Имплантируемое пациенту устройство (варианты)

Группа изобретений относится к медицинской технике, в частности к имплантируемым пациенту устройствам. Устройство включает имплантируемый акустический преобразователь, имплантируемый электронный модуль и катетер. Преобразователь выполнен с возможностью взаимного преобразования электрической энергии и акустической энергии. Электронный модуль соединен с указанным преобразователем и выполнен с возможностью обработки электронных сигналов передачи данных, связанных с указанным преобразователем. Катетер имеет проксимальный и дистальный наконечники. Проксимальный наконечник соединен с указанным преобразователем, а дистальный наконечник снабжен дистальным отверстием, сообщающимся текучей средой с проксимальным наконечником. Катетер установлен с возможностью доставки текучей среды к спинномозговой жидкости пациента. Также электронный модуль может быть выполнен с возможностью генерирования электрических сигналов стимуляции, а устройство может содержать электродное средство стимуляции, соединенное с электронным модулем, для стимуляции нервной ткани головного мозга. Применение группы изобретений позволит расширить области расположения устройства не обязательно в области зондирования за счет использования катетера для установления связи текучей средой между областью зондирования и системными устройствами. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к имплантируемым пациенту устройствам, в частности к устройствам-имплантатам для механической и электрической стимуляции с подачей промывочного раствора к головному мозгу.

Уровень техники

Нижеследующий обзор имплантируемых устройств построен на конкретном примере слуховой системы и кохлеарных имплантатов. Но настоящее изобретение не ограничивается раскрытым в конкретной заявке, а распространяется без каких бы то ни было ограничений и на прочие имплантируемые устройства и системы, в том числе и на соответствующие краниальные имплантаты, связанные с деятельностью головного мозга.

Некоторые пациенты имеют частично или полностью нарушенный слух по причине долговременного воздействия шумов, 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 в зоне 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 нерв улитки.

Для лечения определенных нарушений внутреннего уха, часто необходимым является доставка терапевтических средств непосредственно в улитку. Примером такой системы для доставки терапевтических средств к внутреннему уху является катетер, который вставляется в улитку через круглое окно. В наконечник катетера можно вливать терапевтическое средство, которое высвобождается в спинномозговую жидкость. Катетер может также включать емкость с раствором терапевтического средства, которое сообщается со спинномозговой жидкостью. С другой стороны, катетер может включать наполненную текучей средой полость (обычно трубчатого органа), которая содержит раствор терапевтического средства, сообщающегося со спинномозговой жидкостью. Более подробно доставка терапевтических средств к улитке описана в патентной заявке США 11/374,505 от 13 марта 2006 г., содержание которой включено здесь в виде ссылки.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, имплантируемое устройство содержит имплантируемый акустический преобразователь для взаимного преобразования электрической энергии и акустической энергии. В составе указанного устройства также имеется имплантируемый электронный модуль, соединенный с указанным преобразователем и выполненный с возможностью обработки электронных сигналов передачи данных, связанных с указанным преобразователем. Устройство также содержит заполненный текучей средой катетер, имеющий проксимальный наконечник и дистальный наконечник, причем проксимальный наконечник катетера соединен с указанным преобразователем, а в дистальном наконечнике катетера выполнено дистальное отверстие, сообщающееся со спинномозговой жидкостью пациента, которому имплантировано указанное устройство.

В дополнительном частном варианте осуществления изобретения имплантируемое устройство содержит кожух, наполненный текучей средой, сообщающейся с текучей средой проксимального наконечника катетера. Указанный преобразователь может быть расположен снаружи или внутри указанного кожуха. В кожухе может быть выполнено отверстие для приема терапевтического средства, для его доставки через указанный катетер к головному мозгу. В имплантируемом устройстве может быть дополнительно предусмотрен микрофон, соединенный с текучей средой в кожухе, и электронный модуль, выполненный с возможностью обнаружения акустических сигналов в проксимальном наконечнике катетера, характеризующих акустическую активность в зоне дистального наконечника катетера. При этом указанный преобразователь может быть, в частности, выполнен в виде преобразователя плавающей массы.

