal, incluyendo la conducción nerviosa. La señal eléctrica subumbral, en algunos casos, puede tener un efecto de mejora sobre la actividad neuronal cuando se aplica por sí sola, sin bloqueo. La señal eléctrica subumbral, en otros casos, puede tener un efecto de mejora sobre la actividad neuronal cuando se aplica en conducción con una señal eléctrica de bloqueo. La señal eléctrica subumbral, en otros casos más, puede tener un efecto de mejora sobre la actividad neuronal cuando se aplica después de la aplicación de una señal de bloqueo.
Como se muestra en la figura 2, el generador de corriente 14 puede acoplarse a uno o más controladores (mostrados como un único controlador 22 en la figura 2). El o los controladores 22 pueden ser implantables y/o externos. El o los controladores 22 pueden configurarse para establecer uno o más parámetros de la señal eléctrica y/o la otra señal eléctrica enviada por el generador de corriente 14. Los parámetros pueden incluir la polaridad, amplitud, sincronización y similares de la señal eléctrica y/o la otra señal eléctrica. Cabe señalar que uno o más de los parámetros serán diferentes para cada una de la señal eléctrica y la otra señal eléctrica.
En algunos casos, el o los controladores 22 pueden programarse con valores establecidos para uno o más parámetros de la señal eléctrica y/o la otra señal eléctrica. En otros casos, el o los controladores 22 pueden alterar un valor del uno o más parámetros en función de la retroalimentación 24. Por ejemplo, la retroalimentación 24 puede ser una entrada de datos del usuario (en este ejemplo, el controlador 22 puede tener cuestiones de seguridad programadas para evitar que uno o más parámetros se regulen a un nivel inseguro o ineficaz). Como otro ejemplo, la retroalimentación 24 puede provenir de un sensor dentro del cuerpo del sujeto antes del envío de la señal eléctrica y la otra señal eléctrica o después del envío de la señal eléctrica.
Por ejemplo, el o los controladores 22 se pueden configurar para programar el generador de corriente para generar la señal eléctrica con una amplitud y una polaridad por primera vez. La amplitud puede ser al menos un valor umbral (para proporcionar bloqueo) y la polaridad puede ser anódica o catódica. Estos parámetros pueden programarse previamente en el controlador 22 o configurarse según una entrada del usuario. El controlador 22 también puede configurarse para programar el generador de corriente y generar la señal eléctrica con otra amplitud y una polaridad inversa durante un segundo tiempo. La otra amplitud puede ser inferior a un valor umbral (para no proporcionar bloqueo) y la polaridad puede ser la inversa de la de la señal eléctrica, por ejemplo, si la polaridad de la señal eléctrica es anódica o catódica, la polaridad de la otra señal eléctrica es catódica o anódica. Estos parámetros pueden programarse previamente en el controlador 22 o configurarse según una entrada del usuario. Por ejemplo, las amplitudes, polaridades y/o el tiempo de aplicación de la señal eléctrica y/o la otra señal eléctrica pueden programarse previamente en el controlador, pero el tiempo de inicio de la aplicación de la otra señal eléctrica se puede configurar según una entrada de datos del usuario.
III.Métodos
Otro aspecto de la presente divulgación que no forma parte de la invención puede incluir los métodos 30 y 40 para lograr los efectos de aplicar una corriente de CC de repolarización en un nervio, como se muestra en las figuras 3 y 4. Los métodos 30 y 40 se pueden ejecutar usando los sistemas 10 o 20 mostrados en las figuras 1 y 2, utilizando el o los electrodos 12 diseñados para evitar reacciones faradaicas, como la evolución del hidrógeno, la evolución del oxígeno, la evolución del cloro o similares, al enviar una gran carga al tejido neuronal. Por ejemplo, el o los electrodos 12 pueden utilizar una interfaz salina. Como otro ejemplo, el o los electrodos 12 pueden utilizar materiales de electrodo de alta capacitancia. Entre los ejemplos específicos de electrodos que pueden usarse como electrodo o electrodos 12 se incluyen un electrodo nervioso de interfaz separada (SINE), un electrodo de platino recubierto de carbono, un electrodo de carbono de tela tejida, un electrodo de suspensión de carbono, o alguno similar.
