用于治療抑郁癥的低強(qiáng)度脈沖超聲制造技術(shù)

一種用于治療心理健康障礙、綜合癥或疾病的便攜式LIPUS治療設(shè)備，包括：(a)可穿戴頭帶裝置，所述可穿戴頭帶裝置包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件包括壓電晶體、液態(tài)偶聯(lián)介質(zhì)和彈性蓋；(b)控制器，所述控制器用于使所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生具有在約30mW/cm2至約150mW/cm2之間的強(qiáng)度、在約1.0MHz至約2.0MHz之間的頻率的脈沖超聲，其中脈沖重復(fù)率在約0.5kHz至約2.0kHz之間以及占空比在約10％至50％之間。還提供了該設(shè)備在在治療哺乳動物的心理健康障礙、綜合癥或疾病中的用途，以及該設(shè)備在在治療人類抑郁癥中的用途。

Low intensity pulsed ultrasound for the treatment of depression

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于治療抑郁癥的低強(qiáng)度脈沖超聲
本專利技術(shù)涉及用于使用低強(qiáng)度脈沖超聲治療抑郁癥和其他心理健康綜合癥或疾病的設(shè)備和方法。
技術(shù)介紹
盡管抗抑郁劑的臨床應(yīng)用廣泛，但是20％–40％的患者從當(dāng)前的抗抑郁劑充分受益，且20％的患者對任何抗抑郁藥物都是有抗藥性的(refractory，抗拒的，難以治愈的)1。因此，必須研發(fā)更有效的治療選項(xiàng)。超聲是一種頻率高于人類聽力范圍上限(～20kHz)的振蕩機(jī)械壓力波2。在響應(yīng)的患者中，通常在2-3周或更長時(shí)間后，臨床改善變得明顯(Taylor等人，2006)。超聲對中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的影響的初步研究表明，低強(qiáng)度、低頻率超聲通過觸發(fā)電壓門控鈉和鈣通道可以非侵入地且遠(yuǎn)程地激發(fā)神經(jīng)元和網(wǎng)絡(luò)活動3。經(jīng)顱脈沖超聲刺激的短期應(yīng)用引起海馬結(jié)構(gòu)中的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)陽性點(diǎn)(positivepuncta)的密度增加，表明超聲在小鼠海馬結(jié)構(gòu)中激起神經(jīng)元活動并促進(jìn)內(nèi)源性大腦可塑性4。經(jīng)顱聚焦超聲還引起新生細(xì)胞增殖和分化及其作為成熟神經(jīng)元的存活率的增加5。由于抑郁癥的發(fā)病機(jī)理可能涉及神經(jīng)再生不足6、神經(jīng)營養(yǎng)支持損失7以及神經(jīng)可塑性改變8，因此治療性超聲可以是替代的非侵入抗抑郁策略。因此，現(xiàn)有技術(shù)需要治療抑郁癥及相關(guān)疾病或障礙的設(shè)備和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)至少部分地基于對應(yīng)用低強(qiáng)度脈沖超聲(LIPUS)——一種特定類型的超聲——作為治療抑郁癥的治療選項(xiàng)進(jìn)行調(diào)查的研究的結(jié)果。LIPUS刺激顯著提高了神經(jīng)元樣SH-SY5Y細(xì)胞和原代神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞二者的體外存活率。蛋白質(zhì)分析表明，LIPUS促進(jìn)了原代神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中β-連環(huán)蛋白的磷酸化，提高了兩種細(xì)胞類型中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的水平。隨后使用重復(fù)束縛應(yīng)激(RRS)模型進(jìn)行的動物研究表明，LIPUS施用在蔗糖偏好試驗(yàn)(SPT)、懸尾試驗(yàn)(TST)、強(qiáng)迫游泳試驗(yàn)(FST)和Y迷宮試驗(yàn)(YMT)中顯著緩解了小鼠的抑郁樣行為。進(jìn)一步測試表明，LIPUS對抑郁癥產(chǎn)生有益效果的潛在機(jī)制與促進(jìn)神經(jīng)再生和BDNF水平提高相關(guān)聯(lián)。