相關(guān)申請

本申請要求在2014年8月26日提交的美國臨時申請No.62/041,774的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。

背景技術(shù)：

使用電能來刺激神經(jīng)以阻斷神經(jīng)脈沖的傳輸?shù)囊话愀拍钤诒绢I(lǐng)域中是已知的。例子包括直流(DC)阻斷，通常稱為陽極阻斷或電流阻斷。傳統(tǒng)的DC刺激提供不平衡的電荷，其可能損害神經(jīng)組織，以及用于傳送它的金屬電極。

Petruska等的針對“Method and Apparatus for Selectively Inhibiting Activity in Nerve Fibers”的1998年5月26日發(fā)布的美國專利號5,755,750觀察到傳統(tǒng)的電生理刺激使用陰極和陽極對，以及由陰極生成的正電勢刺激合適直徑的周圍神經(jīng)纖維(大纖維首先通過較弱的刺激，之后利用逐漸變強(qiáng)的刺激來刺激逐漸變小的軸突)。該專利還觀察到涉及阻斷閾值對于纖維尺寸的關(guān)系的證據(jù)顯示其傾向于比線性更雙曲性，并且這種關(guān)系可能強(qiáng)烈支持在仍允許較小纖維中的傳導(dǎo)的同時阻斷較大纖維中的傳導(dǎo)的能力。Petruska等描述了使用偏振直流(DC)波形來執(zhí)行阻斷。不幸的是，DC必須被小心地控制以避免對神經(jīng)的永久損害。

在“High Frequency Stimulation Selectively Blocks Different Types of Fibers in Frog Sciatic Nerve”,IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering,Vol.19,No.5,2011年10月,L.Joseph和R.J.Butera中，作者觀察到高頻交流電波形具有針對C纖維的頻率和阻斷閾值之間的單調(diào)關(guān)系、以及針對A纖維的頻率和阻斷閾值之間的非單調(diào)關(guān)系。作者還觀察到在允許經(jīng)由較大直徑的有髓纖維的傳導(dǎo)的同時阻斷較小直徑的無髓疼痛纖維的能力可能提供實現(xiàn)選擇性阻斷的唯一方式。

盡管這些文獻(xiàn)論述了可以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維，但它們未提供這樣做的實際的、可靠的和有效的方法和裝置。例如，這些文獻(xiàn)顯示神經(jīng)纖維的電刺激可能不提供一致的和可預(yù)測的結(jié)果，并且當(dāng)試圖選擇性地阻斷一些神經(jīng)纖維而不阻斷其他神經(jīng)纖維時，許多不同因素可以影響電刺激的結(jié)果。因此，需要一種在不損害神經(jīng)組織的情況下執(zhí)行選擇性神經(jīng)阻斷的方法和系統(tǒng)。該需要延伸至可以在不導(dǎo)致疼痛感覺、或不想要的反射性活動的情況下執(zhí)行選擇性神經(jīng)阻斷的方法和系統(tǒng)。還需要以可靠和有效的方式執(zhí)行選擇性神經(jīng)阻斷的方法和系統(tǒng)。例如，需要利用神經(jīng)袖或領(lǐng)來執(zhí)行選擇性神經(jīng)阻斷的方法，神經(jīng)袖或領(lǐng)可以通過大致地將電極放置在目標(biāo)神經(jīng)上、周圍或附近來直接輸送電刺激以執(zhí)行目標(biāo)神經(jīng)的選擇性阻斷。

需要用于透皮地輸送電神經(jīng)阻斷刺激以執(zhí)行目標(biāo)神經(jīng)的選擇性阻斷的實際和有效的系統(tǒng)或設(shè)備。透皮的施加描述了一種電極，該電極可以經(jīng)由在皮膚處的針刺引入并且定位在身體內(nèi)的合適的刺激部位以影響目的神經(jīng)。期望地，實際和有效的系統(tǒng)將能夠在不導(dǎo)致疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷期望神經(jīng)。另外，實際和有效的系統(tǒng)將能夠在不導(dǎo)致不想要的肌肉收縮和/或阻斷非目標(biāo)神經(jīng)的情況下選擇性地阻斷期望神經(jīng)。還需要一種實際和有效的方法，用于透皮地輸送電神經(jīng)阻斷刺激以執(zhí)行目標(biāo)神經(jīng)的選擇性阻斷。

需要用于經(jīng)皮地經(jīng)由皮膚輸送電神經(jīng)阻斷刺激以執(zhí)行目標(biāo)神經(jīng)的選擇性阻斷的實際和有效的系統(tǒng)或設(shè)備。期望地，實際和有效的系統(tǒng)將能夠在不導(dǎo)致疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷期望神經(jīng)。另外，實際和有效的系統(tǒng)將能夠在不導(dǎo)致不想要的肌肉收縮和/或阻斷非目標(biāo)神經(jīng)的情況下選擇性地阻斷期望神經(jīng)。還需要一種實際和有效的方法，用于經(jīng)皮地經(jīng)由皮膚輸送電神經(jīng)阻斷刺激以執(zhí)行目標(biāo)神經(jīng)的選擇性阻斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

上述問題通過本發(fā)明解決，本發(fā)明包括用于選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的系統(tǒng)和方法。特別地，由本發(fā)明的系統(tǒng)和方法阻斷的神經(jīng)纖維活動可以在周圍神經(jīng)中發(fā)生，周圍神經(jīng)是指不是中央神經(jīng)系統(tǒng)的一部分的那些神經(jīng)，其中這樣的周圍神經(jīng)包括運動及感覺神經(jīng)，其將大腦和脊髓連接至身體的剩余部分。示例性方法包括以下步驟：識別目標(biāo)神經(jīng)以及將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中的C纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中的提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。在本發(fā)明的一個方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟包括首先將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中的A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸并且之后改變電刺激的幅度和/或頻率和/或波形，從而目標(biāo)神經(jīng)中的C纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且目標(biāo)神經(jīng)中的提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。在本發(fā)明的實踐中的電刺激期望地是交流電，以及更期望地是電荷平衡的高頻交流電。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，方法可以包括以下步驟：識別目標(biāo)神經(jīng)；以初始頻率和幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)；確定足以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維或C纖維的僅一者中的神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳ゎl率和/或幅度閾值；以及之后以一頻率和幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟可以通過將電極組件大致放置在目標(biāo)神經(jīng)上、周圍或鄰近目標(biāo)神經(jīng)并以大于約30千赫茲的頻率和以小于約25毫安的幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)來執(zhí)行。更期望地，以從約30千赫茲至約100千赫茲的頻率和從約0.5毫安至約15毫安的幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)。例如，以從約30千赫茲至約75千赫茲的頻率和從約0.5毫安至約10毫安的幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)。

電極可以是神經(jīng)袖或領(lǐng)等的形式的電極組件，并且以開放性手術(shù)的方式引入。袖包括至少阻斷電極以接觸目標(biāo)神經(jīng)并且可以進(jìn)一步包括位于袖上的刺激電極。期望地，阻斷電極接觸與刺激電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。用于刺激和/或阻斷的電極可以以單極和/或多極方式操作。單極刺激和/或阻斷需要返回電極放置在離陰極電極的一定距離處。優(yōu)選地，刺激和/或阻斷將以雙極或多極方式輸送，其中每個電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陽極區(qū)域和用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陰極區(qū)域。神經(jīng)袖還可以包括位于袖上的記錄電極集成件。期望地，記錄電極集成件被配置為接觸與阻斷電極順向的目標(biāo)神經(jīng)，記錄電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的活性電極、中性電極和參考電極。設(shè)想為記錄電極集成件可以利用僅兩個電極，或者記錄電極集成件可以利用更多電極來穩(wěn)定所記錄的信號。在本發(fā)明的一個方面，可以在輸送電刺激之前將局部麻醉劑施加至目標(biāo)神經(jīng)，局部麻醉劑以足以緩解起始響應(yīng)的量施加，起始響應(yīng)與用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳さ妮斔陀嘘P(guān)。

在本發(fā)明的另一方面，電刺激至目標(biāo)神經(jīng)的輸送利用槳、圓柱形導(dǎo)管或針、線絲型件、細(xì)探針等形式的電極組件來執(zhí)行，電極組件被透皮地引入來以大于約30千赫茲的頻率和小于約50毫安的幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)。例如，頻率可以從約30千赫茲直到約200千赫茲，并且幅度可以從約25毫安至約0.5毫安。盡管透皮電極將被定位為使得其與目標(biāo)神經(jīng)進(jìn)行電連通并且可以物理地接觸目標(biāo)神經(jīng)，但期望的是透皮電極避免與目標(biāo)神經(jīng)的直接接觸。例如，電極可以在目標(biāo)神經(jīng)的2cm內(nèi)。作為另一示例，電極可以在目標(biāo)神經(jīng)的1cm內(nèi)。透皮電極組件包括阻斷電極集成件。阻斷電極集成件可以以單極或多極方式操作。用于單極阻斷的電極集成件可以包括單個陰極電極并具有離阻斷部位一定距離的返回電極。以雙極或多極方式使用的阻斷電極集成件具有用于影響目標(biāo)神經(jīng)的陽極和陰極區(qū)域。在本發(fā)明的一個方面，可以在輸送用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳ぶ皩⒕植柯樽韯┦┘又聊繕?biāo)神經(jīng)，局部麻醉劑以足以緩解起始響應(yīng)的量施加，起始響應(yīng)與用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳さ妮斔陀嘘P(guān)。

