СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ НЕЙРОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
SYSTEMS AND METHODS FOR STIMULATION OF NEURONAL ACTIVITY

УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКОМ ПРАВЕ
Часть раскрытия этой патентной заявки содержит материал, который представляет собой предмет охраны авторского права. Обладатель авторского права не возражает против воспроизведения любыми лицами патентного документа или раскрытия патента, как они представлены в файлах или записях патентного ведомства США по регистрации патентов и товарных знаков, но в других случаях полностью резервирует все авторские права.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
По настоящей заявке испрашивается приоритет предварительной патентной заявки США № 61/236748, выданной Matthews, которая подана 25 августа 2009 года, озаглавлена «Method of Stimulation of Neuronal Activity», а ее раскрытие включено в настоящий документ по ссылке в полном объеме.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые варианты осуществления настоящей заявки, как правило, относятся к стимуляции нервов светом. В частности, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к стимуляции нервов, которая влияет на функцию(и) нерва, с использованием света посредством введения источника света интраназально до тех пор, пока не достигают желаемого положения, и подачи импульсов света для блокирования, возбуждения или изменения передачи информации или т.п. в желаемом нерве.
ПРЕДПОСЫЛКИ
Хорошо известны боль и другие состояния, связанные с нервными клетками головы. Одним из наиболее общих состояний, связанных с нейронами головы, является головная боль, такая как головная боль при мигрени. Лечение мигреней попадает во множество различных категорий подходов. Проводились обширные исследования профилактического лечения мигреней лекарственными средствами. Типичное медицинское лечение включает антидепрессанты, антиконвульсанты и антигипертензивные средства. Было только несколько одобренных FDA лекарственных средств для предотвращения мигреней и все они вызывают значительные побочные эффекты при их использовании. Варианты лечения продолжающейся симптоматической боли включают лекарственные средства опиатного типа, кофеин, а также большинство противовоспалительных лекарственных средств других типов.
По оценкам, только в Соединенных Штатах существует более 10 миллионов людей, которые имеют неполный контроль над их мигренями или имеют значительные медицинские побочные эффекты от использования современных лекарственных средств от мигрени.
По причине побочных эффектов, связанных с химическим лечением этих состояний, разрабатывали другие стандартные способы лечения боли или связанных с нейронами состояний. Примеры таких стандартных способов включают патенты США №№ 5514168 и 6450170, оба выданы Friedman, в которых рассмотрено лечение мигреней с использованием импульсного лазерного света. Лазер применяют к областям внутриротовой верхнечелюстной болезненности. Кончик зонда помещают в рот субъекта и размещают проксимально к болезненной области во рту. Согласно Friedman, пока болезненность не обнаруживают, лечение нельзя проводить.
Другую иллюстрацию стандартных способов лечения мигреней содержит патент США № 6526318, выданный Ansarinia, который относится к стимуляции крылонебного ганглия, крылонебного нерва или крыловидного нерва посредством размещения электрода на эти нервы или проксимально к ним и подачи электрического сигнала для лечения группы состояний, связанных с нейронами лица и головы.
Другие стандартные способы для лечения состояний, связанных с нейронами головы, включают акупунктуру, лечение посредством биологической обратной связи и мануальную коррекцию. Несмотря на то, что в некоторых случаях эти подходы показывают несколько ограниченное использование, все они включают или очень дорогое или длительное лечение и дают только ограниченные результаты.
Широкая группа медицинских состояний и ассоциированной боли, которая возникает в дополнение к различным типам мигрени и другим головным болям, связана с нейрональной активностью в голове. В дополнение к боли, другие состояния, среди прочего, включают нарушения движений, эпилепсию, цереброваскулярные заболевания, аутоиммунные заболевания, расстройства сна, вегетативные нарушения, нарушения мочевого пузыря, субнормальные метаболические состояния, нарушения мышечной системы и нервно-психиатрические нарушения. Уменьшение или лечение всех этих связанных с нейронами состояний все еще остается сложным и дорогостоящим, чтобы их можно было успешно лечить.
Таким образом, существует необходимость предоставить эффективные и относительно недорогие способы и системы для лечения мигреней и головных болей других типов посредством стимуляции, которая влияет на функцию(и) нерва. Кроме того, существует необходимость в способах и системах для лечения боли и нарушений, ассоциированных с нервными клетками головы, центральной нервной системы, периферических ганглиев и нервов и т.д. без проблем, побочных эффектов или сопутствующих затрат на предшествующие способы лечения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к размещению источника света внутри терапевтического окна проксимально к нервной клетке (и включая ее), подлежащей лечению, посредством прохождения источника света внутрь носовой полости, чтобы повлиять на нейрональную функцию посредством стимуляции нейрона. В некоторых вариантах осуществления источник света может представлять собой GaAlAs лазер, работающий в ближнем инфракрасном спектре в диапазоне длин волн приблизительно от 300 нанометров («нм») приблизительно до 1200 нм. В некоторых вариантах осуществления источник света может иметь длину волны приблизительно 830 нм.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу стимуляции нервной клетки в голове пациента, нуждающегося в такой стимуляции. Способ содержит размещение источника видимого света в носовой полости проксимально к нервной клетке и подачу импульсов света из источника света таким образом, чтобы стимулировать нервную клетку в течение предварительно определенного периода времени для достижения желаемого эффекта.
