RU2012123549A

RU2012123549A - Введение медицинских устройств в череп по неортогональным и ортогональным траекториям и способы использования

Info

Publication number: RU2012123549A
Application number: RU2012123549/14A
Authority: RU
Inventors: Шервин ХУА
Original assignee: Шервин ХУА
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2014-01-27
Also published as: MX344321B; AU2010339720A1; BR112012015108A2; EP2515750A2; JP2013514870A; WO2011084788A2; EP2515750A4; AU2010339720B2; US20140194720A1; US20180000372A1; WO2011084788A3; CA2785285A1; US9820668B2; US20150245781A1; US20180153429A1; CN102791185A; US20120046531A1; US10736533B2; MX2012007150A; KR20130004253A

Abstract

1. Устройство, выполненное с возможностью создания эффекта или сбора данных о целевой точке в живом организме, содержащее:один или несколько стволов, выполненных с возможностью их введения через кожу, мышцу, ткань, кость, или череп в точке доступа; ипо меньшей мере один компонент, содержащий эффектор или датчик, связанный с указанным одним или каждым из указанных нескольких стволов, причем каждый из указанного по меньшей мере одного компонента соединен с соответствующим стволом посредством одного или нескольких из: размещения внутри, прохождения через, или прикрепления к указанному одному или каждому из указанных нескольких стволов;причем указанный один или каждый из указанных нескольких стволов и связанный с ним компонент выполнены с возможностью введения под углом между, включительно, параллельным касательной к поверхности в точке доступа и перпендикулярным касательной к поверхности в точке доступа;причем указанный один или каждый из указанных нескольких стволов выполнен с возможностью введения в точке доступа по траектории, отличной от траекторий всех остальных стволов; ипричем длина каждого ствола и связанного с ним компонента не зависит от длины других стволов и связанных с ними компонентов, и не ограничена толщиной кожи, мышцы, ткани, кости, или черепа в точке доступа.2. Устройство по п.1, в котором компоненты, включающие эффектор или датчик, выбраны из группы, состоящей из: батареи, электрода, зарядного устройства, передатчика, приемника, приемо-передатчика, датчика, рекордера, конденсатора, трансформатора, системного управляющего блока, программного устройства, блока адресации/позиционирования, те�

Claims

1. Устройство, выполненное с возможностью создания эффекта или сбора данных о целевой точке в живом организме, содержащее:

один или несколько стволов, выполненных с возможностью их введения через кожу, мышцу, ткань, кость, или череп в точке доступа; и

по меньшей мере один компонент, содержащий эффектор или датчик, связанный с указанным одним или каждым из указанных нескольких стволов, причем каждый из указанного по меньшей мере одного компонента соединен с соответствующим стволом посредством одного или нескольких из: размещения внутри, прохождения через, или прикрепления к указанному одному или каждому из указанных нескольких стволов;

причем указанный один или каждый из указанных нескольких стволов и связанный с ним компонент выполнены с возможностью введения под углом между, включительно, параллельным касательной к поверхности в точке доступа и перпендикулярным касательной к поверхности в точке доступа;

причем указанный один или каждый из указанных нескольких стволов выполнен с возможностью введения в точке доступа по траектории, отличной от траекторий всех остальных стволов; и

причем длина каждого ствола и связанного с ним компонента не зависит от длины других стволов и связанных с ними компонентов, и не ограничена толщиной кожи, мышцы, ткани, кости, или черепа в точке доступа.

2. Устройство по п.1, в котором компоненты, включающие эффектор или датчик, выбраны из группы, состоящей из: батареи, электрода, зарядного устройства, передатчика, приемника, приемо-передатчика, датчика, рекордера, конденсатора, трансформатора, системного управляющего блока, программного устройства, блока адресации/позиционирования, температурного датчика, регулятора температуры, термогенератора, генератора механической мощности, светогенератора, генератора ультрафиолетового излучения, генератора инфракрасного излучения, оптического стимулятора, лазера, радиочастотного генератора, генератора магнитного поля, генератора механических колебаний, генератора ультразвуковых волн, генератора электрического поля, генератора излучения, топливного элемента, блока доставки лекарственного препарата, блока доставки генной терапии, резервуара для лекарственных препаратов и радиоактивных веществ, и резервуара для веществ, выводимых в тело пациента.

