脑脊液泵的制作方法

本技术针对用于改善脑脊液动力学和用于治疗与功能失调的脑脊液动力学相关联的疾病的装置、系统和方法。

背景技术：

1、脑脊液(csf)是一种透明、无色的液体，存在(found)于构成中枢神经系统(cns)的脑和脊髓中。中枢神经系统控制和协调身体可做的一切，包括肌肉运动、器官功能、和甚至复杂的思考和计划。csf在脑和脊髓受到机械力撞击时用来对它们进行缓冲，为cns提供基本的免疫保护，去除包括β淀粉样蛋白(与阿尔茨海默病相关联的蛋白质)在内的代谢废物产物，以及转运营养物质、神经调质和神经递质。

2、脑内是脑室，其为填充有csf的腔室。总共有四个脑室：两个侧脑室、第三脑室和第四脑室。csf被认为主要由脑室的脉络丛上皮和室管膜细胞产生并流入互连的腔室；即，池和蛛网膜下隙。脑室由狭窄的通路连接。csf流过四个脑室，并且然后在称为蛛网膜下隙的区域中在脑膜之间流动。人类每天产生大约600ml的csf，随着csf被吸收而不断地对其进行补充。

3、csf从侧脑室通过两个狭窄的通路流入第三脑室。从第三脑室起，它沿着被称为中脑导水管的另一个长通路流入第四脑室。从第四脑室起，它穿过被称为小孔(foramina)的三个小开口，并且进入围绕脑和脊髓的蛛网膜下隙。csf循环通过存在于脑和脊髓内的腔体的系统：脑室、脑和脊髓的蛛网膜下隙以及脊髓的中央管。

4、传统上已经认为csf通过在脑的顶部和中线附近称为蛛网膜绒毛的特化细胞簇来吸收。csf然后穿过蛛网膜绒毛进入上矢状窦(大静脉)，并且被吸收到血流中。一旦处于血流中，它就会由肾脏和肝脏以与其它身体流体相同的方式带走和过滤。然而，最近的研究已经表明，csf也通过其它途径被吸收。

5、脊髓的蛛网膜下隙与脑的蛛网膜下隙是连续的，使得在脑室中产生的csf也可容易地到达脊髓。csf从第四脑室通过脑闩流入脊髓的中央管。它穿过正中孔(马让迪孔)和外侧孔(卢施卡孔)进入脚间蛛网膜下池和四叠体蛛网膜下池。从这里，它继续向下穿过脊髓的蛛网膜下隙。脊髓蛛网膜下隙相对大，容纳cns中csf的总体积的约一半。它从枕骨大孔延伸，并且终止于s2椎骨的水平。在脊髓圆锥下方，大致在l1-l2的水平处，蛛网膜下隙扩大成称为腰池的硬膜囊。腰池从l1/l2-s2椎骨水平延伸，并且它包含l2-co脊神经(马尾)的背侧小根和腹侧小根。鉴于脊髓蛛网膜下隙和颅骨蛛网膜下隙是连续的，脊髓csf流回到颅骨蛛网膜下隙，经由颅骨蛛网膜下隙，该脊髓csf被排到硬脑膜静脉窦中。

6、csf被认为是由于由心脏搏动和肺呼吸生成的力而流动的。一些研究已经发现，与心跳相关的csf流量仅是总流量的一小部分。相反，呼吸是csf流量的主要调节因素。响应于呼吸的csf流率证明胸壁的升高和降低以及正向(朝向脑)和反向(远离脑)流动对应于吸气和呼气。一项研究发现，用力吸气引起csf流的迅速和显著增加，csf流不仅在颈椎和胸椎中被向上引导，而且在作为脑的部分的导水管中也被向上引导。

7、大体上，通量被定义为每单位面积的流率。如本文中所讨论的，csf根据呼吸阶段(吸气或呼气)和心跳阶段(收缩期或舒张期)而在两个方向上流动。如本文中所使用的，通量将意味着有效流量(从在一个方向上的流量中减去在另一个方向上的流量)。

8、人脑或脑实质由间质流体(isf)围绕。流体穿过血/脑屏障并从csf系统进入脑实质，包括从蛛网膜下隙和脑室进入。csf系统是胶质淋巴系统的部分。除了水之外，进入脑isf系统的流体还包含其它成分、营养物质。来自脑实质的废物产物从isf转移到csf系统。csf系统中的废物通过蛛网膜绒毛进入血流。还认为存在废物产物从isf系统直接流到淋巴管的路径，并且也存在废物产物从csf系统直接流到淋巴管的路径。

