Адаптивная система терапии (варианты) и система терапии аксонов

Адаптивная система терапии (варианты) и система терапии аксонов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к ветеринарии, а именно к способам облегчения или устранения дисфункций дыхательных путей лошади.

Уровень техники

Из структур дыхательных путей лошади гортань особенно подвержена различным нарушениям, влияющим на здоровье лошади и ее обычные жизненные функции. Гортань иннервируется возвратными гортанными нервами, которые содержат двигательные нервные волокна, иннервирующие как открывающую, или отводящую, мышцу (далее - абдуктор), так и приводящую, или закрывающую, мышцу (далее - аддуктор) черпаловидных хрящей и связанных с ними голосовых складок.

Односторонний паралич (гемиплегия) хрящей гортани является дистальной аксонопатией, поражающей левый возвратный гортанный нерв и вызывающей одностороннее поражение, называемое гемиплегией/парезом хрящей гортани (далее - гемиплегией/парезом гортани). Поражение левого возвратного гортанного нерва ставит под угрозу обе функции, так как голосовая складка останавливается в положении несколько сбоку от средней линии. Причина этой болезни неизвестна, хотя подозревается генетическая предрасположенность к ней. Другие возможные причины включают непосредственную травму, отравление свинцом, болезни печени и вирусные инфекции. Несмотря на такой паралич левой голосовой складки, легочная вентиляция в состоянии отдыха достаточна, так как абдукция противоположного черпаловидного хряща все еще происходит при каждом вдохе. Однако при упражнениях площадь поперечного сечения гортани уменьшается из-за дальнего коллапса (провисания) пораженного хряща при вдохе, что приводит к существенному уменьшению потока воздуха, с чем связан патологический шум в верхних дыхательных путях при нагрузке. Если лошадь предназначена для соревнований, то уменьшение потока воздуха неблагоприятно сказывается на характеристиках лошади и может снизить способность лошади участвовать в соревнованиях. В редких случаях наблюдается двустороннее нарушение иннервации, что серьезно препятствует работе дыхательных путей в состоянии покоя, если производится сильный вдох, так как коллапс черпаловидного хряща становится сильнее, что ведет одышке и, возможно, даже гибели лошади. Протезная ларингопластика в настоящее время является предпочтительным способом хирургического лечения гемиплегии гортани. Парализованный левый черпаловидный хрящ подшивается вверх, в открытом положении, чтобы восстановить поток воздуха. Ретроспективные исследования послеоперационных наблюдений о характеристиках скаковых лошадей, подвергавшихся ларингопластике, показывают скромную долю успешных попыток и большое число осложнений. См., например, Kidd J.A., Slone D.E. "Лечение гемиплегии гортани лошади способом протезной ларингопластики, вентрикулотомии и хордэктомии", Vet. Rec., т.150, с.481-484, 2002; Greet T.R.C., Baker G.J., Lee R., "Влияние ларингопластики на функции глотки у лошадей", Eq. Vet. J., т.11, с.153-158, 1979; Russell A.P., Slone D.E. "Анализ характеристик лошадей после протезной ларингопластики и двусторонней вентрикулотомии при гемиплегии гортани: 70 случаев (1986-1991)", J. Am. Vet. Med. Assoc, 204:1235-1241, 1994; Hawkins J.F. и др. "Ларингопластика с вентрикулотомией или без нее при лечении левосторонней гемиплегии гортани у 230 лошадей", Vet. Surg., т.26, с.484-491, 1997; Strand E. et al., "Спортивная карьера и характеристики чистокровных лошадей, подвергавшихся протезной ларингопластике по поводу невропатологии гортани: 52 случая (1981-1989)", J. Am. Vet. Med. Assoc, т.217, с.1689-1696, 2000; все эти публикации считаются отсылочно включенными сюда.

