СИСТЕМА СВЯЗИ С ВНУТРЕННИМ УХОМ
SYSTEM OF CONNECTION WITH INTERNAL EAR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится медицинской технике, в частности имплантантам для электромеханической стимуляции с подачей лечебного раствора к внутреннему уху.
Уровень техники
Некоторые пациенты имеют частично или полностью нарушенный слух по причине долговременного подвержения шуму, врожденных дефектов, повреждения вследствие болезни, использования таких определенных медикаментов, как аминогликозиды, или физической травмы. Нарушение слуха может иметь проводящий характер, сенсорно-невральный тип или их сочетания.
Существуют несколько типов имплантатов для среднего и внутреннего уха, которые могут частично или полностью восстановить слух. Имплантаты часто включают различные электромагнитные преобразователи, которые могут функционировать как исполнительное устройство, датчик и/или переключатель. Примером имплантата с электромагнитным устройством может служить имплантат среднего уха, который механически приводит в движение слуховую цепочку, три косточки среднего уха, которые механически соединяют барабанную перепонку с овальным окном. Другим примером имплантата с электромагнитным устройством является имплантат среднего уха, который механически приводит в движение барабанную перепонку.
Другой тип имплантата основывается на непосредственной электрической стимуляции нервов внутреннего уха. Например, внутриулитковые электроды могут частично восстановить слух с помощью прямой электрической стимуляции нервной ткани вблизи контакта электрода. Эти электроды обычно располагаются на конце электродного держателя, который вставляется в улитку. Например, электроды соединяются с имплантированным процессором сигналов, который сообщается с наружным процессором сигналов, который и создает электрический сигнал стимуляции для имплантированных электродов с тем, чтобы стимулировать улитковый нерв.
Для лечения определенных нарушений внутреннего уха часто необходимым является доставка лечебных средств непосредственно в улитку. Примером такой системы для доставки лечебных средств к внутреннему уху является катетер, который вставляется в улитку через круглое окно. В наконечник катетера можно вливать лечебное средство, которое высвобождается в среду внутреннего уха. Катетер может также включать жидкостную емкость с раствором лечебного средства, которое сообщается со средой внутреннего уха. С другой стороны, катетер может включать наполненную жидкостью полость (обычно трубчатого органа), которая содержит раствор лечебного средства, сообщающегося со средой внутреннего уха. Более подробно доставка лечебных средств к улитке описана в патентной заявке США 11/374,505 от 13 марта 2006 г., содержание которой включено здесь в виде ссылки.
Цель изобретения - создание более эффективно функционирующей имплантированной протезной системы связи с внутренним ухом. В частности, за счет оптимизации пространственного расположения компонентов системы, использования механизмов восприятия механического движения слуховых структур среднего и/или внутреннего уха, формирования безопасной, герметичной и устойчивой к бактериям границы раздела между имплантированной протезной системой и средой внутреннего уха.
Раскрытие изобретения
Для достижения указанного технического результата разработана система связи с внутренним ухом, включающая акустический преобразователь для взаимного преобразования электрической энергии и механической энергии и катетер внутреннего уха, содержащий дистальный наконечник, выполненный с возможностью вибрационного взаимодействия со средой внутреннего уха, проксимальный наконечник, выполненный с возможностью вибрационного взаимодействия с акустическим преобразователем и полость, наполненную катетерной жидкостью для передачи вибрационных сигналов между периферическим наконечником и проксимальным наконечником. В системе может дополнительно содержаться кожух, наполненный жидкостью и выполненный с возможностью вибрационного взаимодействия с проксимальным наконечником катетера внутреннего уха, при этом акустический преобразователь размещен в кожухе. Акустический преобразователь может выполняться в виде преобразователя плавающий массы. Дистальный наконечник может выполняться с возможностью вибрационного взаимодействия со средой внутреннего уха и проксимальный наконечник выполнен с возможностью вибрационного взаимодействия с жидкостью кожуха, при этом кожух снабжен отверстием для приема лечебного раствора и доставки его во внутреннее ухо. В системе может дополнительно содержатся кожух, который наполнен жидкостью и выполнен с возможностью вибрационного