3. Устройство по п.1, в котором каждый ствол выполнен с возможностью введения через кожу, ткань, или кость в случае, когда не имеется заранее выполненного отверстия, а стержень является самовкручивающимся и/или самопробивающим.

4. Устройство по п.1, в котором целевая точка расположена в мозге пациента, а эффектор или датчик связывается с целевой точкой таким образом, что эффект эффектора распространяется на мозг пациента, или стимулы, активирующие датчик, происходят из мозга пациента.

5. Устройство по п.1, в котором кость представляет собой череп, а комбинированная длина, за исключением перекрывающихся участков, стержня и его компонентов, включая эффекторы и/или датчики, приводит к тому, что часть устройства или его компонентов, включая эффекторы или датчики, располагается:

(i) вне черепа в коже, жировой ткани, соединительной ткани, связках, сухожилиях, слизистых оболочках, или мышцах, (ii) внутри кости или черепа (iii) эпидурально (над твердой оболочкой), (iv) субдурально (под твердой оболочкой), (v) эпипиально (над мягкой оболочкой), (vi) внутри ткани мозга (vii) внутри желудочка или резервуара, связанного с мозгом.

6. Устройство по п.5, в котором компоненты, включая эффекторы и/или датчики, расположены на или выполнены из жесткого, полужесткого, или гибкого корпуса, движущегося внутри ствола;

причем корпус выполнен из металла, пластика, полимера, решетки, ткани или тканого материала, и

причем ствол и/или один или несколько компонентов на или внутри гибкого корпуса, движущегося внутри ствола, проводится к целевой точке посредством одного из нижеследующих механизмов или их комбинации:

i) механического управления корпусом, таким как внутренний стилет, управляемый благодаря наличию сгибаемого наконечника, или имеющего изогнутый наконечник, управляемый путем вращения, продвижения вперед, или выдвижения назад корпуса и стилета;

ii) магнитного управления корпусом, в котором ферромагнитный или электромагнитный наконечник корпуса или наконечник съемного стилета внутри корпуса направляют, управляют или перемещают при помощи магнитного поля, индуцированного магнитным или электромагнитным механизмом внутри или вне тела;

iii) стереотаксического проведения к целевой точке, причем стереотаксическое определение местоположения основано на одном из следующих приемов или их комбинации: магнитно-резонансной томографии, магнитно-резонансной спектроскопии, диффузионной магнитно-резонансной томографии, диффузионной тензорной магнитно-резонансной томографии, электроэнцефалографии, магнитоэнцефалографии, ядерной нейровизуализации, позитронно-эмиссионной томографии, однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, иктального-интериктального ОФЭКТ-анализа путем статистического картографирования параметров, компьютерной томографии, рентгенографии, флуороскопии, ангиографии, ультразвуковой эхографии, транскраниальной магнитной стимуляции, транскраниальной стимуляции постоянным током, транскраниальной электрической стимуляции, вызванного моторного потенциала, вызванного соматосенсорного потенциала, инверсии фазы вызванного соматосенсорного потенциала, вызванного потенциала, электрокортикографии, прямой кортикальной электростимуляции, микроэлектродной записи, и записи потенциала локального поля;

iv) эндоскопической визуализации и проведения.

7. Устройство по п.1, также содержащее головной блок, прикрепленный или связанный с концом первого ствола,

причем головной блок содержит один или несколько стыковочных узлов, каждый из которых выполнен с возможностью размещения в нем по меньшей мере одного дополнительного компонента или ствола, содержащего указанный компонент;

причем стыковочный узел содержит одно или несколько отверстий, через которые один или несколько компонентов или стволов, содержащих указанные компоненты, вводятся, прикрепляются, соединяются или связываются с головным блоком;

причем стыковочные узлы радиально разнесены в пространстве вокруг головного блока таким образом, что несколько компонентов или стволов, содержащих указанные компоненты, могут быть введены через одну общую точку доступа через один и тот же головной блок, и направлены перпендикулярно книзу, радиально кнаружи, или радиально кнутри под различными углами вокруг головного блока.

