[发明专利]用于控制药物释放到组织中的包含微电极和多重微电极的装置

说明书

发明领域

本发明涉及医疗微电极以及多重医疗微电极。具体地，本发明涉及医疗微电极，微电极束，以及微电极和/或微电极束阵列。

本发明的微电极、微电极束和微电极或微电极束阵列，用于插入到软组织中，例如脑、脊髓、内分泌器官、肌肉和结缔组织。

发明背景

能够长期植入中枢神经系统(CNS)的微电极应用广泛。在本发明中，术语“电极”指微电极。原则上，可以用这样的电极记录或刺激所有脑核群，并且监测它们的功能。特别重要的是，在脑核群刺激中采用多通道设计。在这样的设计中，电极组或甚至独立电极可以分别编址。这允许用户选择那些其刺激能产生治疗效果的电极，与非选择性刺激相比其治疗效果提高。在脑核群变性或损伤的情况下，脑或脊髓刺激特别有价值。在某些情况下，能够将受控电刺激和局部基因转移联用也是很有用的。一种多通道设计也允许用户能有效检测在全身或局部药物给予或基因转移后对多重神经元和其他细胞的效果。能够同时检测多个候选药物对于神经元功能的效果是特别令人感兴趣的。如果用于控制局部或全身性药物递送或如脑核群电刺激等其他治疗方法，通过植入电极监测脑活动也是有用的。多通道电极也可在已经检测到异常脉冲活动后，用于损伤特异性或组织中限制位点，通过电极记录或通过如fMRI或PET等拍摄。

为了记录和刺激脑结构，已经开发了各种不同形式的可植入电极(US 6,253,110 B1,US 5,957,958,US 4,573,481,US 7,146,221 B2,US 5,741,319,US 4,920,979,US 5,215,008,US 5,031,621,US 6,993,392 B2,US 6,032,062,US 4,852,573,US 3,995,560,US 7,041,492,US 6,421,566 B1,US 4,379,462,US 5,417,719,US 3,822,708,US 5,501,703,US 7,099,718 B1,US 3,724,467；US 2007/0197892 A1)。然而，很少注意到由植入过程造成的损伤和并发症。这些后果不但可能导致植入体的功能受损，他们还对植入了电极的个体产生伤害。植入的电极以及植入了植入体的组织的功能可能受损，这是因为1)组织的急性损伤包括组织出血和梗塞，2)感染，3)组织反应包括由植入过程导致的感染和胶质细胞活化，4)长期持续的组织反应包括胶质细胞活化和疤痕形成隔离植入体，和/或5)电极和组织之间的运动。这些结果通常在植入期间和植入后的不同时间间隔发生：

1)当微电极植入到中枢神经组织中时，除了开放性外科手术的普遍风险之外，还有局部风险例如出血和组织梗塞。电极可以在植入过程中不时刺激血管。这可导致出血和血管收缩。对于血细胞和渗透到神经组织中的蛋白产生的强炎症应答，从而能进一步加强并可能在长时间内影响组织。这也可从而在由受影响的血管提供养分的区域内诱导细胞死亡。因此，电极植入体的功能可受到损伤。

2)普通外科手术和人造装置的特别植入也提高了感染的风险。在外科手术时或在手术后的早期恢复期内，外科手术区域可能感染。外源材料(植入体本身)的存在也可作为在电极周围的组织中建立感染的最小部位。围绕植入体的组织感染通常要比其他组织感染更难用抗生素治疗。靠近植入电极的感染可能除了损害组织的功能外，还破坏了植入电极的功能，并且在极端情况下可能需要移除装置来治好感染。

除了全身性给予抗生素的一般保护，能够局部性地治疗靠近植入电极的感染更为有利。