[发明专利]用于非侵入式自主神经活动监视的系统和方法

说明书

交叉引用

本申请基于2012年12月7日提交的题为“System and Method for  Non-Invasive Autonomic Nerve Activity Monitoring”的美国序列第 61/734,771号以及2013年6月6日提交的题为“System and Method for  Non-Invasive Autonomic Nerve Activity Monitoring”的美国序列第 61/831,817号、要求它们的优先权，并通过引用将它们整体合并到本文中。

政府权利

本发明是在政府资助下进行的，所述资助来自国立卫生研究院给予的 HL071140。政府拥有本发明中的某些权利。

背景技术

本公开内容一般地涉及用于监视神经活动的系统和方法，具体地，涉 及用于采用皮电极和皮下电极进行神经活动的非侵入式监视的系统和方 法。

医学领域和生物学领域中的许多诊断和治疗方法依赖于对患者和测 试对象的神经活动的测量。人类和其他动物的神经活动生成通过电子装置 如示波器和其他电信号处理装置可检测的电信号。为了检测神经活动，将 一个或多个导体或电极接近被测量的神经而放置。电极可以接收电信号用 于进一步医疗分析。许多医疗方法还使用电极来向神经递送电信号从而引 起患者的响应。

心脏护理是医疗中的在很大程度上利用对神经活动的测量的一个特 定区域。自主神经系统中的活动对心率和血压的变异性进行控制。自主神 经系统的交感神经分支和副交感神经分支对心脏活动进行调节。已知交感 神经活动(SNA)的升高的水平与心脏衰竭、冠状动脉疾病相关，并且可 能与高血压的引发相关联。SNA还被认为是包括心源性猝死的心律紊乱 预测器的重要因素。因此，根据对SNA的测量而产生的“自主神经张力” 的诊断指标具有相当大的临床价值。如本领域技术人员所知的，自主神经 活动的临床应用大多来源于生物扰动，像β受体阻断剂在高血压管理中的 使用。而已知SNA的升高的水平与这些医疗条件相关，所以在交感神经 测量可以成为有用的诊断或预后工具之前，需要对由交感神经产生的特定 电信号进行更精确的分析。现有技术中的缺陷导致整合植入式电子增强 (像遥测、片上放大、存储器以及运动传感器)中存在的一些困难或差的 自主信号质量。

测量神经活动的一个挑战是交感神经中的电信号的量值相对低，而存 在于患者中的各种其他电信号提供对交感神经活动的检测和隔离进行干 扰的噪声。例如，在人体和许多动物体中，相对于神经的电信号的幅度， 心肌的电活动生成更大幅度的电信号。体内的其他肌肉还可以生成大的电 信号，但是在任何神经监视操作中，持续发生心跳的心肌收缩，并且来自 心肌收缩的电信号在监视神经纤维的较低幅度信号时存在困难。

在现有技术中，医生或医疗保健专业人员对患者执行微小神经照相术 操作以监视神经活动。在微小神经照相术中，一个或多个金属电极或玻璃 电极被插入到患者体内且非常接近神经纤维束。电极形成为细针，医生将 每个电极的针尖非常接近神经束而放置以用来精确监视神经束的电活动。 将电极非常接近神经而放置以使电极能够检测由于神经活动而生成的电 信号，并且对神经活动与体内由于例如心肌活动而产生的较大的电信号进 行区分。电极接收与神经纤维束的神经活动对应的电信号，并通过电导联 从电极传播电信号以使用电子监视设备进行显示和处理。因为电极被插入 到患者的体内，所以微小神经照相术是侵入式操作。在一些情况下，医生 采用针电极刺穿患者的皮肤来监视靠近身体的表面的一些神经纤维。在待 被监视的神经位于体内较深处的情况下，医生必须执行手术来植入电极。

虽然微小神经照相术在监视某些类型的神经活动方面是有效的，但是 所述操作包括若干缺点。因为微小神经照相术是侵入式操作，所以患者通 常被固定以在监视过程中防止损坏电极、对患者造成伤害以及保持电极的 非常接近神经纤维的位置。在微小神经照相术期间，医生或医疗专业人员 插入电极并且在相对短的监视时段后移除电极，这就阻止了对神经活动的 长期监视，并且需要患者住在医院或其他医疗机构以进行神经监视。此外， 因为神经位于体内的难以接近的区域，所以微小神经照相术不适合于监视 人类患者的许多神经。例如，虽然微小神经照相术用于对动物测试对象的 心脏神经活动进行研究，但是没有批准微小神经照相术用于监视人类接近 于心脏的神经纤维如星状神经节。