Главные осложнения при таком хирургическом лечении связаны с недостаточностью абдукции левого черпаловидного хряща, которая вызывает непереносимость длительных нагрузок примерно у 40% лошадей, ослабление протезного шва (протезных швов), приводящее к некоторой потере начальной степени абдукции почти у всех лошадей в течение 6 недель и стойким респираторным шумам у 25% лошадей. См., например, Ducharme N.G., Hackett R.P., "Какова подлинная польза от хирургии гортани", Соmр. Cont. Educ., т.13, с.472-475, 1991; Dixon P.M. et al. "Обзор за длительный период времени ларингопластики и вентрикулотомии лошадей старших возрастов в популяции, состоящей из 200 лошадей смешанных пород. Часть 1: Хирургическое обеспечение абдукции черпаловидного хряща и хирургические осложнения". Eq. Vet. J., т.35, с.389-396, 2003; Dixon P.M. et al. "Обзор за длительный период времени ларингопластики и вентрикулотомии лошадей старших возрастов в одной ларингопластики и вентрикулотомии лошадей старших возрастов в популяции, состоящей из 200 лошадей смешанных пород. Часть 2: Оценка пользы хирургии владельцами". Eq. Vet. J., т.35, с.397-401, 2003; Ferraro G.L. "Гемиплегия в современной практике хирургии лошадей", White N.A. and Moore J.N. (ред.), Филадельфия, издательство J.B.Lippincott Co, с.251-255, 1990; все эти публикации считаются отсылочно включенными сюда.

Хотя указанные обычные способы оказываются полезными для лечения некоторых лошадей, очевидно, что они далеко не идеальны, так как показывают скромный процент успешных попыток, вызывают существенные осложнения и не замедляют развитие болезни. Поэтому обычно в течение нескольких месяцев болезнь достигает стадии, на которой эти способы уже не могут помочь.

Было выполнено много экспериментальных попыток, и существует много патентов, описывающих имплантируемые электронные системы для терапии дисфункций гортани человека, но никакие системы подобного рода не разрабатывались для лошадей. Как суммарно показано в таблице 1 и объяснено ниже, клиническая картина для лошадей весьма сильно отличается от картины для людей, а протекание болезни является намного больше сложным с точки зрения применимости электронных систем терапии.

Таблица 1
Различия между гемиплегией гортани у человека и лошади.
Параметр	У лошади	У человека
Голосовые складки, вовлекаемые в стимуляцию абдукции	одной стороны	двух сторон, так как у человека одностороннний паралич не является большим недостатком
Сторона, испытывающая дисфункцию	левая	Левая или правая
Абдукция голосовой складки	Постоянная, продолжающаяся часы (весь период интенсивных нагрузок). У большинства других видов (не лошадей) мышцы уставали бы за несколько минут при постоянной стимуляции	При вдохе в течение 1-2 секунд
Лечение	Трахеостомия не излечивает	Трахеостомия излечивает
Дисфункция	Непереносимость спортивных нагрузок/необычные шумы; отсутствуют нарушения дыхания, опасные для жизни	Медицинские показания/нарушения дыхания, опасные для жизни
Степень тяжести	Симптомы вызывается даже легким парезом	Симптомы вызываются параличом
Дыхание в состоянии отдыха	не нарушено	нарушено
Аддукция	Функционирование голосовых складок при аддукции может ухудшаться	Ослабление/потеря аддукции вызывает аспирацию и слабость или ухудшает/делает невозможным голосообразование

Отсюда ясно, что односторонняя гемиплегия у разных видов имеет весьма различные проявления; поэтому для ее успешной терапии требуются различные подходы, а подходы, успешно применяемые для одного вида, не обязательно применимы и для другого. У человека дисфункция дыхательных путей обычно происходит, когда парализованы обе голосовые складки. В противоположность этому, у лошади она возникает, когда парализована одна голосовая складка. В связи с весьма большим отрицательным давлением, создаваемым в дыхательных путях при вдохе, даже небольшое ослабление одной голосовой складки вызывает втягивание этой голосовой складки в дыхательные пути. Лошадь полностью отводит голосовые складки при нагрузках, так что задняя перстнечерпаловидная мышца должна быть тонически активна с высокой степенью в течение минут или часов. Кроме того, у человека односторонний паралич главным образом влияет на аддукцию, и следовательно, основной целью при одностороннем параличе у человека является стимуляция аддукции. Стимуляция аддукции осуществляется намного проще, так как число мышц-аддукторов в четыре раза больше, их порог чувствительности ниже (так что они могут быть стимулированы отдельно просто при более низкой амплитуде) и анатомически они расположены ближе к поверхности тела, чем мышцы-абдукторы, находящиеся сзади/снизу от голосовых связок.