В некоторых вариантах осуществления размещение включает расположение источника света в носовой полости пациента. Кроме того, источник света можно выполнить с возможностью генерации света, обладающего длиной волны внутри предварительно определенного терапевтического диапазона длин волн. Предварительно определенный терапевтический диапазон длин волны составляет приблизительно от 300 нанометров до 1200 нанометров.
В некоторых вариантах осуществления свет можно расположить для чресслизистой стимуляции. Свет также можно размещать для транскраниальной стимуляции.
В некоторых вариантах осуществления источник света может представлять собой импульсный лазер. Лазер может представлять собой импульсный лазер. Кроме того, источник света может содержать Ar лазер, HeNe лазер и GaAlAs лазер. В альтернативных вариантах осуществления источником света является СИД.
В некоторых вариантах осуществления генерацию импульсов можно осуществлять таким образом, чтобы блокировать нейрон. Альтернативно, генерацию импульсов можно осуществлять таким образом. чтобы возбуждать нейрон. Генерацию импульсов также можно осуществлять таким образом, чтобы влиять на гомеостатическую передачу информации.
В некоторых вариантах осуществления стимуляцию осуществляют для лечения одного или нескольких состояний, включая в качестве неограничивающих примеров мигрень, головные боли при мигренях с аурой, головные боли при мигренях без ауры, менструальные мигрени, варианты мигреней, атипичные мигрени, осложненные мигрени, гемиплегические мигрени, трансформированные мигрени, хронические ежедневные мигрени, эпизодические тензионные головные боли, хронические тензионные головные боли, анальгетические рикошетные головные боли, эпизодические кластерные головные боли, хронические кластерные головные боли, кластерные варианты, хронические пароксизмальные гемикрании, постоянную гемикранию, посттравматическую головную боль, посттравматическую боль в шее, постгерпетическую невралгию с вовлечением головы или лица, боль от перелома позвоночника, вторичного к остеопорозу, артритическую боль в позвоночнике, головную боль, связанную с цереброваскулярным заболеванием и инсульт, головную боль вследствие сосудистого нарушения, рефлекторную симпатическую дистрофию, цервикалгию, глоссодинию, каротидинию, крикоидинию, оталгию вследствие поражения среднего уха, желудочную боль, ишиалгию, верхнечелюстную невралгию, ларингеальную боль, миалгию мышц шеи, невралгию тройничного нерва, головную боль после люмбальной пункции, головную боль при низком давлении цереброспинальной жидкости, нарушение височно-нижнечелюстного сустава, атипичную лицевую боль, цилиарную невралгию, параневралгию тройничного нерва, невралгию каменистой части височной кости, синдром Игла, идиопатическую внутричерепную гипертензию, ротолицевую боль, миофасциальный болевой синдром с вовлечением головы, шеи и плеча, хроническую мигреническую невралгию, затылочную головную боль, паратригеминальный паралич, невралгию крылонебного ганглия, каротидинию, крыловидную невралгию и каузалгию. Ее также можно осуществлять для лечения одного или нескольких следующих состояний: нарушение движений в результате болезни Паркинсона, церебральный паралич, дистония, эссенциальный тремор и гемифациальные спазмы. Стимуляцию также можно осуществлять для лечения эпилепсии. Кроме того, стимуляцию можно осуществлять для лечения одного или нескольких следующих состояний: цереброваскулярное заболевание в результате одного или нескольких медицинских состояний, включающих сосудистые заболевания, влияющие на каротидный синус, включая гипертензию, каротидные бляшки и стеноз, аневризмы, инсульты и внутримозговое кровоизлияние.
В некоторых вариантах осуществления лечение можно осуществлять для лечения одного или нескольких аутоиммунных заболеваний, возникающих в результате рассеянного склероза, вегетативных нарушений, возникающих в результате одного или нескольких нарушений желудочно-кишечного тракта, нарушений мочевого пузыря, аномальных метаболических состояний, нарушений мышечной системы и нервно-психиатрических нарушений, где нарушение контролируют посредством одного или нескольких нейронов в голове.
В некоторых вариантах осуществления свет позиционируют проксимально к одному или нескольким крылонебным ганглиям, крылонебным нервам или крыловидным нервам, экстракраниальным нервом тела, включая каротидные барорецепторы и каротидный синус, ганглии лица и шеи, звездчатые ганглии, блуждающий нерв, диафрагмальные нервы и висцеральные нервы, и интракраниальные и спинальные нейроны центральной нервной системы.