9、神经炎症是脑或脊髓内的炎症反应，并且当脑的先天免疫系统在诸如由损伤、感染、暴露于毒素、衰老或其它致炎因子造成的那些的炎症挑战之后被触发时发生。损伤、感染、毒素和衰老与降低的胶质淋巴系统有效性相关联。一些研究已经表明，τ和β淀粉样蛋白水平的上升与较高水平的神经炎症相关联。

10、csf通量与神经退行性疾病和认知损害的病理生理学有关。已知csf在调节脑稳态、废物清除、颅内压以及血液和营养物质供应中起重要作用。无论是由于衰老、疾病还是事故，csf通量和总体csf动力学都可能被破坏，这可能促成与年龄相关的神经认知障碍的病因。这些疾病/障碍包括阿尔茨海默病、帕金森氏病、亨廷顿氏痴呆、朊病毒病和多发性硬化症、脑损伤、三叉神经痛、震颤、双相情感障碍、注意力缺陷障碍、癫痫发作以及记忆丧失、视觉建构能力和言语流畅性。

11、如上文所讨论的，脑脊液系统的两个方面是废物产物与间质流体的交换和csf的过滤以去除这些废物产物。当人正在睡觉或休息时，csf/isf交换最活跃。在睡眠中或在诸如冥想、瑜伽或气功的放松期间，人的血压下降，并且神经元活动处于最低水平，尤其是在高于8hz的脑频率下。

12、改善的csf通量和动力学可改善具有神经认知障碍的人的健康。

13、当至脑的部分的血液供应被阻断时或者当脑中的血管破裂时，就会发生中风。在任一种情况下，脑细胞都会死亡，并且脑会暂时地或永久性地受损。根据脑缺氧的区域，人可能经历记忆、运动或言语的丧失、或其它残疾。如果通过药物治疗迅速地恢复血流或缓解压力，则脑可能完全康复。中风可引起持久的脑损伤、长期残疾，或甚至死亡。

技术实现思路

1、本文中描述了用于增加csf通量和流量并改善csf动力学的设备和方法。在一些实施例中，使用外部机械装置。在一些实施例中，使用可植入泵。

2、在一个实施例中，脊柱屈曲用来增加csf通量。在一些实施例中，脊柱的屈曲在csf系统中产生蠕动流体运动。在一些实施例中，脊柱的屈曲在围绕脊髓和马尾的硬膜囊上施加压力。在一些实施例中，这种屈曲由脊柱的机械运动引起。在一些实施例中，这种屈曲由放置在身体外部的装置引起。在一些实施例中，连接到csf系统的植入的装置引起csf系统内的压力梯度，从而导致增加的csf通量。在一些实施例中，植入的装置对csf系统的池和/或脑室加压以在csf系统内产生压力梯度，从而导致增加的csf通量和流量。在实施例中，脊椎的腰部和颈部区域同时屈曲。

3、在实施例中，公开了一种用于改善阿尔茨海默病和其它神经退行性疾病的症状的设备和方法。通过增加csf通量和流量，继而增加脑和/或cns废物产物的去除，阿尔茨海默病和其它神经退行性疾病的症状得以改善。在实施例中，神经退行性疾病包括不同形式的痴呆，包括阿尔茨海默病和帕金森氏病以及其它疾病，诸如认知下降、mci(轻度认知损害)、ms(多发性硬化症)和偏头痛。

4、在实施例中，提供了一种增加脊柱的区域中的csf通量的方法。在实施例中，提供了一种用于改善胶质淋巴清除的方法。在实施例中，增加脊柱中的csf通量增加脑中的动脉周围和静脉周围(一起为血管周围)的csf通量。

5、在实施例中，提供了一种改善抑郁症的症状的方法。在实施例中，提供了一种用于改善睡眠模式的方法。在实施例中，提供了一种用于改善记忆的方法。

6、在实施例中，提供了一种用于增加注射到csf中的药物的递送的速度和/或效率和/或有效性的方法。在实施例中，提供了一种用于增加用于脑的病症(conditions)的静脉内化疗药物的速度和/或效率和/或有效性的方法。在实施例中，提供了一种用于改善化疗脑的症状的方法。