8. Устройство по п.7, в котором головной блок представляет собой коннектор, связывающий несколько имплантируемых компонентов, стволов, содержащих указанные компоненты, или устройств, и

причем головной блок обеспечивает возможность прямого электрического контакта между одним или несколькими дополнительными компонентами, или стволами, содержащими указанные компоненты, и первым стволом устройства, вводимого через общую точку доступа, тем самым обеспечивая непосредственную связь, соединение, или передачу энергии между дополнительными компонентами или стволами и первым стволом.

9. Устройство по п.1, в котором указанный эффект включает один или несколько из следующих эффектов:

электростимуляцию или электроподавление целевой точки;

механическую стимуляцию или механическое подавление целевой точки;

изменение температуры в целевой точке;

индукцию магнитного поля в целевой точке;

фотостимуляцию или фотоингибирование целевой точки, включая фотомодуляцию и использование лазера для стимуляции или ингибирования процесса в целевой точке; ультразвуковую стимуляцию или ультразвуковое подавление целевой точки;

возбуждение колебания, передаваемого целевой точке, включая звуковое колебание, передаваемое рецепторам звука и активирующее их; создание и модуляцию электрического поля для ионофореза или ионтофореза в целевой точке;

и облучение целевой точки.

10. Устройство по п.1, в котором указанный сбор данных включает один или несколько из следующих процессов:

мониторинг сигналов единичных нейронов и групп нейронов;

мониторинг внутричерепного давления;

мониторинг физиологических сигналов;

мониторинг метаболической активности и других сигналов тканей, включая нейроны, клетки глии, клетки крови, иммуноциты, и другие клетки; мониторинг сигналов, полученных от клеточных и субклеточных компонентов, включая белки, ДНК, РНК, молекулы, нейромедиаторы, гормоны, и митохондрии;

измерение компонентов, состояний компонентов, или физических свойств в теле пациента, включая электролиты, белки, гормоны, аминокислоты, молекулы, углеводы, минералы, жирные кислоты, осмолярность, осмоляльность, наличие фармакологических препаратов, радиоактивных маркеров, света, электромагнитной энергии, флуоресценции, излучения, а также другие измеримые факторы;

мониторинг оптических, флуоресцентных, ультрафиолетовых, инфракрасных, и/или сигналов двупреломления, и/или их изменений, выделяемых из тканей, включающих нейроны, клетки глии, клетки крови, другие клетки, кровь и спинномозговую жидкость; и/или

мониторинг температуры ткани и ее изменений.

11. Устройство по п.1, в котором каждый из указанных стволов обладает физическими свойствами, сходными или отличными от других стволов, включая следующие свойства:

ствол прямой;

ствол изогнутый;

ствол изогнутый и следует контурному изгибу кости или черепа;

ствол изогнут в спираль, проходящую в тело или череп через точку доступа; ствол может менять форму в ходе процесса введения по мере его введения;

ствол жесткий;

ствол по меньшей мере частично гибкий;

ствол переходит из жесткого состояния в гибкое и обратно;

ствол имеет острый наконечник;

ствол имеет тупой наконечник;

ствол имеет наконечник, недостаточно острый для того, чтобы проткнуть кортикальную кость;

ствол имеет атравматический изогнутый наконечник, который можно легко ввести в заранее выполненную точку доступа;

ствол снабжен резьбой и выполнен с возможностью ввинчивания в определенное положение;

ствол выполнен из избирательно проницаемого материала, дифференцированно абсорбирующего, передающего, отталкивающего, и испускающего различные молекулы;

ствол выполнен из избирательно проницаемого материала, содержащего вживленные в него клетки; и/или

ствол выполнен из избирательно проницаемого материала, представляющего собой нанопористую решетку.

