使用闭环反馈改善睡眠障碍性呼吸的系统和方法与流程

本公开大体上涉及用于治疗睡眠障碍性呼吸(sdb)的系统和方法，并且更具体地说，涉及用于提供以生理方式递送且基于输入到闭环算法中的生物标志物而调整的神经刺激来治疗包含阻塞性睡眠呼吸暂停(osa)在内的sdb的系统和方法。

背景技术：

1、上气道睡眠障碍(uasd)是在上气道中发生的状况，此类状况会减少睡眠时间和降低睡眠质量，从而导致患者出现日间嗜睡、疲劳和注意力不集中等症状。阻塞性睡眠呼吸暂停(osa)是一种类型的uasd，其特征是尽管同时进行呼吸运作，但由于上气道阻塞而导致气流停止。尽管阻塞，但呼吸运作继续，直到个体从睡眠中醒来。在睡眠期间，颏舌肌和保持气道通畅的其它肌肉放松，引起下颌骨和舌部向后移动，这减少了上气道容积。阻塞引起血氧水平降低，从而导致呼吸驱动增加，并且此循环一直持续到患者醒来。

2、osa非常普遍，影响美国五分之一的成年人。十五个成年人中有一个患有需要治疗的中度至重度osa。osa是最常见类型的睡眠呼吸暂停。未经治疗的osa会导致生活质量指标下降，并增加患高血压、中风、心脏病等疾病的风险。持续气道正压通气(cpap)为osa的标准治疗方法。虽然cpap是无创且高效的，但患者对其的耐受性并不好，并且cpap有多种副作用。据报导，患者对cpap的顺应性和/或耐受性通常在40％至60％之间。也可使用osa的手术治疗选择，例如前舌部肌肉复位、正颌双颌前移、悬雍垂-腭-咽成形术和气管切开术。然而，所述手术治疗选择往往具有高度创伤性(导致结构变化)、是不可逆的，并且疗效不佳和/或不一致。即使是更有效的外科手术也是不合需要的，因为其通常需要多次创伤性且不可逆的手术，这些手术可能改变患者的相貌(例如、上下颌前移)，和/或可能带来社会性歧视(例如，气管切开术)，并且发病率广。

技术实现思路

1、本公开大体上涉及用于治疗睡眠障碍性呼吸(sdb)的系统和方法，并且更具体地说，涉及用于提供以生理方式递送且基于输入到闭环算法中的生物标志物而调整的神经或肌肉刺激来改善包含osa在内的sdb的系统和方法。

2、本公开的一个方面涉及一种根据闭环算法提供刺激以改善sdb的系统。所述系统包含一个或多个传感器、计算装置和一个或多个电极。在一些情况下，传感器、计算装置和/或电极可以是神经刺激装置的一部分。一个或多个传感器可邻近前舌肌植入且被配置成记录生理数据。计算装置可包含存储指令的非暂时性存储器；以及处理器，其用以访问非暂时性存储器且分析、解码和执行指令以至少：监测由传感器记录的生理数据；在所述生理数据内标识触发事件，其中所述触发事件被标识为与睡眠相关的状况的生物标志物；以及将基于规则的分类应用于所述触发事件以基于所述生物标志物来确定是否应改变刺激信号的一个或多个参数。一个或多个电极可邻近例如舌下神经之类的神经或肌肉靶部位植入，并且被配置成在一段时间内将刺激递送到靶部位且响应于来自计算装置的信号而改变刺激的一个或多个参数。

3、本公开的另一方面涉及一种根据闭环算法提供刺激以治疗包含osa在内的sdb的方法。所述方法可包含可由包括处理器的系统执行的步骤。所述步骤可包含：监测由邻近前舌肌植入的传感器记录的生理数据；在所述生理数据内标识触发事件，其中所述触发事件被标识为与睡眠相关的状况的生物标志物；以及由系统将基于规则的分类应用于所述触发事件以基于所述生物标志物来确定是否应改变刺激的一个或多个参数。

