CN103349814B - 治疗马的气道疾病的装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及治疗马的气道疾病的装置和系统。具体来说，通过电刺激气道组织缓解了马的气道疾病。具体的疾病和技术包括进行电刺激以缓解喉部偏瘫。起搏器处理器产生电治疗信号，施加到马的上气道组织，治疗上气道疾病。一个或多个刺激电极与上气道组织界面连接，用于将治疗信号投送到上气道组织。

Description

治疗马的气道疾病的装置和系统

本申请是申请日为2007年12月21日、中国国家申请号为200780046449.X、发明名称为“治疗马的气道疾病的装置和系统”申请的分案申请。

本申请要求2006年12月22日提交的美国临时专利申请60/871,533的优先权，其内容在此引为参考。

发明领域

本申请涉及解除马的气道损伤。

背景技术

图1显示了与马的头部有关的各种解剖结构。其中，气道结构、特别是喉部，容易感染各种疾病，影响马的健康及其正常行动的能力。喉部受喉返神经（RLN）的支配，喉返神经包含对杓状软骨及其相关声襞的外展肌/开肌和内收肌/闭肌进行神经支配的运动纤维。

喉部偏瘫是一种影响左侧喉返神经的远端轴突疾病，引起被称为喉部偏瘫/轻瘫的单侧疾病。左侧喉返神经损伤通过使声襞的运动停止在正好位于中线侧方的位置上，而同时损害了这两者的功能。这种疾病的原因是未知的，尽管怀疑有遗传体质。其它可能的原因包括直接的外伤、铅中毒、肝脏疾病和病毒感染。尽管发生了这种左侧声襞麻痹，但静息肺通气是足够的，因为在每次吸气时对侧杓状软骨仍然能够发生外展。但是，在动作过程中，喉部的横截面积由于患病的软骨在吸气过程中进一步塌陷而进一步减小。这导致动作时伴有异常上呼吸道杂音的显著气流减少。在用于竞赛的马中，气流量减少干扰表现，并可损害马的竞赛能力。在罕见的病例中，疾病可能是双侧的，由于杓状软骨塌陷增加，如果存在任何加强的吸气驱动，则将导致静息时严重的气道堵塞，引起呼吸困难，并可能导致死亡。

目前，修复性喉成形术是喉部偏瘫的优选外科治疗方法。将瘫痪的左侧杓状软骨在开放的位置上缝合以恢复气流。对用喉成形术治疗的赛马的术后表现进行的回顾性分析显示出成功率中等，但有许多并发症。参见例如KiddJA,SloneDE,TreatmentOfLaryngealHemiplegiaInHorsesByProstheticLaryngoplasty,VentriculectomyAndVocalCordectomy,（通过修复性喉成形术、喉室切除术和声带切除术在马中治疗喉部偏瘫）Vet.Rec.150:481-484,2002；GreetTRC,BakerGJ,LeeR.,TheEffectOfLaryngoplastyOnPharyngealFunctionInTheHorse,（喉成形术在马中对咽功能的影响）Eq.Vet.J.,11:153-158,1979；RussellAP,SloneDE,PerformanceAnalysisAfterProstheticLaryngoplastyAndBilateralVentriculectomyForLaryngealHemiplegiaInHorses:70Cases(1986-1991),（在马中对喉部偏瘫进行修复性喉成形术和双侧喉室切除术后的性能分析分析：70例（1986-1991））J.Am.Vet.Med.Assoc,204:1235-1241,1994；HawkinsJF等，LaryngoplastyWithOrWithoutVentriculectomyForTreatmentOfLeftLaryngealHemiplegiaIn230Horses,（在230匹马中使用带有或不带有喉室切除术的喉成形术治疗左侧喉部偏瘫）Vet.Surg.,26:484-491,1997;StrandE.等，CareerRacingPerformanceInThoroughbredsTreatedWithProstheticLaryngoplastyForLaryngealNeuropathy:52Cases(1981-1989),（用修复性喉成形术治疗喉部神经病变的纯种马的职业比赛表现：52例（1981-1989））J.Am.Vet.Med.Assoc,217:1689-1696,2000；在此全部引为参考。

这样的外科手术的主要并发症与左侧杓状软骨的不全外展有关，在大约40%的马匹中引起对连续运动的不耐受，修复缝线的松弛导致到第6周时在几乎所有马匹中失去了一部分最初的外展程度，以及在25%的马匹中有持续的呼吸杂音。参见例如DucharmeNG,HackettRP,WhatistheTrueValueofLaryngealSurgery?（喉部外科手术的真正价值是什么？）,CompContEduc,13:472-475,1991；DixonPM等，LongTermSurveyOfLaryngoplastyAndVentriculocordectomyInAnOlderMixed-BreedPopulationOf200Horses.Part1:MaintenanceOfSurgicalArytenoidAbductionAndComplicationsOfSurgery.（在200匹老龄混血马群体中喉成形术和喉室声带切除术的长期调查。第一部分：手术杓状外展的维持和外科手术的并发症）EqVetJ35:389-396,2003；DixonPM等，LongTermSurveyOfLaryngoplastyAndVentriculocordectomyInAnOlderMixed-BreedPopulationOf200Horses.Part2:Owner'sAssessmentOfTheValueOfSurgery,（在200匹老龄混血马群体中喉成形术和喉室声带切除术的长期调查。第二部分：马主对外科手术价值的评价），EqVetJ35:397-401,2003；FerraroGL,LaryngealHemiplegiaInCurrentPracticeOfEquineSurgery,（马外科学现行实践中的喉部偏瘫），WhiteNA和MooreJN主编，PhiladelphiaJ.B.LippincottCo,pp251-255,1990，所有这些在此引为参考。

尽管这些常规的治疗方法在某些马匹中有用，但它们明显不够理想，因为它们具有中等的成功率、明显的并发症，并且不能减缓疾病的发展。因此，疾病达到这些方法不再能够有所帮助的状态，通常也就是几个月的事情。

尽管有许多实验已经尝试开发了、并且已有许多专利描述了用于人类咽喉疾病的植入式电治疗系统，但是还没有开发出任何用于马的这类系统。正如在表1中总结的和下面解释的，马的临床状况与人类很不相同，对于电治疗系统有多得多的技术挑战。

表1-人类和马的单侧喉部偏瘫之间的差别

因此，显然，单侧偏瘫有非常不同的状况，需要不同的治疗方法来获得成功，在一个物种中起作用的方法不一定适合其它物种。在人类中，气道损害通常在两个声襞都瘫痪时发生。相反，在马中，当单个声襞瘫痪时就会出现状况。由于在吸气过程中在气道内产生了巨大的负压，即使是一个声襞的轻微变弱也将会把该声襞拉入气道。马在运动期间将其声襞完全外展，使得PCA肌肉以高速度紧张活动数分钟到数小时。此外，在人类中，单侧瘫痪主要影响内收，因此，在人类中内收刺激是单侧瘫痪的主要靶。内收刺激要简单得多，因为有四倍这么多的内收肌，它们的阈值较低（所以它们可以简单地通过较低的振幅分别刺激），并且与声带背面的外展肌相比，它们的解剖学位置较浅表。

在人类中，美国专利7,069,082（在此引为参考）描述了在联带运动性神经再支配肌肉的情况下，对声带瘫痪进行喉部刺激。声带瘫痪治疗的其它喉部刺激专利强调了诊断出去神经支配的声带肌肉。例如，在人类睡眠时呼吸暂停的情况中，肌肉和它们的支配神经是完整的。但是，马的喉部偏瘫有不同的机制，其中发展中的远端轴突病使声襞运动停止在刚好位于中线的侧边——不存在联带运动性神经再支配，去神经支配处于最后阶段，但是随后通过神经进行的刺激将不再起作用。相反，天然信号通过神经的传递看来受损害（comprised），因为肌肉在任何相对长时间运动的阶段中（IV级）或仅仅在剧烈运动的情况下（III级）不活动，但是，肌肉可以通过神经电刺激被最大限度激活（象在没有患病的马中那样）。

因为马中的疾病是由于轴突丧失，因此可以预计大多数表现出声襞不动的马匹的运动神经元将减少或缺失。因此，用电刺激复苏声襞将需要针对去神经支配的PCA肌肉。在任何情况下，直接肌肉刺激是困难的，对于较大的肌肉例如马中的肌肉来说有更多的技术问题。

此外，任何用于治疗马病症的装置绝不能仅仅有效，而且必须符合监督马类运动的管理机构的规定。在纯种马比赛中，这要求装置绝不能给马带来不公正的优势。此外，不允许损害马匹的表现。特别是，由于赌马是该运动的一个整体部分，因此不能存在调整装置以操控马匹表现的方法。

