Un dispositivo para entregar una terapia por estimulación neural de bucle cerrado a un objetivo neural deseado en un sistema nervioso autónomo (ANS)para converger sobre una respuesta neural deseada en un lugar de percepción neural en el ANS,

en que el ANS incluye un circuito de reflejo que comprende:

un generador de pulsos adaptado para proporcionar una señal de estimulación neural para estimular el objetivo neural deseado;

un módulo de procesado de la señal adaptado para recibir y procesar una señal de circulación nerviosa representativa de la actividad del nervio percibido en el lugar de percepción neural; y

un controlador conectado al generador de pulsos y al módulo de procesado de la señal

con lo que:

la terapia de estimulación neural estimula el objetivo neural deseado y afecta a la circulación nerviosa en el lugar de percepción neural a través del circuito de reflejo del ANS;

el módulo de procesado de la señal está adaptado para recibir y procesar la señal de circulación nerviosa, convirtiéndola en una señal indicadora de una respuesta neural de reflejo detectada para estimular el objetivo neural; y

el controlador está adaptado para ajustar al menos un parámetro de estimulación de la señal de estimulación neural, basado en la respuesta neural de reflejo detectada para hacer que la respuesta neural de reflejo detectada converja en la respuesta neural deseada a la señal de estimulación neural en que el control incluye:

un objetivo programado para la señal indicadora de la respuesta de reflejo detectada;

un comparador de realimentación configurado para recibir la señal indicadora de la respuesta de reflejo detectada procedente del módulo de procesado de la señal, comparar la señal indicadora de la respuesta de reflejo detectada con el objetivo programado, y generar una señal de realimentación para uso para controlar la terapia de estimulación neural de bucle cerrado; y

un controlador neural adaptado para recibir la señal de realimentación y generar una señal de control de estimulación usando la señal de realimentación para ajustar el al menos un parámetro de estimulación para hacer que la respuesta neural de reflejo detectada converja en la respuesta neural deseada;

en que el objetivo neural deseado es un lugar de estimulación neural parasimpático, y el lugar de percepción neural es un lugar de percepción neural simpático, estando adaptado el controlador para ajustar en al menos un parámetro de la señal de la estimulación neural para converger sobre la respuesta neural deseada en el lugar de percepción neural simpático, o bien reducir la estimulación si la señal de circulación nerviosa es demasiado baja, y aumentar la estimulación sí la señal de circulación nerviosa es demasiado alta, en que el objetivo neural deseado es un lugar de estimulación neural simpático, y el lugar de percepción neural es un lugar de percepción neural parasimpático, estando adaptado el controlador neural para ajustar el al menos un parámetro de la señal de estimulación neural para converger sobre la circulación nerviosa percibida deseada en el lugar de percepción neural parasimpático reduciendo la estimulación si la señal de circulación nerviosa es demasiado baja y aumentando la estimulación si la señal de circulación nerviosa es demasiado alta

Sistema para estimulación neural en circuito cerrado.

Reivindicación de prioridad

Se reivindica por la presente el beneficio de prioridad para la Solicitud de Patente de EE.UU. Número de Serie 10/992.319, presentada con fecha de 17 de noviembre de 2004, y para la Solicitud de Patente de EE.UU. Número de Serie XX/XXX,XXX, presentada con fecha de 16 de noviembre de 2005 (Expediente Fiscal Nº 279.957 US1), en la cual se reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de EE.UU. Nº de Serie 60/712.302, presentada con fecha de 29 de agosto de 2005, bajo la 35 U.S.C. 119 (e), y para la Solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 10/992.320, presentada con fecha de 18 de noviembre de 2004, cuyas solicitudes quedan aquí incorporadas por sus referencias.

Referencia a solicitudes relacionadas

La siguiente solicitud de patente de EE.UU. cedida en común está relacionada, y queda aquí incorporada en su totalidad por su referencia: "Automatic Baroreflex Modulation Based on Cardiac Activity" ("Modulación Automática del Reflejo Barométrico Basada en la Actividad Cardiaca") Nº de Serie 10/746.846, presentada con fecha de s4 de diciembre de 2003.

Campo técnico

Esta solicitud se refiere en general a los sistemas de estimulación neural y, más en particular, a los sistemas y dispositivos para percibir la circulación nerviosa y proporcionar estimulación neural en circuito cerrado, basada en la circulación nerviosa percibida.