技术特征：

1.一种系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述刺激能量的所述一个或多个参数包括脉冲宽度、振幅、频率、波形形状、电极配置、脉冲内间隔或脉冲斜变速率中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述刺激能量的所述一个或多个参数包括振幅，并且其中睡眠阶段为非rem阶段1或非rem阶段2的情况，与睡眠阶段为非rem阶段3或rem的情况相比，振幅更小。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述刺激能量的所述一个或多个参数包括振幅或脉冲宽度中的至少一个，并且其中睡眠阶段为非rem阶段1或非rem阶段2的情况，与睡眠阶段为非rem阶段3或rem的情况相比，振幅或脉冲宽度中的至少一个在更长的时间段内逐步增加。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述刺激能量包括脉冲串，并且其中所述脉冲串中的第一个脉冲具有比所述脉冲串中最后一个脉冲的相应振幅或脉冲宽度更小的振幅或更小的脉冲宽度中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述刺激能量的所述一个或多个参数包括振幅，并且其中如果睡眠阶段是清醒的，则振幅基本上为零。

7.根据权利要求1所述的系统，其中根据至少所述舌前肌的所述紧张性活动确定所述受试者的所述睡眠阶段，包括如果所述紧张性活动减少或停止，则确定所述睡眠阶段为rem。

8.根据权利要求7所述的系统，其中根据至少所述舌前肌的所述紧张性活动确定所述受试者的所述睡眠阶段，包括如果所述紧张性活动相对于与非rem阶段1、非rem阶段2和非rem阶段3相关的所述舌前肌的紧张性活动大幅减少，则确定睡眠阶段为rem。

9.根据权利要求1所述的系统，其中确定所述受试者的所述睡眠阶段包括监测所述emg数据的一个或多个特征，所述一个或多个特征包括振幅、频率分量、尖峰或包络中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的系统，其中确定所述受试者的所述睡眠阶段包括将所述emg数据的受试者特定的特征与至少一个睡眠阶段相关联。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述舌前肌是颏舌肌或颏舌骨肌中的至少一个。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，在确定所述受试者的所述睡眠阶段正在进入非rem阶段1或非rem阶段2时，所述处理器使所述电极在受试者通过随后的睡眠阶段进展时使用刺激斜变提供所述刺激能量。

13.一种用于治疗睡眠期间气道容积减少的患者的系统，所述系统包括：

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述治疗参数不同于所述初始参数。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括所述刺激能量的振幅、所述刺激能量的脉冲宽度、所述刺激能量的频率、所述刺激能量的波形形状或所述电极相对于至少一个目标神经或目标肌肉的位置中的至少一个。

16.根据权利要求13所述的系统，其中所述电极包括多个电极，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括多个电极的配置。

17.一种系统，包括：

18.根据权利要求17所述的系统，其中优化所述刺激能量包括调整一个或多个刺激参数和/或选择用于刺激的电极。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述一个或多个刺激参数包括脉冲宽度、振幅、频率、波形形状、电极配置、脉冲内间隔或脉冲斜变速率中的至少一个。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述一个或多个刺激参数包括振幅，并且其中睡眠周期的阶段是非rem阶段1或非rem阶段2的情况，与睡眠周期的阶段是非rem阶段3或rem的情况相比，振幅更小。

21.根据权利要求17所述的系统，其中所述一个或多个刺激参数包括振幅或脉冲宽度中的至少一个，并且其中睡眠周期的阶段是非rem阶段1或非rem阶段2的情况，与睡眠周期的阶段是非rem阶段3或rem的情况相比，所述振幅或所述脉冲宽度中的至少一个在更长的时间段内逐步增加。

22.根据权利要求17所述的系统，其中所述一个或多个刺激参数包括脉冲串，并且其中所述脉冲串中的第一个脉冲具有比脉冲串中最后一个脉冲的相应振幅或脉冲宽度更小的振幅或更小的脉冲宽度中的至少一个。

23.根据权利要求17所述的系统，其中所述emg数据识别舌前肌的阶段性活动和紧张性活动。

24.根据权利要求17所述的系统，其中所述emg数据根据所述舌前肌的所述阶段性活动和紧张性活动识别睡眠周期中的所述阶段。

25.根据权利要求17所述的系统，其中根据所述舌前肌的所述紧张性活动识别所述受试者睡眠周期中的所述阶段，其中如果所述舌前肌的所述紧张性活动减少或增加，则睡眠周期中的所述阶段被识别为rem。

26.根据权利要求17所述的系统，其中识别所述受试者的所述睡眠周期的所述阶段包括监测所述emg数据的一个或多个特征，所述一个或多个特征包括振幅、频率分量、尖峰或包络中的至少一个。