Для лечения паралича голосовых складок человека в патенте U.S. No.7,069,082 (отсылочно включенном сюда) описывается стимуляция гортани для случая синкинетически реиннервируемых мышц. В других патентах, относящихся к стимуляции при параличе голосовых складок, акцент делается на случаях, в которых диагностирована денервация мышц голосовых складок. Например, в случаях временной остановки дыхания во время сна (апноэ во сне) у человека мышцы и их иннервирующие нервы остаются не пораженными. Но гемиплегия гортани лошади имеет другой механизм, такой что при длительной непрерывной дистальной аксонопатии прекращается движение голосовой складки, которая останавливается в положении непосредственно сбоку от средней линии, и отсутствует какая-либо синкинетическая реиннервация, аденервация является конечной стадией, при которой стимуляция путем возбуждения нерва более не действует. Напротив, передача естественных сигналов нервом кажется нарушенной, так как мышца не движется ни на каком этапе упражнений в течение относительно продолжительного времени (стадия IV) или только при условиях интенсивной нагрузки (стадия III), но при этом мышца может быть активирована в максимальной степени (в той же степени, что и у здоровой лошади) посредством электростимуляции нерва.

Так как нарушение дыхания у лошадей происходит вследствие потери аксонов, следует ожидать, что у большинства лошадей, у которых наблюдается неподвижность голосовых складок, уменьшилось число моторных нейронов, или они отсутствуют. Поэтому восстановление движения голосовой складки с помощью электростимуляции должно быть направлено на денервированную заднюю перстнечерпаловидную мышцу. Прямое стимулирование мышцы сложно при любых обстоятельствах, а большие размеры мышц, как у лошади, создают дополнительные технические проблемы.

Кроме того, любое устройство для терапии лошадей должно быть не только эффективным, но и соответствовать правилам соревнований в конных видах спорта. В соревнованиях чистокровных лошадей для этого требуется, чтобы устройство не давало лошади несправедливое преимущество. Кроме того, оно не должно допускать подделку данных о характеристиках лошади. Так как пари являются неотъемлемой частью спорта, особенно важно, чтобы отсутствовала возможность манипулирования устройством с целью подделки данных о характеристиках лошади.

В данном документе термин "паралич" используется для обозначения полной денервации мышц, "парез" - для обозначения ослабления мышц в результате снижения активности двигательных нервов, а "синкинезия" - для обозначения неправильной координации сокращения мышц-антагонистов.

Раскрытие изобретения

Для достижения указанного технического результата, связанного с повышением эффективности терапии дыхательных путей лошади разработана адаптивная система 200 терапии дисфункции верхних дыхательных путей лошади, содержащая ритмоведущий процессор 201 генерации электрического терапевтического сигнала для подачи в ткани верхних дыхательных путей лошади с соответствующей терапией дисфункции верхних дыхательных путей, по меньшей мере один электрод 206 стимуляции, установленный с возможностью воздействия на ткани верхних дыхательных путей при подаче указанного терапевтического сигнала на ткани верхних дыхательных путей.

Для достижения указанного технического результата, связанного с повышением эффективности терапии дыхательных путей лошади разработан вариант адаптивной системы терапии дисфункции верхних дыхательных путей лошади, содержащий по меньшей мере один датчик 207 терапии для измерения по меньшей мере одного рабочего параметра терапии, по меньшей мере один электрод стимуляции, установленный с возможностью воздействия на ткани верхних дыхательных путей при подаче терапевтического сигнала на ткани верхних дыхательных путей.

Для достижения указанного технического результата, связанного с повышением эффективности терапии дыхательных путей лошади, разработана система терапии аксонов для терапии нейродегенеративной дисфункции верхних дыхательных путей лошади, содержащая ритмоведущий процессор терапии нейродегенеративной дисфункции верхних дыхательных путей, установленный с возможностью терапии аксонов посредством электростимуляции тканей-мишеней верхних дыхательных путей лошади, по меньшей мере один электрод, установленный с возможностью подачи терапевтического сигнала для аксонов к невральной ткани.

