專利名稱：用于檢測(cè)脊椎動(dòng)物的脊髓活動(dòng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)脊椎動(dòng)物的脊髓活動(dòng)的裝置。本文中討論的“活動(dòng)”指能夠表征尤其是對(duì)運(yùn)動(dòng)或認(rèn)知?jiǎng)幼鬟M(jìn)行神經(jīng)反應(yīng)的脊髓的光學(xué)、化學(xué)或者物理屬性的所有變化。
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)動(dòng)作由將神經(jīng)信號(hào)經(jīng)脊髓傳導(dǎo)直到效應(yīng)器官的一組能量過程產(chǎn)生。然而，脊髓的部分或全部損傷導(dǎo)致神經(jīng)通路的退化，神經(jīng)通路不能再把信號(hào)傳到損傷下面的脊髓神經(jīng)元，這可能導(dǎo)致癱瘓并導(dǎo)致通向腦的向上通路的中斷，造成感覺消失。對(duì)于達(dá)到最可能有效的醫(yī)學(xué)治療需要理解神經(jīng)信號(hào)沿著脊椎傳播路徑的機(jī)理。
已知含氧血紅蛋白(HbO)和脫氧血紅蛋白(Hb)的分配的變化能在進(jìn)行認(rèn)知或運(yùn)動(dòng)行為時(shí)在對(duì)皮層和脊髓的神經(jīng)元區(qū)域輸血的脈管和毛細(xì)管附近觀察到。通過基于允許檢測(cè)血液容積和給氧這些變化的光學(xué)成像的裝置，腦神經(jīng)組織同樣已經(jīng)能被研究。然而，所用技術(shù)對(duì)于放置在人體的另外部分上或?qū)τ谠诩棺堤庨L(zhǎng)期植入而言尺寸過大。盡管環(huán)鉆術(shù)足以進(jìn)入皮層組織，但是進(jìn)入骨髓組織更為精細(xì)，并且需要椎板切除術(shù)。最終，已知的光學(xué)成像裝置主要包括在脊髓中難以使用的光學(xué)纖維，因?yàn)樗鼈兊男螤钍沟秒y以把纖維以簡(jiǎn)單方式整合起來以便檢測(cè)血液動(dòng)力反應(yīng)。目前，作為整體研究脊髓的主要方式因此停留在允許觀察脊髓和分析脊髓組織的磁共振成像(IRM)。然而，該研究停留于表面，對(duì)于不同患者，在脊髓組織中感知的神經(jīng)元活動(dòng)模糊并且難于解釋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種可植入裝置，該裝置以克服上述困難的方式允許檢測(cè)脊椎動(dòng)物的脊髓活動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)此目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種檢測(cè)脊椎動(dòng)物脊髓活動(dòng)的檢測(cè)裝置，該裝置至少包括可以長(zhǎng)期植入方式植入的主要探測(cè)器，所述主要探測(cè)器適于固定到脊椎的骨突，并定位在所述脊椎的雙側(cè)位置，至少一個(gè)發(fā)射可與脊髓相互作用的波的發(fā)射器，和至少一個(gè)用于接收已經(jīng)與脊髓相互作用的波并產(chǎn)生代表所述脊髓活動(dòng)的信號(hào)的接收器。所述主要探測(cè)器通過涉及脊椎的位置切入并通過將該脊椎的肌肉彼此分開以便套住該脊椎的方式非常簡(jiǎn)單地放置。然后只須通過將其釘?shù)交蛘车焦峭粊砉潭ㄖ饕綔y(cè)器。手術(shù)簡(jiǎn)單而迅速。


本發(fā)明在參照以下附片的如下描述的啟示下將更易于理解，其中一圖I是依照本發(fā)明配有主要探測(cè)器的脊椎的透視圖；一圖2是在圖I例示的配有主要探測(cè)器的脊椎的切面圖；一圖3是在圖I例示的主要探測(cè)器的透視一圖4是依照本發(fā)明配有主要探測(cè)器和相關(guān)聯(lián)的輔助探測(cè)器的脊椎的透視圖；一圖5是在圖4例示的輔助探測(cè)器的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過應(yīng)用貓的脊椎來例示。當(dāng)然，該應(yīng)用不是限制性的。參考附圖I至3，本發(fā)明的檢測(cè)裝置包括適于固定到脊椎3的骨突2上的主要探測(cè)器I。