超声神经调节技术制造技术

本公开的主题大体上涉及用于组织的神经调节的技术，其包括将能量(例如超声能量)施加到组织中以在神经元和非神经元细胞之间的突触处引起改变的活性。在一个实施方式中，施加能量以引起由于在预定治疗窗口内重复施加能量而产生的持续性影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声神经调节技术
本文公开的主题涉及神经调节，并且更具体地涉及利用从能量源施加的能量来调节生理反应的技术。
技术介绍
神经调节已被用于治疗多种临床病情。例如，沿脊髓各个部位的电刺激已用于治疗慢性背痛。此类治疗可以通过可植入装置来执行，该可植入装置定期产生电能，该电能被施加到组织上以激活某些神经纤维，进而可能导致疼痛感降低。在脊髓刺激的情况下，刺激电极通常位于硬膜外腔中，尽管脉冲发生器可以定位成稍微远离电极，例如在腹部或臀区域，但是通过导线连接到电极。在其它实施方式中，深脑刺激可用于刺激大脑的特定区域以治疗运动障碍，并且刺激位置可通过神经成像来引导。此种中枢神经系统刺激通常针对局部神经或脑细胞功能，并由传递电脉冲并位于靶神经处或附近的电极介导。然而，将电极定位在靶神经处或附近具有挑战性。例如，此类技术可能涉及通过外科手术放置传递能量的电极。此外，通过神经调节靶向特定组织具有挑战性。位于特定靶神经处或附近的电极通过触发神经纤维中的动作电位来介导神经调节，进而导致神经递质在神经突触处释放并与下一条神经进行突触通讯。这种传播可能会导致比预期相对更大或更分散的生理效应，因为目前植入电极的实现同时刺激了许多神经或轴突。由于神经通路复杂且相互联系，因此更具针对性的调节作用可能在临床上更有用。
技术实现思路
下面概括了范围与原始要求保护的主题相对应的某些实施方式。这些实施方式不旨在限制要求保护的主题的范围，而是这些实施方式仅旨在提供可能实施方式的简要概述。实际上，本专利技术可以涵盖可以与以下阐述的实施方式相似或不同的多种形式。在一个实施方式中，提供了一种调节系统，其包括被配置为将能量施加到受试者的目标区域的能量施加装置，所述目标区域为包含神经元细胞和相应(respective，各自，各个)的非神经元细胞之间的突触的器官的子区域；和控制器，该控制器被配置为：在空间上选择(spatiallyselect，空间选择，空间地选择)所述目标区域；将所述能量聚焦在所述目标区域(regionofinterest，感兴趣区域)上；和可调节地控制经由所述能量施加装置将能量重复施加到所述目标区域以在预定时间内诱导所述突触的子集的重复优先激活，所述子集位于所述目标区域中，以在重复施加能量后引起一种或多种目标分子的持续变化。在另一实施方式中，提供了一种调节系统，其包括被配置为将能量施加到受试者的目标区域的能量施加装置，所述目标区域为包含神经元细胞和相应的非神经元细胞之间的突触的器官的子区域；和控制器，该控制器被配置为：在空间上选择所述目标区域；将所述能量聚焦在所述目标区域上；和重复控制经由所述能量施加装置将能量施加到所述目标区域以在预定时间内诱导所述突触的子集的优先激活，所述子集位于所述目标区域内，以在重复施加能量后引起一种或多种目标分子的持续变化。在另一实施方式中，提供了一种在受试者中治疗糖尿病的系统，包括被配置为将超声波剂量方案(ultrasounddoseregimen)施加到内脏器官的超声波能量施加装置；和适于控制所述超声波能量施加装置施加超声波剂量方案的控制器，其中所述超声波剂量方案包含在该超声波剂量方案的时间窗口内的单独的时间点(separatetimepoint，不同时间点)施加的多个能量剂量。在另一实施方式中，提供了一种调节系统，包括被配置为将能量施加到受试者的目标区域的能量施加装置，所述目标区域为包含神经元细胞和相应的非神经元细胞之间的突触的器官的子区域；和控制器，该控制器被配置为：在空间上选择所述目标区域；将所述能量聚焦在所述目标区域上；和重复控制经由所述能量施加装置将能量施加到所述目标区域以将低占空比(duty-cycle，频宽比)能量剂量方案施加至所述目标区域，其中低占空比剂量方案包含由至少4小时的可调断开期间间隔开的多个电刺激，其中所述断开期间至少部分地由控制器接收的反馈来确定。在另一实施方式中，提供了一种治疗患有代谢失调的受试者的方法，包括将超声波剂量方案施加到患有代谢失调的受试者的内脏器官以治疗所述代谢失调，其中所述超声波剂量方案包含在单独的时间点施加的多个超声波能量剂量。