В любой из вышеуказанных систем по меньшей мере ее часть может быть имплантирована в тело лошади, может быть имплантированная часть и часть, выполненная с возможностью временного размещения на поверхности тела лошади и передачи внешних сигналов в имплантированную часть,

указанные сигналы могут быть сформированы на основе по меньшей мере одних данных из группы включающей данные; электромиограммы, электронистагмографа, электроглоттографа, электроэнцефалографа, датчика биопотенциалов, ультразвукового датчика, датчика Холла, микрофона, датчика давления, преобразователя механического напряжения, датчика механической деформации и датчика движения, по меньшей мере часть системы может быть выполнена с возможностью встраивания в экипировку лошади, дисфункция дыхательных путей может являться по меньшей мере одним заболеванием из группы заболевании, включающей: паралич голосовой складки, парез голосовой складки, одностороннею дисфункцию голосовой складки, двустороннюю дисфункцию голосовых складок, гемиплегию гортани, гемипарез гортани, нейродегенерацию, дорсальное смещение мягкого неба, коллапс носоглотки, отклонение назад надгортанника, дегенерацию аксонов, дистальную аксонопатию и паралич носовой крыловидной складки. Ткани верхних дыхательных путей могут относиться к по меньшей мере одной ткани из группы, включающей: возвратный надгортанный нерв лошади, аксон абдукторной ветви возвратного надгортанного нерва и ткани мускулов перстнечерпаловидного хряща, например задней мышцы перстнечерпаловидного хряща, в системе посредством указанного сигнала может быть выполнена абдукция ткани голосовых связок, указанный электрод может быть установлен с возможностью стимулирования мышцы лошади для видимого движения мышцы. В любую из вышеуказанных систем может быть дополнительно включен монитор 209 верификации терапии для контрольного мониторинга по меньшей мере одного параметра терапии, связанного с функционированием ритмоведущего процессора.

Поясним подробнее: различные варианты данного изобретения направлены на терапию дисфункции дыхательных путей лошади. Ритмоведущий процессор (процессор пейсмейкера) генерирует терапевтический электрический сигнал, который воздействует на ткани верхних дыхательных путей лошади с целью терапии дисфункции верхних дыхательных путей. Один или несколько электродов стимуляции взаимодействуют с тканями верхних дыхательных путей, подавая терапевтический сигнал на ткани верхних дыхательных путей.

В различных конкретных вариантах по крайней мере часть устройства может быть имплантирована в тело лошади. Имплантированная часть устройства может сообщаться чрескожно беспроводным способом (transcutaneously) или чрескожно посредством проводов (percutaneously) с частью устройства, закрепленной вне тела лошади. Например, чрескожная связь может быть основана на по крайней мере одном из следующих видов связи: электромагнитной, акустической, оптической или емкостной связи. Часть устройства может быть временно размещена на поверхности тела лошади в период, когда устройство обеспечивает ввод извне сигналов в имплантированную часть устройства. Терапевтический сигнал может быть извлечен из данных по крайней одного из следующих видов датчиков: электромиограф, электронистагмограф, электроглоттограф, электроэнцефалограф, датчик биопотенциалов, ультразвуковой датчик, датчик Холла, микрофонный датчик, датчик давления, тензометрический датчик, датчик механической деформации и датчик движения. Имплантированная часть может содержать источник энергии, заряжаемый чрескожно (посредством проводов или без проводов). В других конкретных вариантах по крайней мере часть устройства может быть включена в спортивную экипировку лошади.

В конкретных вариантах на ткани верхних дыхательных путей лошади может подаваться терапевтический электросигнал, вырабатываемый на основе биологических функций организма лошади. Дисфункция верхних дыхательных путей может представлять собой паралич голосовой складки, парез голосовой складки, одностороннюю дисфункцию голосовой складки, двустороннюю дисфункцию голосовых складок, гемиплегию гортани, гемипарез гортани, дегенерацию нейронов, дорсальное смещение мягкого неба, коллапс носоглотки, отклонение назад надгортанника, дегенерацию аксонов, дистальную аксонопатию и паралич носовой крыловидной складки. Терапевтический сигнал может подаваться на ткани верхних дыхательных путей лошади в форме двухфазной волны. Электроды стимуляции могут быть выполнены на основе по крайней мере одного из следующих типов электродов: манжетный электрод, многополюсный манжетный электрод, трехполюсный манжетный электрод, плоский электрод нейростимуляции, эпиневральный электрод, стержневой электрод, продольный межпучковый электрод, тонкий проволочный электрод, микрообработанный электрод, решетчатый электрод и зажимный электрод, каждый из которых позволяет осуществлять дифференциальную активацию, вызывающую стимуляцию конкретных областей тканей верхних дыхательных путей.

