[發(fā)明專利]用于運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的感覺(jué)信息順應(yīng)性脊髓刺激系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780080305.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110121375A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾瑪努埃萊·芙曼托;馬可·卡波格羅索;西爾維斯特·米塞拉;葛瑞哥爾·庫(kù)爾坦;凱倫·米娜西安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院
• 主分類號(hào): A61N1/05
• 分類號(hào): A61N1/05;A61N1/36
• 代理公司: 北京國(guó)昊天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 南霆;程爽

本申請(qǐng)涉及一種用于刺激脊髓以在脊髓損傷或其他運(yùn)動(dòng)損傷的受試者中恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括可編程植入式脈沖發(fā)生器(programmable implantable pulse generator,IPG)，其可操作地連接以將電流脈沖傳遞到一個(gè)或多個(gè)多電極陣列，其中所述IPG適于向所述多電極陣列傳遞刺激，所述刺激的特征在于包括在20和1200Hz之間的頻率以及在0.1運(yùn)動(dòng)閾值幅度和1.5運(yùn)動(dòng)閾值幅度之間的幅度。用于促進(jìn)具有神經(jīng)運(yùn)動(dòng)損傷的受試者的移動(dòng)功能或上肢運(yùn)動(dòng)的這種系統(tǒng)的使用也在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及脊髓神經(jīng)假體領(lǐng)域，特別是用于運(yùn)動(dòng)損傷。

特別地，它涉及用于刺激脊髓的系統(tǒng)，更特別地用于脊髓損傷或其他運(yùn)動(dòng)損傷(例如中風(fēng)后)的受試者的運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。

背景技術(shù)

嚴(yán)重的脊髓損傷(SCI)破壞了脊柱中心與病變下方脊髓回路之間的通信，通常包括那些負(fù)責(zé)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的部份。下行通路的中斷消除了調(diào)節(jié)和刺激的來(lái)源，這對(duì)于使脊髓回路處于能夠產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)(稱為“功能狀態(tài)”)是必要的。由于這個(gè)原因，雖然在很大程度上在解剖學(xué)上完整，但病變下方的脊髓回路仍然處于不允許站立和行走的狀態(tài)(稱為“休眠狀態(tài)”)。

在人類中，在功能上SCI可以為完全(即，受試者不能在損傷的水平以下進(jìn)行任何功能性運(yùn)動(dòng))或不完全(即，受試者可以在一定程度上控制損傷以下的肌肉亞組)。即使從功能的角度被定義為完全SCI，一些將大腦連接到損傷以下的脊髓節(jié)段的纖維仍幸存。然而，這些還不足以能夠在病變下方募集存活的回路，而導(dǎo)致癱瘓。

通常提出脊髓刺激(Spinal cord stimulation,SCS)療法來(lái)增強(qiáng)脊柱感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)回路的興奮性，從而促進(jìn)運(yùn)動(dòng)命令的執(zhí)行。

特別地，脊髓的電神經(jīng)調(diào)節(jié)被用于向病變下方的脊髓回路提供刺激，以便從缺失的大腦輸入取代強(qiáng)直下行驅(qū)動(dòng)并將脊髓回路設(shè)置為促進(jìn)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的“功能狀態(tài)”。實(shí)際上，隨著脊髓回路的刺激增加，即使來(lái)自將大腦連接到損傷以下的回路的幸存的纖維的微弱信號(hào)也足以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

然而，已經(jīng)在具有完全脊髓損傷的大鼠中顯示(Edgerton，2008，Courtine等，2009，Moraud等，2016)，在沒(méi)有腦輸入的情況下，存活的脊髓回路使用來(lái)自肢體的感覺(jué)信號(hào)作為運(yùn)動(dòng)控制和調(diào)節(jié)的來(lái)源。

因此，來(lái)自肢體的感覺(jué)信號(hào)，特別是在肌梭反饋回路中匯聚的本體感受輸入，在使用脊髓刺激的癱瘓后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)中起關(guān)鍵作用(Takeoka等，2014，Moraud等，2016)。

在這種情況下，在過(guò)去的十年中，已經(jīng)表明腰椎節(jié)段的電SCS提供了重新激活脊柱感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)回路的策略，促進(jìn)了動(dòng)物的站立和行走以及有限程度地促進(jìn)了具有SCI的人類的站立和行走(Van den Brand等，2012；Angeli等，2014)。經(jīng)過(guò)多年的研究，現(xiàn)在出現(xiàn)了關(guān)于SCS移動(dòng)功能恢復(fù)機(jī)制的第一個(gè)見(jiàn)解。

特別地，認(rèn)識(shí)到刺激募集的主要神經(jīng)結(jié)構(gòu)是從背根進(jìn)入脊髓的大傳入纖維(Rattay等，2000；Minassian等，2007；Capogrosso等，2013)，以及這些纖維攜帶的感覺(jué)信息，且特別是來(lái)自肌梭本體感受纖維的感覺(jué)信息，在脊髓損傷后的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)中起著重要作用(Wernig和Müller，1992；Takeoka等，2014)。

與這些數(shù)據(jù)一致，最近在大鼠中顯示，促進(jìn)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)主要是由電刺激方案和肌梭反饋回路之間的協(xié)同相互作用引發(fā)的(Moraud等，2016)。特別地，已經(jīng)表明，在大鼠中，標(biāo)準(zhǔn)刺激方案增加了傳入纖維的總體放電速率而不破壞所攜帶的自然產(chǎn)生的感覺(jué)反饋信息，并且這種協(xié)同相互作用是已知的具有不同的刺激頻率的肌肉活動(dòng)的調(diào)節(jié)的潛在機(jī)制(Moraud等，2014)。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)于探索這些機(jī)制并因此開(kāi)發(fā)可用于人類以提供患者特異性治療的創(chuàng)新神經(jīng)調(diào)節(jié)策略是必需的(Moraud等，2016；Wenger等，2016)。事實(shí)上，跨越哺乳動(dòng)物的肌梭反饋回路的保守性表明相同的機(jī)制可以促進(jìn)人類的運(yùn)動(dòng)控制。