Sistema de estimulación del nervio vago.

Un sistema para tratar una condición médica en un paciente que tiene un nervio vago y un corazón que genera una señal cardiaca que tiene una porción de la onda QRS (174),

el sistema que comprende:

- un sensor (210A o 210B) configurado para detectar al menos una porción de la porción de la onda QRS de la señal cardiaca;

- un generador de señal eléctrica (200) capaz de identificar la porción de la onda R de al menos una porción de la porción de la onda QRS de la señal cardiaca;

- la señal cardiaca, en donde cada porción de la onda R se separa de una porción de la onda R sucesiva por un intervalo R-R, cada intervalo R-R tiene una duración y un intervalo R-R anterior que le antecede; y

- un electrodo (220A o 220B) en comunicación eléctrica con el nervio vago, el electrodo que se configura para suministrar la señal eléctrica pulsada al nervio vago del paciente, la señal eléctrica pulsada que tiene una duración menor que aproximadamente un segundo,

en donde la señal eléctrica pulsada se genera en una serie de microrráfagas que tienen un último pulso, cada pulso diferente del último pulso de la serie que se separa de un pulso sucesor en la serie por un intervalo interpulso, cada intervalo interpulso que es menor que aproximadamente 40 milisegundos, en donde en una serie de microrráfagas, cada microrráfaga (170) que comprende de 2 a 20 pulsos eléctricos, y cada una de las microrráfagas que ocurren después de una porción de la onda R seleccionada del ciclo cardiaco, en donde cada una de las microrráfagas se retarda con relación a la porción de la onda R seleccionada para simular la actividad aferente endógena que ocurre en un momento particular en el ciclo cardiaco,

caracterizado porque

el generador de señal eléctrica se configura además para generar una señal eléctrica pulsada en los intervalos R-R de acortamiento durante variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV), de manera que una señal se genera solamente en una onda R que tiene un intervalo R-R menor que el intervalo R-R precedente, o menor que una media móvil durante varios intervalos R-R.

Descripción Sistema de estimulación del nervio vago Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se dirige generalmente a la neuroestimulación del nervio vago, y más particularmente a un aparato mejorado para la terapia de estimulación del nervio vago mediante el uso de la sincronización de la variabilidad de la frecuencia cardiaca, los pulsos eléctricos modelados dentro de una ráfaga de pulsos, y la optimización basada en electroencefalograma ("EEG") .

Descripción de la técnica relacionada La estimulación del nervio vago ("VNS") (por ejemplo, la VNS Therapy de Cyberonics, Inc.) es un método aprobado por la FDA para aliviar la epilepsia y la depresión resistentes al tratamiento.

La estimulación del nervio vago se desarrolló y aprobó inicialmente por la FDA para el tratamiento de la epilepsia con ataques parciales refractarios. Recientemente, se ha reportado que el uso de la VNS en pacientes humanos con epilepsia se asocia con una mejora en el estado de ánimo. Como consecuencia, la VNS se ha aprobado además como un tratamiento para la depresión refractaria (depresión resistente al tratamiento) .

La VNS consiste típicamente en implantar un electrodo estimulador del nervio en el nervio vago izquierdo o derecho en el cuello. El electrodo se conecta a una unidad de control subcutánea similar a un marcapasos que genera una señal eléctrica estimuladora del nervio. Un estimulador del nervio vago ("estimulador VNS") es un ejemplo de un dispositivo de unidad de control implantable, del tamaño de un cronómetro, similar a un marcapasos, configurado para estimular eléctricamente el nervio vago que va al cerebro.

La VNS convencional se aplica generalmente cada 5 minutos en una ráfaga de 7 segundos a un minuto (véase la Figura 3A para una porción de una ráfaga ilustrativa) que incluye un tren de pulsos separados uniformemente que tienen una amplitud de corriente del pulso de aproximadamente 0.5 mA a aproximadamente 2.0 mA) . Los pulsos se suministran de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz. Cada uno de los pulsos puede tener un ancho de aproximadamente de 0.5 milisegundos. La VNS está aprobada actualmente para tratar los ataques epilépticos y la depresión cuando los 35 medicamentos no han sido efectivos.

En consecuencia, existe una necesidad de un sistema para suministrar la estimulación eléctrica al nervio vago. Además, existe una necesidad de señales eléctricas mejoradas que incrementen la eficacia de la VNS.

El documento US 2005 0267542 publicado el 1 de diciembre de 2005 describe unas técnicas para aplicar, configurar, y coordinar la estimulación de las fibras nerviosas.