В конкретных вариантах ткани верхних дыхательных путей могут представлять собой один или несколько нервов структур дыхательных путей, например один или несколько аксонов абдукторной ветви возвратного гортанного нерва. Ткани верхних дыхательных путей могут представлять собой мышечную ткань, связанную с тканями дыхательных путей, например тканями перстнечерпаловидной мышцы, включая ткани задней перстнечерпаловидной мышцы. Сигнал электростимуляции может создавать абдукцию тканей голосовой складки. Электрический сигнал может подаваться непрерывно в течение часов, до тех пор, пока устройство не будет выключено.

Конкретные варианты могут, далее, включать один или несколько датчиков терапии, предназначенных для измерения по крайней мере одного параметра терапии, связанного с функционированием устройства. Параметр терапии может, в частности, относиться по крайней мере к одной из следующих характеристик: характеристики тока воздуха через дыхательные пути лошади, характеристики сжатия тканей дыхательных путей лошади, электрические характеристики, температура, рН, химический состав областей тела лошади, и характеристики физиологического состояния лошади.

Вариант может также включать монитор верификации терапии, служащий для контроля функционирования ритмоведущего процессора. В файл протокола может производиться запись по крайней мере одного параметра терапии. Монитор верификации терапии может вырабатывать внешний сигнал, когда функционирует ритмоведущий процессор, например, стимулировать электродом видимые движения мышц лошади.

Варианты данного изобретения включают также адаптивную систему терапии дыхательных путей, предназначенную для терапии дисфункции дыхательных путей лошади. Один или несколько датчиков терапии воспринимают по крайней мере один параметр терапии, связанный с действием системы терапии. Ритмоведущий процессор осуществляет терапию дисфункции верхних дыхательных путей, воспринимая по крайней мере один параметр терапии и генерируя терапевтический электросигнал, который является функцией от по крайней мере одного параметра терапии. Один или несколько электродов стимуляции взаимодействуют с тканями верхних дыхательных путей, подавая терапевтический сигнал на ткани верхних дыхательных путей лошади.

В различных таких конкретных вариантах датчики терапии могут размещаться вне тела лошади и/или имплантироваться. Датчики терапии могут быть связаны с ритмоведущим процессором одним или несколькими проводными выводами и/или могут быть встроены в корпус, содержащий ритмоведущий процессор. Терапевтический сигнал может, далее, управляться одним или несколькими электродами стимуляции, управляться специалистом по терапии лошадей или быть результатом сочетания этих видов управления.

В других конкретных вариантах параметр терапии может относиться к эффективности доставки терапевтического сигнала через один или несколько электродов стимулятора, например, по крайней мере к одной из следующих функций: функциям голосовых складок, функциям других сегментов тканей верхних дыхательных путей и к некоторым другим параметрам организма лошади. Кроме того, или альтернативно, параметр терапии может быть по крайней мере одним из следующих параметров: давление, сила сжатия, частота дыхания, давление в потоке воздуха, объем воздуха в потоке, скорость потока воздуха, температура, сопротивление, рН и химический состав. Параметр терапии может относиться к уровню активности лошади и зависеть по крайней мере от одной из следующих характеристик: интенсивности деятельности сердца, интенсивности дыхания и электромиографической активности. Параметр терапии может относиться к позе или состоянию/уровню активности лошади, например, указывать, что лошадь спит или бодрствует.

В конкретных вариантах датчики терапии могут быть имплантированы и/или могут включать акселерометр, который распознает уровень активности лошади.