взаимодействия с проксимальным наконечником катетера, при этом кожух снабжен наружной мембраной, выполненной с возможностью вибрационного взаимодействия с указанной жидкостью, при этом акустический преобразователь размещен снаружи кожуха и выполнен с возможностью вибрационного взаимодействия с указанной мембраной. Дистальный наконечник и проксимальный наконечник может размещаться в указанной полости и соответственно гидравлически связаны со средой внутреннего уха и с жидкостью камеры, при этом кожух снабжен отверстием для приема лечебного раствора и его доставки во внутреннее ухо. В системе может дополнительно содержаться микрофон, соединенный с мембраной кожуха для восприятия механического движения жидкости слуховых структур. Дистальный наконечник может быть размещен в полости и гидравлически связан со средой внутреннего уха. Полость может снабжаться отверстием для приема лечебного раствора и его доставки во внутреннее ухо. Дистальный наконечник полости может содержать дистальную мембрану, выполненную с возможностью вибрационного взаимодействия со средой внутреннего уха. Акустический преобразователь может выполняться с возможностью применения в среднем ухе пользователя. Акустический преобразователь может быть выполнен с возможностью применения в наружном ухе пользователя. Акустический преобразователь может быть выполнен с возможностью крепления к черепу пользователя. Дистальный наконечник катетера внутреннего уха может быть выполнен с возможностью применения в барабанной лестнице пользователя.
Для достижения указанного технического результата разработана система связи с внутренним ухом, включающая акустический преобразователь для преобразования электрической энергии в сигнал механической стимуляции, электронный модуль для создания сигнала электрической стимуляции внутреннего уха, катетер внутреннего уха, содержащий дистальный наконечник, выполненный с возможностью вибрационного взаимодействия со средой внутреннего уха, проксимальный наконечник, выполненный с возможностью вибрационного взаимодействия с акустическим преобразователем, и полость, заполненную жидкостью катетера для передачи вибрационных сигналов между дистальном наконечником и проксимальным наконечником, электродную матрицу, расположенную на периферийном наконечнике катетера внутреннего уха и электрически связанную с электронным модулем для стимуляции нервной ткани внутреннего уха сигналом электрической стимуляции.
Система может дополнительно включать кожух, заполненный жидкостью для вибрационного взаимодействия с проксимальным наконечником катетера внутреннего уха, при этом акустический преобразователь размещен в кожухе. Акустический преобразователь может быть выполнен в виде преобразователя плавающей массы. Дистальный наконечник полости может быть гидравлически связан со средой внутреннего уха, проксимальный наконечник полости гидравлически связан с жидкостью кожуха, кожух снабжен отверстием для приема лечебного раствора и его доставки во внутреннее ухо. Система может дополнительно включать кожух, заполненный жидкостью, выполненный с возможностью вибрационного взаимодействия с проксимальным наконечником катетера, наружную мембрану кожуха, выполненную с возможностью вибрационного взаимодействия с жидкостью кожуха, при этом акустический преобразователь размещен снаружи кожуха и выполнен с возможностью вибрационного взаимодействия с указанной наружной мембраной. Дистальный наконечник полости может быть гидравлически связан со средой внутреннего уха, проксимальный наконечник полости гидравлически связан с областью кожуха, заполненной жидкостью, при этом кожух снабжен отверстием для приема лечебного раствора и его доставки во внутреннее ухо. В системе может дополнительно содержатся микрофон, соединенный с мембраной кожуха для восприятия движения жидкости слуховых структур. Периферический наконечник может размещаться в полости и гидравлически связан со средой внутреннего уха. Полость может снабжаться отверстием для приема лечебного раствора и его доставки во внутреннее ухо. Дистальный наконечник полости может содержать дистальную мембрану, выполненную с возможностью вибрационного взаимодействия со средой внутреннего уха. Акустический преобразователь может быть выполнен с возможностью использования в среднем ухе пользователя. Акустический преобразователь может быть выполнен с возможностью использования в наружном ухе пользователя. Акустический преобразователь может выполняться с возможностью крепления к черепу пользователя. Дистальный наконечник катетера внутреннего уха может быть выполнен с возможностью использования в барабанной лестнице пользователя.
