專(zhuān)利名稱(chēng)：肌肉的電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及心肌的控制，尤其是利用非興奮的電信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制。
本申請(qǐng)與以下的美國(guó)申請(qǐng)和以色列申請(qǐng)有關(guān)，這些申請(qǐng)的公開(kāi)文件被本文引作參考1996年1月11日遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”的第60/009769號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)，1996年1月8日遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”的第116699號(hào)以色列申請(qǐng)，1996年2月5日遞交的名稱(chēng)為“肌肉的電控制器”的第60/011117號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)，1996年9月17日遞交的名稱(chēng)為“肌肉的電控制器”的第119261號(hào)以色列申請(qǐng)，1996年9月16日遞交的名稱(chēng)為“肌肉的電控制器”的第60/026392號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)，以及1996年2月1日遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”、申請(qǐng)流水號(hào)為08/595365的美國(guó)申請(qǐng)。
心臟是一個(gè)肌肉泵，它的機(jī)械活動(dòng)是由產(chǎn)生于右心房并傳導(dǎo)至整個(gè)心臟的電刺激控制的。在一個(gè)正常的心臟中，驅(qū)動(dòng)心臟的電刺激是以動(dòng)作電位的形式起源于右心房的竇房結(jié)(SA)中的一組起搏細(xì)胞之中。然后這些動(dòng)作電位快速擴(kuò)散到右心房和左心房。當(dāng)所述動(dòng)作電位到達(dá)一個(gè)未興奮的心肌細(xì)胞時(shí)，該細(xì)胞將除極化(因而使所述動(dòng)作電位繼續(xù)擴(kuò)散)和收縮。然后所述的動(dòng)作電位將進(jìn)入心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)并經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的延時(shí)后擴(kuò)散到心臟的左心室和右心室的各處?？梢岳斫鉃榕d奮信號(hào)通過(guò)順序激活相連的肌纖維的方式在心臟內(nèi)傳播。經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的延時(shí)后，每一個(gè)心肌細(xì)胞都將響應(yīng)于到達(dá)的興奮信號(hào)而產(chǎn)生一個(gè)刺激下一個(gè)心肌細(xì)胞的新的動(dòng)作電位。利用體液的電解質(zhì)特性，一般意義的電流也能在心臟中傳導(dǎo)，但是，由于心肌的阻抗相當(dāng)大，所以這種傳導(dǎo)不能用于傳導(dǎo)所述興奮信號(hào)。
在心室肌細(xì)胞中，跨膜靜息電位大約為-90mV(毫伏)(相對(duì)于細(xì)胞膜外，膜內(nèi)電位為負(fù)的)。

圖1A示出了在心動(dòng)周期中一個(gè)心室肌細(xì)胞的跨膜動(dòng)作電位。當(dāng)一個(gè)興奮信號(hào)到達(dá)細(xì)胞的一端時(shí)，一個(gè)除極化波沿著細(xì)胞膜快速前進(jìn)，直至整個(gè)細(xì)胞膜都被除極，通常達(dá)到大約+20mV(23)。細(xì)胞膜的完全除極化在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，大約只需幾個(gè)毫秒。然后細(xì)胞將快速(沒(méi)有所述除極化快)除極大約10mV?？焖俪龢O化后，細(xì)胞將在大約200-300msec(毫秒)的時(shí)間內(nèi)緩慢復(fù)極20mV，叫作平臺(tái)期(25)。肌肉的收縮就發(fā)生在平臺(tái)期內(nèi)。在平臺(tái)期結(jié)束后，細(xì)胞快速?gòu)?fù)極(27)回到其靜息電位(21)。不同的心肌細(xì)胞具有不同的電特性，特別是，竇房結(jié)中的細(xì)胞不具有實(shí)質(zhì)的平臺(tái)期，并且其靜息電位沒(méi)有心室細(xì)胞低。
在下面的討論中，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)控制動(dòng)作電位和離子泵及離子通道的確切機(jī)制只是部分地了解。存在著許多理論，并且該領(lǐng)域一直處于不斷變化之中。
在細(xì)胞中，電活動(dòng)反映了化學(xué)活動(dòng)。在除極化之前(在靜息狀態(tài)時(shí))，細(xì)胞中的鈉離子的濃度大約為細(xì)胞外的間質(zhì)液中鈉離子濃度的十分之一。細(xì)胞內(nèi)的鉀離子濃度大約比細(xì)胞外濃35倍。細(xì)胞外的鈣離子濃度要比細(xì)胞內(nèi)濃一萬(wàn)倍以上。這種濃度差別是通過(guò)細(xì)胞膜對(duì)不同離子的選擇性通透性和細(xì)胞膜內(nèi)的離子泵來(lái)保持的，所述離子泵不斷將鈉離子和鈣離子泵出細(xì)胞并不斷將鉀離子泵入細(xì)胞。細(xì)胞與其外環(huán)境之間的濃度差的結(jié)果之一就是能在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生較大的負(fù)電位，如上所述大約為90mV。
當(dāng)細(xì)胞膜的一部分通過(guò)如動(dòng)作電位之類(lèi)的方式被除極，該除極化波將沿著細(xì)胞膜擴(kuò)散。這個(gè)波將使很多電壓門(mén)控鈉通道打開(kāi)。通過(guò)這些通道流入的鈉離子快速地將細(xì)胞膜的電位從負(fù)變成正(圖1A中的23)。當(dāng)負(fù)電壓的絕對(duì)值變小時(shí)，這些通道則開(kāi)始關(guān)閉，并直至細(xì)胞再次被除極化時(shí)才會(huì)打開(kāi)。應(yīng)該注意到，鈉通道必須處于一個(gè)特定值的負(fù)電壓狀態(tài)，才能被再打開(kāi)。因此，在這些細(xì)胞充分復(fù)極化之前，這些通道是不能被動(dòng)作電位打開(kāi)的。在大多數(shù)細(xì)胞中，通常鈉通道的關(guān)閉比打開(kāi)更為平緩。在快速除極化之后，細(xì)胞膜開(kāi)始一個(gè)快速?gòu)?fù)極化過(guò)程。盡管鈉通道的關(guān)閉似乎是一個(gè)重要因素，但所述快速?gòu)?fù)極化的機(jī)制尚未完全明白。在一個(gè)很短的快速?gòu)?fù)極化過(guò)程之后，將產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)(200-300msec)的緩慢復(fù)極化期平臺(tái)(圖1A中的25)。在平臺(tái)期內(nèi)細(xì)胞將不可能發(fā)動(dòng)另一次動(dòng)作電位，因?yàn)殁c通道是失活的。
有兩個(gè)機(jī)制似乎與所述平臺(tái)的較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間有較大關(guān)系，即鈣離子內(nèi)向流動(dòng)和鉀離子外向流動(dòng)。這兩種流動(dòng)都順著它們的濃度梯度穿過(guò)細(xì)胞膜。其凈結(jié)果是兩種流動(dòng)相互間的電學(xué)上的相減。一般，鈣離子的流動(dòng)和鉀離子的流動(dòng)要比鈉離子的流動(dòng)慢很多倍，這就是所述平臺(tái)持續(xù)時(shí)間這么長(zhǎng)的原因。根據(jù)一些理論，鉀離子通道也可以在動(dòng)作電位的作用下開(kāi)啟，但鉀離子通道開(kāi)啟的概率依賴(lài)于所述電位。因而，許多通道只有在細(xì)胞除極化的過(guò)程中或除極化完成之后才開(kāi)啟?？赡?，至少有一些鉀離子通道是被鈣離子激活的。另外，一些鉀離子通道是由細(xì)胞膜的復(fù)極化觸發(fā)的。隨著在所述快速除極化(23)過(guò)程中鉀離子的減少，細(xì)胞膜對(duì)鉀離子的通透性是逐漸增加的。所述鈣通道也能將鈉傳導(dǎo)回細(xì)胞中，這延長(zhǎng)了平臺(tái)期的時(shí)間。
正常心臟動(dòng)作電位期間的內(nèi)向鈣離子流對(duì)所述動(dòng)作電位平臺(tái)有影響，并也參與(直接或非直接地)心肌細(xì)胞的收縮。在一個(gè)叫做鈣致鈣釋放的過(guò)程中，內(nèi)向的鈣離子流動(dòng)導(dǎo)致存儲(chǔ)于細(xì)胞內(nèi)鈣儲(chǔ)池(可能是肌質(zhì)網(wǎng))中的鈣離子的釋放。心肌中的肌質(zhì)網(wǎng)與鈣通道之間的物理連接是否存在及其重要性目前尚不清楚。然而，這些鈣儲(chǔ)池的響應(yīng)曲線可能是鐘形的，所以過(guò)大的鈣離子流入量會(huì)相對(duì)于較少的流入量使有用鈣離子數(shù)量降低。
在單個(gè)的細(xì)胞和細(xì)胞群中，在復(fù)極化過(guò)程中需要一些時(shí)間使細(xì)胞恢復(fù)部分的和全部的興奮性。當(dāng)細(xì)胞正在復(fù)極時(shí)(圖1A中的25,27)，它進(jìn)入了超極化狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下細(xì)胞不能再被激發(fā)出一個(gè)新的動(dòng)作電位。這個(gè)狀態(tài)被稱(chēng)作為不應(yīng)期。所述不應(yīng)期被分為兩部分，在絕對(duì)不應(yīng)期中，不管刺激電壓多大，細(xì)胞都不能受外界刺激而再度興奮；在相對(duì)不應(yīng)期中，需要比通常刺激信號(hào)強(qiáng)得多的刺激才能使細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)新的動(dòng)作電位。不應(yīng)期狀態(tài)可能是因?yàn)殁c離子通道需要由負(fù)電壓初始化而造成的，所以細(xì)胞膜不能由鈉離子流動(dòng)來(lái)除極，除非它已經(jīng)充分復(fù)極化。當(dāng)細(xì)胞回到它的靜息電位(21)后，則細(xì)胞就可以被再除極化了。
在一種叫做電壓固定的實(shí)驗(yàn)方法中，跨過(guò)一細(xì)胞膜的至少一部分保持一個(gè)電位，以研究電壓對(duì)離子通道、離子泵和細(xì)胞的再興奮性的作用。
已知對(duì)細(xì)胞膜施加正電位有可能使該細(xì)胞膜對(duì)除極化信號(hào)更為敏感。心臟中的一些細(xì)胞，如在竇房結(jié)(心臟的天然起搏器)內(nèi)的細(xì)胞，具有大約為-55mV的靜息電位。所以，它們的電壓門(mén)控鈉離子通道永遠(yuǎn)不能被激活，并且其除極化階段(23)要比心室細(xì)胞慢(通常，竇房結(jié)細(xì)胞的動(dòng)作電位與圖1A所示是不同的)。但是，竇房結(jié)中的細(xì)胞具有一種內(nèi)在的滲漏電流，它能使該細(xì)胞在周期性基礎(chǔ)上自除極。一般地，當(dāng)細(xì)胞的電位在低于大約-60mV處停留幾個(gè)毫秒時(shí)，則電壓門(mén)控鈉通道會(huì)被阻斷。對(duì)細(xì)胞膜施加負(fù)電位使細(xì)胞對(duì)除極的敏感性降低，并還會(huì)使細(xì)胞膜超極化，它會(huì)降低傳導(dǎo)速度。
在現(xiàn)代心臟學(xué)中，可以控制心臟活動(dòng)的許多參數(shù)?？梢杂盟幬锟刂菩呐K內(nèi)的傳導(dǎo)速度、興奮性、收縮性和不應(yīng)期的時(shí)間。這些藥物可用于治療心律不齊和防止纖顫。用起搏器可以達(dá)到一種特別的控制。起搏器是一種電子裝置，它一般被植入人體中來(lái)代替心臟電興奮系統(tǒng)或用于旁路傳導(dǎo)系統(tǒng)中的阻滯部分。在一些型式的起搏器植入技術(shù)中，部分心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)，例如房室結(jié)(AV)，必須被消融，以便所述起搏器能正確工作。
另一種心臟電子裝置是除顫器。做為許多種疾病的最終結(jié)果，心臟會(huì)變得更容易纖顫，其心臟的活動(dòng)基本上是隨機(jī)的。除顫器能檢測(cè)到這種隨機(jī)性并通過(guò)對(duì)心臟施加高電壓沖擊使心臟復(fù)位。
由于藥物既作用于心臟的健康部分也作用于心臟的疾病部分，所以藥物的作用通常受到限制，它通常具有相對(duì)較低的精確性。電子起搏器由于是有創(chuàng)傷的，通常需要破壞心臟組織并且一般不能達(dá)到最佳效果，所以也受到限制。除顫器基本上只有一種局限性。心臟除顫的動(dòng)作對(duì)病人來(lái)講是非常痛的并且對(duì)心臟的損傷很大。