Терапевтический сигнал может быть функцией регулярного, периодически выполняемого анализа параметра терапии или нерегулярного, апериодически выполняемого анализа параметра терапии. Датчики терапии могут воспринимать данные о физиологических условиях непрерывно или периодически. Ритмоведущий процессор может измерять параметр терапии лишь в некоторые отрезки времени, которые могут выбираться исходя из экономии ресурса источника питания, связанного с системой. Дополнительно или альтернативно ритмоведущий процессор может измерять параметр терапии в ответ на входной сигнал от пользователя через интерфейс пользователя, например, в ответ на магнитный входной сигнал от пользователя.

Варианты данного изобретения также включают систему верификации терапии, предназначенную для проверки правильности терапии дисфункции верхних дыхательных путей животного, например гемиплегии гортани. Ритмоведущий процессор осуществляет терапию дисфункции верхних дыхательных путей на основе по крайней мере одного параметра терапии, генерируя терапевтический электросигнал, являющийся функцией от по крайней мере одного параметра терапии. Один или несколько электродов стимуляции взаимодействуют с тканями верхних дыхательных путей для подачи терапевтического сигнала на ткани верхних дыхательных путей пациента. Монитор верификации терапии верифицируемым образом отслеживает по крайней мере один параметр терапии, связанный с работой ритмоведущего процессора.

В дополнительных конкретных вариантах пациентом может, в частности, быть лошадь. Монитор верификации терапии может включать регистрирующую систему для записи, включающую протокол стимуляции. Верифицируемый мониторинг может включать проверку соответствия требуемым критериям терапии для предотвращения ошибочного ответа на терапию, недостатков или несправедливых преимуществ для лошади, проверку активности устройства и правильности его функционирования, проверку соответствия гарантиям, связанным с пари, и/или генерацию внешнего сигнала, показывающего действие системы, например внешнего светового сигнала или радиосигнала. Внешний сигнал может генерироваться отдельным сигнализирующим стимулятором посредством стимулирования сигнализирующей мышцы, движение которой видимо, как, например, движение уха, при котором ухо наклоняется или вращается, когда система функционирует.

Конкретные варианты могут также включать по крайней мере один датчик терапии, служащий для измерения по крайней мере одного из следующих видов параметров: параметров электростимуляции, электрических биопотенциалов тканей, активированных при стимуляции, абдукцию голосовой складки и изменения характеристик потока воздуха, связанных с положением голосовой складки. Датчик терапии может воспринимать данные относительно абдукции голосовой складки по крайней мере одним способом контроля правильности характеристик потока воздуха, основанном на данных по крайней мере одного из следующих типов: респираторные шумы, давление в области ниже голосовой щели и температура. Датчик терапии может также воспринимать данные о движении голосовой складки, основанные на ее смещении, например, с помощью измерения по крайней мере одного из следующих измерений: с помощью тензометрии тканей гортани, оптического датчика, измеряющего просвет голосовой щели, изменения сопротивления тканей гортани и с помощью видеонаблюдения голосовых складок. Датчик терапии может измерять сопротивление потоку воздуха при дыхании, например, на основе измерений давления, вызываемого сопротивлением потоку воздуха, по крайней мере в одной из таких структур: в области ниже голосовой щели, в трахее или наружной по отношению к трахее области грудной клетки. Датчик терапии может распознавать неэффективное дыхание при упражнениях, например, по системным физиологическим сигналам, включая по крайней мере следующие сигналы: об уменьшении содержания кислорода и увеличении содержания углекислоты в крови. Датчик терапии может включать радиостетоскоп и/или микрофонный преобразователь, закрепляемый на поверхности тела вблизи трахеи. Например, для дистанционного контроля дыхания лошади может осуществляться связь микрофонного преобразователя с внешним радиоустройством.

Варианты данного изобретения также включают систему терапии аксонов, предназначенную для терапии нейродегенеративной дисфункции дыхательных путей лошади. Ритмоведущий процессор осуществляет терапию нейродегенеративной дисфункции дыхательных путей, терапевтически воздействуя на аксоны электростимуляцией тканей-мишеней верхних дыхательных путей лошади. Один или несколько аксонных электродов соединяют модуль интерфейса с невральной тканью.