Любой из вышеуказанных примеров может также включать электронный модуль для создания электрического сигнала стимуляции внутреннего уха и электродную матрицу на дистальном наконечнике катетера внутреннего уха и в электрическом сообщении с электронным модулем для стимуляции нервной ткани внутреннего уха с помощью электрического сигнала стимуляции.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанные признаки изобретения можно легко понять со ссылкой на нижеследующее подробное описание вместе со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Фиг.1 изображает структуру нормального человеческого уха.
Фиг.2 - графическое изображение примера настоящего изобретения.
Фиг.3 - иллюстрация в разрезе катетера настоящего изобретения.
Фиг.4 - графическая иллюстрация преобразователя, находящегося в кожухе (ограждающей камере).
Фиг.5 - графическая иллюстрация кожуха, имеющего наружную мембрану, и преобразователь в контакте с этой мембраной.
Фиг.6 - наглядная иллюстрация примера настоящего изобретения с показом катетера, вставленного в улитку.
Фиг.7 изображает структуру нормального человеческого уха с устройством настоящего изобретения, имплантированного в улитку.
Осуществление изобретения
В прошлом датчики и усилители внутреннего уха располагали на самое близкое, по возможности, расстояние к структурам внутреннего уха. Но такой подход вызывает множество проблем и его трудно претворить на практике.
Примеры осуществления настоящего изобретения располагают устройствами пользователя с более широким и доступным расположением необязательно около внутреннего уха за счет использования катетера для установления жидкостного сообщения между внутренним ухом и системными устройствами. Катетер может заполняться жидкостью, которая передает колебания, например, с помощью устройства в виде отверстия и перегородки. Дистальный наконечник катетера проникает во внутреннее ухо, а проксимальный наконечник соединяется с акустическим преобразователем. Заключение жидкости в катетере изолирует ее от среды внутреннего уха для избегания утечек и предотвращения бактериального заражения при одновременном обеспечении удобного механического доступа к внутреннему уху. Катетер может включать полупроницаемую мембрану на дистальном наконечнике для обеспечения доступа лекарственных средств, способных проникать через указанную мембрану в среду внутреннего уха. В некоторых конструктивных вариантах проксимальный наконечник катетера может также соединяться с самогерметизирующейся полунепроницаемой мембраной, которая позволяет осуществлять введение лекарственных средств в жидкость катетера. Например, мембрана проксимального наконечника может располагаться в среднем ухе или полости сосцевидного отростка для активации или зондирования жидкости катетера. В некоторых вариантах мембраны могут практично соединяться с микрофоном, который зондирует механику среды, связанную со слуховыми структурами среднего и/или внутреннего уха.
Таким образом, конструктивные варианты настоящего изобретения обеспечивают безопасную и герметичную, устойчивую к бактериям границу раздела между имплантированной протезной системой и средой внутреннего уха.
На Фиг.1 показано анатомическое изображение обычного человеческого уха. Обычное ухо передает звуки через наружное ухо 101 к барабанной перепонке 102, которая приводит в движение три косточки среднего уха 103, которое в свою очередь возбуждает улитку 104. Улитка или внутреннее ухо 104 включает верхний канал или проток, известный под названием лестницы преддверия 105, и нижний канал под названием барабанной лестницы 106; эти каналы соединены улитковым протоком 107. В ответ на полученные звуки стремя, косточка среднего уха 103, передает колебания через овальное окно 114 к перилимфе (среде внутреннего уха) улитки 104. Колебания в среде внутреннего уха распространяются из ротондового (круглого) окна 115. В результате, возбуждаются волосяные сенсорные клетки спирального органа Корти с инициированием электрохимических импульсов, которые передаются к улитковому нерву 113 и, наконец, к мозгу.
Фиг.2 является графической иллюстрацией варианта изобретения с показом расположения преобразователя и катетера. На Фиг.3 показывается разрез в изображении участка катетера внутреннего уха. В этом исполнении акустический преобразователь 200 соединяется с проксимальным наконечником катетера 202 внутреннего уха. Проводка 204 может соединять акустический преобразователь 200 с внешней схемой. Впускное отверстие 206 обеспечивает доступ жидкости к полости 210 катетера в пределах катетера 202 внутреннего уха. Катетер 202 внутреннего уха может также включать электрод 214, который проходит по длине катетера. Акустический преобразователь 200 преобразует электрическую энергию в механические колебания, и наоборот. Например, акустический преобразователь 200 может создавать колебания в слуховом диапазоне человека. Полость катетера 210 наполнена жидкостью катетера 212 (например, через отверстие перегородки 206), которая может передавать колебания, создаваемые акустическим преобразователем 200 и передаваемые к среде внутреннего уха.