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优点，其中，在整个附图中，相同的字符代表相同的部件，其中：图1是根据本公开实施方式的使用脉冲发生器的神经调节系统的示意图；图2是根据本公开实施方式的神经调节系统的框图；图3是根据本公开实施方式的运行中的超声波能量施加装置的示意图；图4A是根据本公开实施方式的脾脏的超声可视化，其可用作空间信息以聚焦于脾脏中的目标区域；图4B是根据本公开实施方式的肝脏的超声可视化，其可以用作空间信息以聚焦于肝脏中的目标区域；图5是根据本公开实施方式的神经调节技术的流程图；图6是配置为体外装置并包括超声换能器的能量施加装置的示意图；图7是配置成施加高强度聚焦超声的能量施加装置和脉冲发生器的示意图；图8是可以与图7的系统结合使用的能量施加装置的示例；图9是用于达到目标生理结果的超声能量施加用实验设置的示意图；图10是超声能量施加的实验时间线；图11显示了施加的超声能量脉冲的脉冲特性；图12示出了水听器测量设置；图13显示了x-y平面中超声压力场的示例；图14显示了LPS注射的实验工作流程，用于生成炎症和/或高血糖/高胰岛素血症和超声治疗的模型；图15A是宽迷走神经刺激的示意图；图15B是基于靶器官的周围神经调节的示意图；图16A是向大鼠脾脏施加超声能量的实验时间线；图16B显示了在向大鼠脾脏施加不同超声能量水平时的脾脏去甲肾上腺素、乙酰胆碱和TNF-α，所施加的超声能量水平显示为超声波压力MPa；图16C显示了与图16B相同条件下TNF-α的循环浓度；图16D显示了与图16B相同条件下的脾脏IL-1α浓度；图16E显示了相对于对照，诱导的脾脏TNFα浓度变化的响应时间；图16F显示了大鼠脾脏的2D超声图像，其用于聚焦超声刺激以在空间上选择脾靶；图16G显示了一项研究的时间线，该研究设计用于测量刺激对胆碱能抗炎途径激活作用的持续时间；图16H显示了保护性超声治疗后脾脏TNF-α的浓度；图16I显示了由脾脏超声调节引起的活化/磷酸化的激酶的浓度；图16J显示了示例性超声猝发持续时间以及使用替代超声刺激参数对超声刺激的脾脏(LPS注射后)中去甲肾上腺素(NE)、乙酰胆碱(ACh)和组织坏死因子α(TNF-α)浓度的影响；图16K显示了示例性超声载波频率以及使用替代超声刺激参数对超声刺激的脾脏(LPS注射后)中去甲肾上腺素(NE)、乙酰胆碱(ACh)和组织坏死因子α(TNF-α)浓度的影响；图17A显示了与标准电极或基于植入物的迷走神经刺激(VNS)相比，脾脏超声调节对脾脏TNF-α的影响，并且存在多种抑制剂；图17B显示了在有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调节系统，包括：/n能量施加装置，所述能量施加装置被配置为将能量施加到受试者的目标区域，所述目标区域为包含神经元细胞和相应的非神经元细胞之间的突触的器官的子区域；和/n控制器，所述控制器被配置为：/n在空间上选择所述目标区域；/n将所述能量聚焦在所述目标区域上；和/n可调地控制经由所述能量施加装置将所述能量重复施加到所述目标区域，以在预定时间内诱导所述突触的子集的重复优先激活，所述子集位于所述目标区域中，以在所述能量的重复施加之后引起一种或多种目标分子的持续变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 US 62/641,0651.一种调节系统，包括：
能量施加装置，所述能量施加装置被配置为将能量施加到受试者的目标区域，所述目标区域为包含神经元细胞和相应的非神经元细胞之间的突触的器官的子区域；和
控制器，所述控制器被配置为：
在空间上选择所述目标区域；
将所述能量聚焦在所述目标区域上；和
可调地控制经由所述能量施加装置将所述能量重复施加到所述目标区域，以在预定时间内诱导所述突触的子集的重复优先激活，所述子集位于所述目标区域中，以在所述能量的重复施加之后引起一种或多种目标分子的持续变化。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括：
处理器；和
存储器，所述存储器存储指令，所述指令被配置为由所述处理器执行以在空间上选择所述目标区域、将所述能量聚焦在所述目标区域和第二目标区域上、或控制所述能量的施加、或它们的组合。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为从评估装置接收指示第一分子浓度的输入。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述器官是肝脏。


5.一种调节系统，包括：
能量施加装置，所述能量施加装置被配置为将能量施加到受试者的目标区域，所述目标区域为包含神经元细胞和相应的非神经元细胞之间的突触的器官的子区域；和
控制器，所述控制器被配置为：
在空间上选择所述目标区域；
将所述能量聚焦在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·迈克尔·普莱奥，维多利亚·尤金妮亚·科特罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US