透皮電極可以限定通過電極的管腔或通道以引導(dǎo)通過電極的流體，并且還可以限定與管腔或通道連通以經(jīng)由電極將流體輸送出去的開口。期望地，電極組件限定鄰近陽極和陰極的開口。電極組件可以連接至與例如注射器和/或流體泵的流體源連通的流體流動路徑，流體流動路徑被配置為輸送要經(jīng)由電極組件分配至患者的流體?？商鎿Q地和/或另外地，電極組件可以連接至：與大劑量流動路徑連通的大劑量儲液器，大劑量儲液器被配置為選擇性地允許流體經(jīng)由電極組件分配至患者；以及被配置為分配來自大劑量儲液器的流體的患者可操作致動器。設(shè)想為大劑量儲液器可以是注射器的形式以及諸如與輸液泵一起使用的傳統(tǒng)的大劑量儲液器的其他形式。在這種配置中，透皮電極可以用于輸送除了神經(jīng)阻斷電刺激以外的諸如液體麻醉劑的醫(yī)療液體。醫(yī)療液體可以是大劑量的麻醉劑或者其可以是抗菌材料、抗微生物材料或電解溶液以增強(qiáng)電刺激的輸送。如果醫(yī)療液體是或包括電解溶液，則電解溶液可以是或可以包括生物可吸收凝膠材料，其以液體形式注入但在離開透皮電極中的開口之后變得大致粘性或甚至固體狀。最后，電解溶液的粘性和形式填充性質(zhì)可以用來更好地穩(wěn)定或錨定電極的位置，以減少遷移。

在本發(fā)明的另一方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟通過將一個或多個電極放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的完整的皮膚上并以大于約30千赫茲的頻率和小于約50毫安的幅度經(jīng)由完整的皮膚將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)來執(zhí)行。例如，頻率可以從約30千赫茲直到約200千赫茲，并且幅度可以從約25毫安至約0.5毫安。在實施例中，電極可以被選擇以提供最佳的刺激深度、選擇性和/或避免疼痛感覺。例如，可以利用傳統(tǒng)的TENS電極。在其他實施例中，每個電極可以具有從約1.5mm²至約100mm²的大致均勻的皮膚接觸表面面積。期望地，每個電極限定具有從約3.5mm²至約40mm²的面積的大致均勻的皮膚接觸表面。根據(jù)本發(fā)明，這些電極在不引起疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷一個或多個電極下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸。

在本發(fā)明的一個方面，由透皮電極和/或經(jīng)皮電極輸送的電刺激還可以包括范圍從約5千赫茲至約1兆赫茲的載波頻率，以使得載波頻率大于用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳さ念l率。

本發(fā)明包括用于選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的系統(tǒng)。例如，用于實施上述方法的系統(tǒng)包括一個或多個電極以及電子地附接至每個電極的電子控制系統(tǒng)，其中，電子控制系統(tǒng)將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，電子控制系統(tǒng)可以首先利用一個或多個電極以一頻率和/或幅度和/或波形將電刺激提供至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸，并且之后改變電刺激的幅度、頻率和/或波形，從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。在系統(tǒng)的另一方面，電子控制系統(tǒng)可以首先以不阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸?shù)姆群?或頻率和/或波形將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)，并且之后改變電刺激的幅度和/或頻率和/或波形，從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)明的一個方面，電極可以具有一個或多個電極組件以通過神經(jīng)袖、神經(jīng)領(lǐng)或神經(jīng)鉤將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)；期望地以大于約30千赫茲的頻率和以小于約25毫安的幅度。例如，頻率可以從約30千赫茲至約100千赫茲，并且幅度可以從約0.5毫安至約15毫安。例如，以從約30千赫茲至約75千赫茲的頻率和從約0.5毫安至約10毫安的幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)。期望地，一個或多個電極組件可以包括神經(jīng)袖或領(lǐng)，其具有刺激電極集成件和阻斷電極集成件，它們位于袖上以接觸與刺激電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。用于刺激和/或阻斷的電極可以以單極和/或多極方式操作。單極刺激和/或阻斷需要返回電極放置在離陰極電極的一定距離處。優(yōu)選地，刺激和/或阻斷以雙極或多極方式輸送，其中每個電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陽極區(qū)域和用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陰極區(qū)域。每個電極可以具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陽極區(qū)域和用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陰極區(qū)域。神經(jīng)袖還可以包括記錄電極集成件，其位于袖上以接觸與阻斷電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。記錄電極可以具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的活性電極、中性電極和參考電極。

根據(jù)系統(tǒng)發(fā)明的一個方面，電極可以是一個或多個透皮電極集成件構(gòu)造的形式以通過槳、圓柱形導(dǎo)管或針、線絲型件等將電能透皮地輸送至目標(biāo)神經(jīng)，期望地以大于約30千赫茲的頻率和小于約25毫安的幅度。例如，頻率可以從約30千赫茲至約100千赫茲，并且幅度可以從約0.5毫安至約25毫安。作為另一示例，頻率可以從約30千赫茲至約75千赫茲，并且幅度可以從約0.5毫安至約15毫安。期望地，用于透皮阻斷的一個或多個電極集成件可以是單極、雙極或多極的，并且可以包括放置在神經(jīng)的附近的一個、兩個、三個或更多個電極。每個電極集成件具有陰極區(qū)域。單極構(gòu)造具有放置得遠(yuǎn)離一定距離的返回電極，并且可以是放置在患者的皮膚上的粘性電極。雙極和多極電極構(gòu)造具有在神經(jīng)的附近的至少一個陰極和一個陽極。電極形狀和大小以及電極間間隔對于圍繞神經(jīng)的電場畫等值線是特定的，以實現(xiàn)選擇性阻斷。例如，合適的多極電極可以包括兩側(cè)為兩個陽極的中央陰極電極，其中，陽極電極連接在一起，有效地共享電荷。電極可以在形狀上是圓周的(例如，環(huán)形)并具有范圍從0.25mm至10mm的直徑、以及從0.25mm至10mm的寬度。電極間間隔可以具有從0.5mm至15mm的范圍。此外，電極可以具有變化的阻抗，以更好地對阻斷神經(jīng)的電場畫等值線。例如，陽極和陰極可以僅存在于電極組件的徑向表面的一部分上。設(shè)想為電極可以通過將陽極和/或陰極放置在電極表面的僅一部分上來制造，和/或屏蔽套或絕緣層可以覆蓋陽極和陰極的部分，從而陽極和陰極僅存在于電極組件的徑向表面的一部分上。

根據(jù)系統(tǒng)發(fā)明的另一方面，一個或多個電極可以是一個或多個經(jīng)皮電極，其限定用于放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的完整的皮膚上的大致均勻的皮膚接觸表面以在不引起疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷一個或多個電極下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸；期望地以大于約30千赫茲的頻率和小于約25毫安的幅度。在實施例中，電極可以被選擇以提供最佳的刺激深度、選擇性和/或避免疼痛感覺。例如，可以利用傳統(tǒng)的TENS電極。在其他實施例中，這種電極將限定大致均勻的皮膚接觸表面。每個電極的皮膚接觸表面期望地是從約1.5mm²至約100mm²的面積。例如，大致均勻的皮膚接觸表面可以具有從約3.5mm²至約40mm²的面積。電子控制系統(tǒng)可以期望地提供電刺激，電刺激還包括范圍從約5千赫茲至約1兆赫茲的載波頻率，以使得載波頻率大于用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳さ念l率。這種載波頻率還可以與上述透皮電極一起使用。

本發(fā)明還包括用于選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的方法，其包括以下步驟：識別目標(biāo)神經(jīng)；以及將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。在該方法的一個方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟可以包括首先以足以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸?shù)念l率、幅度和/或波形將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)，并且之后改變電刺激的頻率、幅度和/或波形，從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。在方法的另一方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟可以包括首先以不阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸?shù)姆群?或頻率和/或波形輸送電刺激，并且之后改變電刺激的幅度和/或頻率和/或波形，從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，方法可以包括以下步驟：識別目標(biāo)神經(jīng)；以初始頻率和幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)；確定足以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維或C纖維的僅一者中的神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳ゎl率和/或幅度閾值；以及之后以一頻率和幅度將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸以使得目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

根據(jù)本方法，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟可以通過將電極放置在目標(biāo)神經(jīng)上、周圍或鄰近目標(biāo)神經(jīng)并將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)來執(zhí)行。電刺激可以利用神經(jīng)袖來輸送，神經(jīng)袖具有至少一個阻斷電極以接觸目標(biāo)神經(jīng)，并且可以進(jìn)一步包括位于袖上的刺激電極。期望地，阻斷電極位于袖上以接觸與刺激電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。用于刺激和/或阻斷的電極可以以單極和/或多極方式操作。單極刺激和/或阻斷需要返回電極放置在離陰極電極的一定距離處。優(yōu)選地，刺激和/或阻斷將以雙極或多極方式輸送，其中每個電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陽極區(qū)域和用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陰極區(qū)域。神經(jīng)袖還可以包括位于袖上以接觸與阻斷電極順向的目標(biāo)神經(jīng)的記錄電極集成件，記錄電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的活性電極、中性電極和參考電極。設(shè)想為記錄電極集成件可以利用僅兩個電極，或者記錄電極集成件可以利用更多電極來穩(wěn)定所記錄的信號。