Con fines de simplicidad, los métodos 30 y 40 se muestran y describen ejecutándose en serie; sin embargo, debe entenderse y apreciarse que la presente divulgación no está limitada por el orden ilustrado ya que algunas etapas se podrían producir en diferentes órdenes y/o simultáneamente a otras etapas mostradas y descritas en el presente documento. Por otra parte, es posible que no todos los aspectos ilustrados sean necesarios para implementar los métodos 30 y 40.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, se ilustra un ejemplo de un método 30 para acelerar la recuperación del bloqueo del nervio con CC empleando repolarización. La otra señal eléctrica subumbral de polaridad inversa puede preservar la reversibilidad del bloqueo nervioso con CC cuando el bloqueo nervioso con<c>C se aplique durante un período de tiempo prolongado. En la etapa 32, se puede bloquear la conducción en un nervio (o la actividad neuronal general) aplicando una forma de onda de CC durante un tiempo (por ejemplo, una CC o una CBCC (CC de disyuntor, por sus siglas en inglés) generada por el generador de corriente 14 y aplicada por el electrodo 12). La forma de onda de CC puede tener una amplitud de al menos un umbral de bloqueo. En la etapa 34, la forma de onda de CC se puede conmutar (por ejemplo, según el controlador 22) a otra forma de onda CC de polaridad inversa durante un segundo tiempo (por ejemplo, una CC o una CBCC generada por el generador de corriente 14 y aplicada por el electrodo 12) para entrar en un ciclo de repolarización para acelerar el tiempo de recuperación del nervio. La otra forma de onda de CC puede ser una forma de onda de CC por debajo del umbral de polaridad inversa que no causa bloqueo.
La amplitud subumbral puede ser cualquier valor inferior al umbral (por ejemplo, ya sea el umbral catódico o el umbral anódico, dependiendo de la polaridad de la otra señal eléctrica). Por ejemplo, la amplitud subumbral puede ser del 0,1 % del umbral al 99,9 % del umbral. Como otro ejemplo, la amplitud subumbral puede ser un valor inferior al 85 % del umbral. Como ejemplo adicional, la amplitud subumbral puede ser un valor inferior al 50 % del umbral. Como otro ejemplo más, la amplitud subumbral puede ser un valor inferior al 30 % del umbral. Cabe señalar que el valor de la amplitud subumbral puede basarse en el tipo de nervio y/o la ubicación del nervio. Por ejemplo, un nervio más pequeño puede requerir un valor de amplitud diferente al de un nervio más grande.
El tiempo de recuperación se puede reducir notablemente cuando se aplica la CC de polaridad inversa subumbral. Debe entenderse que el tiempo de recuperación se puede reducir a menos de lo que duraría con la aplicación de la señal de CC sin la otra señal de CC. En algunos casos, el tiempo de recuperación puede ser de 10 minutos a aproximadamente 0 segundos (casi instantáneo). Por ejemplo, el tiempo de recuperación del nervio puede ser inferior a 1000 s. Como otro ejemplo, el tiempo de recuperación del nervio puede ser inferior a 500 s. Como ejemplo adicional, el tiempo de recuperación del nervio puede ser inferior a 250 s. El tiempo de recuperación puede basarse en el tipo de nervio y/o la ubicación del nervio. Por ejemplo, un nervio más pequeño puede requerir un tiempo de recuperación diferente al de un nervio más grande.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, se ilustra otro ejemplo de un método 40 para mejorar una respuesta del nervio empleando repolarización sin bloquear la conducción en el nervio. En la etapa 42, se puede aplicar una forma de onda de CC catódica o anódica con una amplitud subumbral durante un tiempo para mejorar la respuesta de un nervio sin bloquear la conducción en el nervio. La respuesta del nervio puede ser, por ejemplo, conducción.
Aplicando una señal eléctrica, ya sea para bloqueo o repolarización, el campo eléctrico puede cambiar cerca del nervio. Cuando se aplica la señal eléctrica de bloqueo, el campo eléctrico puede cambiar para bloquear la actividad neuronal (por ejemplo, la conducción). Cuando se aplica la señal eléctrica subumbral, el campo eléctrico puede cambiar a uno que proporcione un efecto positivo sobre la conducción nerviosa. En algunos casos, la aplicación de la señal eléctrica subumbral puede tener un efecto de mejora en la actividad neuronal, incluyendo la conducción nerviosa. La señal eléctrica subumbral, en algunos casos, puede tener un efecto de mejora sobre la actividad neuronal cuando se aplica por sí sola, sin bloqueo. La señal eléctrica subumbral, en otros casos, puede tener un efecto de mejora sobre la actividad neuronal cuando se aplica en conducción con una señal eléctrica de bloqueo. La señal eléctrica subumbral, en otros casos más, puede tener un efecto de mejora sobre la actividad neuronal cuando se aplica después de la aplicación de una señal de bloqueo.
