深层神经刺激仪制造技术

一种用于向患者提供深层神经刺激的设备，包括用于支撑深层神经刺激线圈的壳体。壳体包括具有外表面的壁，外表面用于向患者呈现，以施行刺激。主线圈支撑在壳体的主腔室中，邻近壁与外表面相对的内表面。肋设置在主线圈与内表面之间、并且主线圈被搁置于其上。肋限定通道，通过所述通道可以引导冷却剂，以在使用时冷却主线圈的底表面，主线圈的底表面最接近患者侧的壁。主线圈适合于在通电时产生能够击中目标区域的宽而深的穿透电场。副线圈被配置和布置为在通电时聚焦并将主线圈产生的场整形，因此我们能够将目标深层神经的场强最大化，同时将偏离目标的敏感区域附近的场最小化。

Deep nerve stimulator

An apparatus for providing deep nerve stimulation to a patient, including a housing for supporting a deep nerve stimulation coil. The housing includes a wall with an outer surface, an outer surface for presenting to the patient for stimulation. The main coil is supported in the main chamber of the housing, and the inner surface of the adjacent wall is opposite to the outer surface. The ribs are disposed between the main coil and the inner surface, and the main coil is held on it. The rib defining passage guides coolant through the passage to cool the bottom surface of the main coil when in use, and the bottom surface of the main coil is closest to the wall of the patient side. The main coil is suitable for generating a wide and deep penetrating electric field that can hit the target area when the current is energized. The secondary coil is configured and arranged to focus on power and shaping main coil is generated, so we will be able to maximize the deep nerve field, while the deviation from the target sensitive area near field minimization.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】深层神经刺激仪相关申请本申请要求2014年10月3日提交的美国临时申请No.62/059,336的优先权，其主题的全部内容通过引用合并于此。
本公开涉及深层神经刺激。更具体而言，本公开旨在一种具有线圈设计和先进冷却部件的深层神经刺激仪，所述线圈设计是为了产生用于深层神经刺激的不对称场。
技术介绍
磁线圈用于施行非侵入性电磁深层神经刺激疗法。利用导电材料(例如铜线、铜管或绞合线)构成的电磁线圈来施行刺激疗法。通常，这些线圈的电感可以在几个μΗ至20μΗ的范围内，并且可以冷却以避免过热，也可以不冷却。线圈用时变电流脉冲来激励，采用单脉冲、脉冲串或其他周期性波形的形式，目的是产生穿透生物组织的对应的时变磁场。磁场在组织中感应出电场，电场通过不同组织和解剖学结构的电导率来整形，并到达深埋在这些结构中的神经。作用于深层神经的神经元的感应电场可以导致神经元膜电位的去极化。如果这个去极化达到阈值水平，神经元就会发出动作电位或脉冲。电场是否刺激神经到足以触发动作电位的程度取决于各种参数，例如在目标神经上电场的强度、梯度、持续时间和方向以及神经本身的解剖结构。虽然神经的解剖结构是固定的，不能控制，但是可以操纵作用在神经上的电场。一般性术语“场”可以表示磁场和电场的其中一个，或者都表示，视情况而定。