根據(jù)本方法，將電神經(jīng)阻斷刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟可以通過利用槳、圓柱形導(dǎo)管或針、線絲型件等將透皮電極放置在目標(biāo)神經(jīng)的附近來執(zhí)行；期望地以小于約30千赫茲的頻率和以小于約25毫安的幅度。例如，頻率可以從約0千赫茲(剛好高于0千赫茲)至約30千赫茲，并且幅度可以從約0.5毫安至約25毫安。期望地，用于透皮阻斷的一個或多個電極集成件可以是單極、雙極或多極的，并且可以包括放置在神經(jīng)附近的一個、兩個、三個或更多個電極。每個電極集成件具有陰極區(qū)域。單極構(gòu)造具有放置得遠(yuǎn)離一定距離的返回電極，并且可以是放置在患者皮膚上的粘性電極。雙極和多極電極構(gòu)造具有在神經(jīng)的附近的至少一個陰極和一個陽極。電極形狀和大小以及電極間間隔對于圍繞神經(jīng)的電場畫等值線是特定的，以實現(xiàn)選擇性高頻阻斷。例如，合適的多極電極可以包括兩側(cè)為兩個陽極的中央陰極電極，其中，陽極電極連接在一起，有效地共享電荷。電極可以在形狀上是圓周的(例如，環(huán)形)并具有范圍從0.25mm至3mm的直徑、以及從0.25mm至3mm的寬度。電極間間隔可以具有從0.5mm至10mm的范圍。此外，電極可以具有變化的阻抗，以更好地對將阻斷神經(jīng)的電場畫等值線。

根據(jù)本方法發(fā)明的另一方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟可以通過以下來執(zhí)行：將一個或多個電極放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的完整的皮膚上并以小于約30千赫茲的頻率和小于約25毫安的幅度經(jīng)由完整的皮膚將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以在不引起疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷一個或多個電極下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸，每個電極限定具有從約1.5mm²至約100mm²的面積的大致均勻的皮膚接觸表面。例如，大致均勻的皮膚接觸表面可以具有從約3.5mm²至約80mm²的面積。方法還可以包括利用范圍從約5千赫茲至約1兆赫茲的載波頻率，以使得載波頻率大于用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳さ念l率。該載波頻率可以與上述透皮電極一起使用。

用于實施緊接上面描述的方法的示例性系統(tǒng)包括：一個或多個電極；以及電子控制系統(tǒng)，其電子地附接至每個電極；電子控制系統(tǒng)將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。例如，電子控制系統(tǒng)可以首先以小于約30千赫茲的頻率利用一個或多個電極將電刺激提供至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸，并且之后減小電神經(jīng)阻斷刺激的頻率，從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷，并且從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。在另一示例中，電子控制系統(tǒng)可以首先以不阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸?shù)姆群?或頻率和/或波形將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)，并且之后改變電刺激的幅度和/或頻率和/或波形，從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

電子控制系統(tǒng)期望地以小于約30千赫茲的頻率和小于約25毫安的幅度經(jīng)由一個或多個電極將電刺激提供至目標(biāo)神經(jīng)。例如，頻率可以從約10千赫茲至約30千赫茲，并且幅度可以從約0.2毫安至約15毫安。

根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)明的一個方面，電極可以是將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)的電極組件，以及電子控制系統(tǒng)以小于約30千赫茲的頻率和小于約10毫安的幅度經(jīng)由電極組件將電刺激提供至目標(biāo)神經(jīng)。

電極組件可以是具有至少阻斷電極以接觸目標(biāo)神經(jīng)的神經(jīng)袖并且還可以包括位于袖上的刺激電極。期望地，阻斷電極位于袖上以接觸與刺激電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。用于刺激和/或阻斷的電極可以以單極和/或多極方式操作。單極刺激和/或阻斷需要返回電極放置在離陰極電極的一定距離處。優(yōu)選地，刺激和/或阻斷將以雙極或多極方式輸送，其中每個電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陽極區(qū)域和用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的陰極區(qū)域。神經(jīng)袖還可以包括位于袖上的記錄電極集成件以接觸與阻斷電極順向的目標(biāo)神經(jīng)，記錄電極集成件具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的活性電極、中性電極和參考電極。設(shè)想為記錄電極集成件可以利用僅兩個電極，或者記錄電極集成件可以利用更多電極來穩(wěn)定所記錄的信號。

根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)明的另一方面，電極可以是電極組件以通過利用槳、圓柱形導(dǎo)管或針、線絲型件等將透皮電極放置在目標(biāo)神經(jīng)的附近來將電神經(jīng)阻斷刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)，期望地以小于約30千赫茲的頻率和以小于約50毫安的幅度。例如，頻率可以從約0千赫茲至約30千赫茲，并且幅度可以從約0.5毫安至約25毫安。期望地，用于透皮阻斷的一個或多個電極集成件可以是單極、雙極或多極的，并且可以包括放置在神經(jīng)附近的一個、兩個、三個或更多個電極。每個電極集成件具有陰極區(qū)域。單極構(gòu)造具有放置得遠(yuǎn)離一定距離的返回電極，并且可以是放置在患者皮膚上的粘性電極。雙極和多極電極構(gòu)造具有在神經(jīng)的附近的至少一個陰極和一個陽極。電極形狀和大小以及電極間間隔對于圍繞神經(jīng)的電場畫等值線是特定的，以實現(xiàn)選擇性高頻阻斷。例如，合適的多極電極可以包括兩側(cè)為兩個陽極的中央陰極電極，其中，陽極電極連接在一起，有效地共享電荷。電極可以在形狀上是圓周的(例如，環(huán)形)并具有范圍從0.25mm至10mm的直徑、以及從0.25mm至10mm的寬度。電極間間隔可以具有從0.5mm至10mm的范圍。此外，電極可以具有變化的阻抗，以更好地對將阻斷神經(jīng)的電場畫等值線。

根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)明的另一方面，一個或多個電極可以是經(jīng)皮電極，其限定用于放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的完整的皮膚上的大致均勻的皮膚接觸表面以在不引起疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷一個或多個電極下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸。在一個實施例中，電極可以被選擇以提供最佳的刺激深度、選擇性和/或避免疼痛感覺。例如，可以利用傳統(tǒng)的TENS電極。在其他實施例中，這種電極將限定大致均勻的皮膚接觸表面。每個電極的皮膚接觸表面期望地是從約1.5mm²至約100mm²的面積。例如，大致均勻的皮膚接觸表面可以具有從約3.5mm²至約40mm²的面積。當(dāng)這種電極用于經(jīng)由皮膚輸送電能時，電刺激的頻率小于約30千赫茲，并且幅度期望地小于約50毫安。電神經(jīng)阻斷刺激還可以包括范圍從約5千赫茲至約1兆赫茲的載波頻率，以使得載波頻率大于用于阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳さ念l率。該載波頻率可以與上述透皮電極一起使用。

本發(fā)明還包括用于將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)的電極組件。電極組件包括神經(jīng)袖或領(lǐng)，其具有刺激電極和阻斷電極，它們位于袖上以接觸與刺激電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。每個電極具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的至少一個陰極區(qū)域，以及可選地可以具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的一個或多個陽極區(qū)域。電極組件還可以包括記錄電極，其位于袖上以接觸與阻斷電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。記錄電極具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的活性電極和參考電極。

本發(fā)明還包括用于執(zhí)行用于利用神經(jīng)袖或領(lǐng)來選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的過程的醫(yī)療過程工具包。所述工具包包括容器。所述容器還包括一個或多個電極組件，電極組件包括神經(jīng)袖或領(lǐng)，其具有刺激電極和阻斷電極，它們位于袖上以接觸與刺激電極順向的目標(biāo)神經(jīng)，每個電極具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的至少一個陰極區(qū)域，以及可選地用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的一個或多個陽極區(qū)域。容器還包括用于將一個或多個電極組件連接至電子控制系統(tǒng)的電引線，電子控制系統(tǒng)用于利用一個或多個電極組件將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動。醫(yī)療過程工具包還可以包括一個或多個記錄電極，其位于袖上以接觸與阻斷電極順向的目標(biāo)神經(jīng)。記錄電極具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的活性電極和參考電極。工具包可以包括用于實現(xiàn)過程的任意方式或數(shù)量的附加物品。例如，工具包可以包括防腐劑、消毒濕巾、皮膚準(zhǔn)備液體或濕巾、導(dǎo)電液體或凝膠的一個或多個容器。類似地，工具包可以包括布簾、現(xiàn)場敷料和膠帶等的任意組合。

本發(fā)明還包括用于執(zhí)行用于利用透皮電極選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的過程的醫(yī)療過程工具包。所述工具包包括容器。所述容器還包括一個或多個電極組件，每個電極組件包括槳、圓柱形導(dǎo)管或針、線絲型件等以透皮地將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)。期望地，用于透皮阻斷的一個或多個電極集成件可以是單極、雙極或多極的，并且可以包括放置在神經(jīng)的附近的一個、兩個、三個或更多個電極。每個電極集成件具有陰極區(qū)域。單極構(gòu)造包括放置在患者的皮膚上的粘性電極。雙極和多極電極構(gòu)造具有至少一個陰極和一個陽極。容器還包括用于將一個或多個電極組件連接至電子控制系統(tǒng)的電引線，電子控制系統(tǒng)用于利用一個或多個電極組件將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動。工具包可以包括用于實現(xiàn)過程的任意方式或數(shù)量的附加物品。例如，工具包可以包括防腐劑、消毒濕巾、皮膚準(zhǔn)備液體或濕巾、導(dǎo)電液體或凝膠的一個或多個容器。類似地，工具包可以包括布簾、現(xiàn)場敷料和膠帶等的任意組合。

