用于经口进食的预测性神经开发疗法
【专利说明】用于经口进食的预测性神经开发疗法
[0001]相关串请的交叉引用
本申请请求享有2013年I月21日提交的题为“用于经口进食的预测评估和神经发展治疗的系统和方法”的美国临时专利申请号61/ 754，813和2013年4月26日提交的题为“增强治疗刺激系统和使用方法”的PCT申请PCT/US13/038410的优先权，两个申请通过引用以其整体并入本文中。
[0002]联邦资助的研究或开发
本申请中论述的主题得到来自国家卫生研究所(NIH)的美国政府拨款第ROl -DC003311号的部分资助。政府对本文所述的主题可能拥有某些权利。
技术领域
[0003]本公开内容大体上涉及用于刺激中心图案发生器和受验人的大脑中的三叉神经的系统及方法。具体而言，本公开内容涉及影响大脑反应或大脑开发的刺激，包括大脑修复、呼吸控制、无营养吮吸模式的控制、营养吮吸模式的控制、咀嚼和它们的组合。此外，本公开内容涉及评估和发展患者的经口进食的能力方法及系统。
【背景技术】
[0004]早产使婴儿处于无学习能力、讲话、语言和运动技能发育迟缓，以及死亡的增大风险下。早产儿通常难以呼吸和进食，且因此将留在医院中很长的时间周期。早产儿的营养吮吸(NS)可能发展不完全和/或未组织。NS通常在母乳哺育或人工喂奶时使用，且向婴儿提供基本营养。无营养吮吸(NNS)为运动行为，其可被观察到且用于在此年轻人口中作出关于大脑发育和组织的推断。
[0005]估计全世界出生的早产儿有大约I千5百万，其中大约12%的早产儿(500,000)出生在美国。研究显示大约55%的早产儿在6到18个月的年龄有进食行为问题，而在6岁的年龄，可能具有进食问题的早产儿是足月儿的3.6。此外，患有先天性心脏缺陷或其它神经疾病的患者具有降低的经口进食能力。此外，具有进食问题的儿童的父母反映了增大的压力、忧虑和减少的家庭职能。
[0006]经口刺激疗法是惯例，其中进食治疗师使用其指尖来施加刺激。然而，人工地施加刺激具有许多缺陷。一个此类缺陷包括治疗师到治疗师或甚至同一个体的运动量(幅度)和节奏(频率)的不同。结果，治疗师需要深入和花费巨大的训练和经验以熟练提供人工刺激和评估。
[0007]此外，人工刺激基本上盲目给予，因为患者可通过产生多种非期望的机械动作来响应，包括但不限于咬紧下巴、舌头卷曲、舌头伸出，或可与期望的NNS事件或NS事件混淆的其它反应。因此，可能难以确定人工刺激是否有益于患者。
[0008]因此，存在的需要在于一种自动系统和使用系统的方法，以评估患者的自然NNS模式，以及提供精确和有益的触觉刺激来校正和组织患者的NNS模式，以及评估患者的营养吮吸(NS)模式来有效地改善患者的经口进食的能力的系统及方法。
【发明内容】
[0009]本公开内容涉及评估和发展患者的经口进食能力的系统及方法。在一个实施例中，本公开内容涉及用于患者的经口进食能力的预测评估的系统及方法。预测评估用于确定对于进行足够的进食的患者还需要开发患者的哪些神经运动技能(例如，吮吸、吞咽、呼吸、移动)。预测评估可显示出神经控制的主要吮吸特征的一个或多个缺陷。缺陷可涉及个人的NNS爆发脉冲的个人吮吸的规定和数目，集合的吮吸爆发脉冲的组织，使得可需要刺激来提高中心吮吸模式发生器发展的水平，努力的强度，使得可需要NNS练习或疗法以达到肌肉强度或耐力，或没有NNS活动(例如，不成熟的吮吸功能)。在另一个实施例中，系统和方法涉及神经开发疗法，其提供生物反馈来有助于开发神经运动技能来用于经口进食。
[0010]本公开内容还涉及具有用于评估和产生患者中的行为的硬件、软件和应用构件的系统，以及使用该系统的方法。具体而言，该系统涉及施工对应于活动模式的特定波形，使得受验者的大脑被刺激。本公开内容涉及刺激受验者的中枢模式发生器，导致口面区域中的发展响应。一方面，该系统用于刺激中枢模式发生器和受验人的大脑中的三叉神经。该刺激影响大脑响应或大脑开发包括但不限于大脑修复、呼吸控制、无营养吸入模式的控制、营养吸入模式的控制、咀嚼和它们的组合。系统包括口面刺激物用具，其在响应于信号促动时生成机械能量转移。能量转移可刺激受验者的大脑。能量在足以认作是由大脑的中枢模式发生器的触觉刺激的至少一次爆发中传递。各个爆发脉冲包括相同幅度的至少两个方波脉冲，其中脉冲周期随各个连续脉冲增大，以形成加速脉冲串序列。脉冲在大约1.5HZ到大约5Hz之间的频率中。脉冲每天与受验者接触至少两分钟，且最少连续五天内每天接触至少两次。在各种实施例中，方波的使用很重要。
[0011]该系统还可包括营养物瓶机构，其生成固体体积或动态体积的营养物丸。营养物瓶机构评估患者呼吸，且模拟母乳喂养。该机构包括模拟母乳的流动的自适应流动流体栗，其中栗随患者的努力而改变和适应丸的体积。