Antecedentes

Los estimuladores neurales se usan para tratar una diversidad de trastornos, tales como los trastornos de epilepsia, obesidad y respiración. Experimentalmente, se ha comprobado que la estimulación neural tiene un efecto significativo en varias condiciones cardiovasculares, y se ha propuesto para tratar la hipertensión, la remodelación posterior al infarto de miocardio (MI) y el fallo del corazón.

La hipertensión es causa de enfermedades del corazón y de otras enfermedades relacionadas con las condiciones del corazón. La hipertensión tiene lugar cuando los vasos sanguíneos se estrechan. Como resultado, el corazón trabaja más intensamente para mantener el flujo a una presión sanguínea más alta, lo cual puede contribuir a un fallo cardiaco. Una gran proporción de la población general, así como una gran proporción de pacientes que tengan implantados marcapasos o desfibriladores, padecen de hipertensión. Se puede disminuir la mortalidad a largo plazo, así como mejorar la calidad de vida para esa población, si se puede reducir la presión sanguínea y la hipertensión. Muchos pacientes que padecen de hipertensión no responden al tratamiento, tal como a los tratamientos relacionados con un cambio en la forma de vida y con los medicamentos para el tratamiento de la hipertensión.

Se ha aplicado estimulación eléctrica directa a los troncos de los nervios aferentes, incluyendo el nervio vago y el seno carotídeo. Las investigaciones efectuadas han indicado que el estímulo eléctrico del nervio seno carotídeo puede dar por resultado la reducción de la hipertensión experimental, y que la estimulación eléctrica directa de las regiones receptoras de la presión del propio seno carotídeo produce una reducción refleja en la hipertensión experimental. Se han propuesto sistemas eléctricos para tratar la hipertensión en pacientes que no responden, por lo demás, a la terapia que implica un cambio en el modo de vida y los medicamentos para la hipertensión, y posiblemente para reducir la dependencia de medicamentos para otros pacientes. El estimulo de los aferentes simpáticos dispara la activación simpática, la inhibición parasimpática, la vasoconstricción y la taquicardia. Por el contrario, la activación parasimpática da por resultado taquicardia, vaso dilatación e inhibición de la liberación de vasopresina.

Los estimuladores neurales que están basados en la estimulación en bucle abierto continua o intermitente, no se adaptan a los cambios fisiológicos durante la terapia.

En el documento US 2004/0193290 se describe un sistema de realimentación de bucle cerrado en donde se ajustan los parámetros de estimulación neural si se detecta un balance autónomo insuficiente.

En el documento US 5913882 se describe un sistema de realimentación neural en el que el potencial de acción compuesta recibido por el electrodo(s) de registro es procesado e integrado en una ventana de tiempo, con objeto de controlar la amplitud de la estimulación neural. En el caso de estimulación de los nervios periféricos, tanto los electrodos de estimulación como los de registro están situados próximos al nervio de interés.

En el documento EP 0688578 se describe un dispositivo para detectar una arritmia en respuesta a la actividad en una señal de nervio, por lo que el dispositivo contiene un cuerpo sensor para detectar directamente la actividad en el nervio.

Sumario

El presente invento se refiere al dispositivo para aplicar terapia de estimulación neural en bucle cerrado, de acuerdo con la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se describen varias realizaciones.

Este sumario es un resumen general de algunos de los principios de la presente solicitud, y no está destinado a constituir un tratamiento exclusivo o exhaustivo en. la materia de la que aquí se trata. Otros detalles acerca sobre la materia de la que aquí se trata se encuentran en la descripción detallada y en las reivindicaciones subordinadas. Otros aspectos se harán evidentes para quienes sean expertos en la técnica, tras la lectura y la comprensión de la descripción detallada que sigue y del examen de los dibujos que forman parte de la misma, ninguno de los cuales debe ser contemplado en un sentido limitador. El alcance del presente invento queda definido por las reivindicaciones que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

En las Figs. 1A y 1B se han ilustrado mecanismos neurales para control vascular periférico.

En las Figs. 2A-2C se ha ilustrado un corazón.