IV.Ejemplos
El siguiente ejemplo describe el procedimiento y los resultados que muestran la recuperación acelerada del bloqueo con corriente continua (CC) mediante repolarización. El siguiente ejemplo tiene únicamente fines ilustrativos y no pretende limitar el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Métodos
Configuración del electrodo SINE
Se realizó un breve experimento en una rata macho adulta de 491 g (Sprague-Dawley) con aprobación institucional. El animal fue anestesiado con isoflurano inhalado para lograr el efecto. Se utilizó un electrodo SINE para el bloqueo de la conducción. Para mejorar la capacidad de carga, el recipiente se llenó con una "suspensión" de carbono/solución salina de alta área superficial. El electrodo metálico y la interfaz del manguito del nervio se separaron físicamente con una columna de electrolito. Cualquier reacción que se produjera en el electrodo metálico estaba contenida en el electrolito. Para mejorar la capacidad del electrodo SINE, se añadió carbono de alta superficie (YP-50, Kuraray, Canoga Park, California, EE. UU.) a la solución salina para formar una pasta dura. La pasta de carbono que se usó para llenar este tampón consistía en 3 g de carbono por 7 g de electrolito (0,9 % en peso de solución salina). En esta realización, como contacto del electrodo se utilizó una varilla de grafito resistente a la corrosión. Un filtro de jeringa separó la suspensión de carbono del medio conductor biocompatible, evitando que el carbono se filtrara hasta el nervio. Se fabricó en laboratorio un manguito de silicona utilizando tubos de silicona que interactuasen con el nervio. El manguito ayuda a sujetar el electrodo en su sitio cerca del nervio. Se empleó un generador de corriente constante controlado por corriente (Keithley, Inc.) para proporcionar los ciclos de despolarización y repolarización. Se colocó proximalmente un electrodo de estimulación proximal sobre el nervio ciático para provocar contracciones musculares del músculo gastrocnemio. Las contracciones musculares se midieron conectando el tendón de Aquiles a un transductor de fuerza. La estimulación proximal fue proporcionada por un estimulador Grass S88 de Grass Technologies, Warwick West, Rhode Island, EE. UU.) a través de un aislador de tensión a corriente a niveles que produjeron una contracción muscular máxima (1 Hz, 20 j S y 0,4-1 mA). El electrodo de bloqueo se aplicó 10 mm distalmente a través de una incisión separada y el retorno fue una aguja hipodérmica colocada por vía subcutánea sobre el músculo bíceps crural. En la figura 5 se muestra un ejemplo de preparación del electrodo SINE.
Pruebas in vivo
El umbral de bloqueo se definió como el valor más bajo al que se produjo un bloqueo completo a los 30 segundos de la aplicación. Se determinaron los umbrales de bloqueo utilizando tanto una corriente catódica (negativa) como una corriente anódica (positiva).
Una vez determinados los umbrales de bloqueo, se midió el tiempo de recuperación del bloqueo completo utilizando la corriente catódica. La corriente se aplicó en el umbral del bloqueo catódico durante 10 minutos. Tras 10 minutos, se cortó la corriente y se determinó el tiempo durante el que la fuerza se recuperó por completo.
Después de determinar el tiempo de recuperación del bloqueo completo, se analizó el tiempo de recuperación acelerada utilizando varios períodos de tiempo de repolarización. Primero, la salida de corriente se configuró al umbral de bloqueo de la corriente catódica durante 10 minutos de bloqueo. A continuación, la salida pasó al 25% de la corriente del bloqueo anódico durante uno de tres períodos de tiempo (90, 120 y 200 s). Después de este período de tiempo, el bloqueo se apagó. Luego se registró el tiempo de recuperación de la fuerza.
Resultados
Umbral de bloqueo
Se determinó que el umbral de bloqueo de polaridad negativa era de -1,5 mA y que el umbral de bloqueo positivo era de 6,0 mA. La figura 6 muestra el bloqueo completo de la fuerza a valores de -1,5 mA (parte superior) y 6,0 mA (parte inferior). Para el experimento, se utilizó el 25% del umbral de bloqueo positivo (1,5 mA) para analizar la aceleración de la recuperación.