1995年由生物醫(yī)學(xué)工程協(xié)會(huì)出版的《Annals of BiomedicalEngineering》Vol.23,PP.812-821中的由Ravi Ranjian和Nitish V.Thakor所著的“心肌電刺激”一文描述了幾種對(duì)心肌細(xì)胞施加電場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)，該文被本文引作參考。做這些實(shí)驗(yàn)以測(cè)試與電子除顫相關(guān)的理論，實(shí)驗(yàn)中給每個(gè)細(xì)胞施加不同強(qiáng)度和不同相對(duì)方向的電場(chǎng)。這些實(shí)驗(yàn)的一個(gè)結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了如果在復(fù)極化過(guò)程中施加除顫電擊，則復(fù)極化時(shí)間將被延長(zhǎng)。另外，文中也報(bào)導(dǎo)了細(xì)胞具有一個(gè)最佳的極化。心肌細(xì)胞在一端比另一端更趨向于無(wú)規(guī)則。文中用理論概括出，高電場(chǎng)的局部“熱點(diǎn)”產(chǎn)生于這些不規(guī)則處，并且這些“熱點(diǎn)”是細(xì)胞內(nèi)最初被除極化的位置，因?yàn)樵谶@些位置上能夠首先達(dá)到除極化的閾值。這個(gè)理論也能解釋另一個(gè)結(jié)果，即為什么細(xì)胞在其縱向上比在其橫向上對(duì)電場(chǎng)更敏感，這是因?yàn)樗龅牟灰?guī)則集中在細(xì)胞的兩端。此外，由于細(xì)胞具有不對(duì)稱(chēng)的不規(guī)則性，所以施加的電場(chǎng)具有較佳的極性。
骨骼肌細(xì)胞的電活動(dòng)與心肌細(xì)胞的電活動(dòng)的相似之處在于，也是除極化導(dǎo)致肌纖維的收縮。但是，骨骼肌被分為獨(dú)立的肌群，每個(gè)肌群都被產(chǎn)生動(dòng)作電位的神經(jīng)細(xì)胞分別削弱。因而在骨骼肌中動(dòng)作電位的作用是局部的，而在心肌中，所有細(xì)胞都是電相連的，動(dòng)作電位從其產(chǎn)生的單個(gè)位置傳播到整個(gè)心臟。另外，骨骼肌活動(dòng)的化學(xué)形式也與心肌有某些不同。
由Nicola Nannini和Kenneth Horch發(fā)表于《IEEE Transactions onBiomedica Engineering》Vol.38,No.8,PP.769-776(1991年8月)的“用亞纖維電極使肌肉募集”一文描述了一種改變骨骼肌收縮力的方法，是通過(guò)對(duì)很多肌肉纖維進(jìn)行“募集”。在募集時(shí)，肌肉的收縮力是通過(guò)被刺激激活的肌纖維的數(shù)量來(lái)確定的，該文被本文引作參考。
然而，通常認(rèn)為心肌纖維功能是合體細(xì)胞式的，使得每個(gè)細(xì)胞或全部細(xì)胞都以同一個(gè)節(jié)律收縮。因而，心肌纖維不適合于募集。例如，見(jiàn)DonaldM.Bers的“興奮收縮耦聯(lián)及心收縮力”第2章，第17頁(yè)，KluwerAcademic,1991版，該文被本文引作參考。該文還提出，對(duì)于心肌細(xì)胞，收縮力很大程度上是隨鈣的峰值的變化而變化。
由Stephen B.Knisley,William M.Smith和Raymond E.Ideker發(fā)表于《Circulation Research》Vol.70,No.4,pp.707-715(1992年4月)的“電場(chǎng)刺激對(duì)家兔心肌細(xì)胞復(fù)極化的作用”一文，描述了電場(chǎng)對(duì)家兔心肌的作用，該文被本文引作參考。該文特別地描述了由除顫電擊導(dǎo)致的動(dòng)作電位延長(zhǎng)，以及這種作用會(huì)通過(guò)哪幾種方式導(dǎo)致除顫失敗。一個(gè)假設(shè)就是除顫作用于心臟細(xì)胞使某些細(xì)胞興奮，而這些細(xì)胞的不應(yīng)期相對(duì)比其它細(xì)胞要短，因此導(dǎo)致這些興奮細(xì)胞產(chǎn)生了一個(gè)新的動(dòng)作電位，結(jié)果增加了除極化時(shí)間。
由Stephen M.Dillon發(fā)表于《Circulation Research》Vol.69,No.3,pp.842-856(1991年9月)的“家兔心臟中的光學(xué)記錄顯示除顫強(qiáng)度電擊延長(zhǎng)了除極時(shí)間和不應(yīng)期長(zhǎng)度”一文，將延長(zhǎng)復(fù)極化的作用解釋為是由于在被認(rèn)為是不應(yīng)期中的組織中在除顫電擊的作用下產(chǎn)生一個(gè)新動(dòng)作電位而引起的，該文被本文引作參考。該文還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了這種電擊不能損傷心肌組織，以及第二個(gè)動(dòng)作電位的作用不是由以前的未興奮的肌肉纖維的募集而引起的。在該文中假設(shè)所述電擊對(duì)細(xì)胞膜的某些部分進(jìn)行超極化并因而使鈉通道被再度激活。在該文所描述的實(shí)驗(yàn)中，鈣通道的活性是用甲氧基-戊脈安來(lái)阻斷的。
由Johannes Fleischhauer,Lilly Lehmann和Andre G.Kleber所著的、發(fā)表于《Circulation》Vol.92,No.3,pp.587-594(1995年8月1日)的“間隙和微循環(huán)空間的電阻是細(xì)胞外電場(chǎng)及其在心室性心肌中的傳播速度的決定因素”一文，描述了心肌的電傳導(dǎo)特性，該文被本文引作參考。
由Akihiko Taniguchi,Junji Toyama,Itsuo Kodama,TakafumiAnno,Masaki Shirakawa和Shiro Usui于1994年發(fā)表于《American Journal ofPhysiology》,Vol.267(心臟循環(huán)生理學(xué)，Vol.36),pp.H694-H705的“電場(chǎng)刺激下細(xì)胞動(dòng)作時(shí)間的不均勻性及正常心肌組織的Vmax”一文，描述了帶電離子流與動(dòng)作電位上行段之間的相互作用，該文被本文引作參考。
由R.Lubart,H.Friedmann,T.Levinshal,R.Lavie和H.Breitbart發(fā)表于《Journal of Photochemical Photobiology B》,Vol.14,pp.337-341(1992年9月12日)的“光對(duì)牛的精細(xì)胞中的鈣傳輸?shù)淖饔谩币晃拿枋隽斯鈱?duì)牛的精細(xì)胞的作用，在牛的精細(xì)胞中，激光可提高這些細(xì)胞的鈣傳輸，該文被本文引作參考。還已知低水平的激光光線可以影響其它種類(lèi)細(xì)胞的鈣傳輸，例如第5464436號(hào)美國(guó)專(zhuān)利所描述的，該文被本文引作參考。
電磁輻射對(duì)心肌鈣傳輸?shù)挠绊懩芰σ呀?jīng)充分證實(shí)。由Loginov VA發(fā)表于《(Aviakosm Ekolog Med》Vol.26,No.2,pp.49-51(1992年3-4月)的“暴露于脈沖電磁場(chǎng)中的受約束的大鼠心肌肌質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子聚集”一文，描述了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中大鼠被暴露于6至24毫特斯拉(mTesla)的1HZ場(chǎng)中。一個(gè)月以后，觀測(cè)到鈣離子聚集的速度下降了33％。第二個(gè)月后，鈣離子聚集速度恢復(fù)到正常，可能是因?yàn)檫m應(yīng)機(jī)制造成的。該文被本文引作參考。
由Schwartz JL,House DE和Mealing GA發(fā)表于《Bioelectromagnetics》Vol.11,No.4,pp349-358(1990年)的“將蛙心臟暴露于等幅或調(diào)幅波超高頻場(chǎng)在16HZ鈣離子選擇性流出”一文描述了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)施加一個(gè)16HZ調(diào)制超高頻電磁場(chǎng)時(shí)，一個(gè)離體的蛙心臟中鈣離子的流出增加了18％至21％，該文被本文引作參考。
由Lindstrom E,Lindstrom P,Berglund A,Lundgren E和Mild KH發(fā)表于《Bioelectromagnetics》Vol.16,No.1,pp41-47(1995年)的“暴露于具有多種頻率和磁通量密度的超低頻磁場(chǎng)的T細(xì)胞鏈中的細(xì)胞內(nèi)鈣離子擾動(dòng)”一文描述了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中頻率在5至100HZ(峰值在50HZ)、強(qiáng)度在0.04至0.15mTesla的磁場(chǎng)影響T細(xì)胞中的鈣離子的傳輸，該文被本文引作參考。
由Loginov VA,Gorbatenkova NV和Klimovitskii Vla發(fā)表于《KosmBiol Aviakosm Med》,Vol.25,No.5,pp.51-53(1991年9-10月)的“沖擊電磁場(chǎng)對(duì)大鼠心肌肌質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子聚集的作用”一文描述了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在該實(shí)驗(yàn)中暴露于1毫秒沖擊、10HZ頻率和1至10mTesla磁場(chǎng)中100分鐘可對(duì)通過(guò)肌質(zhì)網(wǎng)的鈣離子傳輸造成70％的抑制。這個(gè)作用被假設(shè)與Ca-ATPase(鈣-三磷酸腺酣酶)的直接抑制有關(guān)，該文被本文引作參考。
應(yīng)注意到，一些研究者聲稱(chēng)低頻磁場(chǎng)不能產(chǎn)生上述報(bào)導(dǎo)中的結(jié)果。例如，Coulton LA和Barker AT發(fā)表于《Phys Med Biol》Vol.38,No.3,pp.347-360(1993年3月)上的“磁場(chǎng)與細(xì)胞內(nèi)的鈣對(duì)暴露于回旋共振條件下的淋巴細(xì)胞的作用”一文，將淋巴細(xì)胞暴露于16-50HZ的放射線中60分鐘，沒(méi)有檢測(cè)到任何鈣濃度的變化，該文被本文引作參考。
由Pumir A,Plaza F和Krinsky Vl發(fā)表于《Proc R Soc Lond B BiolSci》.Vol.257,No.1349,pp.129-34(1994年8月22日)的“心肌中的旋轉(zhuǎn)波的控制電場(chǎng)作用的分析”一文描述了對(duì)心肌施加的外部電場(chǎng)可影響傳導(dǎo)速度幾個(gè)百分點(diǎn)，該文被本文引作參考。這個(gè)作用是由肌細(xì)胞的一端超極化及該細(xì)胞的另一端除極化造成的。特別地，外加電場(chǎng)有利于它的逆行傳播。在該文中建議，利用這個(gè)對(duì)傳導(dǎo)速度的作用來(lái)治療心律不齊，治療的方法是，將作為心律不齊的先兆的旋轉(zhuǎn)波驅(qū)使到通往不可興奮的組織的旁路上并使它們衰減掉。
由M.Sblomonow,E.Eldred,J.Lyman和J.Foster發(fā)表于《AmericanJournal of Physical Medicine》Vol.62,No.2.pp.71-82(1983年4月)的“通過(guò)間接的高頻刺激控制肌肉收縮力”一文描述了一個(gè)通過(guò)改變作用于肌肉的500HZ電刺激脈沖的不同參數(shù)來(lái)控制骨骼肌收縮的方法，該文被本文引作參考。
由Joseph D.Bronzino所編、并由IEEE出版社/CRC出版社于1995年出版的“生物醫(yī)學(xué)手冊(cè)”第82.4章第1288頁(yè)描述了用精確定時(shí)的亞閾值刺激在多個(gè)位置同步刺激并在心動(dòng)過(guò)速病灶位置以較高能量進(jìn)行起搏，以防止心動(dòng)過(guò)速。然而，該書(shū)寫(xiě)出時(shí)，這些方法都還沒(méi)經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。另外，還描述了一種雙相除顫方案并從理論上歸納出，憑借相位變化時(shí)的較大的電壓變化或通過(guò)所述雙相波形所產(chǎn)生的組織超極化及鈉通道的再次激活，所述雙相除顫方案就能更為有效。
由Windle JR,Miles WM,Zipes DP和Prystowsky EN發(fā)表于《AmericanJournal of Cardiology》,Vol.57,No.6,pp.381-386(1986年2月)的“亞閾值條件刺激延長(zhǎng)人心室的不應(yīng)性”一文描述了一個(gè)研究，在該研究中，在期前刺激之前施加亞閾值刺激并有效地阻斷了期前刺激使其不產(chǎn)生早搏作用，其機(jī)制是延長(zhǎng)右心室心組織的不應(yīng)期時(shí)間。該文被本文引作參考。