本發(fā)明還包括用于執(zhí)行用于通過經(jīng)由完整的皮膚輸送電能來選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的過程的醫(yī)療過程工具包。所述工具包包括容器。所述容器還包括一個或多個電極，每個電極限定大致均勻的皮膚接觸表面，并且每個電極的皮膚接觸表面具有從約1.5mm²至約40mm²的面積。工具包還包括用于將一個或多個電極連接至電子控制系統(tǒng)的電引線，電子控制系統(tǒng)用于經(jīng)由完整的皮膚利用一個或多個電極輸送電刺激以在不引起疼痛感覺的情況下選擇性地阻斷一個或多個電極下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)纖維活動。醫(yī)療過程工具包還可以包括一個或多個陽極，每個陽極具有皮膚接觸表面。每個陽極的皮膚接觸表面期望地具有至少與電極的皮膚接觸表面相同(或更大)的表面積。工具包可以包括用于實現(xiàn)過程的任意方式或數(shù)量的附加物品。例如，工具包可以包括防腐劑、消毒濕巾、皮膚準(zhǔn)備液體或濕巾、導(dǎo)電液體或凝膠的一個或多個容器。類似地，工具包可以包括布簾、現(xiàn)場敷料和膠帶等的任意組合。

根據(jù)按照附圖閱讀時的以下描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些以及其他特征和有點將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說變得顯而易見。

附圖說明

圖1是用于選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的示例性系統(tǒng)的示意圖。

圖2是用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的附近以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的示例性電極組件的透視側(cè)視圖。

圖3是用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的附近以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的另一示例性電極組件的透視側(cè)視圖。

圖4是示出如圖3所示的示例性電極的細(xì)節(jié)的透視側(cè)視圖。

圖5是用于經(jīng)由完整的皮膚將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的示例性系統(tǒng)的透視側(cè)視圖。

圖6是在用于經(jīng)由完整的皮膚將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的系統(tǒng)(經(jīng)皮神經(jīng)阻斷系統(tǒng))中使用的示例性電極的透視側(cè)視圖。

圖7是示出圖6中所示的示例性電極的細(xì)節(jié)的透視側(cè)視圖。

圖8是示出在經(jīng)皮神經(jīng)阻斷系統(tǒng)中使用的另一示例性電極的細(xì)節(jié)的透視側(cè)視圖。

圖9是示出在經(jīng)皮神經(jīng)阻斷系統(tǒng)中使用的另一示例性電極的細(xì)節(jié)的透視側(cè)視圖。

圖10是示出在經(jīng)皮神經(jīng)阻斷系統(tǒng)中使用的另一示例性電極的細(xì)節(jié)的透視側(cè)視圖。

圖11是示例性保持裝置的透視側(cè)視圖，示例性保持裝置可以與用于經(jīng)由完整的皮膚將電能輸送至目標(biāo)神經(jīng)以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的一個或多個電極和/或陽極一起使用。

圖12是示例性醫(yī)療過程工具包的頂視圖，其可以用于將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動。

圖13是用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的附近以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的示例性的透皮電極組件的側(cè)視透視圖。

圖14A和14B是用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的附近以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的示例性的透皮電極的側(cè)視透視圖，其中，陽極和陰極僅存在于電極的徑向表面的一部分上。

圖15是包括用于在其中輸送流體的管腔或通道的示例性的透皮電極組件的側(cè)剖視圖，電極組件用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的附近以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動。

圖16是示出A纖維和C纖維上的各種神經(jīng)阻斷頻率的有效性的圖，其中，神經(jīng)阻斷刺激經(jīng)由袖電極輸送，如示例1中所述。

圖17是示出A纖維和C纖維上的各種神經(jīng)阻斷頻率的有效性的圖，其中，如示例2中所述，神經(jīng)阻斷刺激經(jīng)由探針透皮地輸送。

定義

如這里使用的，術(shù)語“A纖維”指的是具有在約2米每秒(m/s)至大于100m/s之間的傳導(dǎo)速度的軀體神經(jīng)系統(tǒng)的有髓傳入或傳出周圍軸突。A纖維具有約1-22微米(μm)的直徑并且包括阿爾法、貝它、德耳塔和伽瑪纖維。每個A纖維具有形成圍繞其的髓鞘的專門的許旺細(xì)胞。髓鞘具有高含量的脂質(zhì)，其增加了膜電阻并有助于動作電位的高傳導(dǎo)速度，動作電位從兩個髓鞘覆蓋段之間的一個交叉點傳遞至下一個交叉點。一般來說，A纖維與本體感覺、軀體運動功能、觸摸和壓力的感覺以及疼痛和溫度的一些有限的感覺相關(guān)聯(lián)。

如這里使用的，術(shù)語“載波頻率”、“載波信號”或“載波”指的是具有固定中心頻率的波形，該波形以其振幅、頻率、相位或一些其他屬性改變的方式被調(diào)制(即，改變)。頻率以赫茲(周期每秒)測量。為了本發(fā)明的目的，載波頻率被選擇以降低皮膚的阻抗，幫助調(diào)制頻率來激活皮膚下面的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。期望地，載波頻率是高頻率波形。

如這里使用的，術(shù)語“C纖維”指的是具有小于約2m/s的傳導(dǎo)速度的軀體神經(jīng)系統(tǒng)的無髓周圍軸突。C纖維具有約0.3至1.4微米(μm)的直徑并包括背根和交感神經(jīng)纖維并且主要與如疼痛和溫度的感覺以及一些有限的機(jī)械性感受和反射性反應(yīng)相關(guān)聯(lián)。

如這里使用的，術(shù)語“一次性的”指的是非常便宜以至于其可以在僅一次使用之后經(jīng)濟(jì)地被丟棄的產(chǎn)品?！耙淮涡缘摹碑a(chǎn)品通常傾向于單次使用。術(shù)語“單次使用”指的是傾向于僅使用一次并且不傾向于在該次使用之后被重新使用、重新調(diào)整、修復(fù)或修理。這些產(chǎn)品通過減少污染或感染的可能性而在臨床設(shè)置上提供優(yōu)勢。另外，這些產(chǎn)品可以改善工作流程，因為它們不被收集和組裝用于再處理和重新使用。

如這里使用的，術(shù)語“足以阻斷神經(jīng)信號傳輸?shù)碾姶碳ぁ被颉半娚窠?jīng)阻斷刺激”或“電神經(jīng)阻斷”指的是波形中的電能在到達(dá)神經(jīng)元的軸突時阻斷動作電位經(jīng)由刺激部位的傳播。

如這里使用的，術(shù)語“完整的皮膚”指的是健康的、無損的和未受傷的或沒有以任何有意義的方式改變的皮膚，該方式例如通過新的手術(shù)切割、通過諸如針或套管針等的器具的新的刺穿。

如這里使用的，術(shù)語“調(diào)制頻率”、“調(diào)制信號”或“調(diào)制波”指的是用于阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)的低至中等頻率波形。為了本發(fā)明的目的，調(diào)制頻率被選擇來提供電神經(jīng)阻斷刺激來以有效和安全的方式阻斷神經(jīng)信號傳輸。

如這里使用的，術(shù)語“神經(jīng)阻斷”指的是中斷、妨礙或防止脈沖沿著神經(jīng)內(nèi)的神經(jīng)元的軸突的通過。術(shù)語還包括一種形式的局部麻醉，其中，通過中斷、妨礙或防止脈沖沿著神經(jīng)軸突的通過來在身體的一部分中產(chǎn)生麻木，使得神經(jīng)不能運作。

如這里使用的，術(shù)語“神經(jīng)袖”、“神經(jīng)領(lǐng)”和/或“神經(jīng)鉤”指的是電極組件，其提供與神經(jīng)纖維的電接口，以用于施加電能或監(jiān)測神經(jīng)活動。示例性神經(jīng)袖在例如Journal of Neuroscience Methods 64(1996)95-103“Cuff Electrodes For Chronic Stimulation and Recording of Peripheral Nerve Activity”；Loeb,G.E.,Peck,R.A.中描述。神經(jīng)袖可以是螺旋纏繞的并且具有徑向或軸向排列的一個或多個電極，并且可以被屏蔽以將電極與背景電信號隔離。其他示例性神經(jīng)袖裝置在例如Testerman等針對“Cuff Electrode”于1994年9月6日發(fā)布的美國專利No.5,344,438中描述。

如這里使用的，術(shù)語“透皮的(percutaneous)”和/或“透皮地”指的是利用穿透皮膚的表面的一個或多個電極施加的電刺激，從而將電刺激輸送至皮膚下面的目標(biāo)神經(jīng)的電極也位于皮膚下面。預(yù)期返回電極或陽極可以位于皮膚下面或在皮膚的表面上。

如這里使用的，術(shù)語“透皮電極”指的是插入皮膚中并以最小侵入的方式引導(dǎo)至神經(jīng)的附近(mm至cm的距離)以電影響神經(jīng)生理的電極組件。