Prueba sin aceleración de recuperación
Como se muestra en la figura 7, el bloqueo completo se logró 60 s después de la aplicación de un bloqueo con CC de -1,5 mA. Tras 10 minutos, se monitorizó la recuperación. La recuperación de las contracciones de fuerza se logró 357 s después de que se eliminara el bloqueo y la recuperación completa de la fuerza se produjo tras 152 s adicionales, generando un tiempo total de recuperación de 509 s.
Prueba con aceleración de recuperación
En la figura 8, se muestra la aceleración de la recuperación en períodos de repolarización de 90 s (parte superior de la figura 8), 120 s (centro de la figura 8) y 200 s (parte inferior de la figura 8). En la prueba de los 90 s, la recuperación de la fuerza se produjo inmediatamente, pero luego se redujo a 0 N cuando se eliminó la CC (0 mA). Se pueden observar contracciones de fuerza iniciales. La CC estuvo presente 220 s después de que se eliminara la CC, y la recuperación total de la fuerza se produjo 277 s adicionales después. Para determinar los tiempos de recuperación a partir del final de los 10 minutos del bloqueo total, es necesario añadir la cantidad de tiempo de repolarización (90 s) a una recuperación de la contracción de un tiempo de recuperación de contracción de 310 s y a una recuperación total de la fuerza de 587 s.
En la prueba de los 120 s, la recuperación de la fuerza se mantuvo después de eliminar la CC, aunque cayó y finalmente se recuperó. La recuperación de la contracción después de la eliminación de la CC fue de 91 s y 230 s adicionales para la recuperación total de la fuerza. Para determinar los tiempos de recuperación a partir del final del período de bloqueo total de 10 minutos, es necesario añadir la cantidad de tiempo de repolarización (120 s) a una recuperación de la contracción de 211 s y a una recuperación total de la fuerza de 441 s.
En la prueba de los 200 s, en realidad, la fase de repolarización comienza a provocar un bloqueo de la conducción (reducción de la fuerza) tras 54 s, y luego la recuperación completa se produce instantáneamente cuando se elimina la CC. En este ejemplo, la recuperación total sostenida de la fuerza se produce inmediatamente después del intervalo de repolarización durante un tiempo de recuperación total de la fuerza de 200 s.
Claims (9)
1. Un sistema (10, 20) que comprende:
un generador de corriente (14) configurado para:
generar una CC de una polaridad con una amplitud que está por encima de un umbral de bloqueo de un nervio para la polaridad de un tiempo, en donde el tiempo es de dos minutos o más; y
después del tiempo, generar otra CC con polaridad opuesta y otra amplitud durante otro tiempo, en donde, para la polaridad opuesta, la otra amplitud está por debajo del umbral de bloqueo del nervio; y
un electrodo (12), acoplado al generador de corriente (14), configurado para enviar la CC al nervio para bloquear la conducción en el nervio durante el tiempo y luego enviar la otra CC al nervio durante el otro tiempo para que el nervio entre en un ciclo de repolarización para acelerar el tiempo de recuperación del nervio.
2. El sistema (10, 20) de la reivindicación 1, en donde la conducción en el nervio se restablece por completo después del otro tiempo.
3. El sistema (10, 20) de la reivindicación 1 o 2, en donde la amplitud subumbral es inferior al 85 % del umbral.
4. El sistema (10, 20) de la reivindicación 3, en donde la amplitud subumbral es inferior al 50 % del umbral.
5. El sistema (10, 20) de la reivindicación 4, en donde la amplitud subumbral es inferior al 30 % del umbral.
6. El sistema (10, 20) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un controlador (22) acoplado al generador de corriente (14), configurado para programar el generador de corriente (14) y generar la CC durante un tiempo y generar esa otra CC durante el segundo tiempo.
7. El sistema (10, 20) de la reivindicación 6, en donde el controlador (22) es implantable y/o externo.
8. El sistema (10, 20) de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para su uso en un método para acelerar el tiempo de recuperación de un nervio, comprendiendo el método:
bloquear la conducción en el nervio aplicando la CC en el nervio durante un tiempo; y
conmutar de la CC a la otra CC con polaridad opuesta para entrar en el ciclo de repolarización.
9. El sistema (10, 20) para su uso en el método de la reivindicación 8, en donde el nervio comprende al menos dos tipos de fibras y en donde uno de los al menos dos tipos de fibras tiene una velocidad de recuperación más rápida que otro de los al menos dos tipos de fibras.
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