7、在实施例中，提供了一种用于改善认知下降的症状的方法。在一些受试者中，增加的矢状面垂直轴测量结果与认知下降相关。在实施例中，所公开的方法抵消了与该病症相关联的问题。

8、在实施例中，提供了一种用于减轻神经炎症的方法。通过使用本公开的csf泵，胶质淋巴系统的性能得以改善，并且损伤、感染、毒素、神经退行性疾病和衰老对脑的影响降低。

9、在实施例中，提供了一种用于增加胶质淋巴系统和淋巴系统两者的有效性的方法。如本文中所讨论的，来自脑/cns的废物产物流入csf，并且然后直接流到淋巴系统。

10、在实施例中，提供了一种用于帮助减轻中风的症状的设备和方法。在中风后，用于增加csf流量和通量的设备和方法将有助于减少由中风引起的损害。

11、对于本文中描述的许多实施例，提供了一种用于降低受试者的脑活动的方法。对于许多实施例，当受试者的脑活动低并且脑电波具有比β(α、θ、δ)更低的频率时，本文中讨论的方法更高效。

12、在一些实施例中，一种用于增加到胶质淋巴系统的流量的方法包括将第一泵定位成邻近脊柱，该第一泵构造成改变脊柱的曲率(curvature)。激活第一泵，改变脊柱的曲率并且通过增加脑脊液(csf)系统的通量来增加到胶质淋巴系统的流量。在一些实施例中，不从csf系统去除外部csf或不向该csf系统添加外部csf。在一些实施例中，第一泵定位在脊柱的腰部区域中，并且该方法还包括将第二泵定位成邻近脊柱的颈部区域、激活第二泵并改变脊柱的颈部区域的曲率。在一些实施例中，第二泵提供屈曲或伸展。在一些实施例中，该方法包括向患者提供电刺激、音频刺激、电磁刺激或机械刺激。在一些实施例中，第一泵定位在椅子的靠背中，并且第一泵包括构造成向脊柱施加压力的垫。在一些实施例中，椅子还包括头枕，并且第二泵定位成移动头枕以便提供屈曲和伸展。在一些实施例中，一种设备构造成向患者提供振荡压力，该设备定位在患者的上半身上，以便增加胶质淋巴系统的性能。在一些实施例中，椅子构造成为患者提供零重力位置。

13、在一些实施例中，一种用于减轻神经炎症的方法包括将第一泵定位成邻近脊柱，该第一泵构造成改变脊柱的曲率。激活第一泵，改变脊柱的曲率并且增加脑脊液(csf)系统的流量或通量。在一些实施例中，增加的csf流量或通量改善了胶质淋巴系统的性能。在一些实施例中，在泵被激活之后，通过胶质淋巴系统去除增加的水平的废物和生物副产物。在一些实施例中，不从csf系统去除外部csf或不向该csf系统添加外部csf。在一些实施例中，第一泵定位在脊柱的腰部区域中，并且该方法还包括将第二泵定位成邻近脊柱的颈部区域、激活第二泵并改变脊柱的颈部区域的曲率。在一些实施例中，第二泵提供屈曲或伸展。在一些实施例中，该方法还包括向患者提供电刺激、音频刺激、电磁刺激或机械刺激。在一些实施例中，第一泵定位在椅子的靠背中，并且第一泵包括构造成向脊柱施加压力的垫。在一些实施例中，椅子还包括头枕，并且第二泵定位成移动头枕以便提供屈曲和伸展。在一些实施例中，椅子构造成为患者提供零重力位置。

14、在一些实施例中，一种用于改善中风的症状的方法包括将第一泵定位成邻近脊柱，该第一泵构造成改变脊柱的曲率。激活第一泵，改变脊柱的曲率并且增加脑脊液(csf)系统的流量或通量。在一些实施例中，增加的csf流量或通量改善了胶质淋巴系统的性能。在一些实施例中，在泵被激活之后，通过胶质淋巴系统去除增加的水平的废物和生物副产物。在一些实施例中，不从csf系统去除csf或不向该csf系统添加csf。在一些实施例中，第一泵定位在脊柱的腰部区域中，并且该方法还包括将第二泵定位成邻近脊柱的颈部区域、激活第二泵并改变脊柱的颈部区域的曲率。在一些实施例中，第二泵提供屈曲或伸展。在一些实施例中，该方法还包括向患者提供电刺激、音频刺激、电磁刺激或机械刺激。在一些实施例中，第一泵定位在椅子的靠背中，并且第一泵包括构造成向脊柱施加压力的垫。在一些实施例中，椅子还包括头枕，并且第二泵定位成移动头枕以便提供屈曲和伸展。在一些实施例中，椅子构造成为患者提供零重力位置。