本文中使用的术语“瘫痪”用来指完全失去肌肉的神经支配，而“轻瘫”用于指称由于运动神经分布或活性降低而导致的肌肉变弱，“联带运动”是指拮抗性肌肉的不适当地共同收缩。

发明概述

本发明的实施方案针对在马中治疗气道疾病。起搏器处理器产生了电治疗信号，该信号施加到马的上气道组织，用于治疗上气道疾病。一个或多个刺激电极与上气道组织界面连接，用于将治疗信号投送到上气道组织。

在各种更具体的实施方案中，装置的至少一部分可以植入到马中。装置的植入部分可以经皮或透皮与装置位于马外部的部分进行通讯。例如，经皮通讯可以基于电磁感应、声能、光能和电容耦合中的至少一种。当对装置进行操作，向装置的植入部分提供外部信号时，装置的一部分可以暂时放置在马的表面上。治疗信号可以源自肌电图、眼震电图、电声门图、脑电图、生物电势传感器、超声传感器、霍尔（Hall）传感器、麦克风、压力传感器、应变传感器、机械变形传感器和运动传感器中的至少一种。植入部分可以包含透皮或经皮充电的电源。在其它具体的实施方案中，装置的至少一部分可以整合在马的赛具中。

在具体的实施方案中，电治疗信号可以根据源自马的生物功能的信号施加到马的上气道组织上。上气道疾病可以包括声襞瘫痪、声襞轻瘫、单侧声襞疾病、双侧声襞疾病、喉部偏瘫、喉部轻偏瘫、神经元变性、软腭背侧移位、鼻咽塌陷、会厌软骨后倾、轴突变性、远端轴突病以及鼻翼沟瘫痪。治疗信号可以使用双相波形施加到上气道组织上。刺激电极可以基于袖套电极（cuffelectrode）、多极袖套电极、三极袖套电极、扁平神经电极、神经外电极、轴电极、纵行神经束内电极、细丝电极、微机械电极、栅电极（sieveelectrode）和U型钉电极（stapleelectrode）中的至少一种，任何这些电极都能够被差异激活，引起对上气道组织特定区域的刺激。

在具体的实施方案中，上气道组织包括气道结构的一个或多个神经，例如喉返神经的外展肌分支的一个或多个轴突。上气道组织可以包含与气道组织有关的肌肉组织，例如包括环杓后肌组织的环杓肌组织。电刺激信号可以引起声带组织的外展。电信号可以在数小时的时间内连续投送，直到装置关闭。

具体的实施方案还可以包括一个或多个治疗传感器，用于感应与装置操作相关的至少一种治疗参数。具体来说，治疗参数可以涉及马气道的空气流动特征、马气道组织的收缩特征、马身体一部分的电学特征、马身体一部分的温度、马身体一部分的pH、马身体一部分的化学成分、以及马生理状态中的至少一种。

实施方案还可以包含治疗核查监控器，用于核查性监控起搏器处理器的运行。记录日志可以记录至少一种治疗参数。治疗核查监控器在起搏器运行时可以产生外部信号，例如通过用电极刺激肌肉实现马肌肉的可见运动。

本发明的实施方案还包含在马中治疗上气道疾病的自适应气道治疗系统。一个或多个传感器感应与治疗系统的运行有关的至少一种治疗参数。通过产生电治疗信号作为至少一种治疗参数的函数，起搏器处理器对至少一种治疗参数作出响应，来治疗上气道疾病。一个或多个刺激电极与上气道组织界面连接，将治疗信号投送到马的上气道组织。

在各种这样的具体实施方案中，治疗传感器可以可以在外面放在马上，和/或植入到马体内。治疗传感器可以通过一条或多条导线与起搏器相连，和/或整合到容纳有起搏器处理器的机壳中。治疗信号还可以是一个或多个刺激电极的函数、或马专家、或其某些组合。

在其它具体实施方案中，治疗参数可以与一个或多个刺激器电极投送的治疗信号的功效有关，例如与声带的功能、对上气道组织另一区段的机能、以及马体内的某些其它参数中的至少一个有关。此外或备选的，治疗参数可以包括压力、收缩力、气流速率、气流压力、气流量、气流速度、温度、阻抗、pH以及化学成分中的至少一个。治疗参数可以与马基于心脏活动、呼吸活动和肌电图活动中的至少一种的活动水平有关。治疗参数可以与马的姿势或活动水平有关，例如马是睡着的还是清醒的。

在具体的实施方案中，治疗传感器可以植入到马的身体中，和/或可以包含检测马的活动水平的加速度计。

治疗信号可以是治疗参数的有规律的定期分析的函数，或治疗参数的不规律的非定期分析的函数。治疗传感器可以连续或定期感应生理状况。起搏器处理器可以以选定的时间间隔捕获治疗参数，可以选择时间间隔来节约与系统相连的电源。此外或备选，起搏器处理器可以对来自用户界面的用户输入、例如基于来自用户的磁性输入作出响应，来捕获治疗参数。

本发明的实施方案还包括治疗核查系统，用于在对象中核查对上气道疾病例如马喉头偏瘫的适当治疗。通过产生是至少一种治疗参数的函数的电治疗信号，起搏器处理器对至少一种治疗参数作出响应，来治疗上气道疾病。一个或多个刺激电极与上气道组织界面连接，将治疗信号投送到对象的上气道组织。治疗核查监控器对与起搏器处理器的运行有关的至少一种治疗参数进行核查性监控。

在其它这样的具体实施方案中，对象具体来说可以是马。治疗核查监控器可以包含日志系统，用于记录与刺激方案的依从性。核查性监控可以包括核查所需的治疗标准得到满足，以防止错误的治疗响应、对马的不利之处或不正当的有利之处；核查装置是工作的并且恰当执行功能；核查与下注相关的安全措施的依从性；和/或产生外部信号以指示系统的运行，例如外部光或无线电信号。外部信号由独立的信号刺激器产生，用于刺激指示性肌肉产生外部可见的效应，例如当系统运行时活动外耳使得外耳斜摆或转动。

具体的实施方案还可以包含至少一个治疗传感器，用于感应电刺激、由刺激唤起的组织活动的生物电势、声襞外展以及与声带位置有关的气流变化中的至少一种。治疗传感器可以通过根据气道声音、声门下压力和温度中的至少一种来监测适合的气流的至少一种，而感应声襞外展。治疗传感器还可以根据声襞位移来感应声襞的运动，例如通过喉部组织应变计、跨声门光感应、喉部组织阻抗变化以及声襞的视频观察中的至少一种来进行测量。治疗传感器可以感应吸入气流的干扰，例如以与声门下、气管或胸腔内气管外的至少一个相关的压力为依据的吸入气流干扰。治疗传感器可以通过例如全身性生理信号、包括血氧减少和CO₂增加中的至少一种，来感应运动过程中的无效呼吸。治疗传感器可以包括无线电听诊器和/或附着于对象气管附近皮肤上的麦克风换能器。例如，外部无线电发送器可以与麦克风换能器通讯，从远处监测马的呼吸。

本发明的实施方案还包括轴突治疗系统，用于治疗马的神经变性性气道疾病。起搏器处理器通过基于对马的上气道中的靶组织进行电刺激而提供轴突疗法，治疗神经变性性气道疾病。一个或多个轴突电极将界面组件与神经组织相连。

在这样的具体实施方案中，靶组织可以包括气道结构的一个或多个神经，例如运动神经和/或感觉神经；例如马的喉返神经。电刺激可以包括喉返神经外展肌分支轴突的区域性刺激。区域性刺激是指仅仅刺激神经横截面中选定的区域，这样只激活在该神经区域中的神经纤维，而不是激活神经中的所有神经纤维。靶组织可以包括与气道组织有关的肌肉组织，例如环杓后肌组织，或杓状软骨。电刺激可以包括外展声带组织例如巨大外展（titanicabducting）。

在其它具体的实施方案中，气道疾病可以包括单侧或双侧声襞疾病、喉部轻偏瘫或喉部偏瘫。电刺激可以使用双相波形和/或阴极波形。电刺激可以促进轴突再生，减缓轴突变性，或在气道疾病发作之前阻止轴突变性。此外或可选地，电刺激可以是低于阈值的，不引起肌纤维的活动。