27.根据权利要求17所述的系统，其中识别所述受试者的所述睡眠周期的所述阶段包括将所述emg数据的受试者特定的特征与所述睡眠周期的至少一个阶段相关联。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述受试者特定的特征特定于体位、下颌位置、运动和其他生理参数。

29.根据权利要求17所述的系统，其中所述emg数据识别所述受试者吸气或呼气的变化。

30.根据权利要求17所述的系统，其中所述舌前肌是颏舌肌。

31.根据权利要求17所述的系统，其中，在确定所述受试者的所述睡眠周期的所述阶段正在进入非rem阶段1或非rem阶段2时，所述处理器在所述受试者通过所述睡眠周期的后续阶段进展时，使用刺激斜变使所述电极提供所述刺激能量。

32.一种用于治疗睡眠期间气道容积减少的患者的系统，所述系统包括：

33.根据权利要求32所述的系统，其中所述治疗参数不同于所述初始参数。

34.根据权利要求32所述的系统，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括所述刺激能量的振幅、所述刺激能量的脉冲宽度、所述刺激能量的频率或所述刺激能量的波形形状中的至少一个。

35.根据权利要求32所述的系统，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括所述电极相对于至少一个目标神经或目标肌肉的位置。

36.根据权利要求32所述的系统，其中所述电极包括多个电极，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括所述多个电极的配置。

37.根据权利要求32所述的系统，其中确定所述治疗参数包括评估所述eemg数据的包络或振幅中的至少一个。

38.根据权利要求32所述的系统，其中通过计算装置上的软件应用程序控制所述刺激能量的滴定。

39.根据权利要求38所述的系统，其中所述计算装置远离所述患者。

40.根据权利要求38所述的系统，其中描述所述气道容积增加由所述软件应用程序自动执行。

41.根据权利要求32所述的系统，还包括，在患者睡眠时将具有所述治疗参数的所述刺激能量递送给至少一个目标神经或目标肌肉后，重新滴定所述刺激能量。

42.根据权利要求32所述的系统，其中所述气道肌肉是舌前肌。

43.根据权利要求32所述的系统，其中所述气道肌肉是颏舌肌。

44.根据权利要求32所述的系统，其中所述目标肌肉是所述气道肌肉。

45.根据权利要求32所述的系统，其中所述目标神经是舌下神经。

46.根据权利要求32所述的系统，其中所述电极和所述传感器为相同结构。

47.一种用于治疗睡眠期间气道容积减少的患者的系统，该系统包括：

48.根据权利要求47所述的系统，其中所述治疗参数相对于所述初始参数被修改。

49.根据权利要求47所述的系统，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括所述刺激能量的振幅、所述刺激能量的脉冲宽度、所述刺激能量的频率、所述刺激能量的波形形状或所述电极相对于所述至少一个目标神经或目标肌肉的位置中的至少一个。

50.根据权利要求47所述的系统，其中所述电极包括多个电极，其中所述初始参数和所述治疗参数各包括所述多个电极的配置。

51.根据权利要求47所述的系统，其中通过计算装置上的软件应用程序控制对所述刺激能量的滴定。

52.根据权利要求51所述的系统，其中所述计算装置远离所述患者。

53.根据权利要求51所述的系统，其中由所述软件应用程序自动执行将所述eemg数据与所述参考数据进行比较。

54.根据权利要求47所述的系统，还包括，在患者睡眠时将具有所述治疗参数的所述刺激能量递送给所述至少一个目标神经或目标肌肉后，重新滴定所述刺激能量。

技术总结
本公开涉及使用闭环反馈改善睡眠障碍性呼吸的系统和方法。根据闭环算法提供神经刺激以治疗睡眠障碍性呼吸(SDB)，所述SDB包含阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)。所述闭环算法由包括处理器(其可在神经刺激器内)的系统执行。所述闭环算法包含：监测由邻近前舌肌植入的传感器记录的生理数据(例如，EMG数据)；在所述生理数据内标识触发事件，其中所述触发事件被标识为与睡眠相关的状况的生物标志物(例如，吸气)；以及将基于规则的分类(其可以学习)应用于所述触发事件以基于所述生物标志物来确定是否应改变刺激的一个或多个参数。

技术研发人员：A·V·卡帕索,J·尼克尔斯,F·A·帕佩,K·爱默生
受保护的技术使用者：十二医药股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5