В одном конкретном варианте из таких вариантов ткани-мишени могут представлять собой один или несколько нервов структуры дыхательных путей, например, двигательных нервов и/или сенсорных нервов, таких как возвратный гортанный нерв лошади. Электростимуляция может представлять собой так называемую "географическую стимуляцию" аксонов ветви абдуктора возвратного гортанного нерв. Термин "географическая стимуляция" относится к стимуляции только выбранных областей поперечного сечения нерва, которая возбуждает нервные волокна только в выбранной области нерва, в отличие от активации всех волокон нерва. Ткани-мишени могут представлять собой ткани мышц, связанных с дыхательными путями, например ткани задней перстнечерпаловидной мышцы или черпаловидного хряща. Электростимуляция может воздействовать на ткани мышцы-абдуктора, что вызывает постоянную абдукцию, как при вызванном столбняком сокращении.

В дополнительных конкретных вариантах, дисфункция дыхательных путей может представлять собой одностороннюю или двустороннюю дисфункцию голосовой складки, гемипарез гортани или гемиплегию гортани. При электростимуляции может использоваться двухфазная форма волны и/или катодная форма волны. Электростимуляция может облегчать регенерацию аксонов, замедлять дегенерацию аксонов или предотвращать ее до развития дисфункции дыхательных путей. Кроме того или альтернативно, электростимуляция может быть подпороговой, не вызывающей активацию мышечных волокон.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показаны различные анатомические структуры головы лошади.

На фиг.2 показаны различные функциональные блоки, входящие в типичные варианты системы терапии дисфункции дыхательных путей лошади.

На фиг.3-6 показаны некоторые не ограничивающие изобретение примеры конкретных конфигураций, которые могут быть применены.

На фиг.7 показаны различные элементы зажимной конфигурации электродов.

На фиг.8 показаны обобщенные соотношения между избирательностью действия электродов и инвазивностью воздействия на ткани для различных конкретных электродных конфигураций.

На фиг.9 показаны различные компоненты, которые могут быть использованы для коррекции параметров терапии дыхательных путей.

Осуществление изобретения

Различные варианты данного изобретения предназначены для терапии дисфункции дыхательных путей лошади, таких как гемиплегия (односторонний паралич) гортани. Хотя эти дисфункции, как известно, являются невропатиями (они вызываются потерей нейронов), неожиданно было обнаружено, что электростимуляция нервов, ведущих к парализованным голосовым складкам, вызывает полную абдукцию голосовой складки. Кроме того, такая абдукция может поддерживаться непрерывно, в течение часов. Далее, эта абдукция является достаточной сильной, чтобы противостоять сильному отрицательному давлению, создаваемому в дыхательных путях лошади при упражнениях.

Варианты данного изобретения предназначены для стимуляции нервов дыхательных путей лошади. В противоположность известным системам терапии человека, для которых тканями-мишенями являются ткани мышц (кроме систем, описанных в патенте U.S. No.7,069,082, которые, как сказано выше, стимулируют синкинетически реинервировированные нервы человека, отличные от пораженных нервов лошадей, которые не полностью денервированы и поэтому не являются реиннервированными). Таким образом, не требуется никаких датчиков для управляемой стимуляции, синхронной с вдохом. Кроме того, стимуляция, обеспечиваемая вариантами данного изобретения, осуществляется не только в течение нескольких секунд во время вдоха, как в предшествующих системах, предназначенных для терапии человека, а скорее в течение длительного времени, до нескольких часов. Мышцы человека уставали бы за несколько минут, и поэтому стимуляция данного типа не будет вызывать сокращения мышц после наступления усталости - до тех пор, пока мышца не отдохнет. При стимуляции нервов человека в течение часов при тех же параметрах, которые используются для лошади, мышца человека была бы, вероятно, необратимо повреждена.

Электронная система терапии дыхательных путей

Варианты электронной системы терапии дыхательных путей содержат имплантированную часть, которая выполняет одну или несколько функций. Например, имплантат может генерировать сигналы для стимуляции тканей или с помощью автономной электроники, или с помощью обработки сигнала, которая зависит от внешней компоненты. Имплантат также может записывать воспринятые сигналы, например, относящиеся к контролю функционирования системы. В некоторых вариантах один или несколько имплантатов могут как стимулировать окружающие ткани, так и измерять их параметры. Для передачи сигналов стимуляции на электроды или для регистрации сигналов от электродов и/или датчиков могут быть присоединены съемным или несъемным способом выводы.