附图简述

图1显示了马头部中的各种解剖结构。

图2显示了用于马气道疾病的气道治疗系统的代表性实施方案中所涉及的各种功能性模块。

图3A-D显示了可以使用的具体电极排列的一些非限制性例子。

图4显示了U型电极排列的各种元件。

图5概括了各种可能的具体电极构型在电极选择性和对患病组织的侵入性之间的权衡和有关的相互作用。

图6显示了用于对气道治疗进行参数调整的各种部件。

具体实施方案的详细描述

本发明的各种实施方案针对治疗马的气道疾病，例如喉部偏瘫（局部瘫痪）。尽管已知这种疾病是神经疾病（与神经元丧失有关的疾病），但出人意料地发现了对瘫痪的声襞的支配神经进行电刺激，导致声襞的完全外展。此外，这种外展可以连续维持数小时。而况，外展是有力的，足以对抗马在运动或劳动过程中产生的气道内高负压。

本发明的实施方案刺激了马的气道神经。这与以前针对肌肉组织用于人类治疗的系统相反（除了美国专利7,069,082之外，该专利如上所述刺激了人类的联带运动性再支配神经，所述神经与患病的马中的神经不同，患病的马中神经受损但是没有去神经支配，因此不是再支配神经）。因此，用于与吸气同步的触发刺激的传感器不是必需的。此外，本发明的实施方案提供的刺激不像在以前的人类系统中那样仅仅是吸气过程中的几秒，而是被施加多达数小时。在人类中这在几分钟（viewminutes）后将使肌肉疲劳，因此，在这种疲劳阶段之后，这种刺激将不再具有使肌肉运动的功能，直到肌肉放松之后。通过使用与马中相同的参数刺激人类神经数小时，人类肌肉将可能被不可逆地损伤。

电气道治疗系统

电气道治疗系统的实施方案包含执行一种或多种功能的植入部分。例如，植入物可以通过独立的电子元件或通过对来自外部部件的信号进行依赖性加工来产生组织刺激信号。植入物也可以记录感应到的信号，例如与监测系统运行有关的信号。在某些实施方案中，一个或多个植入物可以同时刺激和感应周围的组织。导线可以以可拆卸的或不可拆卸的方式进行连接，用于将刺激信号传送到电极或记录从电极和/或传感器传来的信号。

图2显示了用于马气道疾病的气道治疗系统200的代表性实施方案中所包括的各种功能性模块。起搏器处理器201产生电治疗信号，施加到马的上气道组织上，用于治疗上气道疾病。除了提供治疗信号之外，在具体实施方案中，起搏器处理器201还可以执行其它有用的功能，包括但不限于监测和分析刺激信号、传感器信号和/或其它治疗信号。起搏器处理器还可以提供可编程的界面，用于调节系统中的其它元件并控制这些其它元件的功能发挥。

在图2显示的实施例中，起搏器处理器201是系统的外部元件，例如位于马皮肤上的机壳中或整合在马具中。在其它具体实施方案中，起搏器处理器201可以植入到马中。在例如图2所显示的外部实施方案中，起搏器处理器201将治疗信号（以及任何其它对系统200的植入部分有用的信号，例如，功率信号）提供给外部线圈202，该线圈将信号与相应的内部线圈203感应偶联。这样的线圈排列与在人类耳蜗植入物领域中熟知的线圈排列相似。

植入的线圈203接收到的治疗信号被输入到刺激组件204，刺激组件204产生电治疗信号，供与受治的上气道疾病有关的靶上气道组织界面连接的一个或多个刺激电极206应用。

图2中的实施方案还具有传感器207，它感应与系统200运行有关的一种或多种治疗参数。例如，气流特征和其它生理数据。传感器207的信号被传感器组件208处理，可以为刺激组件204提供反馈和/或返回到起搏器处理器201（例如通过负荷调制从内部线圈203返回到外部线圈202）。来自传感器207的反馈信号可以被系统的外部部件使用，例如一般被起搏器处理器201使用，或更具体来说被治疗核查监控器209使用，该监控器核查系统200的正常运行，例如，以确保与一个或多个管理机构可能要求的与赌马相关的安全措施的依从性，或更普遍情况下，根据从各种系统部件收到的信息监测系统200的运行。系统200也可以包含记录日志210，它记录各种与系统200运行有关的信息，例如来自传感器207的一种或多种治疗参数的定期值。

系统200的具体实施方案可以是完全位于马外部的、完全植入的、或同时具有外部和内部部件的。同时具有外部和内部部件的系统200的实施方案可以穿过马的皮肤传送信息和/或能量。外部部件可以永久固定在马的表面，或在刺激组件204起作用时暂时放置，或间歇放置，以便例如为植入电池205充电、为刺激组件204编程、或打开和关闭刺激组件204。

示例的实施方案包括但不限于经皮或透皮传递能量或信息的系统200。经皮的系统带有直接的线圈或等效的硬件，将信息和能量传过皮肤或粘膜。一般来说，长期越过皮肤或粘膜放置的外源物体有引起感染的风险。但是，在本技术领域中已知的较新的技术能够使皮肤或粘膜向内生长到线圈的表面上，以保护线圈经皮进入。出于美观目的，经皮装置可以在外观上表现为装饰性的穿刺，例如人类使用的耳环。

备选或此外，系统200的植入的和外部部件可以透皮相连，如图2所示的外部线圈202和相应的内部线圈203。除了例如图2中显示的电磁感应线圈的排列之外，在本技术领域中已知的透皮系统还包括声能、光能（例如美国专利No.5,387,259）和/或电容耦合方法。可以存在能量和/或数据传递系统，将透皮接线与第一个植入部件、以及第一个植入部件和第二个植入部件（例如刺激组件204）的换能器系统相互连接起来。这样的系统200的例子包括但不限于从外部部件到第一个植入线圈203的第一个感应接线，以及针对植入的刺激组件204与植入的第二感应接线的植入连接。这种排列可以用于例如故障或升级的情况下更换系统200的部分，或令系统200的不同部件具有分2期的植入程序。

外部部件可以执行各种功能，例如改变或改编系统200植入部分的参数。外部部件可以放置在马的眼罩或其它赛具之下或之中。除了图2中显示的具体排列之外，外部部件的其它例子可以包括感应线圈、电子线路、无线遥测设备、检测系统、处理器和电源（例如电池）。在具体的实施方案中，外部部件可以只发送电能信号（例如为植入电池205重新充电）、只发送数据信号（例如用于刺激组件204的刺激信号）、只发送控制信号（例如控制或改变植入部件例如刺激组件204、刺激电极206和/或治疗传感器207的参数），或其任何组合。

外部和内部部件需要适当的机械固定，以便在激烈的运动过程中保持结合。此外，部件的移动压迫任何线圈，导致它们靠近或远离部件，有可能引起线圈断裂。外部固定方法的例子包括胶水、胶带、缝线、磁铁、穿孔、绕着动物的绑带、或利用现有的马匹装备例如笼头、眼罩、鬃毛驯服器（manetamer）和马鞍。作为非限制性的例子，外部线圈202可以放在马笼头上覆盖植入的植入线圈203的区域中。

在一个实施方案中，刺激组件204将被打开，并将连续工作直到被关闭。在其它实施方案中，刺激组件204的运行将由从动物获得的信号来触发，所述信号包括但不限于下列。

一种方法使用了另一个吸气肌肉的肌电图（EMG）。在这种实施方案中，治疗系统200包括：a)传感电极207，适合与吸气过程中收缩的功能正常的肌肉电偶联，并用于提供指示其肌肉活动的电信号；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受来自传感电极207的传感信号并为刺激电极206提供刺激信号。在起搏器运行中，功能障碍的环杓后肌与功能正常的肌肉的活动基本上同步受到刺激。在吸气过程中收缩的功能正常的肌肉可以是对侧健康的环杓后肌，或膈肌，或其EMG显示出与吸气信号高度关联性的其它肌肉。

另一个实施方案是基于眼震电图（ENG）的治疗系统200，包括：a)传感电极207，适合与在吸气过程中收缩的功能正常的神经电偶联，并提供指示其神经活动的电信号；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)偶联的起搏器处理器201，接受来自传感电极207的传感信号，并为刺激电极206提供与传感电极207提供的电信号基本上同步的刺激信号。在起搏器运行中，功能障碍的环杓后肌与功能正常神经的活动基本上同步受到刺激。在吸气过程中收缩的功能正常的神经可以是膈神经，或其ENG显示出与吸气信号高度关联的其它神经。

实施方案可以是基于电声门图（EGG）的治疗系统200，包括：a)传感电极207，适用于电偶联以测量声襞接触区域（称为电声门图-EGG。EGG包括在电极的帮助下通过声襞之间的高频低电流的信号。传感电极207放置在甲状软骨板任一侧或靠近声襞。EGG是基于组织传导电流的原理。因此，当声襞接触时，有更多的电流流过。电声门图记录的输出可用于确定声襞何时关闭或打开，以及它们关闭或打开有多快），用于提供指示声襞打开的电信号；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受传感电极207提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。在起搏器运行中，功能障碍的环杓后肌与声襞打开信号的活动基本上同步受到刺激。