如這里使用的，術(shù)語“疼痛感覺”或“痛苦感”指的是通過感覺傷害感受器的激活生成的高度令人不快的感覺。傷害感受描述了劇烈疼痛的感知。

如這里使用的，術(shù)語“目標(biāo)神經(jīng)”指的是包含運動神經(jīng)纖維和感覺神經(jīng)纖維的混合神經(jīng)。其可以另外地指的是僅包含感覺神經(jīng)纖維的感覺神經(jīng)和/或僅包含運動神經(jīng)纖維的運動神經(jīng)。

如這里使用的，術(shù)語“經(jīng)皮的(transcutaneous)”和/或“經(jīng)皮地”指的是利用施加至皮膚的表面的一個或多個電極非侵入地施加的電刺激以使得電刺激通過皮膚。

具體實施方式

在描述本發(fā)明的如在圖中示出和/或在此描述的各個實施例時，為了清楚使用特定術(shù)語。然而，本發(fā)明不意欲限定至如此選擇的特定術(shù)語，并且應(yīng)當(dāng)理解，每個特定元件包括以類似方式操作以完成類似功能的所有技術(shù)等價物。

現(xiàn)在參考圖中的圖1，示出用于輸送電刺激以選擇性地阻斷目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)纖維活動的系統(tǒng)。一般來說，可以利用電極將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)，該電極可以是電極組件的形式，其可以包括神經(jīng)袖或領(lǐng)以選擇性地阻斷目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)纖維活動?？商鎿Q地和/或另外地，電刺激可以經(jīng)由完整的皮膚輸送以在不使用通過切割或穿刺等物理地穿透皮膚以物理地鄰近目標(biāo)神經(jīng)的器具或電極的情況下阻斷下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸(即，以經(jīng)皮的或經(jīng)過皮膚的方式輸送)。換句話說，電刺激被直接輸送至完整的皮膚來以非侵入方式阻斷下面的目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸。完整的皮膚可以是完整的哺乳動物皮膚。

系統(tǒng)包括多個裝置以控制和輸送預(yù)定頻率和幅度的預(yù)定電脈沖至一個或多個目標(biāo)神經(jīng)。通常，在圖1中被稱作示意系統(tǒng)10的系統(tǒng)可以包括一個或多個電極20(在圖1中圖解地并且不以任何特定細(xì)節(jié)示出)，其通過電引線“L”連接至系統(tǒng)10的剩余部分，包括脈沖發(fā)生器30、用戶接口40和控制器50。系統(tǒng)還可以包括患者監(jiān)測系統(tǒng)60和獨立電力系統(tǒng)80。盡管示出和描述了實驗規(guī)模的系統(tǒng)，但預(yù)期為可以使用更緊湊的單元來控制和輸送期望的電刺激。

總地參考圖中的圖2至4，并且更具體地參考圖2，在側(cè)視透視圖中示出了用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的示例性電極20，電極20是電極組件302的形式，其包括神經(jīng)袖或領(lǐng)304，其具有位于袖上的刺激電極306和阻斷電極308以接觸與刺激電極306順向的目標(biāo)神經(jīng)。每個電極具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)“N”的陽極區(qū)域310以及用于接觸目標(biāo)神經(jīng)“N”的陰極區(qū)域312。箭頭“A”表示針對該示例性神經(jīng)“N”的順向方向。

更具體地參考圖中的圖3，在側(cè)視透視圖中示出了另一示例性刺激電極20，其進(jìn)一步包括位于袖304上的記錄電極314以接觸與阻斷電極308順向的目標(biāo)神經(jīng)。記錄電極314還具有用于接觸目標(biāo)神經(jīng)的有源電極316以及參考電極(未示出)。圖4是示出示例性電極組件302的側(cè)視透視圖，其包括與示例性目標(biāo)神經(jīng)“N”接觸地定位的圖2的神經(jīng)袖或領(lǐng)304。如可以在圖4中看到的，刺激電極306和阻斷電極308與目標(biāo)神經(jīng)“N”接觸。

總地參考圖中的圖13至15，以及更具體地參考圖13，其在側(cè)視透視圖中示出用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)的示例性電極20，電極20是放置在目標(biāo)神經(jīng)附近的透皮阻斷電極502的形式。以雙極或多極方式使用的每個阻斷電極502具有放置在目標(biāo)神經(jīng)“N”附近的陽極504和陰極506。單極透皮阻斷電極具有放置在神經(jīng)附近的陰極506、以及遠(yuǎn)離一定距離放置的返回電極(即，陽極)(例如，以皮膚的表面上的貼片電極的形式)。雙極和多極電極構(gòu)造具有在神經(jīng)附近的至少一個陰極和一個陽極。電極形狀和尺寸以及電極間間隔對于圍繞神經(jīng)的電場畫等值線是特定的，以實現(xiàn)選擇性高頻阻斷。例如，合適的多極電極可以包括兩側(cè)為兩個陽極504的中央陰極電極506，其中，陽極電極連接在一起，有效地共享電荷。電極在形狀上可以是圓周的(例如，徑向地設(shè)置在電極的表面)并具有范圍從0.25mm至10mm的直徑、以及從0.25mm至10mm的寬度。例如，電極可以具有范圍從約0.25mm至5mm的直徑、以及從0.25mm至5mm的寬度。作為另一示例，電極可以具有范圍從約0.25mm至3mm的直徑、以及從0.25mm至3mm的寬度。電極間間隔可以具有從0.5mm至10mm的范圍。此外，電極可以具有變化的阻抗，以更好地對阻斷神經(jīng)的電場畫等值線。

現(xiàn)在參考圖14A，示出了用于將電能直接輸送至目標(biāo)神經(jīng)附近以選擇性地阻斷神經(jīng)纖維活動的示例性透皮電極502的側(cè)視透視圖，其中，陽極504和陰極506僅存在于電極組件的徑向表面的一部分上。如可以在圖14A中看出，屏蔽套508覆蓋陽極504和陰極506的部分，從而陽極和陰極僅存在于電極組件的徑向表面的一部分上。圖14B示出位于透皮電極502的徑向表面510上的小的板或耳片的形式的陽極504和陰極506。盡管圖14A示出多極構(gòu)造的示例性透皮電極，但電極可以具有雙極或單極構(gòu)造。

圖15是包括用于在其中輸送流體的管腔或通道512的示例性的透皮電極502的側(cè)剖視圖。透皮電極502可以限定通過電極的管腔或通道512以引導(dǎo)流體通過電極，并且可以進(jìn)一步限定與管腔或通道512連通的開口514以將流體經(jīng)由電極輸送出去。期望地，電極組件限定陽極504和陰極506附近的開口514。然而，這些開口514可以在其他位置。管腔或通道512可以與管道集成或連接至管道以將流體輸送至管腔。輸送管道可以具有標(biāo)準(zhǔn)魯爾連接或類似的連接。

如可以在該示圖中看出，陽極504通過引線520配對或結(jié)合，并且陰極506連接至不同的引線522。電極組件可以連接至與流體泵連通的流體流動路徑；流體流路徑可以被配置為輸送流體以經(jīng)由電極組件分配至患者。可替換地和/或另外地，電極組件可以連接至與大劑量流路徑連通的大劑量儲液器。大劑量儲液器可以被配置為選擇性地允許流體經(jīng)由電極組件分配至患者。配置可以包括患者可操作的致動器，其被配置為分配來自大劑量儲液器的流體。在這種構(gòu)造中，除了用于輸送神經(jīng)阻斷電刺激以外，透皮電極還可以輸送諸如液體麻醉劑的藥用流體。藥用流體可以是大劑量的麻醉劑，或者其可以是抗菌材料、殺菌材料或電解質(zhì)溶液以增強(qiáng)電刺激的輸送。示例性流體泵、流體流動路徑和大劑量輸送構(gòu)造或系統(tǒng)在通過引用包含于此的Massengale等人對于“Large Volume Bolus Device and Method”在2006年1月3日發(fā)布的美國專利No.6,981,967中描述。

根據(jù)本系統(tǒng)發(fā)明的另一方面，一個或多個電極20可以是經(jīng)皮電極21。如可以在圖中的圖5中看出，示出了與目標(biāo)神經(jīng)“N”之上的皮膚“SK”的表面“S”接觸放置的經(jīng)皮電極21。皮膚的表面“S”和目標(biāo)神經(jīng)“N”之間的間隔被標(biāo)識為距離“D”。距離“D”是毫米的級別，其中較大的距離需要更強(qiáng)烈的刺激來實現(xiàn)神經(jīng)阻斷。輕量的壓力可以被施加至經(jīng)皮電極以減少電極-皮膚距離，降低有效刺激強(qiáng)度并改善對象舒適度。

經(jīng)皮電極。參考圖6，一個或多個示例性經(jīng)皮電極21的整體形狀是使得其允許操作者精確地將電極尖端放置在目標(biāo)神經(jīng)的附近。在本發(fā)明的一個方面，電極可以包括細(xì)長軸桿22，其在一端具有限定大致均勻的皮膚接觸表面26的尖端24、以及在相對端部的諸如手柄28的支撐件。電引線“L”可以與電極20集成或者可以使用傳統(tǒng)的電連接器來附接。尖端24的皮膚接觸表面26是導(dǎo)電表面。