En la Fig. 3 se han ilustrado receptores barométricos y nervios aferentes en el área de los senos carotídeos y del arco aórtico.

En la Fig. 4 se han ilustrado receptores barométricos en y alrededor de la arteria pulmonar.

En la Fig. 5 se han ilustrado los campos receptores barométricos en el arco aórtico, en el ligamento arterioso y en el tronco de la arteria pulmonar.

En la Fig. 6 se ha ilustrado una relación conocida entre la respiración y la presión sanguínea cuando se estimula el reflejo barométrico.

En la Fig. 7 se ha ilustrado una respuesta de la presión sanguínea a la estimulación del nervio seno carotídeo en un pero que padece hipertensión, durante 6 meses de estimulación intermitente del nervio carotídeo.

En las Figs. 8A-8C se ha ilustrado una respuesta conocida de la estimulación del nervio vago en ratas con fallo crónico del corazón (CHF), que indica que la estimulación del nervio vago evita el fallo de bombeo y la remodelación cardiaca, y por lo tanto mejora la supervivencia a largo plazo de las ratas con CHF.

En la Fig. 9A se ha ilustrado un sistema que incluye un dispositivo médico implantable (IMD) y un programador, de acuerdo con varias realizaciones sobre la materia de la que aquí se trata; y en la Fig. 9B se ha ilustrado un dispositivo médico implantable (IMD) tal como el IMD representado en el sistema de la Fig. 9A, de acuerdo con varias realizaciones sobre la materia de la que aquí se trata.

En la Fig. 10 se ha ilustrado un dispositivo médico implantable (IMD) tal como el ilustrado en la Fig. 8, que tiene un componente de estimulador neural (NS) y un componente de gestión del ritmo cardiaco (CRM), de acuerdo con varias realizaciones sobre la materia de la que aquí se trata.

En la Fig. 11 se ha ilustrado un programador, tal como el ilustrado en el sistema de la Fig. 8, u otro dispositivo externo para comunicar con el dispositivo(s) médico implantable, de acuerdo con varias realizaciones sobre la materia de la que aquí se trata.

En las Figs. 12A-12C se han ilustrado estimuladores neurales, de acuerdo con varías realizaciones sobre la materia de la que aquí se trata.

En la Fig. 13 se ha ilustrado un generador de pulsos, tal como él ilustrado en los estimuladores neurales de las Figs. 12A-12C, de acuerdo con varias realizaciones sobre la materia de la que aquí se trata.

En la Fig. 14 se ha ilustrado un módulo de proceso de señal, tal como el ilustrado en los estimuladores neurales...

1. Un dispositivo para entregar una terapia por estimulación neural de bucle cerrado a un objetivo neural deseado en un sistema nervioso autónomo (ANS)para converger sobre una respuesta neural deseada en un lugar de percepción neural en el ANS, en que el ANS incluye un circuito de reflejo que comprende:

un generador de pulsos adaptado para proporcionar una señal de estimulación neural para estimular el objetivo neural deseado;

un módulo de procesado de la señal adaptado para recibir y procesar una señal de circulación nerviosa representativa de la actividad del nervio percibido en el lugar de percepción neural; y

un controlador conectado al generador de pulsos y al módulo de procesado de la señal

con lo que:

la terapia de estimulación neural estimula el objetivo neural deseado y afecta a la circulación nerviosa en el lugar de percepción neural a través del circuito de reflejo del ANS;

el módulo de procesado de la señal está adaptado para recibir y procesar la señal de circulación nerviosa, convirtiéndola en una señal indicadora de una respuesta neural de reflejo detectada para estimular el objetivo neural; y

el controlador está adaptado para ajustar al menos un parámetro de estimulación de la señal de estimulación neural, basado en la respuesta neural de reflejo detectada para hacer que la respuesta neural de reflejo detectada converja en la respuesta neural deseada a la señal de estimulación neural en que el control incluye:

un objetivo programado para la señal indicadora de la respuesta de reflejo detectada;

un comparador de realimentación configurado para recibir la señal indicadora de la respuesta de reflejo detectada procedente del módulo de procesado de la señal, comparar la señal indicadora de la respuesta de reflejo detectada con el objetivo programado, y generar una señal de realimentación para uso para controlar la terapia de estimulación neural de bucle cerrado; y