Акустический преобразователь 200 соединен с проксимальным наконечником катетера 202 внутреннего уха таким образом, что создаваемые акустическим преобразователем 200 колебания передаются к жидкости 212 катетера. Акустический преобразователь 200, полость катетера 210 и жидкость 212 катетера так сообщаются между собой, что достаточное количество механической энергии создается акустическим преобразователем 200 и передается жидкостью 212 к дистальному наконечнику катетера и далее в среду внутреннего уха, которая зондируется им как звук. С другой стороны, движение среды, создаваемое стременем во внутреннем ухе, может передаваться через жидкость 212 катетера и зондироваться чувствительной мембраной (например, мембрана микрофона), связанной с акустическим преобразователем 200.
Среда 212 катетера может представлять искусственный перилимф или физиологический раствор, когда полость катетера 210 сообщается со средой внутреннего уха. Если дистальный наконечник катетера 202 внутреннего уха должен размещаться в среде лестницы, то тогда жидкость 212 катетера может практично использоваться как искусственная эндолимфа. Жидкостью катера 212 может быть любая жидкость, которая облегчает передачу механической энергии. Катетер 202 внутреннего уха может быть, по крайней мере, частично в виде канала, проходящего через имплантированный в улитке электрод, или катетер 202 внутреннего уха может представлять отдельный катетер параллельно с электродом, имплантированным в улитке. Катетер 202 внутреннего уха может изготавливаться из несжимаемого материала для оптимизации передачи колебаний в жидкости 212 с минимальной потерей энергии. Объем жидкости 212 катетера можно практически уменьшить для максимального увеличения передачи механических колебаний в жидкости катетера между дистальным и проксимальным наконечниками катетера 202 внутреннего уха. Полость катетера 210 может сообщаться со средой внутреннего уха, или она может быть, по крайней мере, частично закрыта чувствительной мембраной, например бактериальным фильтром. Эта мембрана может также предотвращать перемещение протеина из среды внутреннего уха через катетер 210 и замедлять другие диффузионные процессы. Мембрана может быть самогерметизирующейся и/или полупористой для обеспечения полупроницаемого доступа для лекарственных средств.
На Фиг.4 показано другое расположение преобразователя, где акустический преобразователь 200 находится внутри заполненного жидкостью кожуха (камеры) 300, которая так расположена, что создаваемые преобразователем 200 колебания передаются к жидкости кожуха. Отверстие 302 с перегородкой может использоваться для доступа к жидкости в кожухе 300. Отверстие 302 позволяет заполнить кожух 300 и катетер 202 внутреннего уха жидкостью выбранного состава. Проблема заключается в возможности заполнения катетера 202 внутреннего уха жидкостью для оптимального соединения акустического преобразователя 200 и среды внутреннего уха, а также обеспечения эффективной герметизации между средним ухом и внутренним ухом. Катетер 202 внутреннего уха соединяется с кожухом 300 таким образом, что создаваемые акустическим преобразователем 200 механические колебания передаются через жидкость кожуха к жидкости 212 катетера. Жидкость в кожухе 300 может находиться в жидкостном сообщении с жидкостью 212 катетера. Создаваемые акустическим преобразователем 200 колебания передаются через жидкость 212 катетера к среде внутреннего уха. В этом устройстве акустический преобразователь 200 может быть, например, преобразователем плавающей массы в виде вибрирующего ЧМ-передатчика.