紅外線透明樹脂制的主要探測(cè)器I具有夾狀件(cavalier) 4的形狀，夾狀件4包括兩翼4a和4b，和以高出夾狀件4的方式擴(kuò)展葉片5。此形態(tài)使外科手術(shù)變得簡(jiǎn)單，外科醫(yī)生只須分開位于脊椎3雙側(cè)的肌肉并且根據(jù)在圖I可見箭頭的方向把夾狀件4放置在骨突2上。在該位置中，夾狀件4套住形成骨髓 管的脊椎部分，并且葉片5延伸到骨突2對(duì)面。然后，將主要探測(cè)器I優(yōu)選在與葉片5同一水平固定到骨突2，例如，借助于生物相容粘合劑，或更進(jìn)一步借助于鈦螺絲。翼4a具有紅外線發(fā)射器6，其輻射穿過脊椎的脊髓7，并在輻射與脊髓組織相互作用后由另一個(gè)翼4b所具有的紅外線接收器8獲取。紅外輻射穿過骨板并與在骨髓7中包含的血液血紅蛋白相互作用，這使得當(dāng)脊髓在激發(fā)時(shí)，追蹤骨髓7的血管活動(dòng)。接收器8把接收的輻射轉(zhuǎn)化成代表這種血管活動(dòng)的電信號(hào)，血管活動(dòng)本身代表神經(jīng)活動(dòng)。主要探測(cè)器I包括用于把該電信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電裝置9。在此將這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并且在以后傳送。為此，主要探測(cè)器I包括紅外發(fā)射器10和紅外接收器11，用于通過二進(jìn)制幀與遠(yuǎn)離主要探測(cè)器I的紅外發(fā)射一接收器通訊。另外，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳送，不被存儲(chǔ)。如此產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)有利地向遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器D傳送，以追蹤響應(yīng)于脊髓刺激的脊髓血管活動(dòng)。例如，發(fā)射一接收器可與適于控制在脊椎動(dòng)物的肌體上起作用的致動(dòng)器以克服肌體缺陷的外部控制殼相關(guān)聯(lián)。例如，可使用控制殼來控制響應(yīng)于通過主要探測(cè)器檢測(cè)到的脊髓活動(dòng)而釋放化學(xué)物質(zhì)的泵或植入物。在本文中借助于主要探測(cè)器I的外部電路實(shí)現(xiàn)主要探測(cè)器I的供電，該外部電路提供可變磁場(chǎng)從而使得在葉片5中放置的天線12中出現(xiàn)電流。電子裝置9適于將在天線12中的感應(yīng)電位調(diào)節(jié)成主要探測(cè)器I直接可使用的電位。在本文中，為了允許探測(cè)器甚至能夠以遠(yuǎn)離感應(yīng)源方式工作，優(yōu)選使用用于對(duì)裝配的電池13充電的該電位。參考圖4和5，并根據(jù)本發(fā)明的特定方面，遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器D可與植入到脊髓3內(nèi)部的輔助探測(cè)器14相關(guān)聯(lián)，用于與脊髓7直接接觸。根據(jù)優(yōu)選的植入實(shí)施例，一旦分開包圍脊椎的肌肉，外科醫(yī)生施行脊髓椎板切除術(shù)，在脊髓管中插入輔助探測(cè)器14，并且借助聚合樹脂重新構(gòu)成脊椎。參考圖3、4和5，并根據(jù)優(yōu)選的穩(wěn)定實(shí)施例，通過與主要探測(cè)器I的磁連接來確保輔助探測(cè)器14的穩(wěn)定位置每個(gè)探測(cè)器包括磁體15、16，同一探測(cè)器的磁體有同一極性，與另一探測(cè)器的磁體的極性相反。脊椎3的厚度足夠薄，以便磁體15、16通過骨壁互相吸引，并且由此使得輔助探測(cè)器14相對(duì)于主要探測(cè)器I穩(wěn)定。與借助外科線的固定相比較，這種固定是有利的，因?yàn)槠浜?jiǎn)化外科手術(shù)。輔助探測(cè)器14可有幾個(gè)功能一檢測(cè)脊髓7的神經(jīng)元活動(dòng)。為此，輔助探測(cè)器14包括傳感器17，其以產(chǎn)生電信號(hào)方式對(duì)在腦脊髓液中的某些生物分子的出現(xiàn)起反應(yīng)。