12. Устройство по п.1, содержащее по меньшей мере один эффектор, причем эффектор заключен внутри защитного корпуса и выполнен с возможностью стимулировать ткань путем передачи энергии через корпус.

13. Устройство по п.1, содержащее по меньшей мере один эффектор или датчик, причем указанный эффектор или датчик выступает из конца ствола или расположен на поверхности ствола.

14. Устройство, создающее эффект в целевой точке или собирающее данные о целевой точке в теле пациента, содержащее:

первый ствол, выполненный с возможностью его введения через кожу, мышцу, ткань, кость, или череп; и

по меньшей мере один компонент, содержащий эффектор и/или датчик, размещенный внутри, проходящий через или прикрепленный к указанному первому стволу;

причем указанный ствол выполнен с возможностью самовведения через точку доступа, в которой не имеется заранее выполненного отверстия, а указанный первый ствол имеет диаметр менее 1 см.

15. Устройство по п.14, в котором указанный первый ствол выполнен с возможностью самовведения, в точке доступа, ортогонально касательной к поверхности в точке доступа.

16. Устройство по п.14, в котором указанный первый ствол выполнен с возможностью самовведения, в точке доступа, под углом от параллельного до перпендикулярного касательной к поверхности в точке доступа.

17. Система устройств по п.14, в которой два или более устройств выполнены с возможностью введения через точку доступа таким образом, что указанная точка доступа является общей для указанных двух или более устройств.

18. Система по п.17, в которой по меньшей мере одно устройство выполнено с возможностью введения ортогонально касательной к поверхности в точке доступа.

19. Система по п.17, в которой каждое устройство содержит один ствол, а все компоненты указанного устройства размещены внутри указанного ствола.

20. Способ создания эффекта в целевой точке с использованием устройства по п.14, в котором устройство имеет по меньшей мере один эффектор, а способ включает:

введение устройства по п.1 или п.14 под непрямым углом в точке доступа; и

активацию эффектора.

21. Способ сбора данных о целевой точке с использованием устройства по п.14, в котором устройство имеет по меньшей мере один датчик, а способ включает:

получение данных посредством датчика.

22. Способ сбора обеспечения электростимуляционной терапии мозга пациента с использованием устройства по п.1, имеющего по меньшей мере один электрод, включающий:

имплантацию устройства в череп и выработку импульса электродом;

причем угол введения устройства относится к длине устройства таким образом, что когда устройство полностью введено, его длина полностью пересекает толщину черепа, под углом введения, и заканчивается таким образом, что по меньшей мере один электрод расположен эпидурально, субдурально, или эпипиально, и соприкасается с твердой оболочкой, паутинной оболочкой, мягкой оболочкой, или корой головного мозга.

23. Способ сбора обеспечения электростимуляционной терапии тела пациента с использованием устройства по п.1, имеющего по меньшей мере один электрод, включающий:

имплантацию устройства в тело пациента и выработку импульса электродом или электродами; причем угол введения (θ) относится к длине устройства (l) следующим образом:

sinθ=х/l

где θ измеряется на основе осевой линии, перпендикулярной поверхности кожи в точке доступа; а

x - боковое смещение в направлении, параллельном поверхности кожи в точке доступа, когда устройство полностью введено.

24. Способ имплантации устройства по п.1, имеющего один или несколько дополнительных стволов, содержащих дополнительные компоненты, включающий:

(i) введение головного блока, со стволом или без него, перпендикулярно поверхности кожи;

(ii) введение другого ствола, содержащего дополнительные компоненты, через головной блок под любым первым углом, от параллельного до перпендикулярного поверхности кожи, и под любым вторым радиальным углом вокруг головного блока;

(iii) введение одного или нескольких дополнительных стволов, каждый из которых содержит дополнительные компоненты, через головной блок под любым первым углом, от параллельного до перпендикулярного поверхности кожи, и под любым вторым радиальным углом вокруг головного блока,

причем либо первые углы, либо вторые углы, либо и первые, и вторые углы любых двух стволов отличны друг от друга, из-за чего каждый ствол занимает индивидуальное положение относительно других стволов.