經(jīng)皮電極21由導(dǎo)電和生物相容的金屬(諸如不銹鋼)構(gòu)成。手柄28(如果使用的話)可以對于臨床醫(yī)生來說足夠大以舒適地抓握，并且可以由最小化意外撞擊的風(fēng)險的材料(例如，非導(dǎo)電塑料)制成。經(jīng)皮電極21通過電引線或?qū)Ь€電連接至脈沖發(fā)生器30。

尖端24期望地具有鈍的端部，期望為球形、橢球形、半球形或半橢球形。軸桿直徑，對于離尖端至少約1英寸的距離，小于或等于尖端直徑。滿足這種標(biāo)準(zhǔn)的一個可能電極是從Axon Systems公司可得的型號PSP-1000的椎弓根螺釘探針電極。然而，可以想到其他電極構(gòu)造。

一般來說，經(jīng)皮電極21可以期望地限定通常均勻的皮膚接觸表面26。期望地，每個經(jīng)皮電極的皮膚接觸表面具有從約1.5mm²至約100mm²的面積。期望地，皮膚接觸表面具有從約3.5mm²至約20mm²的面積。電極的尖端可以具有卵形、橢圓形或圓形的橫截面。期望地，經(jīng)皮電極21的尖端24是圓形的，并且直徑可以小于7mm，或小于5mm，或最期望地是約2.5mm。較小的電極較低可能激活皮膚的痛覺感受器并且更可控制，使得較容易將電極放置在距離淺肌群和非目標(biāo)神經(jīng)的足夠的距離處。

在本發(fā)明的一個方面，軸桿22可以涂布有含氟聚合物或其他傳統(tǒng)的絕緣材料以在尖端處產(chǎn)生更高的場密度。相對小的尖端24對應(yīng)于約942mA/cm²(20mA的峰值電流；1.5mm²的表面積)的相對大的電流密度，1mA/cm²以及最期望地，140mA/cm²(在2.5mm尖端直徑、方波脈沖、50％占空比的情況下計算)。

圖7是從電極的軸桿22延伸的示例性電極尖端24的示圖。電極尖端24具有大致球形以提供大致均勻的皮膚接觸表面26。圖8是從電極的軸桿22延伸的另一示例性電極尖端24的示圖。電極尖端24具有大致橢球形的形狀(例如，扁球形)以提供大致均勻的皮膚接觸表面26。圖9是從電極的軸桿22延伸的另一示例性電極尖端24的示圖。電極尖端24具有大致半球形的形狀以提供大致均勻的皮膚接觸表面26。圖10是從電極的軸桿22延伸的另一示例性電極尖端24的示圖。電極尖端24具有大致半橢球形的形狀(例如，扁球形的大約一半)以提供大致均勻的皮膚接觸表面26。當(dāng)然，設(shè)想到可以使用各種其他形狀和構(gòu)造。

在一個方面，設(shè)想電極軸桿22可以被截短至尖端24或靠近尖端(僅留下軸桿22的小部分)并且附接或以其他方式連接至保持裝置100，保持裝置100可以在刺激過程期間將經(jīng)皮電極21牢固地放置在目標(biāo)神經(jīng)上。例如，圖11示出保持裝置100的一個示例，經(jīng)皮電極21被放置至保持裝置100。經(jīng)皮電極21具有軸桿22和尖端24并且可以經(jīng)由電引線“L”連接至脈沖發(fā)生器30?？蛇x的第二經(jīng)皮電極21’也可以與保持裝置100合并?？蛇x的第二電極21’可以是另外的電極，或者其可以是陽極?？蛇x的第二電極21’具有軸桿22’和尖端24’并且可以經(jīng)由電引線“L’”連接至脈沖發(fā)生器30。設(shè)想可以使用另外的電極，其是經(jīng)皮電極和/或陽極的形式。保持裝置可以具有帶條102，諸如圖11中所示。帶條102可以具有緊固部件104，例如，粘合材料或機(jī)械緊固件(例如，鉤和環(huán)系統(tǒng)、夾子、紐扣、銷等)。

電極集成件可以以單極方式或模式來輸送刺激。在該單極模式中，一個或多個刺激電極被放置在目標(biāo)神經(jīng)上，以及具有相對較大的表面積的第二離散電極被放置在患者身體的表面上以完成電路。可替換地，刺激可以以雙極方式或模式輸送，并且上述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個或多個陽極，每個陽極具有皮膚接觸表面。當(dāng)以雙極方式或模式輸送刺激時，一個或多個電極(也稱為“陰極”)被放置在目標(biāo)神經(jīng)上，并且一個或多個陽極被放置在目標(biāo)神經(jīng)上的皮膚上以優(yōu)先地集中陰極和陽極之間的電能的輸送。在任一模式中，電極應(yīng)當(dāng)被放置得彼此遠(yuǎn)離足夠的距離，以避免分流和可能的短路。每個陽極的皮膚接觸表面將期望地具有與刺激電極的皮膚接觸表面至少相同或更大的表面積。

刺激器。電極20或21(例如，神經(jīng)袖或經(jīng)皮電極)可以經(jīng)由電引線“L”連接至脈沖發(fā)生器30。期望地，脈沖發(fā)生器30是雙極恒流刺激器。一個示例性刺激器是從英格蘭的Digitimer Ltd.可得的DIGITIMER DS5外圍電刺激器?？梢允褂闷渌懔骱秃銐好}沖發(fā)生器。示例性發(fā)生器可以包括從美國羅德島州的西沃威克的Astro-Med,Inc.的子公司Grass Technologies可得的型號S88x,S48,或SD9刺激器。單極刺激也可以用于阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)，盡管刺激可能不太有效。

用戶接口。系統(tǒng)可以使用用戶接口40。用戶接口40可以是計算機(jī)的形式，其與控制器50交互并且由獨立系統(tǒng)80供電，每一個都在此描述。

計算機(jī)操作軟件，軟件被設(shè)計為記錄從控制器傳遞的信號，并且驅(qū)動控制器的輸出?？赡艿能浖–ambridge Electronic Design’s(UK)SPIKE程序。軟件是可編程的并且可以記錄和分析電生理信號，以及指導(dǎo)控制器輸送刺激。

患者監(jiān)測系統(tǒng)?？梢允褂每蛇x的患者監(jiān)測系統(tǒng)60?；颊弑O(jiān)測系統(tǒng)獲取、放大并濾波生理信號，并將它們輸出至控制器?？蛇x的監(jiān)測系統(tǒng)包括心率監(jiān)視器62以采集心電圖信號，以及肌肉活動監(jiān)視器64以采集肌電圖信號。心率監(jiān)視器62包括與交流電(AC)放大器70A耦合的ECG電極68。肌肉活動監(jiān)視器64包括與AC放大器70B耦合的EMG電極72。也可以使用其他類型的換能器。如所描述的，利用患者監(jiān)測系統(tǒng)獲得的所有生理信號被傳遞通過AC信號放大器/調(diào)節(jié)器(70A,70B)。一個可能的放大器/調(diào)節(jié)器是從美國羅德島州的西沃威克的Astro-Med,Inc.的子公司Grass Technologies可得的型號LP511的AC放大器。

獨立電力系統(tǒng)。所有儀器由獨立電源或系統(tǒng)80供電以保護(hù)它們防止接地故障和由輸電干線承載的電力尖峰。一種可得的示例性的獨立電力系統(tǒng)是來自美國羅德島州的西沃威克的Astro-Med,Inc.的子公司Grass Technologies的型號IPS115的獨立醫(yī)療級電力系統(tǒng)。

控制器?？刂破?0記錄來自患者監(jiān)測系統(tǒng)60的波形數(shù)據(jù)和數(shù)字信息，并且可以同時針對脈沖發(fā)生器30的實時控制來生成波形和數(shù)字輸出。控制器50可以具有板載存儲器以便于高速數(shù)據(jù)捕獲、獨立的波形采樣率和在線分析。示例性控制器50可以是從Cambridge Electronic Design(UK)可得的POWER 1401數(shù)據(jù)獲取接口單元。

電刺激參數(shù)

低和中頻刺激

1.刺激類型：恒流或恒壓刺激

2.輸送方式：可以是單相或雙相的(針對阻斷最期望的)

3.波形：方波；正弦波；脈沖串

4.脈沖頻率：為了用最小量的刺激強(qiáng)度選擇性地阻斷A纖維，脈沖頻率可以是約0.1Hz(即，高于0赫茲)至約30kHz，期望地3kHz至約30kHz，以及更期望地5kHz至約30kHz。為了用最小量的刺激強(qiáng)度阻斷C纖維，脈沖頻率可以是約30kHz(即，高于30千赫茲)至約100kHz，期望地30kHz至約75kHz，以及更期望地40kHz至60kHz。

5.脈沖持續(xù)時間：針對傳導(dǎo)阻斷可以小于約1000μs；或小于約5μs；或最期望地10μs。

6.相位持續(xù)時間：(僅針對雙相脈沖)針對傳導(dǎo)阻斷可以小于約500μs；或小于約2.5μs；或最期望地5μs。

7.電流：可以是約0.1mA(即，高于0mA)至約25mA。一般來說，當(dāng)將電刺激直接施加在目標(biāo)神經(jīng)的附近(即，使用包括神經(jīng)袖、領(lǐng)或探針的電極組件)時，電流應(yīng)當(dāng)小于約10mA。當(dāng)透皮地或經(jīng)皮地(即，經(jīng)由完整的皮膚)施加電流時，電流應(yīng)當(dāng)小于約25mA。