另一个实施方案是基于使用脑电图（EEG）的治疗系统200，包括：a)传感电极207，适用于测量脑中通过放置在头皮之上、之中或之下、或硬膜下或大脑皮层中的电极记录到的电活动，在传感电极207放置的区域中，EEG代表来自显示出与吸气过程中吸气信号有高度相关性的大量神经元的电信号（突触后电位），并用于提供指示其活动的电信号；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受传感电极207提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。在起搏器运行中，功能障碍的环杓后肌与功能正常的脑区域活动的活动基本上同步受到刺激。

另一个实施方案可以是基于生物电势的治疗系统200，包括：a)传感电极207，用于测量与声襞打开或吸气过程中气流量高度相关的电信号的生物电势；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受来自传感电极207的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。

电极安装

系统电极可以放置在动物的皮肤或粘膜上，或在身体内靠近靶组织的地方。例如，电极可以直接靠近靶神经，在这里它们将非常有效，并且避免将电流散布到周围组织。可以在组织周围放置多个电极，使得电极的差异活化可以导致电流流过靶的特定区域，从而激活靶的一部分。这可以被称为是可驾驭的电场。这样的电极的应用例子是激活含有针对特定肌肉的神经元的神经的一部分，同时使其余的神经元不受刺激。

图3A-D显示了可以使用的具体电极布置的一些非限制性的例子。例如，在一个具体实施方案中，如图3A所示，一对电极刺激小的神经分支以证实它们的功能，其中电极相隔2mm，并且是弯曲的，以钩住并分离用于刺激的小神经。

另一种类型的侵入性较低的电极是袖套电极，其例子显示在图3B中。这种电极可以放置在外周神经周围或在脊髓中，象一个空心管子。因此，位于袖套内部的电极与神经紧密接触。但是，在这样的实施方案中，收缩可以在电极和纤维之间设置覆盖神经的神经外膜。神经外膜起到一种电绝缘体的功能，因此这将减弱记录信号并增加刺激阈值。

多极袖套电极可用于进行选择性刺激，使得可以对神经的不同束进行刺激。例如，在管的远端、近端和中央位置各带有一个电极环的袖套电极，可用于记录神经信号和/或用于神经刺激。在记录时，通过使用电极与特定放大器结构的组合，多个袖套电极可以抑制外部噪音源，例如线路接口或肌肉的生物电信号。在刺激时，这种结构限制了电流在套圈外的扩散。

可选的实施方案使用了与袖套电极相似、但具有扁平的横截面的扁平神经电极。参见，例如D.J.Tyler,D.M.Durand,FunctionallySelectivePeripheralNerveElectrode:StimulationWithAFlatInterfaceNerveElectrode（功能选择性外周神经电极：使用扁平接口神经电极进行刺激）,IEEETransactionsOnNeuralSystemsAndRehabilitation,200210(4),pp294-303，在此引为参考。通过将神经压扁，使神经束分离得更开，有可能进行更选择性的刺激和记录。这也增加了选择性。

另一种实施方案使用了神经外电极，它被缝合在神经的神经外膜上，这种布置非常有效并非常有选择性。

图3C显示了比袖套电极更具侵入性的轴电极的例子（参见，例如T.Stieglitz,M.Gross,FlexibleBIOMEMSWithElectrodeArrangementsOnFrontAndBackSideAsKeyComponentInNeuralProsthesesAndBiohybridSystems,（将电极布置在前侧和后侧的可弯曲BIOMEMS，作为神经修复术和生物杂合系统中的关键部件），Transducers'01/EurothesensorsXV,358-361,2001，在此引为参考）。电极具有针状，带有多个侧面。将电极插入到神经组织中，使电极侧面和神经纤维之间更紧密地接触。然而，由于外周神经系统的机械刚性，植入方法是一个难点。正在开发进一步的方法，以改进这种电极的稳定性和穿透性质。此外，新的植入工具将是有用的。

纵行神经束内电极由细丝电极环和含有细针的丝状环组合而成。该针可以用来引导将薄膜电极纵向植入到神经中。只有细丝电极将留在神经内。根据电极的植入，可以获得高选择性。参见例如K.Yoshida,D.Pellinen,P.Rousche,D.Kipke,DevelopmentOfTheThin-FilmLongitudinalIntra-FascicularElectrode,（薄膜纵行神经束内电极的开发），ProceedingsOfThe5thAnnualConferenceOfTheInternationalFunctionalElectricalStimulationSociety,（国际功能性电刺激学会第五届年会会议录），279-281页,2000，在此引为参考。对于纵行神经束内电极来说，电极位点数量少的限制可以通过使用如图9中所示的聚酰亚胺基质来解决。通过使用微构造技术，可以增加电极的数量。此外，参比电极和接地电极可以包含在基质上。

作为薄膜电极的替代方案，基于硅的微机械电极可以用作针阵列。至少两种方法正在开发中。一种方法使用了锯割和蚀刻的组合从法向构建晶片；参见，例如R.A.Normann,E.M.Maynard,PJ.Rousche,D.J.Warren,ANeuralInterfaceForACorticalVisionProsthesis,（用于皮层视觉修复术的神经接口）VisionResearch,39,2577-2587,1999，在此引为参考。第二种方法在平面方向构建晶片；参见，例如K.D.Wise,DJ.Anderson,J.F.Hetke,D.R.Kipke,K.Najafi,WirelessImplantableMicrosystems:High-DensityElectronicInterfacesToTheNervousSystem,（无线可植入微型系统：与神经系统高密度电子接口）IEEEProceedings(InvitedPaper)（IEEE会刊（特邀论文）），Vol.93No.1,2004，在此引为参考。这使得电极与电子元件相组合。在每个针上可以放置许多电极。这种电极的一个缺点是，基本结构仅仅是针的排列。产生阵列需要批处理。对于硅电极阵列来说，可能需要特定的植入工具以高速度植入阵列。

一种侵入性的电极是栅电极；参见，例如A.Ramachandran,O.Brueck,K.P.Koch,T.Stieglitz,SystemTestOfASmartBi-DirectionalInterfaceForRegeneratingPeripheralNerves,（用于外周神经再生的灵敏双向接口的系统测试）Proceedings9thAnnualConferenceOfIFESSociety,（IFES学会第九届年会会议录），Bournemouth,pp425-427,2004，在此引为参考。该电极将放置在神经干的两个切口末端之间。为了引导和固定到神经上，可以将有机硅管放置在栅的两侧；参见，例如P.Dario等，RoboticsAsAFutureAndEmergingTechnology:Biomimetics,CyberneticsAndNeuro-RoboticsInEuropeanProjects,（作为未来和新兴技术的机器人技术：欧洲项目中的仿生、控制论和神经机器人技术）IEEERoboticsAndAutomationMagazine,Vol.12,No.2,pp29-45,2005；以及X.Navarroet等，StimulationAndRecordingFromRegeneratedPeripheralNervesThroughPolyimideSieveElectrodes,（通过聚酰亚胺栅电极从再生的外周神经进行刺激和记录），JPeripherNervSyst.3(2)pp91-101,1998，在此引为参考。然后通过栅电极的孔洞使神经纤维再生。某些孔洞可能用环状电极构造，以与神经纤维接触。对于植入来说，这种电极的应用包括截肢者和基础研究；参见例如P.Dario等，NeuralInterfacesForRegeneratedNerveStimulationAndRecording,（用于再生神经刺激和记录的神经接口），IEEETrans.Rehab.Eng,Vol.6,No.4,pp.353-363,1998，在此引为参考。

图3D显示了用于与再生性神经的纤维接触的栅电极的例子。通过将微型栅放置在再生途径中，纤维通过栅电极的不同孔洞再生。筛孔周围的环形电极可以与该再生纤维紧密接触。在这种情况下，感觉和运动的选择性偶联是可能的；参见，例如P.Negredo,J.Castro,N.Lago,X.Navarro,DifferentialGrowthOfAxonsFromTheSensoryAndMotorNeuronsThroughARegenerativeElectrode:AStereological,RetrogradeTracer,AndFunctionalStudyInTheRat,（来自感觉和运动神经元的轴突通过再生性电极的差异生长：在大鼠中的体视学、退行性示踪剂和功能研究），Neuroscience,pp.605-615(2004)，在此引为参考。作为结果，实现了神经生物电势的选择性刺激和记录。可以操纵电流的电极的例子是神经周的环状电极。