利用銅宗(CPZ)誘導(dǎo)脫髓鞘動物模型，證明了LIPUS緩解了CPZ誘導(dǎo)的對成熟髓磷脂和少突膠質(zhì)前體細(xì)胞(OPC)二者的損傷。這些發(fā)現(xiàn)表明，LIPUS可以用作治療抑郁癥的治療方法，不僅通過促進(jìn)神經(jīng)再生和提高BDNF水平來治療，二者通過保護(hù)和促進(jìn)髓磷脂和少突細(xì)胞(OL)來治療。在另一方面，本專利技術(shù)可以包括便攜式LIPUS治療設(shè)備。便攜式特征允許患者隨時(shí)隨地接受治療。在一些實(shí)施方式中，設(shè)備可以包括：(a)可穿戴頭帶裝置，可穿戴頭帶裝置包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件，至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件包括壓電晶體、液態(tài)偶聯(lián)介質(zhì)和彈性蓋；(b)控制器，控制器用于產(chǎn)生具有在約30mW/cm2至約150mW/cm2之間的可調(diào)整強(qiáng)度、大于約1.0MHz至約2.0MHz的頻率的脈沖超聲，其中，脈沖重復(fù)率在約0.5kHz至約2.0kHz之間以及占空比在約10％至50％之間。附圖說明在附圖中，類似的元件指定了類似的附圖標(biāo)記。附圖不一定按比例，相反，重點(diǎn)放在本專利技術(shù)的原理上。另外，所示實(shí)施方式中的每一個(gè)只是利用本專利技術(shù)的基礎(chǔ)理念的多種可能布置中的一種。圖1圖的上部：LIPUS治療設(shè)備的示意圖。圖的下部：具有手持單元的LIPUS治療設(shè)備的示意圖。圖2LIPUS設(shè)備系統(tǒng)的圖。圖3主板(頂部)和驅(qū)動板(左下角)的PCB布局。圖4從三個(gè)不同角度看的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器蓋；(a)組合殼體的視圖；(b)公殼體和轉(zhuǎn)換器的視圖；(C)母殼體和橡膠的內(nèi)視圖。圖5所提出的用于測量聲阻抗的裝置(setup，設(shè)置)的圖。圖6假手術(shù)組和橡膠組在不同偶聯(lián)劑中的聲音強(qiáng)度測量和衰減擬合強(qiáng)度。圖7傳輸速度的對比。圖8圖的上部：LIPUS設(shè)備和實(shí)驗(yàn)裝置。中心圖是LIPUS生成盒；左上的圖示出了細(xì)胞實(shí)驗(yàn)裝置；右上的圖示出了細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的放大略圖；左下的圖示出了用小鼠進(jìn)行RRS的裝置；下中的圖示出了對小鼠進(jìn)行LIPUS治療的裝置；右下的圖示出了對小鼠進(jìn)行LIPUS治療的放大略圖。圖的下部：頂部：體外細(xì)胞研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；中部：使用RRS模型進(jìn)行體內(nèi)動物研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；底部：使用CPZ模型進(jìn)行體內(nèi)動物研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。圖9LIPUS對神經(jīng)元樣SH-SY5Y細(xì)胞和原代神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞存活率以及其中的pβ-連環(huán)蛋白和BDNF水平的影響。a)LIPUS和SH-SY5Y細(xì)胞的存活率。b)LIPUS和原代神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的存活率。c)示出了強(qiáng)度為15mW/cm2和30mW/cm2的LIPUS對SH-SY5Y細(xì)胞中的pβ-連環(huán)蛋白的水平?jīng)]有顯著影響的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。所有組中的pβ-連環(huán)蛋白的相對量以柱狀圖展示。d)示出了LIPUS對原代神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中pβ-連環(huán)蛋白的水平的影響的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。所有組中的pβ-連環(huán)蛋白的相對量以柱狀圖展示。