В соответствии с прочими вариантами осуществления настоящего изобретения, имплантируемое устройство содержит имплантируемый акустический преобразователь для взаимного преобразования электрической энергии и акустической энергии. В составе указанного устройства также имеется имплантируемый электронный модуль, соединенный с указанным преобразователем и выполненный с возможностью обработки электронных сигналов передачи данных, связанных с указанным преобразователем, и с возможностью генерации электрических сигналов стимуляции. Причем имплантируемое устройство также содержит электродное средство стимуляции, соединенное с указанным электронным модулем, для стимуляции нервной ткани головного мозга указанными сигналами стимуляции. При этом также имеется заполненный текучей средой катетер, содержащий проксимальный наконечник и дистальный наконечник, причем проксимальный наконечник катетера соединен с указанным преобразователем, а в дистальном наконечнике катетера выполнено дистальное отверстие, сообщающееся со спинномозговой жидкостью пациента, которому имплантировано указанное устройство.

В дополнительном частном варианте осуществления изобретения дистальный наконечник указанного катетера выполнен с возможностью расположения на указанном электродном средстве стимуляции. Указанный катетер может быть расположен внутри указанного электродного средства стимуляции, либо снаружи указанного кожуха.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлено строение нормального человеческого уха.

На Фиг.2 приводится чертеж примера осуществления настоящего изобретения.

На Фиг.3 представлен чертеж в разрезе катетера, согласно настоящему изобретению.

На Фиг.4 представлен чертеж преобразователя, расположенного в кожухе (камере).

На Фиг.5 представлен чертеж кожуха, имеющего наружную мембрану, и преобразователь, связанный с этой мембраной.

На Фиг.6 приводится чертеж примера осуществления настоящего изобретения с катетером, вставленным в улитку.

На Фиг.7 представлено строение нормального человеческого уха с примером устройства по настоящему изобретению, имплантированным в улитку.

Осуществление изобретения

В прошлом, краниальные датчики и усилители располагали на самое близкое, по возможности, расстояние к структурам головного мозга. 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 не обязательно вблизи области зондирования за счет использования катетера для установления связи текучей средой между указанной областью зондирования и системными устройствами. Катетер может заполняться жидкостью, которая передает колебания, например, с помощью отверстия и/или мембранной перегородки. Дистальный наконечник катетера проникает в некоторый краниальный участок, а проксимальный наконечник соединяется с имплантируемым акустическим преобразователем. Заключение текучей среды в катетере изолирует ее от спинномозговой жидкости для недопущения утечек и предотвращения бактериального заражения при одновременном обеспечении удобного механического доступа к участкам головного мозга. Катетер может включать полупроницаемую мембрану на дистальном наконечнике для обеспечения доступа лекарственных средств, способных проникать через указанную мембрану в спинномозговую жидкость. В некоторых конструктивных вариантах проксимальный наконечник катетера может также соединяться с самогерметизирующейся полунепроницаемой мембраной, которая позволяет осуществлять введение лекарственных средств в текучую среду катетера. Например, мембрана проксимального наконечника может располагаться в среднем ухе или полости сосцевидного отростка для возбуждения или зондирования текучей среды катетера. В некоторых вариантах мембраны могут практично соединяться с микрофоном, который зондирует механику текучей среды, связанную с краниальными структурами. Таким образом, конструктивные варианты настоящего изобретения обеспечивают безопасную и герметичную, устойчивую к бактериям границу раздела между имплантированной протезной системой и спинномозговой жидкостью.

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, которые соединены улитковым протоком 107. В ответ на полученные звуки, стремя, косточка среднего уха 103, передает колебания через овальное окно 114 к перилимфе (спинномозговой жидкости) 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 чертежом варианта осуществления изобретения с расположением имплантируемого акустического преобразователя и катетера. На Фиг.3 показывается разрез в изображении участка краниального катетера. В данном примере осуществления, имплантируемый акустический преобразователь 200 соединяется с проксимальным наконечником краниального катетера 202. Проводка 204 может соединять имплантируемый акустический преобразователь 200 с внешней схемой. Отверстие 206 обеспечивает доступ текучей среды к полости 210 катетера в пределах краниального катетера 202. Краниальный катетер 202 может также содержать электродную проволоку 214, которая проходит по длине катетера. Имплантируемый акустический преобразователь 200 преобразует электрическую энергию в механические колебания и наоборот. Например, имплантируемый акустический преобразователь 200 может создавать колебания в слуховом диапазоне человека. Полость катетера 210 наполнена текучей средой 212 катетера (например, через отверстие 206 перегородки), которая может передавать колебания, создаваемые имплантируемым акустическим преобразователем 200, к среде внутреннего уха. Имплантируемый акустический преобразователь 200 соединен с проксимальным наконечником краниального катетера 202 таким образом, что создаваемые акустическим преобразователем 200 колебания передаются к среде 212 катетера. Имплантируемый акустический преобразователь 200, полость катетера 210 и среда 212 катетера так сообщаются между собой, что достаточное количество механической энергии создается имплантируемым акустическим преобразователем 200 и передается средой 212 к дистальному наконечнику катетера. С другой стороны, движение среды, создаваемое в зоне проксимального наконечника катетера, может передаваться через текучую среду 212 катетера и зондироваться чувствительной мембраной (например, мембраной микрофона), связанной с имплантируемым акустическим преобразователем 200.