Настоящее изобретение также предполагает использование множественных источников света. В частности, могут иметь место по меньшей мере по одному источнику света, размещенному в каждой ноздре пациента. Система по настоящему изобретению также может включать в себя удлинитель для переноса света от источника света в желаемое место. Удлинитель может представлять собой оптоволоконный кабель. Пациент может носить источник света. Пациентом может являться человек или млекопитающее.
В некоторых вариантах осуществления контроллер можно выполнить с возможностью регуляции выхода источника света на основе генерируемого компьютером алгоритма. Генерируемый компьютером алгоритм можно выбрать из группы, состоящей из: предварительно определяемого алгоритма и алгоритм на основе информации о биологической обратной связи от по меньшей мере одного биологического датчика, измеряющего по меньшей мере одну характеристику пациента. Контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления выхода источника света на основе вызванных откликов пациента, таких как вызванный отклик тройничного нерва, или электроэнцефалограммы. По меньшей мере один скальповый электрод, соединенный с пациентом, можно выполнить с возможностью регистрации по меньшей мере одной характеристики пациента для генерации электроэнцефалограммы для анализа посредством контроллера. Контроллер выполнен с возможностью усреднения данных, полученных из электроэнцефалограммы, для получения соматосенсорного вызванного потенциала и определения того, когда выполнен блок крылонебного ганглия. Вызванный отклик содержит изменение в вызванном потенциале тройничного нерва. Контроллер можно дополнительно выполнить с возможностью автоматической остановки стимуляции
нервной клетки, когда блокирование крылонебного ганглия выполнено. Контроллер выполнен с возможностью мониторинга стимуляции нейронов блуждающего нерва в шее пациента с использованием электроэнцефалограммы для предотвращения эпилептических приступов. Контроллер выполнен с возможностью генерации стимула при обнаружении эпилептических разрядов. Контроллер также можно выполнить с возможностью мониторинга кровяного давления во время стимуляции нейронов каротидного синуса пациента и регуляции стимуляции для того, чтобы контролировать кровяное давление.
В некоторых вариантах осуществления источник света выполнен с возможностью наведения на нервы, управляющие секрецией или функцией эндокринной железы пациента, где эндокринная железа выбрана из группы, состоящей из: гипофиза, щитовидной железы или нервов, иннервирующих яичники или семенники или репродуктивные органы, или висцеральных ганглиев и нервов, которые иннервируют пищеварительный тракт. Источник света можно направлять на нейроны или нервы, влияющие на выброс или функцию сердца пациента.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к системе для стимуляции нервной клетки в голове пациента, нуждающегося в такой стимуляции. Система содержит источник света, соединенный с контроллером, где контроллер выполнен с возможностью контроля работы источника света. Источник света выполнен с возможностью размещения проксимально к нервной клетке пациента, подлежащего стимуляции. Контроллер выполнен с возможностью генерации импульсов света источником света для стимуляции нервной клетки в течение предварительно определяемого периода времени для достижения желаемого эффекта.
Подробности, касающиеся одной или нескольких вариантов объекта изобретения, описанного в настоящем документе, изложены ниже на сопроводительных фигурах и в описании. Другие признаки и преимущества объекта изобретения, описанного в настоящем документе, ясны из описания и фигур, а также из формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На сопроводительных фигурах, которые включены в это описание и составляют его часть, представлены определенные аспекты объекта изобретения, описанного в настоящем документе, и вместе с описание помогают объяснить некоторые принципы, связанные с раскрытыми реализациями. На фигурах:
На фиг.1 схематически проиллюстрирован вид черепа сбоку, на котором показано положение некоторых нервов, таких как крылонебный ганглий;
На фиг.2 схематически проиллюстрирован вид черепа сбоку, на котором показана носовая полость;
На фиг.3 схематически проиллюстрирован другой вид черепа согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения;
На фиг.4 представлена блочная диаграмма, иллюстрирующая иллюстративную систему для осуществления стимуляции нейрональной активности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Несмотря на то, что настоящее изобретение может допускать варианты осуществления во многих различных формах, образцовые варианты осуществления представлены на фигурах и подробно описаны в настоящем документе при понимании того, что раскрытие таких вариантов осуществления в настоящей заявке следует рассматривать в качестве примера принципов и что оно не предназначено для того, чтобы ограничивать показанные и описанные конкретные варианты осуществления. Далее в описании одинаковые номера позиции используют для описания одинаковых, схожих или соответствующих частей в нескольких видах на фигурах. Это подробное описание определяет значение терминов, использованных в настоящем документ и конкретно описывает варианты осуществления для того, чтобы специалисты в данной области осуществили изобретение на практике.
Формы единственного числа, как применяют в настоящем документе, допускают формы единственного числа и формы множественного числа. Термин «множество», как применяют в настоящем документе, определяют как два или более чем два. Термин «другой», как применяют в настоящем документе, определяют как по меньшей мере второй или более. Термины «включает» и/или «имеет», как применяют в настоящем документе, определяют как содержит (т.е. открытая формулировка). Термин «соединенный», как применяют в настоящем документе, определяют как связанный, хотя не обязательно напрямую и не обязательно механически.