一般而言，在神经刺激方面，产生刺激的场是作用于神经结构的电场。传统上，为了将电场集中于特定目标(例如在经颅磁刺激(TMS)领域)，使用通常称为八字形线圈或蝶形线圈的双线圈，其中最大电场沿着从两个等直径线圈的交点开始的垂直轴线下降。为了刺激更深层目标，一个简单的解决方案是增加两个线圈的直径。但是，增加线圈的直径具有减少线圈集中性的影响。虽然进行了许多了尝试来克服这种深度-集中性的权衡，但是本领域的共识是，对于传统的线圈设计而言，获得刺激更深层目标的能力以减少线圈的集中性为代价。因此，对于大脑刺激的目的而言，认为大于4cm的目标深度是不安全的。头部深层神经结构的非侵入性磁刺激在神经科学中受到极大关注。但是，刺激大脑深层结构的尝试这样做的目的是产生窄的针状场分布，从而在刺激目标神经结构或区域(命中目标)时避开偏离目标神经结构或区域(偏离目标)。此外，产生这些电场可能产生大量热量，由于刺激仪必须放置为非常靠近患者的实际情况，这样产生了对于有效冷却的需要。深层神经刺激仪可以是高压设备(例如2000伏特)，并且可以在更长的持续时间里产生大电场。例如，可以要求深层神经刺激仪传送300毫秒、2特斯拉脉冲5分钟。少了有效的冷却，传送这种刺激水平的线圈可以在10秒内达到42摄氏度的皮肤灼伤温度，并且在25秒钟内由于过热而失效。
技术实现思路
本专利技术涉及深层神经刺激，其中将电磁线圈设计为在可激励组织中产生感应电流的磁场。根据一个方案，使用不对称磁场来刺激深层神经目标，而不刺激接近目标、偏离目标的神经以及其他神经学或解剖学结构。在一个实施方式中，位于颅骨内部但在大脑外部的神经可以是命中目标的，并且因此，整个大脑可以视为偏离目标的。可将不对称场定位和定向为刺激包括神经在内的目标区域，同时将分布在目标区域周围的偏离目标区域的暴露最小化。例如，可将不对称场定位和定向为刺激面神经而不刺激大脑的颞叶。为了实现这个目的，本专利技术的刺激线圈包括多个子线圈(即两个以上)，它们按照预定方式配置和布置为在线圈被激励时产生不对称磁场。可以向患者施行不对称场，从而在患者的易兴奋目标生理结构中感应出不对称电场。这个不对称场将命中目标区域的刺激最大化并将偏离目标区域的刺激最小化。因为偏离目标区域可以不对称地分布在目标周围，例如分布于目标的一侧，所以为了有效地刺激目标，同时将偏离目标区域的暴露最小化，高度集中的场不一定是绝对要求。因此，可将子线圈整形、定尺寸、定位和定向，以修改在解剖学结构中感应的电场的形状和形式，使得它可以在这些结构的偏离目标区域“迂回工作”，同时对命中目标区域施行刺激疗法。根据一个方案，可将多个子线圈串联连接并通过以固定功率运行的相同刺激发生器来驱动。各个线圈产生的电磁场一致地作用并相互影响。因此在这种配置中，每个子线圈都有助于命中目标场的尺寸、形状、位置、方位和量级。例如，可将子线圈配置和布置为产生在一侧宽的不对称场，允许深入穿透到命中目标的结构，并且在其他侧变窄或者以其他方式整形，以限制偏离目标结构的场强。例如在一个实施方式中，子线圈可以是圆形线圈，每个线圈具有不同的半径。可将线圈定位在相互靠近或者部分地重叠。通过提供不同半径的线圈并调节它们的相对位置，可以改变所得场的形状。在这个示例中，两个圆形线圈配置、所得场的形状例如可具有扭曲的八字形形状或者扭曲的圆形形状。在此配置中，可以期望限制线圈的半径之间的差异，从而保持相对集中的电场。除了线圈半径的相对尺寸之外，还可以改变线圈之间的分离程度或重叠程度。例如在另一个实施方案中，可通过调节线圈之间的分离程度或重叠程度来调整感应电场的形状，以适合应用。在另一个更复杂的实施方式中，除了分离和重叠之外，可将线圈的相对定向从位于共面或位于平行平面调节为位于相对彼此扭曲的平面。此外，可以调节在每个线圈中调整的次数。必要的整形程度至少在某种程度上可通过具体程序和程序期间遇到的特殊的生理结构来确定。例如，当在膝状神经节刺激面神经时，重要的是将对大脑的颞叶附近的刺激最小化。因此，对于这种应用，必须将线圈配置调整为将电场整形，使得场的较宽部分可以穿透到膝状神经节，同时场的整形部分或变窄部分避开、包裹、或弯曲环绕颞叶。在场整形度与整形场不同部分的相对强度之间可以进行权衡。随着场不断整形或变形，场的整形部分的相对强度可以减弱。因此，例如线圈之间大的重叠可以提供大幅度整形，但是以命中目标场强为代价，而线圈之间小的重叠或间隔可以提供小幅度整形，但是命中目标场的强度增加。因此，有利的是选择在这些极端之间给予妥协的线圈配置，从而将场的形状和强度与正在进行的程序最好地匹配。根据一个方案，本专利技术涉及一种用于向患者提供深层神经刺激的设备，包括用于支撑深层神经刺激线圈的壳体。壳体包括具有外表面的壁，用于向患者呈现，以施行刺激。