15、在一些实施例中，一种用于改善淋巴系统和胶质淋巴系统两者的性能的方法包括将第一泵定位成邻近脊柱，该第一泵构造成改变脊柱的曲率。激活第一泵，改变脊柱的曲率，并且增加脑脊液(csf)系统的流量或通量。在一些实施例中，该方法包括将构造成向受试者的表面和肌肉提供温和振荡压力的设备定位在受试者的身体上，以及激活压力源以提供振荡压力。在一些实施例中，增加的csf流量或通量改善胶质淋巴系统的性能，并且振荡压力改善淋巴系统的性能。在一些实施例中，在泵被激活之后，通过胶质淋巴系统去除增加的水平的废物和生物副产物。在一些实施例中，不从csf系统去除csf或不向该csf系统添加csf。在一些实施例中，第一泵定位在脊柱的腰部中，并且该方法还包括将第二泵定位成邻近脊柱的颈部区域、激活第二泵并改变脊柱的颈部区域的曲率。在一些实施例中，第二泵提供屈曲或伸展。在一些实施例中，该方法还包括向患者提供电刺激、音频刺激、电磁刺激或机械刺激。在一些实施例中，第一泵定位在椅子的靠背中，并且第一泵包括构造成向脊柱施加压力的垫。在一些实施例中，椅子还包括头枕，并且第二泵定位成移动头枕以便提供屈曲和伸展。在一些实施例中，椅子构造成为患者提供零重力位置。

16、在一些实施例中，一种用于改善姿势的方法包括将构造成改变脊柱的曲率的第一泵定位成邻近脊柱的颈部区域、激活第一泵、改变脊柱的曲率以及对肌肉进行重新编程以允许增加肌肉的运动范围。

17、在一些实施例中，一种用于改善阿尔茨海默病的症状的方法包括将第一泵(该泵构造成改变脊柱的曲率)定位成邻近脊柱、激活第一泵、改变脊柱的曲率以及施用抗体，该抗体被选择为靶向蛋白质。

18、在一些实施例中，一种治疗支撑装置包括框架、包括孔口的第一支撑件、包括本体和垫的脑脊液泵，本体附接到框架，垫延伸穿过孔口，垫布置成相对于第一支撑件沿着致动轴线在缩回位置和伸出位置(extended position)之间移动。在一些实施例中，第一支撑件包括背部支撑件。在一些实施例中，该装置包括定方位成与第一支撑件成角度的第二支撑件。在一些实施例中，第二支撑件包括座部。在一些实施例中，第二支撑件包括头枕。在一些实施例中，第二支撑件布置成相对于第一支撑件移动。在一些实施例中，第二支撑件布置成相对于第一支撑件围绕旋转轴线旋转。在一些实施例中，旋转轴线定方位(orient)于第一支撑件和第二支撑件之间。在一些实施例中，旋转轴线定方位成正交于致动轴线。在一些实施例中，该装置包括第一方位，在第一方位中，垫处于缩回位置，并且第二支撑件定方位成与第一支撑件成第一角度。在一些实施例中，该装置包括第二方位，在第二方位中，垫处于中间位置并且第二支撑件定方位成与第一支撑件成第二角度，第二角度大于第一角度。在一些实施例中，该装置包括第三方位，在第三方位中，垫处于伸出位置并且第二支撑件定方位成与第一支撑件成第三角度，第三角度大于第二角度。在一些实施例中，该装置包括第二脑脊液泵，该第二脑脊液泵包括第二本体和延伸穿过孔口的第二垫，该第二垫布置成相对于第一支撑件沿着第二致动轴线移动。在一些实施例中，第一泵的致动轴线平行于第二泵的致动轴线。在一些实施例中，第一泵的致动轴线不平行于第二泵的致动轴线。在一些实施例中，第一垫的运动范围大于第二垫的运动范围。在一些实施例中，该装置包括第三脑脊液泵，该第三脑脊液泵包括第三本体和延伸穿过孔口的第三垫，该第三垫布置成相对于第一支撑件沿着第三致动轴线移动。在一些实施例中，一种治疗支撑装置包括椅子。