Во всем этом документе ссылка на «некоторые варианты осуществления», «один из вариантов осуществления», «определенные варианты осуществления» и «вариант осуществления» или схожие термины обозначают, что конкретный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена по меньшей мере в один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление таких фраз или в различных местах во всем этом описании не обязательно всегда указывает на один и тот же вариант осуществления. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики можно объединять любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления без ограничения.
Термин «или», как применяют в настоящем документе, следует интерпретировать как включающий или обозначающий любое одно или любое сочетание. Следовательно, «A, B или C» обозначает любое из следующего: «A; B; C; A и B; A и C; B и C; A, B и C». Исключение для этого определения возникает только когда сочетание элементов, функций, этапов или действий является некоторым образом по существу взаимоисключающим.
На чертежах отобранные фигуры предоставлены с целью иллюстрирования некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, и они не должны рассматриваться в качестве их ограничения. Термин «средство», предшествующий действительному причастию настоящего времени, указывает на желаемую функцию, для которой существует один или несколько вариантов осуществления, т.е. один или несколько способов, устройств или аппаратов для достижения желаемой функции, и то, что специалист в данной области может сделать выбор среди них и их эквивалента, принимая во внимание раскрытие в настоящем документе, и использование термина «средство» не предназначено для ограничения.
Как применяют в настоящем документе термин «стимуляция» относится к воздействию на нейрон или группу нейронов, таких как ганглий, т.е. к изменению свойства функции нейрона. Например, на нейрон можно воздействовать в отношении его преобразования информации (например, скорости гомеостатической передачи информации), или можно или блокировать (или снижать или вовсе устранять активность) или возбуждать (активировать или повышать активность). В зависимости от состояния, подлежащего лечению, средний специалист в соответствующей области сможет определить, нужно ли и/или как нужно стимулировать конкретный нейрон, чтобы добиться желаемого эффекта лечения. Например, известно, что или блокирование или возбуждение нейронов в голове, центральной нервной системе и периферических ганглиях и нервах может подавить или предупредить у хозяина нарушения, включая боль, нарушения движений, эпилепсию, цереброваскулярное заболевание, аутоиммунные заболевания, расстройства сна, вегетативные нарушения, нарушения мочевого пузыря, аномальные метаболические состояния, нарушения мышечной системы и нервно-психиатрические нарушения у пациента млекопитающего или человека (далее в настоящем документе обозначаемого как «пациент»). Соответственно, как сможет понять средний специалист в соответствующей области, некто, нуждающийся в такой стимуляции, представляет собой кого-либо, кто страдает одним или несколькими указанными выше нарушениями или состояниями или т.п.
Как применяют в настоящем документе, термин «источник света» относится к устройству, выполненному с возможностью создавать свет внутри предварительно определяемого терапевтического окна, в котором создаваемый свет не является ни ионизирующим, ни термокоагулирующим. В некоторых вариантах осуществления источник света может создавать свет, который находится приблизительно в диапазоне от инфракрасного излучения до ультрафиолетового. В некоторых вариантах осуществления создаваемый свет может иметь длину волны в диапазоне приблизительно от 300 нм приблизительно до 1200 нм. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения можно выполнить с возможностью создания света внутри предварительно определяемого терапевтического окна, содержащего длины волны, которые длиннее или короче указанных выше диапазонов длин волн. Можно генерировать импульсы света, создаваемого источником света, или модулировать его таким образом, чтобы предотвратить возникновение какого-либо значительного клинического повреждения окружающей ткани. В некоторых вариантах осуществления создаваемый свет можно охарактеризовать посредством образования достаточно малого количества тепла, чтобы не вызывать повреждение ткани. Несмотря на то, что может возникать дискомфорт или т.п., решающий фактор связан с повреждением ткани, в особенности, нервов, которые лечат. Несмотря на то, что средний специалист в соответствующей области сможет выбрать источники света, которые отвечают указанным выше критериям, двумя такими источниками могут являться лазеры и СИД (светоиспускающие диоды). Кроме того, источник света может иметь непрерывную волну или быть импульсным с частотами, как рассмотрено в настоящей заявке.
Лазерный свет имеет уникальные свойства, которые дают возможность передавать свет в точно определенную область. На эффекты передачи лазерного света влияют оптические и тепловые
свойства ткани и переменные лазера, контактное или бесконтактное использование, фокус, выходная мощность (в милливаттах («мВт»)), время облучения и число облучений. Далее рассмотрен короткий обзор лазеров различных типов, которые в настоящее время доступны для использования в различных областях, включая медицину.