un controlador neural adaptado para recibir la señal de realimentación y generar una señal de control de estimulación usando la señal de realimentación para ajustar el al menos un parámetro de estimulación para hacer que la respuesta neural de reflejo detectada converja en la respuesta neural deseada;

en que el objetivo neural deseado es un lugar de estimulación neural parasimpático, y el lugar de percepción neural es un lugar de percepción neural simpático, estando adaptado el controlador para ajustar en al menos un parámetro de la señal de la estimulación neural para converger sobre la respuesta neural deseada en el lugar de percepción neural simpático, o bien reducir la estimulación si la señal de circulación nerviosa es demasiado baja, y aumentar la estimulación sí la señal de circulación nerviosa es demasiado alta, en que el objetivo neural deseado es un lugar de estimulación neural simpático, y el lugar de percepción neural es un lugar de percepción neural parasimpático, estando adaptado el controlador neural para ajustar el al menos un parámetro de la señal de estimulación neural para converger sobre la circulación nerviosa percibida deseada en el lugar de percepción neural parasimpático reduciendo la estimulación si la señal de circulación nerviosa es demasiado baja y aumentando la estimulación si la señal de circulación nerviosa es demasiado alta.

2. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que la señal indicadora de la respuesta neural de reflejo detectada incluye una señal indicadora de un patrón de circulación nerviosa.

3. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que la señal indicadora de la respuesta neural de reflejo detectada incluye una señal indicadora de la intensidad de la circulación nerviosa.

4. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que la señal indicadora de la respuesta neural de reflejo detectada incluye una señal indicadora de un patrón de circulación nerviosa y de la intensidad de la circulación nerviosa.

5. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el módulo de procesado de la señal está adaptado para implementar un algoritmo de reducción del ruido, para identificar las características de la señal de la circulación nerviosa.

6. El dispositivo según la reivindicación 5, en el que el algoritmo de reducción del ruido incluye una transformación en onda pequeña.

7. El dispositivo según la reivindicación 5, en el que el algoritmo de reducción del ruido identifica un patrón y una intensidad de la señal de circulación nerviosa.

8. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el módulo de procesado de la señal incluye un amplificador y un filtro adaptados para procesar y vigilar la circulación nerviosa.

9. El dispositivo según la reivindicación 8, en el que el amplificador incluye un amplificador con una ganancia de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 99.000.

10. El dispositivo según la reivindicación 9, en el que el filtro incluye un filtro de paso de banda para dar paso a las frecuencias comprendidas en un margen desde aproximadamente 30 Hz hasta aproximadamente 3.000 Hz.

11. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador está adaptado para implementar el protocolo de estimulación neural para ajustar la duración de la señal de estimulación neural.

12. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador está adaptado para implementar el protocolo de estimulación neural para ajustar una frecuencia para la señal de estimulación neural.

13. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador está adaptado para implementar el protocolo de estimulación neural para ajustar la amplitud de la señal de estimulación neural.

14. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador está adaptado para implementar el protocolo de estimulación neural para ajustar dos o más parámetros de la señal de estimulación neural, siendo seleccionados los dos o más parámetros de un grupo de parámetros consistente en una duración de la señal de estimulación neural, una frecuencia de la señal de estimulación neural y una amplitud de la señal de estimulación neural.

15. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el objetivo neural deseado y el lugar de percepción neural son un mismo lugar neural, y el controlador está adaptado para aplicar la señal de estimulación neural y además percibir la señal de circulación nerviosa dentro de un periodo especificado después de la estimulación del primer lugar.

16. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el lugar de percepción neural es un primer lugar en un camino neural, y el objetivo neural deseado es un segundo lugar en el camino neural.

17. El dispositivo según la reivindicación 1, que comprende:

al menos un primer puerto adaptado para conectar un primer terminal y un segundo puerto adaptado para conectar un segundo terminal, en que:

el generador de pulsos está conectado a al menos el primer puerto y adaptado para proporcionar una primera señal de estimulación neural en el primer terminal;

el módulo de procesado de la señal está adaptado para recibir y procesar una señal de circulación nerviosa procedente del segundo terminal convirtiéndola en una señal indicadora de una respuesta neural de reflejo detectada para estimular el objetivo neural en un electrodo del segundo terminal; y

el controlador está adaptado para ajustar al menos un parámetro de estimulación de la primera señal de estimulación neural en base a la respuesta neural de reflejo detectada en el electrodo del segundo terminal, para hacer que la respuesta neural de reflejo detectada converja en la respuesta neural deseada a la primera señal de estimulación neural.