Resumen de la invención 45 La invención incluye un sistema para tratar una condición médica al detectar una porción de la onda QRS de la señal cardiaca del paciente y después de detectar la porción de la onda QRS, suministrar una microrráfaga que comprende de 2 a 20 pulsos eléctricos al nervio vago del paciente. Cada una de las microrráfagas puede tener duración menor que aproximadamente 100 milisegundos. En modalidades particulares, los intervalos interpulso que separan los pulsos son de aproximadamente 3 milisegundos a aproximadamente 12 milisegundos. En modalidades alternativas, los intervalos 50 interpulso son menores que aproximadamente 40 milisegundos. En varias modalidades, la suma de los intervalos interpulso es menor que aproximadamente 40 milisegundos, y en modalidades adicionales, menor que aproximadamente 60 milisegundos. El dispositivo incluye esperar un periodo de retardo predeterminado después de la detección de la porción de la onda QRS antes de generar la microrráfaga.

La invención incluye una señal eléctrica exógena suministrada al nervio vago de un paciente y adaptada para tratar una condición médica presente en el paciente mediante la mejora del potencial evocado vagal en el cerebro del paciente. La señal eléctrica exógena incluye una serie de microrráfagas que tienen cada una de aproximadamente 2 a aproximadamente 20 pulsos eléctricos. En algunas modalidades, la señal eléctrica exógena incluye una serie de microrráfagas que cada una

tiene una duración menor que aproximadamente un segundo. La invención incluye además un dispositivo implantable configurado para aplicar la señal eléctrica exógena de la invención.

En modalidades adicionales, las microrráfagas de la señal eléctrica exógena pueden sincronizarse con la porción de la onda R del ciclo cardiaco del paciente. Cada una de las microrráfagas de la señal eléctrica exógena ocurren después de una porción de la onda R seleccionada. En varias modalidades, cada una de las microrráfagas ocurren menos de aproximadamente 1000 milisegundos después de la porción de la onda R seleccionada. Los pulsos de las microrráfagas pueden separarse para simular la actividad aferente endógena que ocurre en un momento particular en el ciclo cardiaco. Además, cada una de las microrráfagas puede retardarse con relación a la porción de la onda R seleccionada para simular la actividad aferente endógena que ocurre en un momento particular en el ciclo cardiaco. En varias modalidades, el retardo tiene una duración menor que aproximadamente 500 milisegundos. En modalidades adicionales, el retardo tiene una duración menor que aproximadamente 1000 milisegundos.

Cada una de las microrráfagas ocurre después de un intervalo R-R (es decir, la cantidad de tiempo entre dos porciones sucesivas de la onda R en la señal cardiaca) que tiene una duración que es más corta que la duración del intervalo R-R anterior. En modalidades adicionales, las microrráfagas se suministran al nervio vago después de que las porciones de la onda R que ocurren durante la inspiración, pero no después de las porciones de la onda R que ocurren durante la espiración.

Se proporciona un ejemplo de un método de adaptación de la señal eléctrica exógena para provocar un potencial evocado vagal deseado en una estructura seleccionada del cerebro asociada con una condición médica. El método incluye determinar un valor de un parámetro de la señal (por ejemplo, ancho de pulso, frecuencia de pulso, un intervalo interpulso entre dos de los pulsos de la microrráfaga, frecuencia de microrráfaga, un número de microrráfagas de la serie de microrráfagas, una duración de la señal eléctrica, un número de pulsos en las microrráfagas, etc.) , generar una señal eléctrica que tiene una serie de microrráfagas de 2 a 20 pulsos eléctricos, cada uno de acuerdo con el parámetro de la señal, suministrar la señal eléctrica al nervio vago del paciente, analizar un EEG del cerebro del paciente creado durante el suministro de la señal eléctrica para determinar el potencial evocado vagal observado en la estructura seleccionada del cerebro, y modificar el valor del parámetro de la señal basado en el potencial evocado vagal observado en la estructura seleccionada del cerebro para modificar el potencial evocado vagal observado en la misma. En varias modalidades, la estructura seleccionada del cerebro incluye el tálamo, el cuerpo estriado, y/o la corteza insular.

Los ejemplos incluyen además un medio legible por computadora que tiene componentes ejecutables por computadora para detectar la porción de la onda QRS del ciclo cardiaco, generar una microrráfaga, y suministrar la microrráfaga al nervio vago de un paciente en respuesta a la detección de la porción de la onda QRS del ciclo cardiaco del paciente.

La invención incluye además las modalidades en donde el paciente inicia manualmente la generación y el suministro de la señal eléctrica exógena de la invención a su nervio vago.

La invención se define por la materia de la reivindicación 1.