由Fromer M和Shenasa M發(fā)表于《Journal of the American Collage ofCardiology》,Vol.20,No.4,pp.879-883(1992年10月)的“超速亞閾值刺激用于終止房室結(jié)再入式心動(dòng)過(guò)速”一文描述了一個(gè)研究，在這個(gè)研究中將一串亞閾值刺激不同步地施加在靠近再入回路的區(qū)域，并由此終止心律不齊。亞閾值刺激被描述為對(duì)傳導(dǎo)既有抑制作用又有促進(jìn)作用。另外，亞閾值刺激被描述為可以降低興奮性閾值，甚至還可能引起動(dòng)作電位。
由Skale B,Kallok MJ,Prystowsky EN,Gill RM和Zipes DP發(fā)表于《Journal of the American Cillage of Cardiology》,Vol.6,No.1,pp.133-140(1985年7月)的“用亞閾值條件刺激對(duì)心室的期前多余刺激進(jìn)行抑制”一文描述了一個(gè)動(dòng)物研究，在該研究中，將一串持續(xù)時(shí)間1毫秒的脈沖在期前刺激之前2毫秒時(shí)施加于心室，抑制心室對(duì)期前刺激的響應(yīng)，用一高頻脈沖串對(duì)響應(yīng)時(shí)間的延時(shí)(152msec)比用單脈沖(20msec)要長(zhǎng)得多。心室搏動(dòng)與脈沖串之間的延時(shí)為75毫秒。但是，所述的亞閾值刺激只有當(dāng)它被施加在與期前刺激相同位置上時(shí)才具有這個(gè)作用。文中建議用這種亞閾值刺激來(lái)防止或終止心動(dòng)過(guò)速，但應(yīng)注意到這個(gè)建議受到該技術(shù)的空間局限性的限制。該文被本文引作參考。
Yokoyama M發(fā)表于《Japanese Heart Joural》Vol.17,No.3,pp.35-325(1976年5月)的“與亞閾值刺激的強(qiáng)度相關(guān)的超常興奮的相位”一文描述了改變亞閾值刺激的幅度對(duì)超常興奮的作用。當(dāng)刺激的幅度增大時(shí)，超常興奮相位的長(zhǎng)度增加。該文被本文引作參考。
本發(fā)明的一些方面的一個(gè)目的是提供一個(gè)在原位置局部控制心肌細(xì)胞電活動(dòng)和/或機(jī)械活動(dòng)的方法。優(yōu)選地，是施加連續(xù)控制?；蛘?，也可以是施加不連續(xù)的控制。更加優(yōu)選地，所述控制可以在各心動(dòng)周期之間不斷變化。電控制的一個(gè)例子是通過(guò)對(duì)細(xì)胞外施加負(fù)電壓來(lái)縮短肌纖維的不應(yīng)期時(shí)間。也可以通過(guò)在細(xì)胞外部保持一個(gè)足夠大的正電壓，使興奮信號(hào)不能對(duì)細(xì)胞膜進(jìn)行充分的除極化，來(lái)完全阻斷細(xì)胞的再動(dòng)作。機(jī)械控制的一個(gè)例子包括提高或降低收縮的強(qiáng)度及收縮的時(shí)程。這一點(diǎn)可以通過(guò)跨細(xì)胞施加非興奮電壓電位，來(lái)延長(zhǎng)或縮短所述平臺(tái)期和/或動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。收縮強(qiáng)度的增加可以包含由肌纖維達(dá)到的收縮峰值力的增加，也可以為通過(guò)使各獨(dú)立的纖維收縮同步實(shí)現(xiàn)的平均收縮力的增加，還可以包括峰值強(qiáng)度時(shí)間的改變。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的一些方面是與起搏器的工作和除顫器的工作都不同的。起搏器對(duì)多個(gè)心動(dòng)周期施加興奮電場(chǎng)，而除顫器則不對(duì)多個(gè)心動(dòng)周期重復(fù)施加其電場(chǎng)，因?yàn)樗龀濍娏鲗?duì)心臟收縮有破壞作用。實(shí)際上，除顫電流的主要作用是通過(guò)強(qiáng)制的方式將大多數(shù)心臟組織置于不應(yīng)期狀態(tài)而將心臟復(fù)位到同步狀態(tài)。還有，除顫電流要比起搏電流強(qiáng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)特殊的方面是，心臟的正?；顒?dòng)是不會(huì)受到破壞的，而在足夠數(shù)量的心動(dòng)周期內(nèi)通過(guò)改變心肌細(xì)胞的一些節(jié)段的反應(yīng)性參數(shù)，心臟的活動(dòng)是受控制的。
在本發(fā)明的一些方面中，除了根據(jù)本發(fā)明受控制之外，心臟是可以人工起搏的，就起搏而言，心臟的活動(dòng)周期是正常的。例如，當(dāng)對(duì)心臟施加局部控制時(shí)，心臟的其它部分的活動(dòng)不受影響。
在本發(fā)明的一些方面中，所述控制開(kāi)始于對(duì)例如纖顫發(fā)作或不同形式心律不齊的發(fā)作一類(lèi)的非正常的心臟活動(dòng)的響應(yīng)。但是在本發(fā)明的其它方面中，所述控制開(kāi)始于對(duì)心輸出量所需要的增加或其它長(zhǎng)期效果的響應(yīng)，例如減少心室纖顫(VF)的可能性或增加冠脈血流。
除顫、起搏和本發(fā)明的某些實(shí)施例之間的另一個(gè)不同在于，起搏和除顫是作為影響整個(gè)心臟(或者至少是整個(gè)腔室)的技術(shù)來(lái)應(yīng)用的，而本發(fā)明的某些實(shí)施例，例如柵格(將在下面描述)，則應(yīng)用于心臟的局部(也可大至整個(gè)腔室)，目的在于只影響局部活動(dòng)。還有，本發(fā)明的某些實(shí)施例與除顫之間的另一個(gè)不同之處是施加于心臟肌肉的能量。對(duì)于除顫，典型的電場(chǎng)強(qiáng)度是0.5焦耳(在前面所列的“家兔心臟中除顫強(qiáng)度電擊延長(zhǎng)除極時(shí)間和不應(yīng)期長(zhǎng)度的光學(xué)記錄”一文中被認(rèn)為是足以使不應(yīng)期中組織興奮的)，而在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，所施加的場(chǎng)強(qiáng)在50至500毫焦耳之間，這種場(chǎng)強(qiáng)在不應(yīng)期內(nèi)的組織中是不會(huì)引發(fā)動(dòng)作電位的。
本發(fā)明的某些方面的另一個(gè)目的是提供一套完整的心臟控制體系，其中特別包括，對(duì)心臟的起搏速率，不應(yīng)期，傳導(dǎo)速度以及機(jī)械力進(jìn)行控制。除了心率以外，這些參數(shù)中的每一個(gè)都能夠局部地得到控制，即，可以?xún)H在一段心肌中對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制。值得注意的是，也可以對(duì)心率進(jìn)行局部控制，特別是通過(guò)采用將心臟的不同節(jié)段彼此分隔開(kāi)的柵格來(lái)進(jìn)行局部控制，但是，在多數(shù)情況下，這對(duì)心臟的泵效應(yīng)是有損害的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一段心肌的電的和/或機(jī)械的活動(dòng)是通過(guò)外加一個(gè)橫穿該節(jié)段的非興奮性電場(chǎng)(電壓)或電流來(lái)控制的。一個(gè)非興奮性的信號(hào)可能引起現(xiàn)有的動(dòng)作電位發(fā)生改變，但它不會(huì)引起如起搏器引發(fā)的那一類(lèi)傳導(dǎo)性的動(dòng)作電位。動(dòng)作電位的改變可以包括平臺(tái)期的延長(zhǎng)，不應(yīng)期的延長(zhǎng)，平臺(tái)后期復(fù)極化的縮短和其它的動(dòng)作電位形態(tài)的變化。然而，非興奮性信號(hào)可能作用于一個(gè)較晚的動(dòng)作電位，例如，它可能延遲這種電位或促進(jìn)它開(kāi)始。另一種形式的非興奮性信號(hào)是一電壓，它不會(huì)在其所施加的心肌細(xì)胞上引起一個(gè)新的收縮。通過(guò)施加相反極性的電壓可以避免動(dòng)作電位的發(fā)生，所述的電壓是在細(xì)胞和/或其周?chē)?xì)胞對(duì)其不敏感時(shí)施加的，或所述電壓的幅度足夠小，而不足以在這個(gè)期間將所述細(xì)胞除極至產(chǎn)生新的動(dòng)作電位。
這種控制可以選擇性地與對(duì)心臟施加興奮信號(hào)的起搏器共同使用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)起搏器(或一個(gè)除顫器)中包括一個(gè)控制器，該控制器依照本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行工作。起搏器與控制器可以共用一個(gè)電池、一個(gè)微控制器，傳感器，還可能共用電極。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用柵格來(lái)治療心律不齊和纖顫。柵格就是利用電場(chǎng)使其暫時(shí)失活的一些心肌段。在一個(gè)例子中，是通過(guò)在內(nèi)部進(jìn)行柵格的方法將興奮信號(hào)從竇房結(jié)導(dǎo)向房室結(jié)來(lái)治療心房纖顫的。在另一個(gè)例子中，通過(guò)多個(gè)不正確的興奮信號(hào)，以使只有一個(gè)興奮通路導(dǎo)通，來(lái)抑制纖顫。在又一個(gè)例子中，治療室性心動(dòng)過(guò)速或纖顫的方法是，利用電場(chǎng)將心臟劃分為獨(dú)立的段并以心臟的正?；顒?dòng)順序使上述柵格活動(dòng)，所以最多只有一個(gè)心臟節(jié)段被提早激活。
在本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用電場(chǎng)將肌肉質(zhì)量進(jìn)行重分配。通常，改變心肌的一個(gè)節(jié)段上的負(fù)荷可激發(fā)其適應(yīng)機(jī)制，該機(jī)制可以隨時(shí)間改變所述節(jié)段的肌肉質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可以利用施加電場(chǎng)方法，通過(guò)增加或減少所述節(jié)段的動(dòng)作電位平臺(tái)期的持續(xù)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)所述負(fù)荷的改變?？蛇x地或另外地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)改變所述心臟節(jié)段的活動(dòng)時(shí)間和/或它的活動(dòng)順序，也可以間接地改變所述負(fù)荷。進(jìn)一步另外可選擇地，可通過(guò)直接控制一個(gè)心臟節(jié)段的收縮性能來(lái)改變所述負(fù)荷。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)改變所述心臟活動(dòng)的順序和/或通過(guò)改變心臟的一些節(jié)段的平臺(tái)期的持續(xù)時(shí)間和/或通過(guò)改變它們的收縮性能來(lái)優(yōu)化所述心臟泵的操作。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)心臟的一個(gè)節(jié)段，優(yōu)選是左心室，施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)來(lái)改變心輸出量，優(yōu)選是提高心輸出量。優(yōu)選地，心輸出量，特別是左心室輸出量提高的程度是通過(guò)改變被施加電場(chǎng)的所述心臟節(jié)段的大小來(lái)控制的。可選地或另外地，改變所述電場(chǎng)的強(qiáng)度?？蛇x地或另外地，改變所述脈沖的時(shí)序。可選地或另外地，改變所述脈沖的持續(xù)時(shí)間、形狀或頻率。心輸出量的提高可以包括峰值流速的提高，流量的提高，平均流速的提高，或可以包括流動(dòng)輪廓的改變，如所述血流峰值的移位，它可以改善身體器官的整體血液利用率。