8.電流密度(僅針對經(jīng)皮電極)：小于942mA/cm²。用于利用半球形、2.5mm直徑的電極尖端來阻斷的理想刺激的電流密度可以是約280mA/cm²，以及最期望地，約140mA/cm²。

9.脈沖周期：(一個脈沖的開始至下一脈沖的開始之間的時間量；其包括相位持續(xù)時間、脈沖內(nèi)間隔、和脈沖間間隔)可以小于約1毫秒(ms)；或0ms，或最期望地約0.02ms用于傳導(dǎo)阻斷。

10.脈沖串：(多個脈沖的突發(fā))可以以秒至分鐘的級別被輸送。每個脈沖串被關(guān)斷時間間隔，關(guān)斷時間是突發(fā)間間隔(可變的，患者特定的)。

高頻刺激

1.刺激類型：恒流或恒壓刺激

2.輸送方式：可以是單相或雙相的(最期望的)

3.波形：方波；正弦波；脈沖串

4.脈沖頻率：可以是約30kHz至1MHz；期望地45kHz至1MHz

5.脈沖持續(xù)時間：可以小于約5μs；或小于0.5μs；或最期望地2.5μs

6.相位持續(xù)時間：(僅針對雙相脈沖)針對脈沖的每個部分可以小于約2.5μs；或小于0.25μs；或最期望地1.25μs

7.電流：可以是約0.1mA(即，高于0mA)至約25mA。一般來說，當(dāng)將電刺激直接施加在目標(biāo)神經(jīng)的附近(即，使用包括神經(jīng)袖、領(lǐng)或探針的電極組件)時，電流應(yīng)當(dāng)小于約10mA。當(dāng)經(jīng)皮地(即，經(jīng)由完整的皮膚)施加電流時，電流應(yīng)當(dāng)小于約25mA。

8.電流密度(僅針對經(jīng)皮電極)：(針對半球形、2.5mm直徑的電極尖端的每單位面積(cm²)的電流量(mA))可以小于約70mA/cm²，以及最期望地，約10mA/cm²。

9.脈沖串：(多個脈沖的突發(fā))可以以毫秒至秒的級別被輸送。每個脈沖串被關(guān)斷時間間隔，關(guān)斷時間是突發(fā)間間隔(可變的，患者特定的)。

10.脈沖周期：(一個脈沖的開始至下一脈沖的開始之間的時間量；其包括相位持續(xù)時間、脈沖內(nèi)間隔、和脈沖間間隔)可以小于約10μs；或大于約1μs；或最期望地約5μs。

本發(fā)明還包括用于電神經(jīng)阻斷過程的工具包。圖12意圖示出包括任何種類的合適容器202的工具包200，其中在容器202中提供了圖1至11中示出的部件的任意組合。應(yīng)當(dāng)理解，工具包200不需要包含圖1至11中示出的所有物品。即，諸如控制器、脈沖發(fā)生器、用戶接口、患者監(jiān)測系統(tǒng)或放大器等的部件不需要被包括，但諸如ECG和EMG電極的合適的電極可以包括在工具包中。

容器202可以是例如具有可移除密封蓋的合適的托盤，其中包含物品。例如，工具包200的實施例可以包括容器202，其具有一個或多個電極20(例如，經(jīng)皮電極21被示出，但透皮電極和/或神經(jīng)袖電極可以包含在工具包中)和上述電引線“L”。工具包還可以包括一個或多個陽極。每個陽極期望地具有皮膚接觸表面，其具有與刺激電極的皮膚接觸表面至少相同(或更大)的表面積。

本發(fā)明包括用于執(zhí)行利用這里描述的透皮電極、利用這里描述的神經(jīng)袖、或利用這里描述的經(jīng)皮電極來輸送電刺激的過程的物品的任何組合的工具包。例如，工具包200的其他實施例可以包括另外的物品，諸如ECG電極68和EMG電極72，以及簾子、現(xiàn)場敷料、帶、和皮膚標(biāo)記等的任意組合。工具包200可以包括導(dǎo)電液體或凝膠、消毒劑、或皮膚準(zhǔn)備液的一個或多個容器204。工具包200可以包括預(yù)包裝的濕巾206，諸如導(dǎo)電液體或凝膠濕巾、消毒濕巾、或皮膚準(zhǔn)備濕巾。工具包可以包含藥水和/或電解質(zhì)溶液。例如，電解質(zhì)溶液可以是或可以包括生物可吸收凝膠材料，其以液體形式注入但在離開透皮電極中的開口之后變得大致粘性或甚至固體狀。

電刺激方法

本發(fā)明還包括用于選擇性地阻斷目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)纖維活動的方法。

例如，針對C纖維，該方法包括以下步驟：定位目標(biāo)神經(jīng)；使用電極組件(例如，包括神經(jīng)袖或領(lǐng)或探針)經(jīng)由目標(biāo)神經(jīng)附近的皮膚來將一個或多個電極放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的皮膚上、或者經(jīng)由皮膚并且將一個或多個電極直接放置于神經(jīng)之上或神經(jīng)周圍；以及以大于30千赫茲的頻率將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

以其最簡單的形式，方法可以依賴于在神經(jīng)阻斷刺激的輸送期間患者(例如，用戶)對疼痛的反饋，以評估選擇性神經(jīng)阻斷的有效性?？商鎿Q地和/或另外地，方法可以依賴于由記錄電極(諸如上述示例性記錄電極)采集的反饋，和/或肌電信號以評估選擇性神經(jīng)阻斷的有效性。在本發(fā)明的一個方面，將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟包括首先將電刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸，并且之后減小電刺激的幅度(期望地，在維持或增大電刺激的頻率的同時)，從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

在實踐該方法時，根據(jù)要被阻斷的特定神經(jīng)纖維活動，電神經(jīng)阻斷刺激可以是高頻刺激、低頻刺激和中頻刺激、以及它們的組合。為了選擇性地阻斷目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)纖維活動，電神經(jīng)阻斷刺激頻率期望地大于30kHz(例如，從約30kHz至約100kHz)，期望地對于經(jīng)皮刺激小于約25毫安，并且針對直接在神經(jīng)附近的刺激小于約10毫安，并且是交流電，其可以從正弦波、方波脈沖、以及脈沖串中選擇，該脈沖串以標(biāo)識參數(shù)內(nèi)的幅度和頻率變化(例如，大于30kHz并且小于25mA或10mA)。在本發(fā)明的經(jīng)皮地施加神經(jīng)阻斷刺激的方面，電神經(jīng)阻斷刺激可以進(jìn)一步包括大于刺激頻率的載波頻率，并且載波頻率的范圍可以從約100kHz至約1MHz，期望地從200kHz至約1MHz。

針對選擇性地阻斷A纖維中的神經(jīng)纖維活動，方法包括以下步驟：定位目標(biāo)神經(jīng)；將一個或多個刺激電極放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的皮膚上或直接放置在神經(jīng)上或神經(jīng)周圍；以及將電神經(jīng)阻斷刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸，以使得目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

以其最簡單的形式，方法可以依賴于在神經(jīng)阻斷刺激的輸送期間患者(例如，用戶)對運動功能和/或低閾值感覺功能的反饋，以評估選擇性神經(jīng)阻斷的有效性。可替換地和/或另外地，方法可以依賴于由記錄電極(諸如上述示例性記錄電極)采集的反饋，和/或肌電信號以評估選擇性神經(jīng)阻斷的有效性。在本發(fā)明的一個方面，將電神經(jīng)阻斷刺激輸送至目標(biāo)神經(jīng)的步驟包括首先將電神經(jīng)阻斷刺激以一頻率輸送至目標(biāo)神經(jīng)以阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維和C纖維的神經(jīng)信號傳輸，并且之后減小電神經(jīng)阻斷刺激的頻率，從而目標(biāo)神經(jīng)中提供運動功能和/或低閾值感覺功能的A纖維的神經(jīng)信號傳輸被阻斷并且從而目標(biāo)神經(jīng)中C纖維的神經(jīng)信號傳輸未被阻斷。

在實踐該方法以選擇性地阻斷目標(biāo)神經(jīng)中A纖維的神經(jīng)纖維活動時，電神經(jīng)阻斷刺激頻率期望地小于30kHz(例如，從小于約30kHz下降至約5kHz)，并且幅度期望地對于經(jīng)皮刺激小于約25毫安，并且針對直接在神經(jīng)附近的刺激小于約10毫安(例如，從小于約25mA或10mA下降至約0.5mA或甚至更低)。神經(jīng)阻斷刺激期望地是交流電，其可以從正弦波、方波脈沖、以及脈沖串中選擇，該脈沖串以標(biāo)識參數(shù)內(nèi)的幅度和頻率變化(例如，小于30kHz并且小于25mA或10mA——根據(jù)刺激是經(jīng)皮的還是直接在神經(jīng)附近)。在本發(fā)明的經(jīng)皮地施加神經(jīng)阻斷刺激的方面，電神經(jīng)阻斷刺激可以進(jìn)一步包括大于刺激頻率的載波頻率，并且載波頻率的范圍可以從約100kHz至約1MHz，期望地從200kHz至約1MHz。