Например, дистальный наконечник краниального катетера 202 может помещаться непосредственно на поверхности твердой мозговой оболочки или вблизи указанной поверхности. Например, доступ к поверхности твердой мозговой оболочки возможно получить сверлением небольшого отверстия в кортикальном слое кости черепа. При установке краниального катетера 202 с примыканием отверстия, выполненного в его дистальном наконечнике, к твердой мозговой оболочке, колебания в текучей среде, возникающие от имплантированного акустического преобразователя 200, могут передаваться через всю спинномозговую жидкость в улитку ушного лабиринта, даже несмотря на то, что будет иметь место некоторое затухание колебаний вследствие наличия окружающих головной мозг мембранных слоев.Указанный метод тем не менее не требует проведения мастоидэктомии, а сама процедура может выполняться в амбулаторных условиях под местной анестезией.

Текучая среда 212 катетера может представлять искусственный перилимф или физиологический раствор, когда полость 210 катетера открыта для спинномозговой жидкости. Если дистальный наконечник краниального катетера 202 должен размещаться в улитковом протоке, то тогда текучая среда 212 катетера может практично использоваться как искусственная эндолимфа. Текучей средой 212 катера может быть любая жидкость, которая облегчает или придает особое значение передаче механической энергии. Краниальный катетер 202 внутреннего уха может быть, по крайней мере, частично в виде канала, проходящего через имплантированный в улитке электрод, или краниальный катетер 202 может представлять собой отдельный катетер параллельно с электродом, имплантированным в улитке. Краниальный катетер 202 может изготавливаться из несжимаемого материала для оптимизации передачи колебаний в текучей среде 212 с минимальной потерей энергии. Объем текучей среды 212 катетера можно практически уменьшить для максимального увеличения передачи механических колебаний в среде катетера между дистальным и проксимальным наконечниками краниального катетера 202.

Полость 210 катетера может сообщаться со спинномозговой жидкостью, или она может быть, по крайней мере, частично закрыта чувствительной мембраной, например бактериальным фильтром. Эта мембрана может также предотвращать перемещение протеина из спинномозговой жидкости через полость 210 катетера 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 имплантируемый акустический преобразователь 200 расположен внутри заполненного текучей средой кожуха (камеры) 300, которая так расположена, что создаваемые преобразователем 200 колебания передаются текучей среде кожуха. Отверстие 302 с перегородкой может использоваться для доступа к текучей среде в камере 300. Отверстие 302 позволяет заполнение кожуха 300 и краниального катетера 202 текучей средой выбранного состава. Проблема заключается в возможности заполнения краниального катетера 202 текучей средой для оптимального соединения имплантируемого акустического преобразователя 200 и среды внутреннего уха, а также обеспечения эффективной герметизации между средним ухом и внутренним ухом. Краниальный катетер 202 соединяется с кожухом 300 таким образом, что создаваемые имплантируемым акустическим преобразователем 200 механические колебания передаются через текучую среду камеры к среде 212 катетера. Текучая среда в кожухе 300 может быть связана текучей средой с текучей средой 212 катетера. Создаваемые имплантируемым акустическим преобразователем 200 колебания передаются через текучую среду 212 катетера в спинномозговую жидкость. В этом устройстве акустический преобразователь 200 может быть, например, преобразователем плавающей массы, таким как вибрирующий преобразователь плавающей массы.