На Фиг.5 приведено другое устройство преобразователя, включающего также кожух 300. Как и в примере Фиг.4, катетер 202 внутреннего уха соединяется с кожухом 300 таким образом, что механические колебания передаются через жидкость кожуха к жидкости 212 катетера. Отверстие 302 может использоваться для заполнения катетера 202 внутреннего уха жидкостью 212 катетера и для обеспечения доступа к жидкости кожуха 300 через отверстие 302. Жидкость в кожухе 300 может находиться в жидкостном сообщении с жидкостью 212 катетера. В этом примере кожух 300 включает мембрану 400, через которую колебания могут передаваться к жидкости кожуха (Фиг.5). Акустический преобразователь 200 находится снаружи кожуха 300 и монтируется по отношению к мембране 400 таким образом, что создаваемые акустическим преобразователем 200 механические колебания передаются по мембране 400 через жидкость кожуха к жидкости 212 катетера. Эти колебания затем передаются посредством жидкости 212 катетера через дистальный наконечник катетера к среде внутреннего уха.
Фиг.6 - наглядная иллюстрация общего варианта настоящего изобретения с показом катетера внутреннего уха, введенного в улитку 104 пациента. В этом варианте акустический преобразователь 200 может располагаться внутри кожуха 300 как в варианте Фиг.4. Акустический преобразователь 200 может располагаться снаружи кожуха 300 и монтироваться относительно мембраны 400 как в варианте Фиг.5. Мембрана 400 может также использоваться, например, для мониторинга выходного отверстия акустического преобразователя 200, когда он расположен внутри кожуха 300. Мембрана 400 может быть выполнена также из отобранного пористого материала таким образом, что лекарственные средства могут вводиться во внутреннюю среду для их доставки через жидкость катетера 212 к внутреннему уху. Изображен также монтажный кронштейн 504, который может использоваться для монтажа акустического преобразователя 200 к другому узлу или в другой конфигурации непосредственно к кости (например, черепу) или другим структурам в ухе. В приведенном варианте катетер 202 внутреннего уха включает также мембраны катетера 500 и электродную матрицу 502. Мембраны катетера 500 передают колебания акустического преобразователя 200 от жидкости 212 катетера к среде внутреннего уха. В других вариантах мембраны катетера 500 могут представлять открытые отверстия или отобранные пористые мембраны, которые позволяют осуществлять доставку лекарственных средств в жидкости 212 катетера к среде внутреннего уха. Электродная матрица 502 соединяется с электродом 214 и используется для электрической стимуляции нервной ткани внутреннего уха. В подобном устройстве электродная проводка 214 может соединяться с имплантированным звуковым процессором под кожей пациента около наружного уха.
На Фиг.7 показана структура уха наряду с имплантированным в улитку устройством настоящего изобретения. Катетер 202 внутреннего уха вставляется в барабанную лестницу 106 улитки 104 через круглое окно 115. Изображен акустический преобразователь 200 внутри среднего уха.
Проводка 204 может использоваться для соединения акустического преобразователя 200 и электродной матрицы 502 с другой схемой. Например, электродная матрица 502 может соединяться посредством проводки 204 с имплантированным звуковым процессором 600, расположенным под кожей около наружного уха. Звуковой процессор 600 получает аудиосигнал и создает электрический сигнал стимуляции, который передается к электродной матрице 502 через проводку 204 для электрической стимуляции нервной ткани внутреннего уха. Звуковой процессор 600 содержит электронные детали для восприятия звукового ввода от звукового источника. В различных вариантах звуковой процессор 600 принимает аналоговые сигналы, цифровые сигналы или те и другие. Без каких-либо ограничений звуковой ввод может быть аналоговым или цифровым выходом микрофона, телефона, телевизора, стереосистемы, плейера mp3, радиоприемника или компьютера. Звуковой ввод может приниматься по проволочной или беспроволочной связи.
Несмотря на приведенное описание системы изобретения, она не претендует на полноту изобретения и не ограничивает данное изобретение раскрытыми здесь примерами его осуществления. Специалистам в этой области понятно, что можно внести изменения в настоящее изобретение, не выходя за пределы объема и сущности изобретения. Например, хотя приведенные примеры показали, в основном, систему для передачи создаваемых преобразователем колебаний к внутреннему уху, преобразователь может также применяться для обнаружения колебаний в среде внутреннего уха через жидкость катетера. Хотя приведенные примеры включают проводную связь для соединения различных деталей, она является необязательной. Эта связь может быть беспроволочной и детали могут быть произвольными. Предполагается, что объем изобретения должен определяться прилагаемыми пунктами изобретения и их эквивалентами.