輔助探測(cè)器14包括電子裝置18，以把該信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。一通過化學(xué)和/或電方式刺激脊髓的神經(jīng)元活動(dòng)。為此，輔助探測(cè)器14包括接收器19，配有用于存儲(chǔ)化學(xué)成分的膜；用于選擇性去除化學(xué)成分的與膜協(xié)同操作的微電機(jī)20，微電機(jī)20使得排出在脊髓7中的化學(xué)成分。另外，電極21可在與電極21接觸的脊髓7的軸突處施加局部電位。輔助探測(cè)器14的發(fā)射一接收器D在此包括紅外發(fā)射器22和紅外接收器23，它們與主要探測(cè)器I的紅外發(fā)射器10和紅外接收器11通過二進(jìn)制幀通訊。由此，在兩個(gè)探測(cè)器之間無需任何有線連接用于發(fā)送由電子裝置18生成的數(shù)據(jù)，或用于接收主要探測(cè)器I的命令。同樣，無線實(shí)現(xiàn)輔助探測(cè)器14的供電根據(jù)優(yōu)選裝置，天線24通過感應(yīng)而與主要探測(cè)器I的天線12連接。電子裝置18適于將在天線24中感應(yīng)的電位直接調(diào)節(jié)到由輔助探測(cè)器14直接可使用的電位。本文中優(yōu)選使用該電位以對(duì)裝配的電池25充電。 將注意到，輔助探測(cè)器應(yīng)該最小化，以便將其植入最靠近于過于敏感器官脊髓。由于其尺寸，輔助探測(cè)器受自身限制并需要連接到較大尺寸的探測(cè)器、本文中是主要探測(cè)器用于常規(guī)供電。本發(fā)明不限于以上描述的方面，并且包括落入由權(quán)利要求定義的范圍中的所有變體。特別是，盡管指出在輔助探測(cè)器14和主要探測(cè)器I之間的通訊，還有在主要探測(cè)器I和主要探測(cè)器I的遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器之間的通訊是通過紅外線輻射完成，但是也能夠使用任意其他通訊方式，例如RFID通訊或還有在主要探測(cè)器I和遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器的情況下的有線通訊。另外，盡管指出主要探測(cè)器I包括用于與輔助探測(cè)器14和與主要探測(cè)器的遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器通訊的相同系統(tǒng)，但是很顯然也能夠提供包括兩個(gè)不同的通訊系統(tǒng)的探測(cè)器。盡管在主要探測(cè)器I中描述檢測(cè)脊髓7活動(dòng)的檢測(cè)系統(tǒng)通過以紅外線方式發(fā)送電磁波，但是也能夠使用其他已知技術(shù)，例如發(fā)送超聲波。盡管描述輔助探測(cè)器是植入到脊椎3內(nèi)部以與脊髓7直接接觸，但是也能更通常地將輔助探測(cè)器植入與官能組織接觸。作為替代，可以預(yù)見將輔助探測(cè)器耦接到Alzet類型的滲透泵。
權(quán)利要求
1.用于檢測(cè)脊椎動(dòng)物的脊髓活動(dòng)的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置至少包括主要探測(cè)器(I)，主要探測(cè)器(I)的形狀使之適于固定到脊椎(3 )的骨突(2 )并且定位在所述脊椎的雙側(cè)位置，至少一個(gè)發(fā)射可與脊髓(7)相互作用的波的發(fā)射器(6)和至少一個(gè)用于接收已經(jīng)與所述脊髓相互作用的波并產(chǎn)生代表所述脊髓活動(dòng)的信號(hào)的相關(guān)聯(lián)的接收器(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的檢測(cè)裝置，其中，所述主要探測(cè)器具有夾狀件(4)的形狀，用于套住所述脊椎，并且包括葉片(5)，當(dāng)所述主要探測(cè)器在所述脊椎上定位時(shí)，葉片(5)在其延展方向上與所述骨突面對(duì)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的檢測(cè)裝置，其中，由所述主