Breve descripción de las varias vistas de los dibujos La Figura 1 ilustra una porción de una traza de ECG localizada encima de una porción de una traza que ilustra una señal eléctrica exógena modelada en microrráfagas que se sincronizan con la porción de la onda QRS de la traza de ECG. Cada una de las microrráfagas comienza después de un periodo de retardo después de la porción de la onda QRS de la traza de ECG. La Figura 2A ilustra un generador de señal eléctrica convencional que puede modificarse para suministrar una señal eléctrica exógena construida de acuerdo con la presente invención. La Figura 2B es un diagrama en bloque que ilustra los diferentes componentes del generador de señal eléctrica de la Figura 2A. La Figura 3A es una traza que ilustra una señal eléctrica exógena ilustrativa de la VNS convencional que tiene una serie de pulsos. La Figura 3B es una traza del potencial medido en el tálamo de un mono mientras que una porción de la ráfaga de pulsos convencional de la Figura 3A se... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para tratar una condición médica en un paciente que tiene un nervio vago y un corazón que genera una señal cardiaca que tiene una porción de la onda QRS (174) , el sistema que comprende:

- un sensor (210A o 210B) configurado para detectar al menos una porción de la porción de la onda QRS de la señal cardiaca; -un generador de señal eléctrica (200) capaz de identificar la porción de la onda R de al menos una porción de la porción de la onda QRS de la señal cardiaca; -la señal cardiaca, en donde cada porción de la onda R se separa de una porción de la onda R sucesiva por un intervalo R-R, cada intervalo R-R tiene una duración y un intervalo R-R anterior que le antecede; y -un electrodo (220A o 220B) en comunicación eléctrica con el nervio vago, el electrodo que se configura para suministrar la señal eléctrica pulsada al nervio vago del paciente, la señal eléctrica pulsada que tiene una duración menor que aproximadamente un segundo, en donde la señal eléctrica pulsada se genera en una serie de microrráfagas que tienen un último pulso, cada pulso diferente del último pulso de la serie que se separa de un pulso sucesor en la serie por un intervalo interpulso, cada intervalo interpulso que es menor que aproximadamente 40 milisegundos, en donde en una serie de microrráfagas, cada microrráfaga (170) que comprende de 2 a 20 pulsos eléctricos, y cada una de las microrráfagas que ocurren después de una porción de la onda R seleccionada del ciclo cardiaco, en donde cada una de las microrráfagas se retarda con relación a la porción de la onda R seleccionada para simular la actividad aferente endógena que ocurre en un momento particular en el ciclo cardiaco, caracterizado porque el generador de señal eléctrica se configura además para generar una señal eléctrica pulsada en los intervalos R-R de acortamiento durante variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV) , de manera que una señal se genera solamente en una onda R que tiene un intervalo R-R menor que el intervalo R-R precedente, o menor que una media móvil durante varios intervalos R-R.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la duración de cada microrráfaga (170) de la señal eléctrica pulsada es menor que aproximadamente 100 milisegundos.

3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el intervalo interpulso está en el intervalo de aproximadamente 3 milisegundos a aproximadamente 10 milisegundos.

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el generador de señal eléctrica se configura para suministrar pulsos eléctricos adicionales después de que el sensor detecta una porción de otra porción de la onda QRS (174) de la señal cardiaca.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde el generador de señal eléctrica se configura para esperar un periodo de retardo predeterminado después de la detección de la porción de la porción de la onda QRS (174) antes de suministrar la señal eléctrica pulsada, en donde el periodo de retardo predeterminado es de aproximadamente 10 milisegundos a aproximadamente 500 milisegundos.

6. El sistema de la reivindicación 1, en donde la señal eléctrica pulsada comprende una pluralidad de microrráfagas, y en donde las microrráfagas secuenciales de la pluralidad de microrráfagas se separan por al menos 100 milisegundos.

7. El sistema de la reivindicación 1, en donde los pulsos eléctricos de cada microrráfaga de la señal eléctrica pulsada se generan en una serie que tiene un primer pulso y un último pulso, en donde la duración del intervalo interpulso se incrementa a lo largo de la serie de pulsos eléctricos desde el primer pulso hasta el último pulso.

8. El sistema de la reivindicación 1, en donde cada microrráfaga (170) de la señal eléctrica pulsada comprende pulsos eléctricos que tienen un ancho de pulso de aproximadamente 50 microsegundos a aproximadamente 1000 microsegundos, y que tiene una amplitud de corriente del pulso de aproximadamente 0.25 mA a aproximadamente 8 mA.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde la señal eléctrica pulsada ocurre menos de aproximadamente 1000 milisegundos después de una porción de la onda R seleccionada (176) .

10. El sistema de la reivindicación 1, en donde el sistema comprende además:

-los medios para analizar un EEG del cerebro del paciente creado durante el suministro de la señal eléctrica pulsada al nervio vago del paciente para determinar el potencial evocado vagal observado en un estructura seleccionada del cerebro; y -los medios para modificar el valor de un parámetro de la señal basado en el potencial evocado vagal observado en la estructura seleccionada del cerebro para modificar el potencial evocado vagal observado en la misma la serie de ondas QRS para anteceder a cada microrráfaga de la señal eléctrica pulsada.