25. Способ сбора обеспечения электростимуляционной терапии живого организма с использованием устройства по п.1, имеющего по меньшей мере один электрод, включающий:

имплантацию устройства в тело пациента; и выработку одного или нескольких импульсов электродом или электродами;

с целью обеспечения пациента терапией для лечения заболевания или состояния, выбранного из группы, состоящей из: эпилепсии, инсульта, двигательных нарушений, болезни Паркинсона, тремора, рассеянного склероза, дистонии, тиков, синдрома Туретта, заикания, депрессии, болевых ощущений, головной боли, мигрени, невралгии тройничного нерва, лицевой боли, бессонницы, нарколепсии, синдрома дефицита внимания, синдрома дефицита внимания и гиперактивности, аутизма, ожирения, паралича, слепоты, глухоты, доброкачественных опухолей мозга и тела, злокачественных опухолей мозга и тела, нейродегенеративных расстройств, облысения, слабоумия, измененных состояний сознания, психических расстройств (включая навязчивый невроз, биполярную депрессию, страх, шизофрению, неврозы и психозы), преступного поведения, половой дисфункции, эректильной дисфункции, а также пагубных зависимостей, связанных с работой мозга, включая зависимости от: фармакологических препаратов (включая наркотики, обезболивающие средства, успокоительные средства, стимулянты), запрещенных веществ (включая кокаин, марихуану, героин, метамфетамин), назначаемых наркотических веществ, мышечных релаксантов, табака (табакокурения), алкоголя, пищевых продуктов, половых сношений, порнографии, педофилии, игромании, острых ощущений, телевидения, видеоигр и интернета.

26. Способ сбора обеспечения электростимуляционной терапии мозга пациента с использованием устройства по п.1, имеющего по меньшей мере один электрод, включающий:

имплантацию устройства в череп и выработку одного или нескольких импульсов электродом;

причем стимуляция, вызванная импульсом или импульсами, повышает или ускоряет по меньшей мере один положительный фактор, выбранный из группы, состоящей из: обучения, внимания, умственной концентрации, памяти, когнитивных способностей, умственных способностей, умственной деятельности, коэффициента умственного развития, положительного настроя, амбиций, решительности, уверенности в себе, творческих способностей, навыков общения, межличностных навыков, и коэффициента эмоционального развития.

27. Способ установления связи между двумя или более объектами, причем по меньшей мере один объект представляет собой живой организм, а способ включает:

имплантацию устройства по п.1 в первый объект, причем указанный первый объект представляет собой часть живого организма.

28. Способ по п.27, в котором связь включает следующие виды: электромагнитную, акустическую, ультразвуковую, а также виды, включающие частоты, находящиеся вне диапазона человеческого слуха.

29. Способ по п.27, в котором устройство также содержит по меньшей мере один компонент, такой как приемник или приемо-передатчик, и также содержит:

приемник или приемо-передатчик, получающий входной сигнал от по меньшей мере одного другого объекта;

причем указанное получение входного сигнала включает, но не ограничено, непрямым получением входного сигнала посредством одного или нескольких промежуточных устройств, перенаправляющих, модулирующих и/или обрабатывающих один или несколько сигналов, передаваемых от объекта к объекту.

30. Способ по п.29, в котором другой объект представляет собой радиоприемник, радиопередатчик, музыкальный плеер, мобильный телефон, карманный персональный компьютер, компьютер, или сеть интернет.

31. Способ по п.27, в котором устройство также содержит по меньшей мере один компонент, выполненный с возможностью передачи данных, связи или вещания, такой как передатчик или приемо-передатчик, и также содержит:

передатчик или приемо-передатчик, передающий, сообщающий или вещающий информацию по меньшей мере одному другому объекту;

причем указанная передача, сообщение, или вещание включает, но не ограничено, передачей, сообщением, или вещанием посредством одного или нескольких промежуточных устройств, перенаправляющих, модулирующих и/или обрабатывающих один или несколько сигналов, передаваемых от объекта к объекту.