Один из примеров лазера включает гелий-неоновый («HeNe») лазер, который можно выполнить с возможностью испускания света с длиной волны 633 нм и который вероятно является одним из наиболее часто доступных лазеров, используемых в медицине. HeNe лазер низкой мощности может представлять собой трубку, заполненную гелием и неоном. Когда смесь стимулируют электрически, происходит испускание пучка света в видимом спектре. Лазер этого типа может передавать низкие уровни света с использованием оптоволоконных кабелей, таких как кварцевое волокно.
Другие примеры лазеров включают аргоновые («Ar») лазеры, которые работают на длине волны приблизительно 488 нм, популярны и могут быть использованы в хирургических вмешательствах определенных типов. Их можно оборудовать волоконно-оптическими удлинителями. Дополнительные примеры включают арсенид галлия («GaAs») и арсенид галлия алюминия («GaAlAs»), которые относятся к лазерам полупроводникового типа, испускающих свет на длине волны в диапазоне 850 нм или ближнем инфракрасном диапазоне спектра. В этих лазерах диод можно приводить в действие посредством электронной схемы малой мощности с использованием внутренней оптической обратной связи для сохранения постоянной
выходной мощности.
В некоторых вариантах осуществления когерентный лазерный свет можно фокусировать посредством линз внутрь стеклянно-оптической установки, которую присоединяют через разъем к лазерному источнику для удобства и взаимозаменяемости. Использование волоконно-оптической структуры (или другого похожего удлинителя) делает возможным применение лазерного света в желаемом месте проксимально к нервной клетке так, что им легко управлять и легко его размещать и непреднамеренно не стимулировать нежелательный нейрон. Лазеры этих типов хорошо известны и их использование входит в навыки среднего специалиста в соответствующей области. Способность выбирать мощность, которая не повреждает ткань, также входит в навыки среднего специалиста в соответствующей области.
В некоторых вариантах осуществления источник света может содержать светодиод (СИД). СИД работают на многих видимых длинах волны, являются относительно маломощными и, таким образом, не создают значительных проблем с тепловой энергией. Кроме того, их можно использовать с волоконно-оптической головкой или удлинителем с тем, чтобы не вводить сам СИД источник света в носовую полость пациента и, таким образом, можно осуществлять точное фокусирование, подобно лазеру. Их низкая стоимость эксплуатации также делает их идеальными для формирования излучения для использования в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. Среднему специалисту в соответствующей области понятно, что можно использовать другие источники света, совместимые с оптоволоконным кабелем, помимо лазеров и
источников света (СИД). В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение можно выполнить содержащим множественные наконечники для создания света, например, можно использовать два наконечника - по одному для каждой ноздри. Это можно выполнить посредством использования двух отдельных источников света или посредством использования двух удлинителей, например, оптоволоконных кабелей, соединенных с одним источником света.
Как применяют в настоящем документе «введение в носовую полость» относится ко введению наконечника источника света (свет или удлинитель) внутрь левой ноздри, правой ноздри или обеих (или альтернативно или с использованием двух или более источников света). Введение может содержать введение самого света или удлинителя, такого как оптоволоконный кабель или другое средство для передачи света от источника в наконечник, входящий в носовую полость. Затем наконечник источника света размещают проксимально к нервной клетке, подлежащей стимуляции. «Проксимально» обозначает прикосновение к слизистой ткани над нейроном, прикосновение к самому нейрону или в положении, достаточно близком к нейрону, чтобы иметь желаемый эффект стимуляции клетки. При размещении на или около слизистой ткани, свет размещают для чресслизистой стимуляции. Источник света также можно размещать и снабжать энергией для стимуляции более глубоких структур, чем крылонебного ганглия, таких как нейроны головного мозга, в случае которой это считают транскраниальной стимуляцией. Когда используют чресслизистую стимуляцию, источник света можно вводить внутрь носа. Транскраниальную стимуляцию можно осуществлять при длинах волны и передаче мощности
(измеренной в Вт), которые проникают глубже внутрь интракраниальных структур без необходимости хирургического разреза или наложения швов. Например, патент США № 6526318 относится к хирургическому способу, в котором используют электроды для входа в черепную область. Следует отметить, что фокусирование света на конкретной структуре вместо широкого пучка света помогает предупредить необязательную стимуляцию других нейронов.
Как применяют в настоящем документе, термин «генерация импульса» для стимуляции нервных клеток относится к включению и выключению источника света (в форме цикла) с предварительно определяемой частотой. Если импульсы света генерируют с низкой частотой, то нейрон может восстановиться перед следующим импульсом стимуляции, и после этого его возбуждают. Это может варьировать от клетки к клетке. В некоторых вариантах осуществления, если частота импульсов составляет приблизительно 1 цикл в секунду или менее, то этого достаточно, чтобы возбудить нейроны в голове. С другой стороны, если частота импульса света превышает время восстановления клетки, то активность клетки блокируют в некоторой частичной или неполной степени. Другие формы стимуляции, такие как влияние на передачу, можно осуществлять на различных скоростях. Среднему специалисту в соответствующей области понятно, что частоты импульсов для достижения желаемого эффекта стимуляции можно легко определить. Например, блокирование большинства клеток будет происходить при частоте 10-20 циклов в секунду или более. В некоторых вариантах осуществления можно использовать непрерывную генерацию импульсов. В альтернативных вариантах осуществления можно использовать измеряемый импульс.