在本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)所述心臟的一個(gè)節(jié)段，優(yōu)選為左心室，施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)來(lái)改變改善后的心室壓力，優(yōu)選為增加該壓力。優(yōu)選地，心輸出量的增加程度是通過(guò)改變被施加這個(gè)電場(chǎng)的所述心臟節(jié)段的大小來(lái)控制的?？蛇x地或另外地，改變所述電場(chǎng)的強(qiáng)度。可選地或另外地，改變所述脈沖的時(shí)序?？蛇x地或另外地，改變所述脈沖的持續(xù)時(shí)間?？蛇x地或另外地，改變所述脈沖的波形?？蛇x地或另外地，改變所述脈沖的頻率。壓力的提高可以包括峰值壓力的提高，可以是平均壓力提高，或可以包括壓力輪廓的改變，如所述峰值壓力的移位，它可以改善所述收縮性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)對(duì)心臟的至少一個(gè)節(jié)段施加非興奮性電場(chǎng)，可提高心臟的后負(fù)荷，因而可改善冠脈血流。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，不同的心臟參數(shù)可通過(guò)固有的心臟反饋機(jī)制來(lái)控制。在一個(gè)例子中，心率是通過(guò)給位于竇房結(jié)的或接近于竇房結(jié)的心臟的起搏細(xì)胞施加一個(gè)非興奮電壓來(lái)控制的。優(yōu)選地，通過(guò)施加所述非興奮性電場(chǎng)使心率加快。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將一個(gè)單個(gè)場(chǎng)施加在心臟的一大段上。優(yōu)選地，是在收縮開(kāi)始后以一個(gè)時(shí)間延時(shí)來(lái)施加所述的場(chǎng)。優(yōu)選地，所述非興奮場(chǎng)在所述收縮完成一半之前停止，以降低纖顫的機(jī)會(huì)。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)所述心臟的多個(gè)節(jié)段進(jìn)行控制，每個(gè)段都用不同的非興奮性電場(chǎng)控制。優(yōu)選地，每個(gè)電場(chǎng)都與局部活動(dòng)同步或與如收縮初始之類(lèi)的其它參數(shù)同步。本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例考慮了心臟的結(jié)構(gòu)。心臟肌肉通常分層排列，每一層具有一個(gè)(不同的)肌肉纖維取向。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)不同的肌肉纖維取向，最好是施加具有不同的取向和/或極性的電場(chǎng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)考慮了肌肉纖維取向的技術(shù)可被應(yīng)用于引起局部除顫的電場(chǎng)。這些電場(chǎng)的目的可以是延遲心臟的某些限定節(jié)段的復(fù)極化，因而產(chǎn)生一種柵格。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，該電場(chǎng)導(dǎo)致收縮力至少增強(qiáng)5％。
優(yōu)選地，所述力能被增強(qiáng)一更大的百分比，例如至少10％、30％或50％。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)少于70毫秒的延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，該電場(chǎng)導(dǎo)致所述腔室內(nèi)的壓力至少增加2％。
優(yōu)選地，所述壓力能被增加一更大的量，例如至少10％或20％。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，所述腔室具有一個(gè)血流量并且所述血流量至少增加5％。
優(yōu)選地，所述血流量能被增加一個(gè)更大的量，例如至少10％或20％。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，所述腔室具有一個(gè)血流速率，因而使所述血流速率至少增加5％。
優(yōu)選地，所述血流速率能被增加一個(gè)更大的量，例如至少10％或20％。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，所述的電場(chǎng)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間，所述的給定的持續(xù)時(shí)間至少為101毫秒，但不能比心動(dòng)周期的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。優(yōu)選地，所述持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)一些，例如至少為120毫秒或150毫秒。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，所述的電場(chǎng)被施加在所述的內(nèi)表面和所述的外表面之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，所述的電場(chǎng)是沿著所述的外表面施加的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟
提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面，一個(gè)外表面以及一個(gè)肌內(nèi)的部分，所述的電場(chǎng)被施加在所述的肌內(nèi)部分和所述的至少一個(gè)表面之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電場(chǎng)被施加在一個(gè)單個(gè)電極和一個(gè)植入裝置的外殼之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及利用浮在心臟中的一個(gè)電極，在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；其中，所述的電場(chǎng)是利用至少兩個(gè)電極施加的，并且所述的至少兩個(gè)電極至少相距2厘米。
在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，這些電極至少相距4厘米或9厘米。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟
提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電場(chǎng)是利用至少兩個(gè)電極施加的，并且所述的至少兩個(gè)電極中的一個(gè)電極位于所述心臟的一個(gè)腔室的底部，另一個(gè)電極位于所述心臟的一個(gè)腔室的頂部。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電場(chǎng)是利用至少三個(gè)電極施加的，并且施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)包括以下步驟對(duì)所述的至少三個(gè)電極中的第一對(duì)電極通電；以及接著對(duì)所述的至少三個(gè)電極中的第二對(duì)電極通電。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電場(chǎng)是利用放置在對(duì)象體外的至少兩個(gè)電極施加的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電場(chǎng)至少部分地抵消在所述的心臟腔室的至少一個(gè)部分中的電離子流。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向位于兩個(gè)位置之間的所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及檢測(cè)在所述的兩個(gè)位置之間的一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向位于兩個(gè)位置之間的所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及檢測(cè)在與所述的兩個(gè)位置中的一個(gè)位置重合的一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)廷時(shí)向位于兩個(gè)位置之間的所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；檢測(cè)在一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)；以及根據(jù)所檢測(cè)到的活動(dòng)估計(jì)所述的部分上的活動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的檢測(cè)包括檢測(cè)一段ECG的一個(gè)參數(shù)值，而所述的估計(jì)則包括在與所述的參數(shù)值相關(guān)聯(lián)的一個(gè)延時(shí)值的基礎(chǔ)上估計(jì)延時(shí)。
優(yōu)選地，所述的點(diǎn)位于心臟中的一個(gè)與施加了電場(chǎng)的腔室不同的腔室中。
優(yōu)選地，所述的點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是位于所述的部分所處在的腔室中的一個(gè)最早被激活的點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；向所述的腔室中的一個(gè)第二部分施加一個(gè)第二非興奮性電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了根據(jù)權(quán)利要求36的一種方法，其中所述的第二電場(chǎng)是與所述的非興奮性電場(chǎng)在同一個(gè)心動(dòng)周期中施加的。
優(yōu)選地，每個(gè)部分具有各自的活動(dòng)，施加電場(chǎng)的動(dòng)作是與所述的這些活動(dòng)同步的。
優(yōu)選地，第二電場(chǎng)對(duì)心臟所產(chǎn)生的效果與所述的非興奮性電場(chǎng)所產(chǎn)生的效果不同。
優(yōu)選地，在一個(gè)不同的心動(dòng)周期中，只施加第二非興奮性電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；對(duì)所述的部分上的所述的活動(dòng)作出估計(jì)；以及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；在一些以后的心搏期間反復(fù)施加所述的非興奮性電場(chǎng)，所述的心搏中至少有一部分是不連續(xù)的。
優(yōu)選地，所述的方法包括逐漸降低在反復(fù)施加電場(chǎng)的過(guò)程中跳過(guò)一些心搏的頻率的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的部分具有一定尺寸；以及在兩次心搏之間改變對(duì)其施加電場(chǎng)的所述部分的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；用與所述的活動(dòng)同步的光照射所述的部分；以及在一段比1000個(gè)心動(dòng)周期短的時(shí)間內(nèi)，至少在100個(gè)心動(dòng)周期上重復(fù)進(jìn)行照射。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；用與所述的活動(dòng)同步的射頻輻射對(duì)所述的部分進(jìn)行輻射；以及在一段比1000個(gè)心動(dòng)周期短的時(shí)間內(nèi)，至少在100個(gè)心動(dòng)周期上重復(fù)進(jìn)行輻射。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在一段時(shí)間內(nèi)隨著所述的活動(dòng)改變所述的部分的肌纖維中的鈣離子的可利用率，所述的一段時(shí)間包括在所述的活動(dòng)之后的一段少于70毫秒的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在一段時(shí)間內(nèi)根據(jù)所述的活動(dòng)改變所述的部分的肌纖維中的鈣離子的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，所述的一段時(shí)間包括在所述的活動(dòng)之后的一段少于70毫秒的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；以與所述的活動(dòng)同步的方式改變所述的部分中的兒茶酚胺的可利用率。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟描繪出所述的部分的活動(dòng)模式圖；確定在所述的活動(dòng)模式中的所需要的變化；以及利用一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)改變所述的部分的一個(gè)非心率失常節(jié)段的傳導(dǎo)速度，由此實(shí)現(xiàn)所需要的變化。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所需要的變化是一個(gè)房室間期，所述的改變包括改變一個(gè)房室結(jié)與至少一個(gè)心室之間的浦肯野(purkinje)纖維的傳導(dǎo)速度。