На Фиг.5 приведено другое устройство преобразователя, включающего также кожух 300. Как и в примере осуществления изобретения на Фиг.4, краниальный катетер 202 соединяется с кожухом 300 таким образом, что механические колебания передаются через текучую среду камеры к среде 212 катетера. Отверстие 302 может использоваться для заполнения краниального катетера 202 текучей средой 212 катетера и для обеспечения доступа к текучей среде камеры 300 через отверстие 302. Текучая среда в кожухе 300 может быть связана текучей средой с текучей средой 212 катетера. В этом примере кожух 300 включает мембрану 400, через которую колебания могут передаваться к текучей среде камеры (Фиг.5). Имплантируемый акустический преобразователь 200 расположен снаружи кожуха 300 и монтируется по отношению к мембране 400 так, что создаваемые акустическим преобразователем 200 механические колебания передаются по мембране 400 через текучую среду камеры к среде 212 катетера. Эти колебания затем передаются посредством текучей среды 212 катетера через дистальный наконечник катетера в спинномозговую жидкость.

На Фиг.6 приводится чертеж общего варианта осуществления настоящего изобретения с краниальным катетером, введенным в улитку 104 пациента. В этом варианте, имплантируемый акустический преобразователь 200 может располагаться внутри кожуха 300, как в варианте осуществления на Фиг.4. Указанный имплантируемый акустический преобразователь 200 может располагаться снаружи кожуха 300 и монтироваться относительно мембраны 400, как в варианте осуществления на Фиг.5. Мембрана 400 может также использоваться, например, для мониторинга выходного отверстия имплантируемого 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 кожуха для доставки через текучую среду катетера 212 к внутреннему уху. Изображен также монтажный кронштейн 504, который может использоваться для монтажа имплантируемого акустического преобразователя 200 к другому узлу или в другой конфигурации непосредственно к кости (например, черепу) или другим структурам в ухе. В приведенном варианте краниальный катетер 202 включает также мембраны катетера 500 и электродную матрицу 502. Мембраны катетера 500 передают колебания имплантируемого акустического преобразователя 200 от текучей среды 212 катетера к спинномозговой жидкости. В других вариантах, мембраны 500 катетера могут представлять открытые отверстия или отобранные пористые мембраны, которые позволяют осуществлять доставку лекарственных средств в текучей среде 212 катетера к спинномозговой жидкости. Электродная матрица 502 соединяется с электродной проволокой 214 и используется для электрической стимуляции нервной ткани внутреннего уха. В подобном устройстве электродная проводка 214 может соединяться с имплантированным аудиопроцессором под кожей пациента около наружного уха.

На Фиг.7 показана структура уха наряду с имплантированным в улитку устройством по настоящему изобретению. Краниальный катетер 202 вставляется в барабанную лестницу 106 улитки 104 через круглое окно 1 15. Имплантируемый акустический преобразователь 200 здесь расположен внутри среднего уха. Проводка 204 может использоваться для соединения имплантируемого акустического преобразователя 200 и электродной матрицы 502 с другой схемой. Например, электродная матрица 502 может соединяться посредством проводки 204 с имплантированным аудиопроцессором 600, расположенным под кожей около наружного уха. Аудиопроцессор 600 получает аудиосигнал и создает электрический сигнал стимуляции, который передается к электродной матрице 502 через проводку 204 для электрической стимуляции нервной ткани внутреннего уха. Аудиопроцессор 600 содержит электронные детали для восприятия звукового ввода информации от аудиоисточника. В различных вариантах осуществления, аудиопроцессор 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, плеера тр3, радиоприемника или компьютера. Звуковой ввод информации может осуществляться посредством проводного или беспроводного соединения.

Несмотря на приведенное в описании устройство по настоящему изобретению, раскрытое в данном описании не претендует на полноту изобретения и не ограничивает данное изобретение представленными в материалах заявки примерами осуществления указанного устройства. Специалистам в данной области техники очевидно, что можно внести изменения в настоящее изобретение, не выходя за пределы его объема и сущности. Например, хотя приведенные примеры и демонстрируют, в основном, устройство для передачи создаваемых имплантируемым преобразователем колебаний к внутреннему уху, указанный преобразователь может также применяться для обнаружения колебаний в спинномозговой жидкости через текучую среду катетера. Хотя приведенные примеры демонстрируют наличие проводного соединения для сопряжения различных компонентов, указанное проводное соединение является необязательным. Соединение может быть и беспроводным, а состав соединяемых компонентов может быть произвольными. Предполагается, что объем изобретения должен определяться прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