主线圈支撑在壳体的主腔室中，邻近壁与外表面相对的内表面。肋设置在主线圈与内表面之间、并且主线圈搁置于其上。肋限定通道，通过所述通道可以引导冷却剂，以在使用时冷却主线圈的底表面。主线圈的底表面最接近壁的内侧或患者侧。根据另一个方案，单独地或与任何其它方案组合，壳体可包括轮毂，主线圈围绕轮毂缠绕。轮毂限定中心导管，冷却剂流动通过中心导管并分配到通道以冷却主线圈。根据另一个方案，单独地或与任何其他方面组合，轮毂具有定位在肋上的终端，从而在肋之间的位置将终端从壁的内表面分隔出来。终端和肋限定孔，通过孔将冷却剂从导管引导到通道中。根据另一个方案，单独地或与任何其它方案组合，肋可以从轮毂径向延伸，从而使通道具有径向配置。冷却剂可以从轮毂径向向外地在主线圈上流动。根据另一个方案，单独或与任何其它方案组合，壳体可包括具有弯曲轮廓的外壁，外壁在主线圈的相对表面上引导流动的冷却剂。根据另一个方案，单独地或与任何其它方案组合，该设备可包括与壳体连接以帮助将主线圈在壳体内的线圈夹。线圈夹可以从轮毂径向延伸到外壁并在其间限定通道，从外壁引导到通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向患者提供深层神经刺激的设备，包括：用于支撑深层神经刺激线圈的壳体，所述壳体包括具有外表面的壁，所述外表面用于向所述患者呈现，以施行刺激；支撑在所述壳体的主腔室中的主线圈，邻近所述壁与所述外表面相对的内表面；设置在所述主线圈与所述内表面之间、并且所述主线圈被搁置于上的肋，所述肋限定通道，通过所述通道可以引导冷却剂，以在使用时冷却所述主线圈的底表面，所述主线圈的底表面最接近所述壁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.03 US 62/059,3361.一种用于向患者提供深层神经刺激的设备，包括：用于支撑深层神经刺激线圈的壳体，所述壳体包括具有外表面的壁，所述外表面用于向所述患者呈现，以施行刺激；支撑在所述壳体的主腔室中的主线圈，邻近所述壁与所述外表面相对的内表面；设置在所述主线圈与所述内表面之间、并且所述主线圈被搁置于上的肋，所述肋限定通道，通过所述通道可以引导冷却剂，以在使用时冷却所述主线圈的底表面，所述主线圈的底表面最接近所述壁。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述壳体包括轮毂，所述主线圈围绕所述轮毂缠绕，所述轮毂限定中心导管，冷却剂流动通过所述中心导管并被分配到所述通道以冷却所述主线圈。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述轮毂具有定位在所述肋上的终端，从而在所述肋之间的位置将所述终端从所述壁的内表面分隔出来，所述终端和所述肋限定孔，通过所述孔将所述冷却剂从所述导管引导到所述通道中。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述肋从所述轮毂径向延伸，从而使所述通道具有径向配置，所述冷却剂从所述轮毂径向向外地在所述主线圈上流动。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述壳体包括具有弯曲轮廓的外壁，所述外壁在所述主线圈的相对表面上引导径向流动的冷却剂。6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括与所述壳体连接以帮助将所述主线圈在所述壳体内的线圈夹，所述线圈夹从所述轮毂径向延伸到所述外壁并在其间限定通道，从所述外壁引导到所述通道中的所述冷却剂径向地在所述主线圈的顶表面上流动。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述壳体包括流体收集室和气泡阱，所述流体收集室用于在冷却剂于所述主线圈上流过之后收集所述冷却剂，所述气泡阱用于收集在使用时可能在所述冷却剂中形成的气泡。8.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于将所述主线圈产生的磁场整形的副线圈，所述副线圈设置在所述壳体的副腔室中，并至少部分地覆盖所述主线圈的顶表面。9.一种用于向患者的目标区域提供深层神经刺...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃米里欧·萨克里斯坦，道格拉斯斯图尔特·舒姆斯基，乔纳森·费洛伊尔，朱迪斯·比尔曼，马克·博尔索迪，
申请(专利权)人：纽罗斯普林，梅丁恩姆股份公司，
类型：发明
国别省市：美国,US