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的活動(dòng)是所述的部分中的一個(gè)平均的活動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的活動(dòng)是一個(gè)最早的活動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的活動(dòng)是一種機(jī)械活動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的活動(dòng)是一種電活動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的部分由一些子部分組成，每個(gè)子部分具有其各自的活動(dòng)，施加電場(chǎng)指的是以相對(duì)于每個(gè)子部分的各自活動(dòng)的一個(gè)延時(shí)向所述的子部分施加電場(chǎng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)的步驟包括驅(qū)使一個(gè)電流通過(guò)所述的心肌段。優(yōu)選地，所述的電流小于20mA。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電流小于8mA、5mA、3mA。優(yōu)選地，所述的電流至少為0.5mA。在一些實(shí)施例中至少為1或3mA。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所施加的電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間在10和140毫秒之間。在另一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的持續(xù)時(shí)間在20和100毫秒之間，或者在60和90毫秒之間。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的延時(shí)小于70毫秒。在另一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的延時(shí)小于40、20、5或1毫秒。在一些實(shí)施例中，所述的延時(shí)基本上等于0。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的延時(shí)至少為1毫秒。在另一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的延時(shí)可以大于3、7、15或30毫秒。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)指數(shù)形的時(shí)間包絡(luò)。在其它一些實(shí)施例中，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)正方形的、三角形的、斜坡形的或雙相的時(shí)間包絡(luò)。優(yōu)選地，所述的電場(chǎng)為一個(gè)交流電場(chǎng)，并且最好具有一個(gè)正弦波形的、鋸齒形的或方波形的時(shí)間包絡(luò)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，所述的電場(chǎng)是沿著所述的內(nèi)表面施加的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)法向的傳導(dǎo)方向，所述的電場(chǎng)是沿著所述的法向傳導(dǎo)方向施加的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)法向的傳導(dǎo)方向，所述的電場(chǎng)是沿著與所述的法向傳導(dǎo)方向垂直的方向施加的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電場(chǎng)施加于至少兩個(gè)電極之間。優(yōu)選地，這些電極至少相距2厘米。在一些實(shí)施例中，這些電極至少相距4或9厘米。
所述的腔室可以是左心室、左心房、右心室或右心房中的任何一個(gè)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括對(duì)心臟進(jìn)行起搏。優(yōu)選地，施加電場(chǎng)與所述的起搏同步進(jìn)行。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的方法包括計(jì)算在起搏的基礎(chǔ)上的延時(shí)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的方法包括檢測(cè)在一個(gè)點(diǎn)上的一個(gè)特定的活動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟描繪出所述的部分的活動(dòng)模式圖；確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及阻斷所述部分的至少一個(gè)節(jié)段的所述活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)所需要的變化，其中，所述的節(jié)段不屬于心臟中的折返電路的一部分或心律不齊病灶的一部分。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的被阻斷的節(jié)段是一個(gè)局部缺血段。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟描繪出所述的部分的活動(dòng)模式圖；確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及改變所述的部分中的至少一個(gè)節(jié)段的不應(yīng)期，以實(shí)現(xiàn)所需要的變化，其中，所述的節(jié)段不屬于心臟中的折返電路的一部分或心律不齊病灶的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟的心率的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟上具有一個(gè)主動(dòng)的自然起搏區(qū)域；以及向所述的區(qū)域施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
優(yōu)選地，所述的電場(chǎng)使得在所述的區(qū)域上的動(dòng)作電位的持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。
優(yōu)選地，所述的方法包括延長(zhǎng)右心房上的一個(gè)重要部分的不應(yīng)期的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種減少一個(gè)心臟的一個(gè)腔室的輸出量的方法，包括以下步驟確定所述的腔室的至少一個(gè)部分的最早的活動(dòng)，所述的部分不屬于心臟中的一個(gè)異常傳導(dǎo)通路的一部分；以及向所述的部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)。
優(yōu)選地，在所述的部分的活動(dòng)之前施加所述的電場(chǎng)。
優(yōu)選地，所述的電場(chǎng)使所述的部分對(duì)一個(gè)興奮信號(hào)的反應(yīng)性降低。
優(yōu)選地，所述的電場(chǎng)使所述的部分對(duì)一個(gè)興奮信號(hào)的靈敏度降低。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種減少一個(gè)心臟的一個(gè)腔室的輸出量的方法，包括以下步驟確定所述的腔室的至少一個(gè)部分的一種活動(dòng)并確定通往所述的至少一個(gè)部分的傳導(dǎo)通路；以及利用一個(gè)局部地施加的非興奮性電場(chǎng)，以可逆的方式阻斷所述的傳導(dǎo)通路。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種減少一個(gè)心臟的一個(gè)腔室的輸出量的方法，包括以下步驟確定所述的腔室的至少一個(gè)部分的一種活動(dòng)并確定通往所述的至少一個(gè)部分的傳導(dǎo)通路，所述的部分不屬于心臟中的一個(gè)異常傳導(dǎo)通路的一部分；以及利用一個(gè)局部地施加的非興奮性電場(chǎng)，以可逆的方式降低在所述的傳導(dǎo)通路中的傳導(dǎo)速度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了進(jìn)行心臟手術(shù)的一種方法，包括以下步驟利用一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)阻斷傳導(dǎo)至所述的心臟的至少一個(gè)部分的電活動(dòng)；以及在所述的部分上進(jìn)行外科手術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了進(jìn)行心臟手術(shù)的一種方法，包括以下步驟利用一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)降低所述的心臟的至少一個(gè)部分對(duì)一個(gè)興奮信號(hào)的靈敏度；以及在所述的部分上進(jìn)行外科手術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種控制心臟的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟具有一個(gè)左心室和一個(gè)右心室；選擇性地以可逆的方式增加所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性。
優(yōu)選地，所述的選擇性地以可逆的方式增加所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性的步驟包括對(duì)所述的一個(gè)心室的至少一部分施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種控制心臟的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟具有一個(gè)左心室和一個(gè)右心室；選擇性地以可逆的方式降低所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性。
優(yōu)選地，所述的選擇性地以可逆的方式降低所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性的步驟包括對(duì)所述的一個(gè)心室的至少一部分施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了對(duì)心臟的一個(gè)因異常的低興奮閾值而誘發(fā)心律不齊的節(jié)段進(jìn)行治療的一種方法，包括以下步驟識(shí)別出所述的節(jié)段；以及向所述的節(jié)段施加一個(gè)減敏性的電場(chǎng)，使所述的興奮閾值增加到一個(gè)正常值范圍。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及以可逆的方式阻斷興奮信號(hào)在心臟的多個(gè)延長(zhǎng)的柵格部分上的傳導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)所需要的變化。
優(yōu)選地，對(duì)傳導(dǎo)的阻斷導(dǎo)致在心臟的所述部分中產(chǎn)生多個(gè)與外部活動(dòng)隔離的節(jié)段。優(yōu)選地，所述的隔離的節(jié)段中的至少一個(gè)包含一個(gè)心律不齊的病灶。優(yōu)選地，所述的隔離的節(jié)段中的至少一個(gè)不包含心律不齊的病灶。
優(yōu)選地，所述的方法包括對(duì)所述的多個(gè)隔離的節(jié)段中的至少兩個(gè)進(jìn)行逐個(gè)地起搏的步驟。
優(yōu)選地，對(duì)傳導(dǎo)的阻斷限制了活動(dòng)波前沿著異常通路的傳送。
優(yōu)選地，以可逆的方式阻斷傳導(dǎo)包括與心動(dòng)周期同步地以可逆的方式阻斷興奮信號(hào)的傳導(dǎo)，以便阻斷異常的興奮信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以可逆方式阻斷傳導(dǎo)包括與心動(dòng)周期同步地以可逆的方式阻斷興奮信號(hào)的傳導(dǎo)，以便使正常的興奮信號(hào)通過(guò)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種治療心臟的異常活動(dòng)的方法，包括以下步驟檢測(cè)一個(gè)異常的活動(dòng)狀態(tài)；以及按照上述的方法改變所述心臟的活動(dòng)，以中止所述的異?；顒?dòng)情況。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的異常情況是纖顫。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種控制心臟的方法，包括以下步驟確定至少一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的預(yù)期取值范圍；以及控制心臟中的至少一個(gè)局部收縮力，以便將所述的參數(shù)維持在預(yù)期的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，所述的控制包括控制心率。