32. Способ по п.27, в котором устройство также содержит по меньшей мере один компонент, выполненный с возможностью получения информации, такой как приемник или приемо-передатчик, и/или по меньшей мере один компонент, выполненный с возможностью передачи данных, связи или вещания, такой как передатчик или приемо-передатчик, а способ также включает:

имплантацию по меньшей мере одного дополнительного компонента или определение принимающей способности второго объекта;

сбор данных или сигналов в первом объекте посредством датчика устройства; передачу указанных данных или сигналов второму объекту; и

прием указанных данных или сигналов от первого объекта вторым объектом посредством дополнительного компонента или посредством уже имеющейся принимающей способности второго объекта.

33. Способ по п.32, также включающий:

второй объект, связывающийся с первым объектом или отвечающий ему путем передачи данных или сигналов первому объекту, что приводит к выработке эффектором устройства в первом объекте сигнала в первом объекте,

включая случаи, когда устройство в первом объекте, принимающее данные или сигналы от второго объекта, является устройством, отличным и расположенным в другой точке, чем устройство в первом объекте, передающее данные или сигналы второму объекту,

причем указанный вид связи между двумя и более объектами представляет собой двустороннюю, многократную, взаимную связь, или связь закрытого цикла.

34. Способ по п.33, в котором устройство в первом объекте также содержит по меньшей мере один компонент обратной связи, а способ также включает:

при передаче данных или сигналов первым объектом второму объекту;

подтверждение вторым объектом получения передачи данных или сигналов посредством отправления ответа, обратной связи или сигнала подтверждения первому объекту и

тем самым, способствование осуществлению связи закрытого цикла между двумя или более объектами.

35. Способ по п.34, в котором этап подтверждения, включающий отправление вторым объектом сигнала обратной связи первому объекту, зависит от эффекта во втором объекте, такого как выработка или индукция определенного сигнала или ответа, или завершение желаемой задачи.

36. Способ по п.27, также включающий:

сбор данных посредством датчика устройства в первом объекте; и

передачу данных одному или нескольким вторым объектам;

причем данные связаны с нейронной деятельностью или физиологическими параметрами.

37. Способ по п.32, также включающий:

запуск передачи, от первого объекта второму объекту, посредством сигнала первого объекта;

причем сигнал вызывается: активацией эффектора устройства, электродной стимуляцией, колебаниями, изменениями температуры/давления/освещенности, характером нервной деятельности, и/или изменениями клеточной активности.

38. Способ по п.32, также включающий:

по меньшей мере один компонент во втором объекте, распознающий определенные сигналы как исходящие от других определенных объектов.

39. Способ по п.32, также включающий:

по меньшей мере один компонент во втором объекте, распознающий определенные сигналы как указывающие на определенные условия.

40. Способ по п.32, в котором второй объект является другой частью того же живого организма, частью которого является первый объект.

41. Способ по п.27, в котором второй объект, вовлеченный в связь, также является живым организмом.

42. Способ по п.41, в котором первый объект и второй объект представляют собой живые организмы, имеющие мозг, а связь является связью посредством мозговых волн.

43. Способ по п.27, в котором второй объект, вовлеченный в связь, является механизмом.

44. Способ по п.43, в котором механизм выбран из группы, состоящей из одного или нескольких следующих механизмов: компьютер, мобильный телефон, карманный персональный компьютер, мышечный стимулятор, инвалидная коляска, моторное средство передвижения, робот, и электронная схема.

45. Способ сбора обеспечения электростимуляционной терапии с использованием по меньшей мере двух устройств по п.1, в котором каждое устройство имеет по меньшей мере один электрод в качестве эффектора, включающий:

имплантацию первого устройства через череп в первой точке доступа;

имплантацию второго устройства через череп во второй точке доступа;

выработку импульса по меньшей мере одним электродом первого устройства; и

выработку импульса по меньшей мере одним электродом второго устройства;

причем целевая точка находится в головном мозге пациента между центром мозга и черепом, а ориентация по меньшей мере одного электрода первого устройства и по меньшей мере одного электрода второго устройства выбраны таким образом, что по меньшей мере один электрод каждого из устройств направлен к целевой точке.