1. Имплантируемое пациенту устройство, включающее имплантируемый акустический преобразователь, выполненный с возможностью взаимного преобразования электрической энергии и акустической энергии, имплантируемый электронный модуль, соединенный с указанным преобразователем и выполненный с возможностью обработки электронных сигналов передачи данных, связанных с указанным преобразователем, и катетер, имеющий проксимальный наконечник, соединенный с указанным преобразователем, дистальный наконечник, снабженный дистальным отверстием, сообщающимся текучей средой с проксимальным наконечником, и установленный с возможностью доставки текучей среды к спинномозговой жидкости пациента.

2. Устройство по п.1, которое дополнительно включает кожух, установленный с возможностью наполнения текучей средой и сообщающийся с текучей средой проксимального наконечника катетера.

3. Устройство по п.2, в котором указанный преобразователь расположен в указанном кожухе.

4. Устройство по п.2, в котором указанный преобразователь расположен снаружи указанного кожуха.

5. Устройство по п.2, которое дополнительно снабжено отверстием для приема терапевтического раствора и его доставки через указанный катетер к головному мозгу.

6. Устройство по п.2, которое дополнительно включает микрофон, соединенный с текучей средой кожуха, и электронный модуль, выполненный с возможностью обнаружения акустических сигналов в проксимальном наконечнике катетера, характеризующих акустическую активность в зоне дистального наконечника.

7. Устройство по п.1, в котором указанный преобразователь выполнен в виде преобразователя плавающий массы.

8. Устройство по п.1, в котором указанный преобразователь выполнен с возможностью крепления к черепу пациента.

9. Устройство по п.1, в котором проксимальный наконечник катетера соединен с полунепроницаемой мембраной, установленной с возможностью введения лекарственных средств в текучую среду катетера.

10. Устройство по п.1, в котором дистальный наконечник катетера включает полунепроницаемую мембрану, установленную с возможностью проникновения через нее лекарственных средств в спинномозговую жидкость.

11. Имплантируемое пациенту устройство, включающее имплантируемый акустический преобразователь, выполненный с возможностью взаимного преобразования электрической энергии и акустической энергии, имплантируемый электронный модуль, соединенный с указанным преобразователем, выполненный с возможностью обработки электронных сигналов передачи данных, связанных с указанным преобразователем, и с возможностью генерирования электрических сигналов стимуляции, электродное средство стимуляции, соединенное с указанным электронным модулем, для стимуляции нервной ткани головного мозга указанными сигналами стимуляции, и катетер, имеющий проксимальный наконечник. соединенный с указанным преобразователем, дистальный наконечник. снабженный дистальным отверстием, сообщающимся текучей средой с проксимальным наконечником, и установленный с возможностью доставки текучей среды к спинномозговой жидкости пациента.

12. Устройство по п.11, в котором дистальный наконечник расположен на указанном электродном средстве стимуляции.

13. Устройство по п.11, в котором указанный катетер расположен внутри указанного электродного средства стимуляции.

14. Устройство но п.11, в котором указанный катетер расположен снаружи указанного электродного средства стимуляции.

15. Устройство по п.11, которое дополнительно включает кожух, установленный с возможностью наполнения текучей средой и сообщающийся с текучей средой проксимального наконечника.

16. Устройство по п.15, в котором указанный преобразователь расположен в указанном кожухе.

17. Устройство по п.15, в котором указанный преобразователь расположен снаружи указанного кожуха.

18. Устройство по п.15, которое дополнительно снабжено отверстием для приема терапевтического раствора и его доставки через указанный катетер к головному мозгу.

19. Устройство по п.15, которое дополнительно включает микрофон, связанный с текучей средой кожуха, и электронный модуль, выполненный с возможностью обнаружения акустических сигналов в проксимальном наконечнике катетера, характеризующих акустическую активность в зоне дистального наконечника.

20. Устройство по п.11, в котором указанный преобразователь выполнен в виде преобразователя плавающей массы.

21. Устройство по п.11, в котором указанный преобразователь выполнен с возможностью крепления к черепу пациента.