優(yōu)選地，所述的控制包括控制一個(gè)局部傳導(dǎo)速度。
優(yōu)選地，所述的參數(shù)以一個(gè)小于10分鐘的時(shí)間常數(shù)對(duì)所述的控制產(chǎn)生響應(yīng)?；蛘?，它以一個(gè)超過(guò)一天的時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種控制心臟的方法，包括以下步驟確定至少一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的一個(gè)預(yù)期取值范圍；利用一個(gè)具有至少一個(gè)特性的非興奮性電場(chǎng)控制心臟的至少一個(gè)部分，以便將所述的參數(shù)維持在預(yù)期的范圍內(nèi)；以及隨著心臟對(duì)電場(chǎng)的反應(yīng)的減弱而改變所述的至少一個(gè)特性。
優(yōu)選地，所述的特性是電場(chǎng)的強(qiáng)度。或者，它是電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間，電場(chǎng)的頻率或者電場(chǎng)的波形。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種對(duì)心臟梗塞尚未痊愈的病人進(jìn)行治療的方法，包括利用上述的任何一種方法進(jìn)行治療，直到所述的梗塞痊愈的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種對(duì)具有一個(gè)心臟的病人進(jìn)行治療的方法，包括以下步驟提供一個(gè)病人，該病人的心臟中有尚未痊愈的梗塞；以及利用上述的任何一種方法進(jìn)行治療，直到所述的心臟達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，施加非興奮性的電場(chǎng)指的是在3至5000次心搏之間施加非興奮性電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極在一段小于50000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少100次，電極的每次通電都產(chǎn)生一個(gè)具有給定的持續(xù)時(shí)間非興奮性電場(chǎng)。
優(yōu)選地，在一段小于50000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少1000次。還可以在一段小于20000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少1000次或在一段小于5000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少1000次。
優(yōu)選地，在1秒鐘內(nèi)施加電場(chǎng)的次數(shù)小于10次。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電源使所述的電極在所述的時(shí)間內(nèi)通電至少2000次。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電源使所述的電極在所述的時(shí)間內(nèi)通電至少4000次。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
其中，至少有一個(gè)電極適合于覆蓋心臟上的一個(gè)大于2cm2的區(qū)域。
優(yōu)選地，至少有一個(gè)電極適合于覆蓋心臟上的一個(gè)大于6或9cm2的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括至少一個(gè)單極的電極，適合用于對(duì)心臟的至少一部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，產(chǎn)生一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
優(yōu)選地，所述的裝置具有一個(gè)外殼，該外殼作為一個(gè)第二電極被通電。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，電極之間的距離至少為2cm。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的距離至少為4或9cm。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括至少三個(gè)電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電極可以選擇性地以?xún)煞N方式通電，在第一種方式中，兩個(gè)電極被通電，而在第二種方式中，兩個(gè)不全與第一種方式中的兩個(gè)電極相同的電極被通電。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)用于檢測(cè)一種局部活動(dòng)的傳感器；以及一個(gè)電源，該電源響應(yīng)于所檢測(cè)到的局部活動(dòng)而使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
優(yōu)選地，所述的傳感器檢測(cè)所述部分的一種機(jī)械活動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的傳感器適合用于檢測(cè)在至少一個(gè)電極所處在的位置上的活動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的傳感器適合用于檢測(cè)在右心房的活動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的傳感器適合用于檢測(cè)在所述的電極之間的活動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的傳感器對(duì)心臟的包括所述部分的一個(gè)腔室中的最早的活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，所述的電源響應(yīng)于所述的最早的活動(dòng)而安排所述的通電操作的時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分上的一些細(xì)長(zhǎng)的節(jié)段的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
優(yōu)選地，所述的電極是一些至少有1厘米長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)電極。在另一些實(shí)施例中，它們至少為2或4厘米長(zhǎng)。優(yōu)選地，所述的節(jié)段的寬度小于0.3厘米。在一些實(shí)施例中，它們的寬度小于0.5,1或2厘米。
優(yōu)選地，所述的電源使這些電極在一段小于5000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)以一個(gè)至少為20毫秒的給定持續(xù)時(shí)間通電至少1000次。
在本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的這些細(xì)長(zhǎng)的節(jié)段將心臟分成至少兩個(gè)在心臟中電隔離開(kāi)的節(jié)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；
一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及一個(gè)電路，用于測(cè)定在所述的部分中的一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)，其中，所述的電源響應(yīng)于所檢測(cè)到的活動(dòng)而使電極通電。
優(yōu)選地，在其中一個(gè)電極所處位置上的一種活動(dòng)之后以一段給定的延時(shí)施加所述的電場(chǎng)，優(yōu)選地，所述的延時(shí)小于70毫秒。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電場(chǎng)是在其中一個(gè)電極所處位置上的一種活動(dòng)之前施加的。在本發(fā)明的各個(gè)不同的實(shí)施例中，所述的電場(chǎng)是在所述的活動(dòng)之前大于30，50或80毫秒的時(shí)間上施加的。
優(yōu)選地，所述的電路包括一個(gè)檢測(cè)活動(dòng)的活動(dòng)傳感器?？蛇x地，或者附加地，最好是在心臟的一個(gè)不同于包括所述部分的腔室的腔室的活動(dòng)的基礎(chǔ)上計(jì)算所述的活動(dòng)。
優(yōu)選地，所述的裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于計(jì)算與所檢測(cè)的ECG的至少一個(gè)參數(shù)的值有關(guān)的一個(gè)延時(shí)的值。優(yōu)選地，所述的參數(shù)是心率。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；一個(gè)傳感器，用于檢測(cè)心臟活動(dòng)性的一個(gè)參數(shù)；以及一個(gè)控制器，用于控制電極的通電，以將所述的參數(shù)維持在一個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)。
所述的裝置最好還包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)心臟中的電活動(dòng)的地形圖，所述的控制器利用所述的地形圖來(lái)確定所需要的通電操作。
所述的裝置最好還包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)心臟中的電活動(dòng)的模型，所述的控制器利用所述的模型來(lái)確定所需要的通電操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；
一個(gè)控制器，所述的控制器用于測(cè)定心臟對(duì)于所述的電極的通電的反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述的控制器在所測(cè)得的反應(yīng)的基礎(chǔ)上改變所述的通電操作。優(yōu)選地，所述的裝置包括一個(gè)用于存儲(chǔ)所測(cè)得的反應(yīng)的存儲(chǔ)器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及一個(gè)用于起搏心臟的起搏器。
優(yōu)選地，所述的起搏器和所述的裝置的其余部分被裝在同一個(gè)機(jī)殼中。
優(yōu)選地，所述的起搏器和所述的裝置的其余部分使用共同的刺激電極。優(yōu)選地，所述的起搏器和所述的裝置的其余部分共用一個(gè)電源。
優(yōu)選地，所述的非興奮性電場(chǎng)與所述的起搏器同步。
優(yōu)選地，所述的電極利用一個(gè)單個(gè)脈沖通電，所述的單個(gè)脈沖將起搏電場(chǎng)和非興奮性電場(chǎng)結(jié)合起來(lái)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；其中，所述的電極中至少有一個(gè)被安裝在一個(gè)導(dǎo)管上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；其中，所述的電極適合于在體外應(yīng)用。
優(yōu)選地，所述的裝置包括一個(gè)體外起搏器。
優(yōu)選地，所述的裝置包括一個(gè)ECG傳感器，電極的通電與所述的傳感器是同步的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電場(chǎng)的所述持續(xù)時(shí)間至少為20毫秒。在另一些實(shí)施例中，所述的持續(xù)時(shí)間至少為40,80或120毫秒。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)電流被驅(qū)動(dòng)通過(guò)位于兩個(gè)電極之間的所述的部分。
優(yōu)選地，所述的裝置包括至少另外兩個(gè)電極，所述的另外兩個(gè)電極被所述的電源通電，施加一個(gè)橫穿所述心臟的一個(gè)第二部分的非興奮性電場(chǎng)。優(yōu)選地，所述的裝置包括一個(gè)控制器，用于協(xié)調(diào)裝置中的所有電極的通電。
優(yōu)選地，通過(guò)所述的電極的峰值電流小于20毫安。在一些實(shí)施例中，小于10,5或2毫安。
在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述的電極適合于基本上與心臟相接觸。