На фиг.2 показаны примеры различных функциональных блоков, входящих в типичные варианты системы 200 терапии дисфункции дыхательных путей лошади. Ритмоведущий процессор 201 генерирует терапевтический электросигнал, воздействующий на ткани верхних дыхательных путей лошади. Кроме генерации терапевтического сигнала, в конкретных вариантах ритмоведущий процессор 201 может выполнять другие полезные функции, включая (этим изобретение не ограничено) контроль и анализ сигналов стимуляции, сигналов датчика и/или других терапевтических сигналов. Ритмоведущий процессор может также обеспечивать программируемый интерфейс для настройки других элементов системы и управлять функционированием этих элементов.

В примере, показанном на фиг.2, ритмоведущий процессор 201 является внешним элементом системы, находящимся, например, в корпусе, расположенном на поверхности тела лошади, или элементом, встроенным в экипировку лошади. В других конкретных вариантах, ритмоведущий процессор 201 может быть имплантирован в тело лошади. В таком варианте, например, показанном на фиг.2, ритмоведущий процессор 201 подает терапевтический сигнал (а также любые другие сигналы, нужные для имплантированной части системы 200, например, "сигнал" электропитания) на внешнюю катушку 202, которая индуктивно передает сигнал(ы) на соответствующую внутреннюю катушку 203. Такие конфигурации катушек подобны тем, которые известны в области кохлеарных имплантатов человека.

Терапевтический сигнал, получаемый имплантированной катушкой 203, является входным для модуля 204 стимуляции, который вырабатывает терапевтический электросигнал, подаваемый на один или несколько электродов 206 стимуляции, соединенных с тканью-мишенью верхних дыхательных путей, связанной с дисфункций дыхательных путей, подлежащей терапии.

В варианте, показанном на фиг.2, имеется также датчик 207, измеряющий один или нескольких параметров терапии, связанных с функционированием системы 200, например характеристики потока воздуха и другие физиологические данные. Сигнал от датчика 207 обрабатывается модулем 208 датчиков, который может обеспечивать обратную связь с модулем 204 стимуляции и/или снова с ритмоведущим процессором 201 (например, обратную связь посредством модуляции нагрузки, в направлении от внутренней катушки 203 назад, к внешней катушке 202). Сигнал обратной связи от датчика 207 может использоваться внешними компонентами системы, например (в обычных случаях) ритмоведущим процессором 201 или, более конкретно, монитором 209 верификации терапии, который проверяет правильность функционирования системы 200 (например, обеспечивает выполнение гарантий, связанных с пари, по требованию одного или нескольких контролирующих органов или, обобщенно, контроль работы системы 200, основанный на информации, полученной от различных элементов системы). Система 200 может также включать файл 210 протокола, регистрирующий различную информацию, относящуюся к работе системы 200, например, периодически записывает поступающие от датчика 207 значения одного или нескольких параметров терапии,

Конкретные варианты системы 200 могут быть реализованы как полностью внешние по отношению к телу лошади, как полностью имплантированные или могут иметь как внешние, так и внутренние компоненты. Варианты системы 200, имеющие как внешние, так и внутренние компоненты, могут передавать информацию и/или энергию через поверхность тела лошади. Внешние компоненты могут закрепляться на теле лошади постоянно или размещаться временно, когда модуль 204 стимуляции функционирует, а также могут устанавливаться периодически, например, для зарядки батареи 205 имплантата, программирования модуля 204 стимуляции или включения/выключения модуля 204 стимуляции.

Примеры вариантов включают (этим изобретение не ограничивается) такие системы 200, что передача энергии или информации осуществляется чрескожно с использованием проводов или чрескожным беспроводным способом. Чрескожные системы могут иметь провода или эквивалентные или средства для передачи информации и энергии через поверхность тела или слизистой оболочки. Обычно посторонние для организма объекты, установленные постоянно и проходящие через кожу или слизистую оболочку, создают опасность инфицирования. Однако новые технологии, известные в данной области, позволяют закрыть провод в месте входа через кожу тканями кожи или слизистой оболочки. С косметическими целями чрескожное устройство может быть выполнено в виде декоративного украшения, например в виде сережек, как это часто делается для пациентов-людей.

Альтернативно или дополнительно, имплантированная и внешняя компонен