Для того, чтобы определить количество времени для лечения для достижения желаемого эффекта, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения выполнены с возможностью определения типа используемого света, положения света и многих других факторов, как рассмотрено в настоящей заявке. В некоторых вариантах осуществления однократное лечение можно применять к пациенту в течение предварительно определяемого периода времени. В альтернативных вариантах осуществления можно применять множество лечений, каждое из которых обладает предварительно определяемым временем применения, где общее время применения всех лечений также может быть предварительно определяемым. В некоторых образцовых вариантах осуществления длительность лечения может составлять приблизительно от 1 до 10 минут. Лечение можно повторять или в каждой ноздре или в обеих ноздрях. Лечения также можно повторять, при необходимости, на основе, зависящей, например, от тяжести и типа нарушения, подлежащего лечению, типа света и/или точного позиционирования источника света в пациенте. Среднему специалисту в соответствующей области понятно, что время и частоту лечения можно определить с учетом пациента (например, физического состояния, характеристик и т. д.), состояния, подлежащего лечению, характеристик источника света (например, длины волны, СИД, лазера, типа лазера/СИД и т.д.) и/или от каких-либо других факторов.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу лечения состояния у пациента, где способ выполнен с возможностью использования световой стимуляции основно-небного ганглия («SPG», также называемого крылонебным ганглием), основно-небного нерва («SPN», также называемого крылонебным нервом), нерва крыловидного канала, также называемого крыловидным нервом («VN»), блуждающего нерва в шее, звездчатого ганглия в шее, барорецепторов в каротидном синусе, автономных ганглиев и задних корешков, выходящих из позвоночника, и/или всех других центральных и периферических нервов и ганглиев с использованием одного или нескольких источников света, для лечения многих медицинских состояний. Медицинские состояния, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению включают в качестве неограничивающих примеров: боль, нарушения движений, эпилепсию, цереброваскулярное заболевание, аутоиммунные заболевания, расстройства сна, вегетативные нарушения, нарушения мочевого пузыря, аномальные метаболические состояния, нарушения мышечной системы и нервно-психиатрические нарушения.
tic douloureux
Боль, которую можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, может быть вызвана состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: головную боль при мигренях, включая головную боль при мигренях с аурой, головную боль при мигренях без ауры, менструальные мигрени, варианты мигрени, атипичные мигрени, осложненные мигрени, гемиплегические мигрени, трансформированные мигрени и хронические ежедневные мигрени; эпизодические тензионные головные боли; хронические тензионные головные боли; анальгетические рикошетные головные боли; эпизодические кластерные головные боли; хронические кластерные головные боли; кластерные варианты; хроническую пароксизмальную гемикранию; продолжительную гемикранию; посттравматическую головную боль; посттравматическую боль в шее; постгерпетическую невралгию с вовлечением головы или лица; боль от перелома позвоночника, вторичного к остеопорозу; артритическую боль в позвоночнике, головную боль, связанную с цереброваскулярным заболеванием и инсультом; головную боль вследствие сосудистого нарушения; рефлекторную симпатическую дистрофию, цервикалгию (которая может быть следствием различных причин, включая в качестве неограничивающих примеров мышечные, дискогенные или дегенеративные, включая артритические, связанные с положением тела или метастатические); глоссодинию, каротидинию; крикоидинию; оталгию вследствие поражения среднего уха; желудочную боль; ишиалгию; верхнечелюстную невралгию; ларингеальную боль, миалгию мышц шеи; невралгию тройничного нерва (иногда также называемую ); головную боль после люмбальной пункции; головную боль при низком давлении цереброспинальной жидкости; нарушение височно-нижнечелюстного сустава; атипичную лицевую боль; цилиарную невралгию; параневралгию тройничного нерва (иногда также называемую синдромом Редера); невралгию каменистой части височной кости; синдром Игла; идиопатическую внутричерепную гипертензию; ротолицевую боль; миофасциальный болевой синдром с вовлечением головы, шеи и плеча; хроническую мигреническую невралгию, затылочную головную боль; паратригеминальный паралич; невралгию крылонебного ганглия (иногда также называемую болью нижней половины головы, синдромом нижней лицевой невралгии, невралгией Слудера и синдромом Слудера); каротидинию; крыловидную невралгию; и каузалгию; или сочетание указанного выше.