優(yōu)選地，所述的電場(chǎng)具有指數(shù)形、三角形或正方形的波形。所述的電場(chǎng)可以是單極的或雙極的。所述的電場(chǎng)可以具有恒定的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于心臟的光學(xué)控制裝置，包括至少一個(gè)可植入的光源，用于在一段小于5000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)至少為1000個(gè)心動(dòng)周期產(chǎn)生光脈沖；以及至少一個(gè)波導(dǎo)，用于將非損傷性強(qiáng)度的光從所述的光源傳送到所述的心臟上的一個(gè)點(diǎn)上。
優(yōu)選地，所述的至少一個(gè)光源是多個(gè)光源，每個(gè)光源附屬于心臟上的一個(gè)不同的點(diǎn)。
優(yōu)選地，所述的波導(dǎo)是一條光纖。
優(yōu)選地，所述的光源是一種單色光源。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的裝置包括一個(gè)傳感器，用于檢測(cè)所述心臟的至少一個(gè)部分上的活動(dòng)，其中，所述的光源以與所檢測(cè)到的活動(dòng)同步的方式發(fā)出脈沖光。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了對(duì)用于一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象的可編程控制器進(jìn)行編程的一種方法，包括以下步驟確定適合于利用非興奮性電場(chǎng)控制心臟的脈沖參數(shù)；以及利用所述的脈沖參數(shù)對(duì)所述的控制器進(jìn)行編程。
優(yōu)選地，確定脈沖參數(shù)包括確定所述的脈沖相對(duì)于一種心臟活動(dòng)的時(shí)序。
優(yōu)選地，所述的心臟活動(dòng)是一種局部活動(dòng)。
優(yōu)選地，確定一個(gè)時(shí)序是確定不包括心臟中的纖顫的時(shí)序。
優(yōu)選地，確定一個(gè)時(shí)序是確定不誘發(fā)心臟中的心律不齊的時(shí)序。
優(yōu)選地，確定一個(gè)時(shí)序是確定基于心臟的一個(gè)活動(dòng)模式圖的時(shí)序。
優(yōu)選地，確定一個(gè)時(shí)序包括計(jì)算相對(duì)于所檢測(cè)到的一種活動(dòng)的延時(shí)。
優(yōu)選地，控制所述的心臟包括改變所述心臟的收縮性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于確定利用非興奮性電場(chǎng)控制心臟的至少兩個(gè)單獨(dú)的電極的最佳放置方式的方法，包括以下步驟確定所述心臟的至少一個(gè)部分的活動(dòng)模式；以及在所述的活動(dòng)模式的基礎(chǔ)上確定所述的電極在所述的部分中的最佳放置方式。
優(yōu)選地，所述的方法包括確定一個(gè)活動(dòng)傳感器相對(duì)于所述電極的所述放置方式的最佳位置。
優(yōu)選地，所述的控制包括改變所述的收縮性。
優(yōu)選地，所述的控制包括在心臟中生成一些不傳導(dǎo)的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于確定一個(gè)非興奮性的、可重復(fù)施加到心臟上的脈沖的時(shí)間參數(shù)的方法，包括以下步驟利用一個(gè)第一延時(shí)施加一個(gè)非興奮性脈沖；確定所述的脈沖是否會(huì)在所述的心臟中引發(fā)一種非正常的活動(dòng)模式；以及如果所述的脈沖不引發(fā)心臟中的異常活動(dòng)，則利用一個(gè)比第一延時(shí)短的第二延時(shí)重復(fù)施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于確定一個(gè)非興奮性的、可重復(fù)施加到心臟上的脈沖的時(shí)間參數(shù)的方法，包括以下步驟利用一個(gè)第一延時(shí)施加一個(gè)非興奮性脈沖；確定所述的脈沖是否會(huì)在所述的心臟中引發(fā)一種異常的活動(dòng)模式；以及如果所述的脈沖不引發(fā)心臟中的異?；顒?dòng)，則利用一個(gè)比第一延時(shí)長(zhǎng)的第二延時(shí)重復(fù)施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了對(duì)用于一個(gè)心臟的可編程控制器進(jìn)行編程的一種方法，包括以下步驟利用多個(gè)非興奮性的電場(chǎng)序列控制心臟；確定心臟對(duì)于每個(gè)所述的序列的響應(yīng)；以及響應(yīng)于所述心臟對(duì)于所述的非興奮性序列的響應(yīng)而對(duì)所述的控制器進(jìn)行編程。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了用于控制癲癇發(fā)作的一種方法，包括以下步驟檢測(cè)腦組織中的癲癇發(fā)作；以及向所述的腦組織施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，以衰減某種信號(hào)在所述的組織中的傳導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了用于控制外周神經(jīng)中的神經(jīng)信號(hào)的一種方法，包括以下步驟選擇一個(gè)神經(jīng)；以及向所述的神經(jīng)施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，以衰減神經(jīng)信號(hào)在所述的神經(jīng)中的傳導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了用于控制具有一個(gè)腔室的心臟的一種方法，包括以下步驟向一個(gè)腔室的一個(gè)第一部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，使所述的第一部分的收縮力減弱；以及向一個(gè)腔室的一個(gè)第二部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，使所述的第二部分的收縮力增強(qiáng)。心搏。任選地或附加地，所述的延時(shí)至少為0.5或1毫秒，優(yōu)選3毫秒，優(yōu)選7毫秒，還可優(yōu)選30毫秒。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了用于控制心臟的一種方法，包括確定至少一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的預(yù)期數(shù)值范圍以及對(duì)心臟中的至少一個(gè)局部收縮和一個(gè)局部傳導(dǎo)速度進(jìn)行控制以便將所述的參數(shù)維持在所述的預(yù)期范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，所述的參數(shù)以一個(gè)小于10分鐘的時(shí)間常數(shù)響應(yīng)所述的控制，或者，所述的參數(shù)以一個(gè)介于10分鐘至6小時(shí)之間的時(shí)間常數(shù)響應(yīng)所述的控制，或者，所述的參數(shù)以一個(gè)介于6小時(shí)至一天之間的時(shí)間常數(shù)響應(yīng)所述的控制，或者，所述的參數(shù)以一個(gè)介于一天至一周之間的時(shí)間常數(shù)響應(yīng)所述的控制，或者，所述的參數(shù)以一個(gè)介于一周至一個(gè)月之間的時(shí)間常數(shù)響應(yīng)所述的控制，或者，所述的參數(shù)以一個(gè)大于一個(gè)月的時(shí)間常數(shù)響應(yīng)所述的控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了用于控制心臟的一種方法，包括確定至少一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的預(yù)期數(shù)值范圍，以及利用一個(gè)具有至少一個(gè)特性的非興奮性電場(chǎng)對(duì)心臟的至少一個(gè)部分進(jìn)行控制以便將所述的參數(shù)維持在所述的預(yù)期范圍內(nèi)，以及響應(yīng)于所述的心臟對(duì)所述的電場(chǎng)的反應(yīng)的減弱而改變所述的至少一個(gè)特性。優(yōu)選地，所述的特性是電場(chǎng)的強(qiáng)度。任選地或附加地，所述的特性是電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間、時(shí)序、波形以及頻率這幾個(gè)特性中的一個(gè)或多個(gè)。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的裝置包括一個(gè)用于檢測(cè)一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的傳感器以及一個(gè)用于控制所述電極的通電以便將所述的參數(shù)維持在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值范圍內(nèi)的控制器。優(yōu)選地，所述的裝置包括一個(gè)用于存儲(chǔ)心臟中的一個(gè)電活動(dòng)圖的存儲(chǔ)器，所述的控制器利用所述的圖來(lái)確定所需要的通電操作。任選地或附加地，所述的裝置包括一個(gè)用于存儲(chǔ)心臟中的一個(gè)電活動(dòng)模型的存儲(chǔ)器，所述的控制器利用所述的模型來(lái)確定所需要的通電操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，還提供了一種用于控制癲癇發(fā)作的方法，包括檢測(cè)腦組織中的癲癇發(fā)作以及向所述的腦組織施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)以衰減一種信號(hào)在所述的組織中的傳導(dǎo)。
通過(guò)對(duì)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述以及借助于附圖，本發(fā)明將得到更清楚的理解，在這些附圖中圖1A是一種典型的心肌動(dòng)作電位的示意圖；圖1B表示在一個(gè)電場(chǎng)中的心肌細(xì)胞的示意性模型；圖2示出一個(gè)心臟，它具有按照本發(fā)明的實(shí)施例控制的若干個(gè)節(jié)段；圖3是一段右心房組織的示意圖，該組織上具有多條傳導(dǎo)通路，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的柵格的使用情況；圖4A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的與一段心肌相連接的一個(gè)電控制器的示意圖；圖4B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的與一段心肌相連接的一個(gè)電控制器的示意圖；圖5是用于測(cè)試本發(fā)明的一些實(shí)施例的可行性的實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖；圖6A-6C是表明各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖7A是在一段離體的心肌纖維上所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的概括性結(jié)果曲線圖，表明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在施加的脈沖中加入一段延時(shí)對(duì)收縮力的增加所產(chǎn)生的影響；圖7B是在一段離體的心肌纖維上所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的概括性結(jié)果曲線圖，表明了脈沖的持續(xù)時(shí)間對(duì)收縮力的增加所產(chǎn)生的影響；圖7C是在一段離體的心肌纖維上所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的概括性結(jié)果曲線圖，表明了脈沖的電流強(qiáng)度對(duì)收縮力的增加所產(chǎn)生的影響；圖8A表明在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的一個(gè)控制電流對(duì)心率產(chǎn)生的影響；圖8B是一組曲線圖，表明在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，各種類(lèi)型的心肌中的增加的收縮性的重復(fù)性；圖9-18B中各有一組曲線圖，表明的是從一些實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在這些實(shí)驗(yàn)中，按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)一個(gè)離體的家兔心臟進(jìn)行了控制；以及圖19-23中各有一組曲線圖，表明的是從一些實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在這些實(shí)驗(yàn)中，按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)一個(gè)在體的家兔心臟進(jìn)行了控制。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及通過(guò)對(duì)一個(gè)心肌節(jié)段施加一個(gè)電場(chǎng)或電流來(lái)控制及/或調(diào)節(jié)一個(gè)心肌節(jié)段的收縮性能及/或該心肌節(jié)段的動(dòng)作電位的平臺(tái)期。在本文中，電壓、電場(chǎng)和電流這幾個(gè)術(shù)語(yǔ)是可以互換的，用于表示施加一個(gè)非興奮性的信號(hào)來(lái)控制心臟活動(dòng)的行為。下面更為詳細(xì)地描述施加這種信號(hào)的實(shí)際方法。