图4显示了基于U型钉电极的实施方案的情况，这种电极可以在外科手术过程中容易地插入。在马中，从RLN出来的PCA的分支在环状软骨下大约1cm，然后在进入PCA之前通过暴露的气管和环状软骨的长度。为了代替通过外科手术暴露所有东西，可以使用小开口来通过小内窥镜，观察PCA分支502。然后使用仪器将电极的U型钉504保持在PCA分支502的上方。该仪器可以是无源的或铰接的。电极U型钉504的两个尖头被向下压入PCA分支502下方的骨骼、软骨或软组织501中，并取出仪器使得PCA分支502被固定，以便通过连接到U型钉电极505的电极导线503进行刺激。U型钉电极505被整合到电极U型钉504的内表面中，并可以具有各种不同的设计，但是，即使是简单的一对相反的阳极-阴极也应是足够的。为了用于软组织，电极U型钉504的尖头可以扣在一起。U型钉的外缘506防止电极U型钉504进入得太深并压碎PCA神经502。

图5汇总了各种可能的具体电极构造在电极选择性和对患病组织的侵入性之间的权衡和有关的相互作用。

可代替电极的可能传感器

超声传感也可用于治疗系统200的实施方案中，该系统包括：a)传感电极207，与声襞区或咽部或肺部或身体中活动或体积变化与吸气高度相关的其它区域进行超声偶联；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受传感电极207提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。

治疗系统200的实施方案可以基于使用霍耳效应的传感器。霍耳效应是指在“霍耳条（Hallbar）”（或范德堡（vanderPauw）元件）形式的导体或半导体材料薄片的相对侧面上的电势差（霍耳电压），通过它使电流流动。这是由垂直于霍尔元件施加的磁场产生的。电势差与磁场强度相关。磁场强度可以受到磁场的传播、靠近半导体霍尔传感器元件的导电性不同的部分构成的组织改变或组织运动、或霍尔传感器与磁场源彼此之间相对的距离或方向变化的影响。

另一个实施方案可以令治疗系统200包括：a)传感麦克风，用于产生电信号，该信号代表了与声襞区、咽部、肺部或身体中运动或体积变化与吸气具有高度相关的其它区域偶联的内部传感位置中的活动；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受传感麦克风提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。参见例如美国专利No.6,174,278。

实施方案也可以是基于压力传感的治疗系统200，该系统包括：a)压力传感器，用于产生电信号，该信号代表了与声襞区、咽部、肺部或身体中运动或体积变化与吸气高度相关的其它区域偶联的内部传感位置中的活动；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受压力传感器提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。

在治疗系统200中可以使用应变传感器，该系统包括：a)应变传感器，用于产生电信号，该信号代表了与声襞区、咽部、喉部、胸部、肺部或身体中运动或体积变化与吸气高度相关的其它区域偶联的内部传感位置中的伸长或压缩；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受应变传感器提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。

扭转或弯曲也可用于治疗系统200中，该系统包括：a)机械变形传感器，用于产生电信号，该信号代表了与声襞区、咽部、喉部、胸部、肺部或身体中运动或体积变化与吸气高度相关的其它区域偶联的内部传感位置中的机械应力；b)刺激电极206，与功能障碍的环杓后肌电偶联；c)起搏器处理器201，接受机械变形传感器提供的传感信号，并为刺激电极206提供刺激信号。

例如，基于扭转或弯曲的治疗系统200可以使用压电活性材料。压电性是某些晶体对施加的机械应力作出响应产生电压的能力。压电效应是可逆的，其中压电晶体在经受外加电压时，可以少量改变形状。这种变形大约为原始尺寸的0.1%，一般在纳米级上，但是已发现了有用的应用，例如在声音的产生和检测、高电压的产生、电子频率的产生以及光学组件的超精细聚焦中。在压电传感器中，通过施加机械力作用于传感元件的两个相反面上，改变了物理维度。根据传感器的设计，可以用不同“模式”加载压电元件：纵向、横向和切向。

压阻效应与压电效应不同。压阻效应描述了材料由于施加的机械应力产生的电阻变化。与压电效应相反，压阻效应仅仅引起电阻的变化，而不会产生电荷。电荷由其它的电学线路产生。

其它的气道病症

马会发生其它上气道病症，包括但不限于软腭背侧移位背侧移位（DDSP）、各种形式的喉部、咽部和鼻咽塌陷、或气道狭窄。在治疗系统200的某些实施方案中，本文描述的方法和装置可以按照下面实施例所述有效地使用。

一种实施方案可用于治疗软腭背侧移位（DDSP）。这种疾病的病理生理学是马通常将它们的软腭和会厌互锁，以形成从鼻腔到气管的直接开放的气道。但是在某些马中，在运动过程中软腭向后移位，然后使软腭的自由端位于气道中，导致对呼气的严重阻碍。DDSP的准确原因未知，但是，据认为是由舌头向后移动导致的直接机械位移、或软腭的肌肉或抬起会厌或整个咽部的肌肉变弱所引起。使用本文描述的可植入系统，可以将电极放置在下列一个或多个神经分支上：舌下神经通向颏舌肌、颏舌骨肌、舌骨会厌肌的神经分支；迷走或舌咽神经通向腭舌肌、腭咽肌或邻近咽部肌肉的神经分支；通向甲状舌骨肌的神经分支。在另一个实施方案中，电极被直接放置在上述肌肉中或周围。在另一个实施方案中，电极被放置在接近上气道粘膜之上、之下或附近。电刺激被施加到粘膜或感觉神经支配的粘膜上，以唤起吞咽或反射性运动变化。

实施方案也可用于治疗鼻咽塌陷。电极可以放置在通向形成了鼻咽顶部的茎突咽肌和形成了鼻咽周壁的腭咽肌的神经分支之上或周围。

实施方案可用于治疗会厌软骨后倾。电极放置在通向舌骨会厌肌的神经分支之上或周围，并施加刺激以向前缩回会厌软骨。在另一个实施方案中，电极被放置在舌骨会厌肌之上或周围。

同样地，实施方案可以用于治疗鼻翼沟瘫痪。电极可以放置在通向鼻扩张肌的神经分支或肌肉本身之上或周围。其它实施方案可用于治疗眼脸瘫痪。电极被放置在通向眼轮匝肌的神经分支或肌肉本身之上或周围。某些实施方案针对Homer's综合症的治疗。电极被放置在颈部神经节或交感分支的周围。在另一个实施方案中，电极被放置在通向筛骨神经的神经分支之上或周围。施加电刺激引起了鼻粘膜血管收缩和粘膜收缩。

系统实施

实施方案还包括用于安全植入修复装置的外科技术和工具，以便不对马造成损伤。例如，具体的实施方案植入电极时避免将电流扩散到周围的组织结构中，从而避免了不想要的副作用。其它的具体实施方案允许植入的治疗装置经受马颈内的苛刻环境并可靠地工作数月。在某些实施方案中，植入的装置在正常工作时可以发出信号，使得它能够被管理人员监测，并且这可以在赛事之前、期间或之后通过作为本发明实施方案的其它方法和装置进行证实。其它的实施方案包括用于逆转例如在这种疾病中发现的神经元退化以及用于治疗马的其它气道疾病的方法和装置。

在5匹正常马和3匹患有自然发生的疾病的马中进行了马的实验，尝试单侧复苏杓状软骨及其相关的声带。植入了Med-El耳蜗植入系统并提供了刺激信号。在某些情况下，通过将通常线性的12通道电极改变成袖套电极而对植入物进行了修改。还进行了其它修改，将铂铱制成的导线替换成不锈钢以防止导线断裂。

在1号和2号马中，通过将线性阵列电极通过颈外侧途径放置在DCA（PCA）之下，获得了复苏。在这些情况下，通过在外科手术过程中进行电刺激获得了声襞外展，但是在动物从手术中恢复后，这种响应消失了。在3号马中，袖套电极通过颈腹侧途径放置在左侧喉返神经的外展肌分支上。在1号和2号马中，通过颈外侧途径放置骨膜下线性阵列电极，获得了复苏。复苏是成功的，但是仅仅是急性的（即术中）。通过将装置手术植入到DCA（PCA）肌肉中进行了复苏。在3号马中，袖套电极被放置在左侧喉返神经的外展肌分支上，也在术中获得了成功。然后通过颈腹侧途径将袖套电极放置在左侧喉返神经上，获得了复苏。此外，左侧喉返神经的外展肌分支被横断并结扎。4号和5号马具有正常的喉部功能，而其余的3匹马具有自然发生的喉部偏瘫/瘫痪。6号马患有偏瘫（III级），7号和8号马患有偏瘫（IV级）。6号和8号马中疾病的持续时间未知，7号马为1年。在手术后，使用下面的参数每天对马刺激1小时，以刺激轴突再生并遏制轴突退化：