18. El dispositivo según la reivindicación 17, en el que:

el generador de pulsos está además conectado al segundo puerto y adaptado para proporcionar una segunda estimulación neural en el segundo terminal;

el módulo de procesado de la señal está además conectado al primer puerto y adaptado para recibir y procesar una señal de circulación nerviosa procedente del primer terminal convirtiéndola en una segunda señal indicadora de la circulación nerviosa en un electrodo del segundo terminal; y

el controlador está adaptado para proporcionar la segunda señal de estimulación neural con parámetros de estimulación neural deseados basados en la segunda señal indicadora de la circulación nerviosa.

19. El dispositivo según la reivindicación 17, en el que la circulación nerviosa incluye circulación nerviosa en un lugar de nervio aferente, y el controlador está adaptado para proporcionar la primera señal de estimulación neural con los parámetros deseados para un lugar de nervio eferente basada en la primera señal indicadora de la circulación nerviosa en el lugar del nervio aferente.

20. El dispositivo según la reivindicación 17, en el que la circulación nerviosa incluye circulación nerviosa en un primer camino neural, y el controlador está adaptado para proporcionar la primera señal de estimulación neural con los parámetros deseados, para un segundo camino neural basado en la primera señal indicadora de la circulación nerviosa en el primer camino neural.

21. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que:

el módulo de procesado de la señal incluye medios para identificar al menos una característica de la señal de circulación nerviosa; y

el controlador está adaptado para ajustar el al menos un parámetro de estimulación en base a la al menos una característica de la señal de circulación nerviosa.

22. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el lugar de estimulación neural parasimpático incluye un lugar del nervio vago.

23. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el lugar de estimulación neural parasimpático incluye un lugar de receptor barométrico y el lugar de percepción neural simpático incluye un ramal de nervio simpático cardiaco.

24. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el lugar de estimulación neural simpático incluye un ramal de nervio simpático cardiaco, y el lugar de percepción neural parasimpático incluye un lugar de receptor barométrico.

25. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador neural está configurado para recibir una señal de control de entrada dinámica para ajustar el objetivo.

26. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador neural está configurado para recibir una señal de control de entrada de ganancia, para incrementar y decrementar la ganancia para una intensidad de la estimulación neural en base a la señal de control de realimentación.

27. El dispositivo según la reivindicación 26, en el que el controlador neural está configurado para recibir una señal, de control de entrada dinámica para ajustar la ganancia.

28. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador neural está configurado para recibir una señal de control de entrada asociada, para asociar la actividad neural percibida a un acontecimiento de estimulación neural.

29. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador neural está configurado para asociar la actividad neural percibida a un acontecimiento de estimulación neural, usando una señal de control de entrada asociada para verificar una relación causal entre la actividad neural detectada y estimulada, para recibir una señal de control de entrada de la ganancia para incrementar y decrementar la ganancia para una intensidad de la estimulación neural en base a la señal de control de realimentación, y para recibir una señal de control de entrada dinámica para ajustar un objetivo para la circulación nerviosa percibida y para ajustar la ganancia.

30. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el lugar de estimulación neural es un camino neural y el lugar de percepción neural es en el mismo camino neural.

31. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el lugar de estimulación neural es el lugar de percepción neural.

32. El dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además un módulo de entrada dinámica para producir una señal de control dinámica basada en al menos uno del parámetro detectado fisiológico y una señal de tiempo, comprendiendo además el controlador un asociador para producir una señal de control del resultado asociada, que verifique una relación causal entre la actividad neural detectada y la estimulada, estando adaptado el controlado neural para recibir la señal de control dinámica y la señal del resultado asociada y generar la señal de control de estimulación usando la señal de realimentación, la señal de control dinámica y la señal de resultado asociada.

33. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el controlador incluye la memoria adaptada para almacenar los parámetros programables relacionados con la percepción de la circulación nerviosa, la provisión de estimulación neural y la generación de la señal de control dinámica.