要探測(cè)器的所述發(fā)射器(6)發(fā)射和由所述相關(guān)聯(lián)的接收器(8)接收的所述波是紅外輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的檢測(cè)裝置，其中，所述主要探測(cè)器包括至少一個(gè)用于與遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器(D)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊的通訊裝置(10，11)，所述通訊裝置包括至少一個(gè)向所述遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器(D)發(fā)射信號(hào)的紅外發(fā)射器(10)和至少一個(gè)接收所述遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器(D)的信號(hào)紅外接收器(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的檢測(cè)裝置，其中，所述遠(yuǎn)端發(fā)射一接收器(D)與放置成與官能組織、尤其是所述脊髓直接接觸的至少一個(gè)輔助探測(cè)器(14)相關(guān)聯(lián)，所述探測(cè)器包括用于刺激所述官能組織的刺激裝置(19，20，21)和/或用于檢測(cè)所述官能組織活動(dòng)的檢測(cè)裝置(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的檢測(cè)裝置，其中，所述輔助探測(cè)器設(shè)計(jì)成用于與所述脊髓接觸放置，所述輔助探測(cè)器和所述主要探測(cè)器包括用于穩(wěn)定所述輔助探測(cè)器在所述脊椎中位置的磁穩(wěn)定裝置(15,16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的檢測(cè)裝置，其中，所述用于刺激脊髓的刺激裝置包括電極(21)，所述電極(21)用于對(duì)與之相接觸的天線施加局部電位。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的檢測(cè)裝置，其中，所述用于刺激脊髓的刺激裝置包括貯存器(19)，貯存器(19)存儲(chǔ)分子并與用于向所述脊髓持續(xù)釋放所述分子的釋放裝置(20)相關(guān)聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的檢測(cè)裝置，其中，所述輔助探測(cè)器包括用于遠(yuǎn)程接收電能的感應(yīng)裝置，所述感應(yīng)裝置至少包括一個(gè)天線(24 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的檢測(cè)裝置，其中，所述主要探測(cè)器包括用于遠(yuǎn)程接收電能的感應(yīng)裝置，所述感應(yīng)裝置至少包括一個(gè)天線(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)脊椎動(dòng)物脊髓活動(dòng)的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置包括至少一個(gè)主要探測(cè)器(1)，主要探測(cè)器(1)的形狀使之適于固定到脊椎(3)的骨突(2)并且定位在所述脊椎的雙側(cè)位置，至少一個(gè)發(fā)射可與脊髓(7)相互作用的波的發(fā)射器(6)和至少一個(gè)用于接收已經(jīng)與所述脊髓相互作用的波并產(chǎn)生代表所述脊髓活動(dòng)的信號(hào)的相關(guān)聯(lián)的接收器(8)。
文檔編號(hào)A61B5/1459GK102740771SQ201080051256
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者A·戈甘, F·勒薩熱, H·班納利, S·羅夕諾 申請(qǐng)人:皮埃爾和瑪利居里大學(xué)(巴黎第六大學(xué)), 蒙特利爾大學(xué), 蒙特利爾綜合理工學(xué)院公司