●波形：双相，阴极

●电流：每相500毫安培

●相持续时间0.427毫秒

●每脉冲串（burst）的脉冲数量：480（20秒）

●脉冲间距：40毫秒

●脉冲频率（计算值）：24Hz

●每次刺激的脉冲串数量：164

●脉冲串频率（计算值）：0.09Hz

●脉冲串间距：2秒

●在第1到12组中电极以每个电极98到1300微安培进行活化。

在5号、6号和7号马中，被刺激的杓状软骨的外展能够以“强直的”方式连续诱导一小时。在运动过程中，通过使用下面的刺激参数获得了持续的外展：

●波形：双相（范围：单相、双相、三相），阴极（范围：阴极、阳极、交替）

●电流：每相500毫安培（范围：250-1000，可能范围：50-10,000）

●相持续时间：427毫秒（范围：250-1000，可能范围：50-10,000）

●脉冲频率：24Hz（范围：10-40，可能范围：0.1-200，大概范围0.1-20,000）

参数调整技术

在包含治疗传感器207的实施方案中，起搏器处理器201和/或刺激组件204可以通过无线遥感从治疗传感器207接收信息。治疗传感器207可以是没有植入的外部部件。在可选的实施方案中，治疗传感器207可以整合在刺激组件204和/或起搏器处理器201的机壳中，或通过一个或多个导线与它们之一或二者相连。图6显示了一个实施方案，其中外部处理器603也可以将信息发送到治疗系统200，例如调整要由刺激组件204施加的刺激参数。可以根据从治疗系统例如从刺激组件204或治疗传感器207接收的信息、或者从治疗系统200外部的源例如马的人类专家用户606经过带有外部处理器603的临床医生终端604用户界面接受的信息、或其某些组合，来进行调整。

在一个具体的实施方案中，起搏器处理器201可以记录接收到的信息，对信息进行分析，并在信息的基础上调整刺激参数，或其某些组合。可选地，起搏器处理器201可以记录信息，并将信息通过数据网络602传送到外部处理器603。在这种情况下，外部处理器603分析信息，以产生对系统特征例如刺激参数的调整，并将调整发送到治疗系统200，用于起搏器处理器201施加到刺激组件204上。本技术领域的专业人员也将理解并认识到，治疗系统200也可以联有分开的处理器，它们负责分析接收到的信息并拟定或设立调整过的刺激参数。在本文中使用“与…相联”是指与装置放置在一起或放置在装置内、或通过导线与装置相连的结构。

一个或多个临床医生终端604可以与数据网络602相连，以接收或存取系统运行的通知，例如可以由起搏器处理器201或外部处理器603产生的刺激参数调整。在一个实施方案中，临床医生终端604可以被临床医生用户606使用，以否决或批准刺激参数调整。在批准的情况下，治疗系统200着手使起搏器处理器201对刺激参数进行调整，这是通过将调整作为例如新的刺激程序、新的参数或参数调整下载或输入到植入的刺激组件204中来进行的。可选地，临床医生用户604可能需要对马匹进行临床就诊，使得临床医生用户604可以使用临床医生终端604或独立的用户程序员装置来监督参数的调整。

数据网络602可以采取局域网、广域网或全球网例如英特网的形式。外部处理器603可以包含网络服务器以产生含有拟定的参数调整的网页，用于通过临床医生终端604进行浏览。此外，外部处理器604可以含有电子邮件服务器，用于投送拟定的参数调整的电子邮件通知605。临床医生终端604可以是与数据网络602相连的任何客户装置，例如个人计算机、个人数字助手、交互式电视、移动电话等。使用临床医生终端604，临床医生用户606存取由外部处理器603产生的网页，并接收电子邮件通知605，给临床医生用户606建议新信息或拟定的马参数调整。

如果治疗系统200本身（例如起搏器处理器201）控制信息分析和产生拟定的参数调整，调整和信息仍然可以发送到外部处理器603，以便临床医生用户606可以通过临床医生终端604浏览信息和调整。在这种情况下，起搏器处理器201提供了用于分析和调整的情报，但外部处理器603支持在需要的情况下，在执行调整之前进行报告和批准。在其它实施方案中，外部处理器603提供了用于分析和调整的情报，以及报告和批准机制。在这种情况下，外部处理器603用作收集和传送马信息的渠道，并为植入的刺激组件204进行编程以执行刺激参数调整。在某些实施方案中，只有对于某些刺激参数的调整来说，才有必要得到临床医生用户606的批准；例如，调整幅度比预定的限度更大。

在某些实施方案中，刺激参数调整可以由外部处理器603自动进行，但是，在许多情况下，在将刺激参数调整下载或输入到治疗系统200中之前，从临床医生用户606获得批准是相宜的。为此，需要外部处理器603支持产生含有详细报告的电子邮件通知605和网页，以便临床医生用户606拥有对刺激参数调整作出决定所必要的信息。外部处理器603可以为多匹马以及多个临床医生管理信息和参数调整决定。在每种情况下，外部处理器603和处理系统200合作提供由刺激组件604施加的刺激参数的适应性调整，用于管理疾病。

外部处理器603获得的信息可以由刺激组件604、治疗传感器207和马100或其某些组合来提供。在刺激组件204的情况下，信息可以包括与刺激电极205投送的刺激疗法有关的运行信息。运行信息的例子包括电池状态、充电状态、导线阻抗、刺激组件204施加的参数设置、遥感状态、自刺激组件204植入后的时间、以及关于自从刺激参数调整之后过去的时间的信息。在某些实施方案中，参数设置可以包括与刺激的频率、幅度和脉冲宽度、循环参数、使用的刺激电极205的鉴定以及其它类似参数有关的详细情况。此外，在某些实施方案中，植入的刺激组件204可用于从治疗传感器207接收信息，并将信息传递到外部处理器603。可选地，在其它实施方案中，治疗传感器207可以将信息直接传送到外部处理器603。

一个或多个治疗传感器207可以提供多种信息，指示通过刺激组件204投送的神经刺激疗法达到的功效水平。信息可以是与声带或马气道的任何其它区段的功能有关的任何信息，或马体内的任何参数。例如，治疗传感器207可以监测参数例如压力、收缩力、流速、流动压力、气流量等。被传感的信息的其它例子包括流动速度、温度、阻抗、pH或化学成分。任何这样的信息都可以揭示出神经刺激疗法对马100的生理功能的影响。例如，如果治疗传感器207指示对一组刺激参数作出反应产生了过量的压力、过量的收缩力或非本意的流动（即泄漏），可能就需要对刺激参数进行动态调整以降低压力或收缩力，从而提高功效。

在其它实施方案中，一个或多个治疗传感器207可以植入到马100中，以感应马100的生理状态。例如，可以部署治疗传感器207以感应心脏活动、呼吸活动、肌电图活动等，作为马活动水平的指示。这样的活动水平信息与其它信息一起，可用于确定对刺激参数的调整。其它类型的治疗传感器207也可以检测马100的姿势或活动水平。例如，加速计可以检测例如在运动过程中升高的活动水平，而其它传感器可以检测马100是坐着、站着还是躺着的。此外，通过这样的治疗传感器207获得的某些信息，例如呼吸活动，可以被分析以确定例如马100是否正在睡觉。

从马100获得信息包括通过临床医生终端604输入到外部处理器603中的信息，该临床医生终端604具有用户界面，例如一组按钮、键区、触摸屏或其它输入介质。与从治疗传感器207获得的信息相同，从马100获得的信息也可以指示通过神经刺激疗法获得的功效水平。从马100获得的其它信息可以指示马100的生理状态，例如活动类型（例如工作、进食、睡眠）、活动水平（例如激烈、适度、静息）或姿势（站立、坐下、躺倒）。输入例如这些信息是有关系的，因为特定刺激参数的功效可能随着马100生理状态的改变而变化。与马100的舒适性有关的信息也可以获得。例如，通过临床医生用户606可以注意到不舒适，并在相对尺度上进行分级。在另一个实施方案中，临床医生用户606可以输入与马100对刺激疗法的总体主观感觉有关的信息。这种输入也可以基于相对尺度上的总体感觉进行分级。