[0012]—方面，本公开内容的系统使用双向方波模式作为对患者的输入信号。例如，方波模式可应用于患者，其中其认作是输入或反馈信号，该信号然后作用为患者的大脑中的中枢模式发生器的人工刺激物。因此，方波模式随患者的神经系统共振。
[0013]另一方面，一种系统用于刺激中枢模式发生器和受验人的大脑中的三叉神经。受验者可为承认、婴儿、中风患者，或其它神经缺陷的患者。该刺激影响大脑响应或大脑开发包括但不限于大脑修复、呼吸控制、无营养吸入模式的控制、营养吸入模式的控制、咀嚼和它们的组合。该系统包括控制系统，其使用气动脉冲发生器组件生成压力脉冲信号。可使用其它系统，但压力脉冲示为有效的。气动脉冲发生器组件还可包括线性电机，其机械地接合至气动活塞和缸组件的活塞，其中线性电机施加力到活塞上。气动活塞和缸通过气动空气管线，响应于释放至活塞的力提供气动压力脉冲至柔韧橡皮奶头。压力换能器组件还包括至少一个反馈传感器，以提供线性电机的位置反馈数据和压力反馈数据。还可使用其它系统，只要它们生成恒定、精确和可改变的压力脉冲至受验者的口和唇。例如，该系统还包括口面刺激物用具，其具有与接收管流体接合的橡皮奶头。接收管与气动空气管线流体连通，以将气动压力脉冲从气动活塞和缸提供至橡皮奶头表面。口面刺激物用具还包括可除去的接收管插入件，其收纳在接收管内以限制接收管中的总容积。
[0014]气动脉冲发生器组件促动口面刺激物用具来生成机械能量转移。能量在足以认作是由大脑的中枢模式发生器识别的触觉刺激的至少一次爆发中传递。各个爆发脉冲包括相同幅度的至少两个方波脉冲，其中脉冲周期随各个连续脉冲增大，以形成加速脉冲串序列。脉冲在大约1.5Hz到大约5Hz之间的频率中。至少六次连续爆发脉冲与受验者接触至少两分钟，每天至少两次。
[0015]在各种方面中，口面刺激物用具还包括具有PID控制器和栗的气动脉动发生器。口面刺激物工具还可包括压电系统。口面刺激物用具还与可在处理器上执行的控制应用通信。处理器可为计算装置的一部分，其还具有显示装置和输入装置。
[0016]口面刺激施加器还可包括手件、接收管、接收管插入件和橡皮奶头或小袋。此外，手件可包括与控制应用通信的按钮开关。
[0017]控制器可为实时工业控制器，如CompactR1控制器。栗为线性栗，其还可包括位置反馈传感器和压力反馈传感器。此外，气动脉冲发生器可为气动活塞和缸。
[0018]一方面，两个或多个压力脉冲中的各个均包括基本频率的阻尼谐波。两个或多个压力脉冲的阻尼谐波频率恒定或变化。例如，两个或多个压力脉冲可具有阻尼谐波振荡器轮廓，其具有大于或等于1/2的Q因数。
[0019]系统可用于执行用于刺激中心图案发生器和受验人的大脑中的三叉神经的各种方法。该刺激影响大脑响应或大脑开发包括但不限于大脑修复、呼吸控制、无营养吸入模式的控制、营养吸入模式的控制、咀嚼和它们的组合。该方法包括使受验人与用具接触来刺激受验者的口附近的一个或多个神经末梢的步骤，包括邻近至少一个唇和舌头的面部区域。该方法还包括响应于信号促动用具来生成机械能量转移的步骤。能量在足以认作是由大脑的中枢模式发生器的触觉刺激的至少一次爆发中传递。各个爆发脉冲包括相同幅度的至少两个方波脉冲，其中脉冲周期随各个连续脉冲增大，以形成加速脉冲串序列。脉冲在大约1.5Hz到大约5Hz之间的频率中。
[0020]在各种方面中，六次脉冲突发与受验者每天接触至少两分钟，且在最少连续五天内每天接触至少两次。此外，在大约20毫秒到大约50毫秒之间，方波脉冲可转移用具的表面大约150微米到300微米之间，或260微米到300微米之间。
[0021]一方面，爆发脉冲中的脉冲加速。例如，减速的脉冲串可具有510、526、551、580和626ms的周期间隔。类似地，脉冲谱可具有1.7Ηζ、5.5Ηζ、9.0Ηζ、12.5Hz和16.5Ηζ的频率。
[0022]该方法还可包括刺激大脑的口面或耳区域的步骤。该方法还可包括生成或发射声波来生成方波秒冲。通常，由方法提供的触觉刺激高于受验者的任何背景活动，且生成机械能量转移的信号为高速度信号。在各种方面中，该方法可在具有心脏缺点的婴儿上或中风患者上执行。本公开内容的相关目的和优点将从以下描述中清楚。
【附图说明】
[0023]图1为根据一个方面的治疗刺激系统的框图。
[0024]图2为根据治疗刺激系统的一个方面的计算环境的框图。
[0025]图3为根据治疗刺激系统的一个方面的无营养/营养吮吸卷吸应用的框图。
[0026]图4为根据治疗刺激系统的一个方面的系统模块的框图。
[0027]图5为根据治疗刺激系统的一个方面的评估模块的框图。
[0028]图6为根据治疗刺激系统的一个方面的治疗模块的框图。
[0029]图7为根据治疗刺激系统的一个方面的数据源的框图。
[0030]图8A为根据治疗刺激系统的一个方面的治疗脉冲发生系统的框图。
[0031]图SB为根据治疗刺激系统的一个方面的口面刺激物用具的框图。
[0032]图9为根据一个方面的治疗刺激系统的框图。
[0033]图1OA为绘