[发明专利]神经刺激系统

说明书

本申请是申请人“西蒙·弗雷瑟大学”于2013年3月4日提交的、发明名称为“经血管神经刺激设备及方法”的发明专利申请201380023357.5(国际申请号：PCT/CA2013/050159)的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月5日提交的美国申请No.61/606,899的优先权。就美国而言，本申请按照美国法典第35篇第119条(35 U.S.C.§119)要求2012年3月5日提交的标题为“TRANSVASCULAR NERVE STIMULATION APPARATUS AND METHODS(经血管神经刺激设备及方法)”的美国临时申请No.61/606,899的优先权，上述申请的全部内容通过参引的方式合并到本文中。

技术领域

本发明涉及神经生理学，并且具体涉及用于穿过血管壁刺激神经的设备和方法。非限制性实施方式包括神经刺激设备、电极结构、电极和相关方法。

背景技术

神经刺激能够应用于治疗多种身体状况。神经刺激可以应用于控制肌肉活动或者生成感官信号。可以通过在神经中或神经附近手术性植入电极并且由植入电源或者外部电源驱动电极来刺激神经。

膈神经通常携带引起呼吸所需的横膈膜收缩的信号。多种身体状况能够阻止合适的信号传送至膈神经。这些身体状况包括：

●脊髓或脑干的慢性或急性损伤；

●肌萎缩侧索硬化症(ALS)；

●影响脊髓或脑干的疾病；以及

●日间或夜间通气驱动下降(例如，中枢型睡眠呼吸暂停、Ondine呼吸困扰(気症候群))。

这些身体状况影响了很多人。

机械通气(MV)可以用于帮助患者呼吸。一些患者需要长期机械通气，而更多患者需要暂时机械通气。机械通气可以挽救生命，但是具有许多显著问题和/或副作用。机械通气：

●易于使肺部排气不足。这能够导致流体在肺部中累积以及容易感染和患肺炎。

●需要不便于携带的设备。

●因为肺部被正向加压(positively pressurized)，所以会对静脉回流产生不利影响。

●妨碍进食和说话。

●需要昂贵的维修和耗材。

●易于造成正压呼吸机所致肺损伤(VILI)和呼吸机相关性肺炎(VAP)。

依赖机械通气的患者束缚于呼吸机，并且不独立呼吸。这能够导致膈肌萎缩(呼吸机所致膈肌功能障碍；VIDD)和健康的整体下降。肌肉萎缩可以非常快速地发生并且会是严重的问题。在依赖机械通气的患者中，横膈膜的中枢呼吸驱动受到抑制。膈肌的不活动性引起快速的废用性萎缩。根据已发表的研究报告(Levine等人，New England Journal of Medicine(新英格兰医学杂志),358:1327-1335,2008)，在仅18至69小时的机械通气和镇静状态之后，膈肌可以萎缩52％至57％。呼吸机所致横膈膜萎缩能够使患者变得呼吸机性依赖。在重症监护病房(ICU)中变得依赖于机械通气(MV)的患者患并发症如呼吸机获得性肺炎(VAP)和院内感染的风险很高，并且是未患并发症的在ICU中死亡的可能性的七倍。据报道，在2008年，美国每年有1,580,000名ICU患者需要MV，其中20％到30％(大约400,000名机械通气患者)难以脱离呼吸机并且存在成为呼吸机依赖的风险。

三种方法已经用于通过刺激膈神经来逆转或减缓废用性膈肌的萎缩，这三种方法在下文中讨论。

方法1：膈神经起搏(pacing)使用植入胸部的电极来直接刺激膈神经。从美国纽约康马克(Commack)的Avery Biomedical Devices公司可购买的Mark IV型呼吸起搏器系统是横膈膜或膈神经刺激器，其具有通过植入的接收器上所佩戴的天线来与外部发射器匹配的手术植入的接收器和电极。用于膈神经起搏的植入电极和其他可植入部件需要进行重大手术。由于膈神经很细(直径约为2mm)并且很脆弱的事实，所以手术风险高且复杂。手术涉及很高的费用。

方法2：由凯斯西储大学的生物医学工程师和医师研究人员开发的腹腔镜横膈膜起搏是用于控制呼吸的另一技术。腹腔镜横膈膜起搏涉及在横膈膜的运动点处放置电极。