此外，在某些实施方案中，临床医生用户606可以被允许输入马的喜好，例如在对马100的主观感觉经验的基础上。例如，临床医生用户606可以输入表明刺激水平例如幅度、脉冲宽度或脉冲频率是不愉快的或甚至是痛苦的信息。此外，临床医生用户606可以输入从马的观点来看似乎没有可感知的功效的刺激水平的信息。所有通过外部处理器603或治疗系统200获得的信息可以被暂时关联，以便可以在例如重要事件的时候评估马100所经历的状态。

自适应逻辑（adaptionlogic）可以采用函数或函数组的形式，以数学方式或在查阅表中表示，使用预定的系数对不同信息项进行加权，并将加权项加起来产生参数调整。在一个实施方案中，自适应逻辑可以至少部分基于安全性范围（例如由制造商或临床医生用户604确定）、刺激功效以及电池寿命的某些组合。在另一个实施方案中，自适应逻辑包括对外部处理器603和/或治疗系统200（例如刺激组件204，治疗传感器207等）接收到的所有信息进行加权。在其它实施方案中，自适应逻辑也可以包括对通过外部处理器603和/或治疗系统200（例如起搏器处理器201）的起始程序从临床医生用户606输入的其它参数进行加权。在一个实施方案中，安全性范围，无论是由制造商还是临床医生用户606确定的，为参数调整设置了限制，和/或被自适应逻辑加权得最重。

刺激参数的调整可以表示为一个或多个参数例如幅度、脉冲宽度或频率的向上或向下变化。刺激参数的调整可以表示为调整的绝对幅度或增量调整。换句话说，刺激参数的调整可以以外部处理器603的输出所规定的量在单一步骤中进行。如果自适应逻辑在分析了信息后，规定将通过刺激组件204施加的刺激脉冲的频率增加20Hz，那么该20Hz增加被拟定为对刺激参数的直接调整。在某些情况下，绝对调整可以被制造商或临床医生用户606限制在最大调整之内，以避免瞬时变化导致马100的突然不适。

可选地，自适应逻辑可以简单指示增加是必需的，在这种情况下，以定期的间隔施加一系列逐渐增加的增量，直到自适应逻辑不再指示需要增加为止。例如，只要自适应逻辑指示需要增加，频率可以以1Hz的增量增加。在这种情况下，在逻辑中可以建立起滞后功能，以避免对刺激参数进行反复地上/下切换。调整可以以不同的时间间隔执行，例如数秒、数分钟、数小时甚至数天，取决于临床医生用户606的决断。除了参数的增加或降低之外，自适应逻辑还可以指示功效在可接受的范围之内，并提供指示不需要调整的输出。

在一个实施方案中，外部处理器603也可以决定或修改分析和调整刺激参数的频率。例如，在植入后和此后不久，为了获得最有利的刺激设置，可能必需或需要进行更多的调整。在一个实施方案中，何时分析刺激参数的时间设定可以至少部分通过分析刺激参数及其调整的历史来确定。可选地，设定调整分析的时间可以由临床医生用户606、制造商或二者预先确定。在另一个实施方案中，治疗马100的临床医生用户606可以根据对目前参数功效的主观分析，指示外部处理器603应当对刺激参数进行分析以确定调整是否是必需的。

在允许外部处理器603或治疗系统200直接和自动地调整刺激参数的实施方案中，可以在定期的基础上对信息进行分析，例如以秒、分钟、小时或天级别的时间间隔。在某些实施方案中，外部处理器603和治疗系统200可以运用不同的分析模式。在第一种模式下，可以以几小时或几天量级的相对不频繁的定期间隔进行信息的分析和调整。在第二种模式下，外部处理器603或治疗系统200可以以更密集的分析和调整模式运行，其中信息的评估和参数的调整非常频繁，直到达到所需的功效水平。该第二种更密集的模式可以持续到功效水平进入可接受的范围。当在第一种不频繁的模式中进行的分析表明功效水平需要进行刺激参数调整时，可以进入密集模式。同样地，在任一种模式下进行的刺激参数的调整可以自动进行或接受临床医生用户606的批准。

在一个实施方案中，不需要从任何其它来源进一步输入或核准，外部处理器603可以输入和使用新的刺激参数。正如上面讨论的，另一个实施方案在新的刺激参数可以被设立并使用之前，需要由临床医生用户606通过外部处理器603进行批准。在另一个实施方案中，外部处理器603可以将新的刺激参数发送到临床医生终端604，用于供临床医生用户606浏览和/或批准用于治疗马100。该实施方案可以允许临床医生用户606治疗马100，以主观地比较两种刺激参数的功效，并挑选出他们更偏好哪种设置。此外，许多以前的刺激参数可以储存在内存中，以允许临床医生用户606从其中挑取来进行马100的治疗，或将某些标明为特别有效、特别不适宜、或对一种或多种活动水平或类型特别有效（即对于运动来说特别相宜的设置）。

传感器组件208和/或治疗传感器207可以长期植入到马100中长时间使用。在这种情况下，传感器组件208带有足够的电池资源、可充电的电池或感应电接口，以允许长期运行。传感器组件208和/或治疗传感器207可以通过有创性最低的内窥镜技术植入，长时间地或在有限的时间内捕获在刺激参数的分析和调整中有用的信息。换句话说，传感器组件208和/或治疗传感器207可以长期植入，以便在跨度为几个月到几年的长期疗程中支持所进行的参数调整，或有益植入较短的时期，以在相对较短的时期例如几个小时、几天或几周内支持一次参数调整或少数几次调整。

在某些实施方案中，传感器组件208将感应到的信息连续或定期发送到刺激组件204或外部处理器603。在这种情况下，传感器组件208连续或定期监测生理状况。可选地，刺激组件204或外部处理器603可以在所需的时间间期触发传感器组件208的激活以捕获信息。在某些情况下，被触发的激活可以在治疗马100的临床医生用户606将信息输入到外部处理器603中时发生。传感器组件208的触发激活如果适用的话，可以用于保持传感器组件208或刺激组件204的电池寿命。在每种情况下，可以提供多个治疗传感器207，并专门用于马100中的不同参数或不同位置。

信息不是立即传送到刺激组件204或外部处理器603，而是传感器组件208最初可以将信息储存在内部，用于随后的无线发送601。因此，在某些实施方案中，信息可以储存在传感器组件208中，然后通讯到刺激组件204或外部处理器603中。在这种情况下，刺激组件204或外部处理器603可以查询传感器组件208以获得储存的信息，用于刺激参数的分析和可能的调整。作为另一种可选方案，治疗马100的临床医生用户604可以以靠近治疗传感器207的附近挥击磁铁的方式来进行触发激活，在这种情况下传感器监控器208将包含适合的感应线路以检测磁铁的使用。

实施方案可以包括监测服务器、网络服务器、电子邮件服务器、编程服务器、网络连接、马数据库或其某些组合。马数据库可以将多匹马100的信息以有组织的形式储存起来，使得容易检索信息，进行分析、报告和历史归档。网络服务器产生网页，含有从一匹或多匹马100获得的信息，包括从外部处理器603获得的信息。信息可以以各种不同的格式和详细程度呈递。使用装备有网络浏览器的临床医生终端604，临床医生用户606可以通过访问网络服务器浏览马数据库中包含的信息。网络服务器也可以被构造成执行数据库访问命令以检索所需的信息。在某些实施方案中，信息可以使用XML标签的层次进行组织。在网页中包含的信息也可以包括拟定的刺激参数调整。刺激参数的调整可以由外部处理器603或治疗系统200产生。临床医生用户606可以通过点击网页中的按钮来批准刺激参数的调整。一旦接收到临床医生的批准之后，治疗系统200然后就可以着手与外部处理器603相互作用，在刺激组件204中实施刺激参数改变。通过网络服务器产生的网页也可以为临床医生用户606提供机会，在批准前对拟定的刺激参数调整进行修改，例如使用框、下拉菜单、滑动条、单选按钮等。在这种情况下，治疗系统200按照临床医生用户606的修改执行刺激参数的调整。

如果需要，电子邮件服务器将向临床医生终端604提供电子邮件通知605。电子邮件通知605可以报告具体的马100的新获得的信息，或为马100拟定的刺激参数调整。电子邮件通知605可以包括与网页的链接，用于批准或修改拟定的刺激参数调整。可选地，在某些实施方案中，临床医生用户606可以通过回复电子邮件通知605来批准刺激参数的调整。在任何一种情况下，直到收到批准后，拟定的刺激参数调整才被执行。但是，在其它实施方案中，可以设想刺激参数调整可以是完全自动的，不需要临床医生用户606的批准，特别是如果刺激参数的调整要接受外部处理器603或刺激组件204内预先编程好的限制的话。