e)示出了LIPUS對SH-SY5Y細(xì)胞中BDNF的水平的影響的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。f)示出了LIPUS對原代神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中BDNF的水平的影響的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。所有組中的BDNF蛋白的相對量以柱狀圖展示。值表示組平均值±S.E.M.。*p<0.05vs.0mW/cm2(對照)，#p<0.05vs.15mW/cm2。圖10LIPUS對小鼠在抑郁樣行為的試驗(yàn)中的表現(xiàn)的影響。a)在蔗糖偏好試驗(yàn)中，蔗糖偏好因RRS暴露而降低并被LIPUS治療逆轉(zhuǎn)。b)蔗糖性能試驗(yàn)中的總流體消耗未顯著受蔗糖偏好試驗(yàn)中的治療的影響。c)在懸尾試驗(yàn)中，通過RRS暴露，總靜止時(shí)間有不太顯著的上升趨勢，并且該靜止時(shí)間被LIPUS治療顯著降低。d)在FST中，通過RRS暴露，總靜止時(shí)間有不太顯著的上升趨勢，且該靜止時(shí)間被LIPUS治療顯著降低。e)在Y迷宮試驗(yàn)中，通過RRS暴露，自發(fā)性變化有不太顯著的降低趨勢，且該降低被LIPUS治療顯著逆轉(zhuǎn)。f)Y迷宮試驗(yàn)測試的臂進(jìn)入(armentry)總數(shù)沒有觀察到顯著差異。值表示組平均值±S.E.M.；n＝每組8-9只小鼠。*p<0.05vs.CTL；#p<0.05vs.RRS。圖11LIPUS提高了暴露于RRS的小鼠中雙皮質(zhì)蛋白(DCX)和BDNF的水平。a)示出了LIPUS對暴露于或未暴露于RRS的小鼠中的DCX的水平的影響的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。所有組中的DCX蛋白的相對量以柱狀圖展示。b)示出了LIPUS對BDNF的水平的影響的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。所有組中的BDNF蛋白的相對量以柱狀圖展示。值表示組平均值±S.E.M.；n＝每組6只小鼠(對于a)或5只小鼠(對于b)。*p<0.05vs.CTL；#p<0.05vs.RRS。圖12LIPUS對暴露于CPZ的小鼠中的MBP和NG2的水平的影響。a)示出了LIPUS對MBP的水平的影響在暴露于CPZ之后提高的代表性蛋白質(zhì)印跡圖像。兩組中的MBP蛋白的相對量以柱狀圖展示。b)示出LIPUS對MBP的水平的影響的代表性免疫組織化學(xué)染色圖像。兩組中的胼胝體的MBP陽性標(biāo)記的相本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于治療心理健康障礙、綜合癥或疾病的便攜式LIPUS治療設(shè)備，包括：/n(a)可穿戴頭帶裝置，所述可穿戴頭帶裝置包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件包括壓電晶體、液態(tài)偶聯(lián)介質(zhì)和彈性蓋；/n(b)控制器，所述控制器用于使所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生具有在約30mW/cm2至約150mW/cm2之間的強(qiáng)度、在約1.0MHz至約2.0MHz之間的頻率的脈沖超聲，其中脈沖重復(fù)率在約0.5kHz至約2.0kHz之間以及占空比在約10％至50％之間。/n

【技術(shù)特征摘要】
20181115 US 62/767,6351.一種用于治療心理健康障礙、綜合癥或疾病的便攜式LIPUS治療設(shè)備，包括：
(a)可穿戴頭帶裝置，所述可穿戴頭帶裝置包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件包括壓電晶體、液態(tài)偶聯(lián)介質(zhì)和彈性蓋；
(b)控制器，所述控制器用于使所述轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生具有在約30mW/cm2至約150mW/cm2之間的強(qiáng)度、在約1.0MHz至約2.0MHz之間的頻率的脈沖超聲，其中脈沖重復(fù)率在約0.5kHz至約2.0kHz之間以及占空比在約10％...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳頡，李新民，
申請(專利權(quán))人：阿爾伯塔大學(xué)理事會，
類型：發(fā)明
國別省市：加拿大;CA