19、在一些实施例中，一种脑脊液泵包括基部、布置成沿着致动轴线移动的垫和布置成使驱动轴旋转的马达。第一滑块与驱动轴接合，该第一滑块布置成在驱动轴旋转时相对于基部在第一方向上移动。第二滑块与驱动轴接合，该第二滑块布置成在驱动轴旋转时相对于基部在第二方向上移动。第一连接器可枢转地附接到第一滑块并附接到垫，并且第二连接器可枢转地附接到第二滑块并附接到垫。在一些实施例中，第一方向与第二方向相反。在一些实施例中，当驱动轴在第一方向上旋转时，第一滑块朝向第二滑块移动。在一些实施例中，当驱动轴在第一方向上旋转时，垫远离基部移动。在一些实施例中，当驱动轴在第二方向上旋转时，第一滑块远离第二滑块移动。在一些实施例中，当驱动轴在第二方向上旋转时，垫朝向基部移动。在一些实施例中，致动轴线定方位成正交于驱动轴的旋转轴线。在一些实施例中，驱动轴包括在第一方向上形成螺纹的第一部分和在第二方向上形成螺纹的第二部分。

20、在一些实施例中，一种脑脊液泵包括线性致动装置，该线性致动装置布置成沿着线性致动轴线移动压力垫。在一些实施例中，线性致动装置包括轴，该轴布置成沿着轴的中心轴线移动。在一些实施例中，压力垫附接到轴的端部。在一些实施例中，压力垫包括包括曲率的垫。在一些实施例中，垫包括谷部。在一些实施例中，致动轴线延伸穿过谷部。在一些实施例中，垫包括定位在谷部旁边的峰部。在一些实施例中，垫包括定位在谷部的相对侧上的第一峰部和第二峰部。在一些实施例中，压力垫包括定位在轴和垫之间的延伸部。在一些实施例中，提供不同长度的多个延伸部，其可用来改变线性致动装置和垫之间的距离。

21、在一些实施例中，一种用于增加患者的脑脊液(csf)系统中的csf的流量的方法包括向患者的脊柱区域施加压力，从而改变脊柱的曲率。在一些实施例中，该方法包括利用垫施加压力。在一些实施例中，垫包括曲率。在一些实施例中，垫包括谷部。在一些实施例中，施加压力还包括使垫在朝向脊椎的方向上移位。在一些实施例中，该方法包括将垫从第一位置移位到第二位置。在一些实施例中，当垫处于第一位置时，第二位置与脊柱的位置重叠。在一些实施例中，当垫移位到第二位置时，脊柱的至少一部分移位而远离第二位置。在一些实施例中，当垫移动到第二位置时，脊柱的曲率增加。在一些实施例中，该方法还包括在远离脊柱的方向上缩回垫。在一些实施例中，该方法还包括重复使垫移位和缩回垫。在一些实施例中，垫的移位在第一时间段中执行，并且垫的缩回在第二时间段中执行。在一些实施例中，第二时间段大于第一时间段。在一些实施例中，脊柱包括腰部区域和颈部区域，并且施加压力包括向腰部区域施加压力，从而改变腰部区域的曲率。在一些实施例中，该方法还包括移动患者的头部以改变颈部区域的曲率。在一些实施例中，该方法包括在移动头部以提供颈部区域的屈曲的同时增加腰部区域的曲率。在一些实施例中，该方法包括在移动头部以提供颈部区域的伸展的同时减小腰部区域的曲率。在一些实施例中，移动头部以提供颈部区域垫的屈曲在第一时间段中执行，并且移动头部以提供颈部区域的伸展在第二时间段中执行。在一些实施例中，第二时间段长于第一时间段。在一些实施例中，该方法包括提供包括垫的脑脊液泵和利用垫施加压力。在一些实施例中，该方法包括控制脑脊液泵以使垫在朝向脊柱的方向上移位。在一些实施例中，该方法包括控制脑脊液泵以在远离脊柱的方向上缩回垫。在一些实施例中，该方法包括提供包括第二垫的第二脑脊液泵和利用第二垫向脊柱区域施加压力。在一些实施例中，第一脑脊液泵相对于第二脑脊液泵偏移。

22、表征本发明的这些和其它实施例在本文所附权利要求书中被特别地指出，并且形成本发明的一部分。然而，为了更好地理解本发明、其优点和通过使用本发明获得的目的，可参考形成本发明的另一部分的附图和随附的描述事项，其中图示和描述了本发明的各种实施例。