某些实施方案可用于支持临床研究。例如，外部处理器603、治疗系统200和临床医生终端604可以允许临床医生用户606的研究人员出于研究的目的访问从植入的刺激组件204获得的信息，而不必调整刺激参数。相反，临床医生用户606的研究人员可以通过临床医生终端604访问从外部处理器603和治疗系统200获得的信息，以收集支持短期或长期研究的信息，用于构制改进或提高的疗法。在某些实施方案中，自适应逻辑可以构造成应用特定的算法例如遗传算法、贝叶斯分类、神经网络或决策树。在那些情况下，可以构制自适应逻辑，以执行与美国专利申请系列号10/767,674、美国专利申请系列号10/767,922、美国专利申请系列号10/767,545和美国专利申请系列号10/767,692中描述的算法相似的算法，这些专利申请各在此引为参考。

治疗核查监测

与上述相关，在赛马中还需要服从管理机构的规章，使得治疗系统200或治疗方法不会产生不正当的优势、劣势或错误的响应。治疗目标是恢复功能而不是超过最大的或超过生理性的优势。因此，实施方案可以允许各种安全措施以不影响赌马。记录系统可以记录刺激方案的使用和频率。例如，如图2所示，核查检测器209和相应的记录日志210可以用作记录系统，允许在围场或比赛场所中装备人员可以容易地评估治疗系统200是活动的并且功能正常。在比赛的条件下，记录系统应该易于监测。

实施方案还包括治疗系统200，它除了正被治疗的气道疾病之外不影响马100的其它生物功能。具体来说，不希望治疗系统200将引起任何能够刺激或损害马100的运动表现的其它效应。这通过本文讨论的治疗系统200的设计得到了部分满足。但是，确保不存在外来效应的方法是测试治疗系统200并测量生理参数，包括但不限于对侧声带外展、心率、血压、呼吸频率或本文提到的或本技术领域已知的多种其它生理参数。

实施方案包括满足管理马类运动事件的机构的精神和规定的方法，包括监控装置和方法，例如只允许由主治兽医校正的核查监测器209和/或记录日志210，其中刺激参数是固定的，并且只能够由赛马场工作人员或主治兽医进行调整。此外或备选，运动管理机构可以在体育表演之前、期间或之后监测治疗系统200的效果。监测机构可能想知道治疗系统200是打开的并输送适当的电刺激、治疗系统200感应到声襞被外展、空气在吸气过程中不受限制地通过喉部。沿着这些思路，多种生理参数可以被感应和储存（数据记录在记录日志210中），或发送到马100的外部。这种信息的数据记录的例子包括但不限于刺激参数，神经动作电位，监测气道的麦克风、声学或声门下压力，气管压力，以及由电声门图（EGG，对高频电场的咽部阻抗）反映出的声襞外展。此外，通过位于咽部一侧上的光源产生的光可以被位于另一侧的光传感器感应。

在一个具体的实施方案中，当治疗系统200工作时，可以产生外部信号；例如，使用适当的刺激激活并可见的外部部件上的光。另一个例子是可以被远处的接收器感应到的无线电信号。在另一个实施方案中，独立的导线和电极刺激马100的另一块肌肉，使得其效应清晰可见，例如，当治疗系统200活动时刺激移动外耳的肌肉，使得外耳斜摆或转动。

治疗传感器207和传感器组件208可以感应电刺激、来自刺激唤起的神经或肌肉活动的生物电势、机械感应声襞外展、或与声襞位置有关的气流变化。适当的刺激使声襞外展并允许最大的气流，这可以通过空气流过气道的声音、声门下压力或温度来监测。声襞的运动可以通过声襞位移来感应，这通过各种特定方法中的任何一种来测量，例如喉部组织中的应变计、跨声门的光量、跨喉部的组织阻抗的变化，或使用留置的视频摄像机对声襞进行直接观察。吸气气流的干扰可以通过声门下或气管中、或胸腔内但气管外的压力传感器来感应。随着由于声襞位于中间导致气流阻力增加，这种压力传感器将显示出异常高的负压。在运动中的无效呼吸将快速反映到全身性生理信号中：血氧降低和CO₂增加。

患有喉部偏瘫的马产生吸气声，其特征为三种频率的频带，中心在大约0.3、1.6和3.8kHz；参见DerksenFJ等，SpectrumAnalysisOfRespiratorySoundsInExercisingHorsesWithExperimentallyInducedLaryngealHemiplegiaOrDorsalDisplacementOfTheSoftPalate,（在患有实验诱导的喉部偏瘫或软腭背侧移位的运动马中呼吸声音谱分析），AmJVetRes.2001May;62(5):659-64，在此引为参考。使用无线电听诊器记录马的呼吸声音，例如在Attenburrow等，ResonantFrequencyoftheLateralVentricalandSacculeandWhistling,（侧室、小囊和哨鸣的共振频率），EquineExercisePhysiology,《马的运动生理学》，pp27-32以及Attenburrow的美国专利No.4,218,584中公开，这两个文献都描述了在马行走、快步走、慢跑、跳跃和疾驰时从马检测和记录数据的听诊器。换能器例如麦克风被附着于动物气管附近的皮肤上。来自换能器的电输出被传送到固定在动物或其配具上的无线电发射器。无线电发射器可以将信号从马发送到一定距离之外，允许从远处监测马的呼吸。美国专利No.6,228,037描述了用于在运动的马中记录和分析呼吸声音的方法和装置，美国专利No.6,659,960描述了用于连续监测和诊断身体声音的方法和系统，其中公开了便携式装置，用于记录运动中的马的上气道呼吸声，以确定马是否患有上气道阻塞病症。

轴突再生

本发明的另一个实施方案刺激了受损轴突的再生，或防止这种退化，和/或监测轴突再生，例如测量神经动作电位和传导速度。进行电刺激以增强再生的例子是对放置在受伤的神经区域处（阳极）和附近（阴极）的电极施加20Hz的刺激（100微秒，3-5V）。

尽管已经公开了本发明的各种示例性实施方案，但对于本技术领域的专业人员来说，显然可以进行各种改变和修改，以获得本发明的某些优点而不背离本发明的真正范围。

Claims (19)

1.一个或多个刺激电极在制备用于在马中治疗偏瘫的装置中的用途，所述装置包括：

一个或多个治疗传感器，其被构造用于感应与马的活动水平相关的至少一种治疗参数；

起搏器处理器，其被构造用于产生作为至少一种治疗参数的函数的电信号；以及

所述一个或多个刺激电极，其被构造用于与上气道组织界面连接以将电信号投送到上气道组织。

2.权利要求1的用途，其中起搏器处理器被植入在马中。

3.权利要求1的用途，其中起搏器处理器被整合在马的赛具中。

4.权利要求1的用途，其中一个或多个刺激电极是基于袖套电极、扁平神经电极、神经外电极、轴电极、纵行神经束内电极、细丝电极、微机械电极、栅电极和U型钉电极中的至少一种。

5.权利要求1的用途，其中一个或多个刺激电极能够差异激活，引起对上气道组织特定区域的刺激。

6.权利要求1的用途，其中上气道组织包括气道结构的一个或多个神经。

7.权利要求6的用途，其中一个或多个神经包括马的喉返神经。

8.权利要求7的用途，其中上气道组织包括喉返神经外展肌分支的一个或多个轴突。

9.权利要求1的用途，其中上气道组织包含与气道组织有关的肌肉组织。

10.权利要求9的用途，其中肌肉组织包括环杓肌组织。

11.权利要求10的用途，其中环杓肌组织包括环杓后肌组织。

12.权利要求1的用途，其中电信号引起声带组织的外展。

13.权利要求1的用途，其中电信号在数小时的时间内连续投送，直到装置关闭。

14.权利要求1的用途，其中

至少一种治疗参数包括压力、收缩力、气流速率、气流量、气流速度、温度、阻抗、pH以及化学成分中的至少一个。

15.权利要求1的用途，其中至少一种治疗参数还涉及马气道的气流特征、马气道组织的收缩特征、马身体一部分的电学特征、马身体一部分的温度、马身体一部分的pH、马身体一部分的化学成分、以及马的生理状态中的至少一种。

16.权利要求1的用途，其中所述装置还包含：

治疗核查监控器，其用于核查性监控起搏器处理器的运行。

17.权利要求16的用途，其中治疗核查监控器在起搏器处理器运行时产生外部信号。

18.权利要求1的用途，其中所述装置还包含：

记录日志，其用于记录至少一种治疗参数。

19.权利要求1的用途，其中至少一个治疗传感器包括被构造用于检测马的活动水平的加速度计。