Нарушения движений, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, могут быть вызваны состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: болезнь Паркинсона; церебральный паралич; дистонию; эссенциальный тремор; и гемифациальные спазмы. Эпилепсия, которую можно лечить посредством изобретательского способа, может быть, например, генерализованной или фокальной. Цереброваскулярное заболевание, которое можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, может быть вызвано состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: аневризмы, инсульты и внутримозговое кровоизлияние. Аутоиммунные заболевания, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, включают в качестве неограничивающих примеров рассеянный склероз. Расстройства сна, которые можно лечить посредством изобретательского способа, могут быть вызваны состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: апноэ во время сна и парасомнии. Вегетативные нарушения, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, могут быть вызваны состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: нарушения желудочно-кишечного тракта, включая в качестве неограничивающих примеров нарушения моторики желудочно-кишечного тракта, тошноту, рвоту, диарею, хроническую икоту, желудочно-пищеводный рефлюкс и гиперсекрецию желудочной кислоты; автономную недостаточность; чрезмерный эпифорез; чрезмерную ринорею; и сердечнососудистые нарушения, включая в качестве неограничивающих примеров сердечные дизритмии и аритмии, гипертензию и заболевание каротидного синуса. Нарушения мочевого пузыря, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, могут быть вызваны состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: спастический или вялый мочевой пузырь. Аномальные метаболические состояния, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, могут быть вызваны состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: заболевания и/или функциональные нарушения нервов, иннервирующих гипофиз и эндокринную систему. Нарушения мышечной системы, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, включают в качестве неограничивающих примеров, мышечную дистрофию и спазмы верхних дыхательных путей и лица. Нервно-психиатрические нарушения, которые можно лечить посредством систем и способов по настоящему изобретению, могут быть вызваны состояниями, включая в качестве неограничивающих примеров: депрессию, шизофрению, биполярное нарушение, обсессивно-компульсивное расстройство, тревожные расстройства, панические атаки и/или фобии.
Настоящее изобретение выполнено с возможностью действовать для подавления или предупреждения этих состояний посредством прерывания передачи сенсорных сигналов через автономную, периферическую или центральную нервную систему, включая болевые сигналы, в качестве сигналов, проходящих через SPG или другие центральные или периферические нервы или ганглии. Аномальная регуляция болевых путей, которая может быть признаком перечисленных выше состояний, может вызывать возбуждение или утрату угнетения этих путей, результатом чего является усиленное восприятие боли. Прямая световая стимуляция SPG или других нейронов автономной, периферической или центральной нервной системы выполнена с возможностью блокирования передачи болевых сигналов и стимуляции угнетающей обратной связи болевых путей, проходящих через SPG или другие нейроны автономной, периферической или центральной нервной системы, которая снижает или устраняет боль, испытываемую пациентом. Аналогичным образом, стимуляцию SPG или других нейронов автономной, периферической, или центральной нервной системы можно выполнить с возможностью блокирования передачи сигналов, отличных от болевых, которые могут провоцировать или усиливать другие нежелательные ощущения или состояния, такие как тошнота, нарушения мочевого пузыря, расстройства сна или аномальные метаболические состояния.
Автономная система, которая иннервирует болевые пути внутри организма человека, содержит два отдела: симпатическая система и парасимпатическая система. Симпатическая и парасимпатическая системы являются антагонистами по своему действию, уравновешивают эффекты другой системы внутри организма. Симпатическая система обычно инициирует активность внутри организма, подготавливает организм к действию, тогда как парасимпатическая система главным образом противодействует эффектам симпатической системы.
SPG или другие нейрональные структуры автономной, периферической или центральной нервной системы расположены на обеих сторонах головы пациента. Способ согласно изобретению можно применять для применения стимула к SPG или другим нейронам автономной, периферической или центральной нервной системы на любой из или на обеих сторонах головы пациента через носовую полость.
Соответственно, настоящее изобретение не ограничено указанными выше нейрональными структурами, и также предусмотрено, что другие нейроны внутри головы входят в объем настоящего изобретения с использованием того же способа, как для указанных выше нейронов. Например, такие нервы, как супраорбитальный, назоцилиарный, скуловисочный, затылочный, небный или такие ганглии, как цилиарный и слуховой, а также нейроны в каротидном синусе, блуждающий нерв, диафрагмальный нерв, плечевое сплетение, звездчатый ганглий и нервы и ганглии задних корешков позвоночника.
На фиг.1 и 2 схематически представлен вид черепа сбоку, на котором показаны положения нескольких нервов, таких как крылонебный ганглий, и носовая полость, соответственно. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг.3, источник света выполнен с возможностью размещения проксимально к нервной клетке, подлежащей стимуляции в целях лечения любых и/или всех рассмотренных выше состояний или каких-либо других состояний. На фиг.3 схематически проиллюстрировано образцовое позиционирование HeNe зонда в носовой полости в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. На фиг.3 также проиллюстрированы различные нервы в черепе, включая крылонебный ганглий 146, нерв крыловидного канала 140, лицевые нервы 80 и 134, глоточный нерв 132, 3 ветви тройничного нерва 102, 105, 126, передний небный нерв 103, средний небный нерв 128 и назальные ветви 136, 138. Среднему специалисту в соответствующей области понятно, что можно использовать лазеры других типов. Лазер можно контролировать, используя контроллер (например, компьютер, который имеет центральный блок обработки, память, дисплей, клавиатуру, мышь и/или какие-либо другие компоненты). В некоторых вариантах осуществления контроллер можно выполнить с возможностью регулирования выдаваемого источником света на основе генерируемого компьютером алгоритма. Генерируемый компьютером алгоритм содержит предварительно определяемый алгоритм или алгоритм на основе информации о биологической обратной связи по меньшей мере от одного биологического датчика, измеряющего по меньшей мере одну характеристику пациента. Датчик можно поместить непосредственно или опосредовано на пациента и он может измерять кровяное давление, частоту сердечных сокращений, нейрональную реакцию пациента и/или какую-либо другую характеристику, связанную с пациентом.