在本發(fā)明的方法被經(jīng)皮地實踐的情況下，其還可以包括將一個或多個陽極放置在皮膚上。每個陽極期望地具有皮膚接觸表面以使得陽極的皮膚接觸表面具有與刺激電極的皮膚接觸表面至少相同(或更大的)表面積。期望地，一個或多個陽極被放置在目標(biāo)神經(jīng)之上的皮膚上并遠(yuǎn)離一個或多個刺激電極足以避免分流的距離。

一般來說，在本發(fā)明的經(jīng)皮方法中，電流調(diào)節(jié)的刺激具有相比于電壓調(diào)節(jié)的刺激的優(yōu)點，因為電流密度被更好地控制。

實踐本發(fā)明的方法還可以包括使用耦合介質(zhì)，例如導(dǎo)電流體、凝膠或漿料，其可以被施加至皮膚以增強(qiáng)皮膚的導(dǎo)電性和/或減小阻抗?？商鎿Q地和/或另外地，一種或多種皮膚保濕劑或潤濕劑等可以施加至皮膚以用于增強(qiáng)皮膚的導(dǎo)電性和/或減小皮膚的阻抗。導(dǎo)電漿料的示例包括來自科羅拉多州奧羅拉的Weaver and Company的Ten20^TM導(dǎo)電漿料以及來自辦公室在加利福尼亞州特希爾蘭奇的Nihon Kohden的ELEFIX導(dǎo)電漿料。導(dǎo)電凝膠的示例包括來自新澤西州費爾菲爾德的Parker Laboratories公司的Spectra 360 Electrode Gel(光譜360電極凝膠)、或來自俄亥俄州伊頓的Electro-Cap International公司的Electro-Gel(電凝膠)。

電神經(jīng)阻斷刺激

1.將刺激系統(tǒng)設(shè)置在穩(wěn)定的病床附近。

2.將患者置于舒適的仰臥位。

3.將可選的ECG和EMG放置在患者上。

4.開始監(jiān)測心率和EMG。

5.通過利用神經(jīng)定位器(例如，神經(jīng)刺激器和定位器)或通過經(jīng)由用于阻斷的刺激器傳遞低電平的刺激來定位目標(biāo)神經(jīng)。利用低刺激幅度(單個脈沖)在遠(yuǎn)側(cè)肌肉群中的刺激引起的肌肉抽搐表明你的刺激點足夠接近以用于阻斷。

6.將阻斷電極的尖端放置在神經(jīng)附近(或神經(jīng)之上并將其朝向皮膚輕輕按下，減小電極和目標(biāo)神經(jīng)之間的距離，并確保電極和皮膚之間的良好接觸)。將刺激電極保持在該位置。

7.使用此處所述的刺激參數(shù)將電刺激施加至對象以選擇性地阻斷目標(biāo)神經(jīng)中的神經(jīng)信號傳輸。如果使用載波信號，則在阻斷神經(jīng)之前確定最佳載波信號。

可以參考以下示例更好地理解本發(fā)明。

示例1

神經(jīng)袖圍繞目標(biāo)神經(jīng)植入，并且電刺激以變化的頻率被輸送至目標(biāo)神經(jīng)以確定在n＝5的樣本大小上完全阻斷A纖維并完全阻斷C纖維的參數(shù)。完全阻斷被定義為與阻斷前情況相比的突發(fā)區(qū)域的大于75％的減小。結(jié)果在圖16中總結(jié)。如所示出的，約30,000Hz或更大的頻率(諸如在約30,000Hz和70,000Hz之間)的神經(jīng)阻斷刺激頻率導(dǎo)致利用與A纖維相比更小的刺激強(qiáng)度(諸如在約2000和7000毫安之間)的C纖維的選擇性阻斷。

示例2

接著，示出了利用透皮電極選擇性地阻斷哺乳動物中的C纖維(疼痛纖維)的能力，如下所述。

記錄：

利用絕緣的編織的13毫米(mm)的皮下針電極(RhythmLink,SC)從股二頭肌單方面地記錄肌電信號(EMG)。信號被傳遞通過附近的headstage(探頭)、帶通濾波(500Hz至5000Hz)并放大(500X；LP511,Grass Technologies,RI)，并發(fā)送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(Power3 1401,Cambridge Electronic Design,UK)以數(shù)字化。

刺激：

電刺激經(jīng)由插入至對象的左腳的皮下針電極來輸送。陰極刺激電極的尖端被放置在腳部的中線上，并且陽極被橫向地插入。恒壓單相方波脈沖(2.5毫秒的脈沖持續(xù)時間；0.15Hz)以足以在不導(dǎo)致神經(jīng)終結(jié)的情況下引起快速足底抽搐的強(qiáng)度(30V至150V)輸送。

電神經(jīng)阻斷：

三極電極被透皮地放置在位于小腿中的腓腸神經(jīng)上。中心電極(2mm寬度)被認(rèn)為在刺激開始時是陰性的，并且側(cè)面為2個陽極(每個陽極是2mm寬)。電極由鉑制成，并且它們的電極間間隔是3mm。阻斷由以各個頻率(10,45,51和61kHz)輸送的恒流電荷平衡的正弦刺激組成。阻斷強(qiáng)度在研究期間變化(<30毫安)。

協(xié)議：

電刺激用于引起EMG的突發(fā)，更好地稱為復(fù)合肌肉動作電位(CMAP)。CMAP由脊髓反射主導(dǎo)，并由低閾值皮膚感覺和疼痛激活來驅(qū)動。將阻斷電極放置在介于用于感覺刺激和記錄的電極之間的腓腸神經(jīng)上。針對每個對象給予多個試驗，并且持續(xù)時間為120秒。阻斷在每個試驗中居中并持續(xù)60秒。阻斷強(qiáng)度增大直到視覺檢查到EMG突發(fā)導(dǎo)致的神經(jīng)活動的停止。最后，運動閾值在實驗之前和之后被確定以研究阻斷安全。

分析：

每個試驗被分成四個30秒的時期。所獲取的數(shù)據(jù)軌跡被修改以近似漏積分器(直流偏移；全波整流，平滑)。Spike2(版本8.1；Cambridge Electronic Design,UK)軟件用于數(shù)據(jù)處理。在所產(chǎn)生的EMG輪廓(又稱為神經(jīng)圖)下面的面積針對在試驗期間輸送的每個電刺激來計算。感覺纖維激活類型通過刺激后時間來區(qū)分：A纖維和C纖維的激活分別在刺激后的4.5至45毫秒之間和80至450毫秒之間發(fā)生。在試驗時期2-4期間采集的面積與阻斷前(時期1)采集的面積進(jìn)行比較。

結(jié)果：

這些數(shù)據(jù)表明選擇性阻斷確實可以通過以透皮方式輸送的電刺激完成。軌跡顯示A纖維活動的保留以及C纖維活動的完全廢止。圖17示出在C纖維的完全阻斷期間采集的平均合成CMAP面積。條形圖顯示以45KHz、51KHz和60KHz輸送的透皮阻斷相比于由A纖維承載的電位更加破壞沿著C纖維的動作電位的傳輸。在51KHz，阻斷使A纖維活動衰減40％，并使C纖維活動衰減80％。以10KHz輸送的阻斷不顯示選擇性阻斷。在輸送各種阻斷試驗之前(平均值:1.5V；范圍:1.3至1.7V)和之后(平均值:1.4；范圍:1.2V至2V)采集的運動閾值表明神經(jīng)在測試期間未被損害。

示例3

接著，示出了在示例2中使用的透皮電極的位置和方向?qū)x擇性地對A纖維和C纖維進(jìn)行神經(jīng)阻斷的能力的影響。如以下表1中示出，當(dāng)將透皮電極的非絕緣部分直接放置在要被阻斷的神經(jīng)之上并且以51kHz施加10.8毫安強(qiáng)度的刺激時，A纖維和C纖維被阻斷，如由以下證明：針對第一次阻斷，神經(jīng)信號傳輸針對A纖維從完全(100％)傳輸減小至18.30％，針對C纖維減小至7.54％，并且針對第二次阻斷，針對A纖維減小至23.03％，以及針對C纖維減小至6.57％。然后，當(dāng)阻斷刺激停止時，神經(jīng)信號傳輸針對A纖維和C纖維都返回至阻斷前水平。相反，當(dāng)透皮電極的絕緣(非活性)部分被直接放置在要被阻斷的神經(jīng)之上(即，絕緣的活性部分與神經(jīng)定位為180°)并且以51kHz施加11.5毫安強(qiáng)度的刺激時，A纖維和C纖維未被阻斷，如由以下證明：神經(jīng)信號傳輸中的最小增加，針對第一次阻斷，針對A纖維從完全(100％)傳輸至88.57％，并且針對C纖維至101.32％，并且針對第二次阻斷，針對A纖維至97.24％，以及針對C纖維至88.54％。由此，示例3示出最小化透皮電極的移動或遷移的重要性，其中，電極的非絕緣活性部分應(yīng)當(dāng)與要阻斷的神經(jīng)接觸以促進(jìn)有效的阻斷。

表1—透皮電極位置和方向的重要性

盡管已經(jīng)針對本發(fā)明的特定實施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員在實現(xiàn)上述的理解時，可以容易地想到對這些實施例的改變、變化和等價。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)被評定為所附權(quán)利要求及其任何等價物的范圍。