На фиг.4 представлена блочная диаграмма, иллюстрирующая образцовую систему 400 для осуществления стимуляции нейрональной активности в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Система 400 содержит источник света 402, соединенный с контроллером 404. Источник света 402 может представлять собой лазер любого типа, работающий внутри предварительно определяемого диапазона длин волн, как указано выше, СИД источник света или источник света любого другого типа, подходящий для осуществления стимуляции нейрональной активности. Контроллер 404 можно выполнить с возможностью контроля стимуляции нейрональной активность посредством источника света 402. Контроллер 404 может содержать центральный блок обработки, память, монитор, клавиатуру, мышь и/или какой-либо другой компонент, выполненный с возможностью выполнения различных функций контроллера 404.
В некоторых вариантах осуществления контроллер можно выполнить с возможностью контроля выдаваемого источником света на основе вызванных откликов пациента или электроэнцефалограммы («ЭЭГ»). В некоторых вариантах осуществления вызванные отклики представляют собой изменения в вызванном потенциале тройничного нерва. ЭЭГ можно получить с использованием по меньшей мере одного скальпового электрода, соединенного с пациентом, который регистрирует по меньшей мере одну характеристику пациента. ЭЭГ анализируют посредством контроллера. Контроллер может усреднять данные, полученные из ЭЭГ, чтобы создать соматосенсорный вызванный потенциал и определить, когда блокирование крылонебного ганглия выполнено. Контроллер может автоматически останавливать стимуляцию нервной клетки, когда блокирование крылонебного ганглия выполнено, или запросить пользовательский ввод. Используя полученную ЭЭГ, контроллер также может осуществлять мониторинг стимуляции нейронов блуждающего нерва в шее пациента, чтобы предупреждать эпилептические приступы. Чтобы выполнить это, контроллер генерирует стимул при обнаружении эпилептических разрядов.
В некоторых вариантах осуществления контроллер выполнен с возможностью осуществления мониторинга кровяного давления во время стимуляции нейронов каротидного синуса пациента. Контроллер можно дополнительно выполнить с возможностью регулирования стимуляции для того, чтобы контролировать кровяное давление.
ПРИМЕРЫ
1. Кластерные головные боли и мигрени
В этом примере лечили группу индивидуумов, обладающих симптомами кластерной головной боли или головной боли при мигрени. Зонд из 10 МВт HeNe лазера, который устанавливали на генерацию импульсов с частотой 20 циклов в секунду, вводили внутрь левой открытой ноздри и проводили за нижнюю носовую раковину. Свет включали и направлении на слизистую покрывающую крылонебный ганглии. Лечение продолжали у каждого индивидуума в течение периода приблизительно от 3 вплоть до 10 минут. Затем процесс повторяли на противоположной стороне, чтобы выполнить лечение правого крылонебного ганглия (блок). Присутствие блока демонстрировали посредством уменьшения боли, испытываемой каждым индивидуумом, прекращения тошноты и таких симптомов головной боли, как чувствительность к свету и звуку. В среднем боль снижали по шкале от 10 (сильная) до 1 (нет боли) приблизительно с 8 приблизительно до 1.
2. Синусит, аллергический ринит и заложенность при простуде
Группу индивидуумов с синуситом, аллергическим ринитом или заложенностью вследствие простуды лечили способом из приведенного выше примера за исключением того, что зонд позиционировали так, чтобы освещать супраорбитальные нервы и/или назоцилиарные нервы выше и медиальнее глаза, тем самым вызывая блок нервов в нервах, подвергавшихся лечению. Индивидуумы, проходившие лечение, испытывали отток из синусов и облегчение боли.
В настоящем документе описаны образцовые варианты осуществления способов и компонентов по настоящему изобретению. Как отмечено в другой части, эти образцовые варианты осуществления описаны только в иллюстративных целях и не являются ограничением. Возможны другие варианты осуществления, и они охватываются изобретением. Такие варианты осуществления очевидны специалистам в соответствующей области(ях) на основе положений, содержащихся в настоящем документе. Таким образом, охват и объем настоящего изобретения не должен быть ограничен любым из описанных выше образцовых вариантов осуществления, но его следует определять только в соответствии со следующей формулой изобретения и ее эквивалентами.