圖1B通過(guò)一個(gè)示意性的模型來(lái)表示對(duì)于所施加的一個(gè)電壓和所產(chǎn)生的一個(gè)平臺(tái)期之間的關(guān)系的一種可能的解釋。被細(xì)胞外液28包圍著的、具有一層細(xì)胞膜26的細(xì)胞20被放置在一個(gè)由電極22和電極24產(chǎn)生的電場(chǎng)中。在細(xì)胞20的細(xì)胞膜26兩側(cè)具有-40mv的內(nèi)部電位，電極22的電位為40mv，電極24接地(與身體的其余部分相連)。在動(dòng)作電位的平臺(tái)期內(nèi)，通過(guò)不同的膜蛋白，鈣離子進(jìn)入細(xì)胞，而鉀離子離開(kāi)細(xì)胞。以這樣的模式，由兩個(gè)電極上的電壓引起的外部電場(chǎng)提高了細(xì)胞外液28的電位。這樣，或者通過(guò)改變膜電位來(lái)改變細(xì)胞膜兩側(cè)對(duì)離子的機(jī)電驅(qū)動(dòng)力，或者通過(guò)改變被開(kāi)啟或被關(guān)閉的離子通道的數(shù)量，達(dá)到減少鉀離子從細(xì)胞20內(nèi)向外部移動(dòng)，并且/或者迫使鈣離子進(jìn)入到細(xì)胞20內(nèi)的目的。
在另一個(gè)或者可供選擇的模型中，由電極22和24產(chǎn)生的電場(chǎng)引起了它們之間的離子流動(dòng)。這種流動(dòng)主要是由氯離子和鉀離子承擔(dān)，因?yàn)榧?xì)胞膜26對(duì)于這些離子是可通透的，但是，鈣離子也可能會(huì)受到影響。在這種模型中，鈣離子被電流拉到細(xì)胞20內(nèi)，而鉀離子則被移出。或者，鈉離子取代鉀離子被移出。在任何一種情況下，細(xì)胞中的多余的鈣離子提高了細(xì)胞20的收縮性，并且據(jù)信這樣會(huì)延長(zhǎng)平臺(tái)期。
另一個(gè)可供選擇的模式是，電場(chǎng)和/或離子流影響由電壓控制的通道(鈉、鉀以及鈉-鈣)的開(kāi)啟和關(guān)閉。此外，該電場(chǎng)還可以影響離子泵的工作。這一效果的一個(gè)可能的機(jī)理是，所施加的電場(chǎng)在細(xì)胞膜內(nèi)產(chǎn)生一些高電場(chǎng)的“熱點(diǎn)”，這些熱點(diǎn)能夠影響離子通道和/或泵的開(kāi)啟和關(guān)閉。由于熱點(diǎn)的產(chǎn)生通常相對(duì)于細(xì)胞是不對(duì)稱(chēng)的，并且由于通道本身相對(duì)于所施加的電場(chǎng)具有不對(duì)稱(chēng)的特性，所以，在細(xì)胞的一端可能比另一端有更多的通道開(kāi)啟。例如，如果在細(xì)胞的負(fù)端比在細(xì)胞的正端有更多的通道開(kāi)啟，則鈣離子的內(nèi)向流動(dòng)將多于這些離子的外向流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)模型，控制電場(chǎng)增加了細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)池中的鈣離子的濃度，而這一增加的濃度可能引起收縮期內(nèi)的鈣的增加和/或更快速的供給，從而增大收縮力。或者，控制電場(chǎng)可以直接影響在收縮期內(nèi)從細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)池中獲取鈣的速率。并且，控制電場(chǎng)可能能夠直接增加鈣的內(nèi)向流動(dòng)的效率，導(dǎo)致從細(xì)胞內(nèi)的貯藏所獲取鈣的能力的增加。值得注意的是，在一些肌細(xì)胞收縮的生理模型中，收縮性能是由鈣離子流量決定的，而不是由鈣的總量決定的。
不同的離子通道和泵具有不同的工作特性。這些特性包括流動(dòng)速率、開(kāi)啟和關(guān)閉的速率、觸發(fā)電壓水平、在工作中起動(dòng)其它離子或?qū)τ谄渌x子的依賴(lài)性。所以，有可能通過(guò)施加一個(gè)特定強(qiáng)度的電場(chǎng)來(lái)選擇一個(gè)特定類(lèi)型的離子通道，這一強(qiáng)度還取決于在這一時(shí)刻(即，在細(xì)胞的除極化/復(fù)極化階段)這些通道是開(kāi)啟的還是關(guān)閉的。由于可興奮組織的活動(dòng)主要是由它們的跨膜電位以及細(xì)胞內(nèi)外的各種類(lèi)型的離子的濃度決定的，所以可以通過(guò)以上述的方式控制離子通道來(lái)控制細(xì)胞活動(dòng)的不同特性。
另一種模型是，施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)來(lái)引起心臟的接受治療的部分(從神經(jīng)末梢)釋放出兒茶酚胺。另一種可能性是，所施加的電場(chǎng)促進(jìn)了細(xì)胞將現(xiàn)有的兒茶酚胺吸收掉。
另一個(gè)“募集”模型假定，非興奮性的脈沖將未受到該興奮信號(hào)刺激的心肌纖維募集。通過(guò)降低它們的除極化閾值或通過(guò)施加一個(gè)比正常情況下具有更高強(qiáng)度的興奮信號(hào)可以使非興奮性的脈沖發(fā)揮其作用。但是，人們普遍認(rèn)為，心肌纖維所起的作用相當(dāng)于一個(gè)合胞體，每個(gè)細(xì)胞都在每次心搏上收縮。例如，參見(jiàn)由Donald M.Bers所著的《興奮-收縮耦聯(lián)以及心臟收縮力》(Kluwer學(xué)會(huì)，1991)的第2章第17頁(yè)。
最有可能的是，可以用這些模型中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)解釋在興奮周期的不同階段中的細(xì)胞20的活動(dòng)。但是，不需要知道哪一個(gè)模型(如果有的話)是合適的，就能夠利用電場(chǎng)達(dá)到幾個(gè)主要的效果，包括提高收縮性、改變自激速率、重新排定除極化、延長(zhǎng)平臺(tái)期、細(xì)胞超極化、改變膜電位、改變傳導(dǎo)速率以及使細(xì)胞失活。
可以預(yù)見(jiàn)，電場(chǎng)的方向是至關(guān)重要的。首先，心肌細(xì)胞的傳導(dǎo)是各向異性的。第二，細(xì)胞膜中的局部不規(guī)則性的分布是不均衡的，在細(xì)胞的兩端的不規(guī)則性更為普遍；此外，細(xì)胞的一端通常比另一端更為不規(guī)則。這些不規(guī)則性會(huì)主宰局部高電場(chǎng)的產(chǎn)生，而局部高電場(chǎng)則會(huì)對(duì)離子通道產(chǎn)生影響。第三，某些心臟結(jié)構(gòu)，例如乳頭肌的結(jié)構(gòu)，在一個(gè)方向上比在相反的方向上更適合于傳導(dǎo)興奮信號(hào)。第四，存在著起源于心臟的天然傳導(dǎo)系統(tǒng)的節(jié)律性的除極化信號(hào)，它們是由心肌組織本身的除極化和復(fù)極化引起的。這些信號(hào)可能會(huì)對(duì)外加電場(chǎng)產(chǎn)生干擾。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，施加特定電場(chǎng)的目的是誘發(fā)一個(gè)離子流，該離子流與心臟的節(jié)律性除極化引起的電壓電位誘發(fā)出的離子流相反。例如，在離最早激活部位較遠(yuǎn)處的心肌細(xì)胞中的動(dòng)作電位的平臺(tái)期通常比離最早激活部位較近處的那些細(xì)胞中的平臺(tái)期要短。這一縮短的起因可能是由心臟的除極化和復(fù)極化引起的不同的局部離子流以及/或者在這些部位的不同的離子流動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。通過(guò)向由節(jié)律性的除極化引起的電場(chǎng)施加一個(gè)大小相等方向相反的電場(chǎng)，可以將這些離子流的作用抵消。
圖2示出用一個(gè)電控制器32控制的心臟30。右心房的節(jié)段38為一個(gè)受控段。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，控制器32的機(jī)殼為一個(gè)電極，電極36為第二電極，用于向節(jié)段38施加一個(gè)電場(chǎng)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用一個(gè)第二電極34代替控制器32的機(jī)殼。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，控制器32的主體為地，所以電極34和36相對(duì)于心臟的其余部分可以都為正或負(fù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，電極34不直接與心臟30相連，而是浮在心臟內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，電極34最好是引流電極。為達(dá)到圖示的目的，可見(jiàn)，控制器32包括一個(gè)電源31，將控制器與電極相連的導(dǎo)線29A和29B以及一個(gè)控制電極的通電的微處理器33。
在一個(gè)備選的實(shí)施例中，如圖2所示，是沿著心臟壁的方向而不是沿橫穿心臟的方向施加電場(chǎng)。圖中示出左心室的節(jié)段35受由控制器39操縱的兩個(gè)電極37控制。既可以將電極37放置在心臟30的表面上，也可以將電極37插入到心肌內(nèi)?；蛘撸€可以將電極放置到血管中或者放置到心臟以外的其它身體組織中，前提是電極的通電能夠在心臟的至少一部分上產(chǎn)生電場(chǎng)或電流。值得注意的是，由于控制是與心動(dòng)周期同步的，所以即使電極處于心臟外部，在兩次心搏之間心臟的位置也基本上不發(fā)生變化，所以，即使電極不與心臟機(jī)械耦聯(lián)，在每次心動(dòng)周期中都是心臟上的基本上同一部位受到感應(yīng)。
在本發(fā)明的另一個(gè)備選實(shí)施例中，采用了多于一對(duì)的電極來(lái)控制節(jié)段35。在這種實(shí)施例中，可以將每對(duì)電極相對(duì)于節(jié)段35放置在不同部位，例如，可以將一對(duì)電極放置在心外膜上，將第二對(duì)電極放置在心肌內(nèi)。
值得注意的是，兩個(gè)電極間誘發(fā)出的電流可能會(huì)引通電解質(zhì)通過(guò)一段時(shí)間沉積在這兩個(gè)電極上，以及/或者引起組織中的副生理學(xué)反應(yīng)。為了抵消這一效果，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電場(chǎng)為交流電場(chǎng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以一個(gè)非常低的頻率切換電場(chǎng)的方向，所述的頻率等于或低于心動(dòng)周期的速率。較為可取的是，在心動(dòng)周期的一個(gè)特定階段上，例如在心舒張期，使相位顛倒。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電場(chǎng)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于心動(dòng)周期的頻率。
快速鈉通道一旦失活，則需要有一定量的時(shí)間處于負(fù)電位以便準(zhǔn)備好被激活。例如，由Sinaur Associates Inc.出版、由Bertil Hille所著的《可興奮的細(xì)胞膜的離子通道》一書(shū)的第2章第40至45頁(yè)所描述，該文獻(xiàn)被本文引作參考。由于大多數(shù)鈉通道不會(huì)在除極化一開(kāi)始便立即被激活，所以以足夠高的頻率施加一個(gè)電壓可以將確實(shí)能夠?qū)﹄娢坏淖兓鞒隹焖俜磻?yīng)的少數(shù)通道打開(kāi)，而大多數(shù)通道將失活，并且不會(huì)離開(kāi)這種失活狀態(tài)。所以，如果電場(chǎng)的頻率足夠高，即使平均電壓為零，某些離子通道也能保持關(guān)閉，其結(jié)果是受到刺激的組織是非興奮的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，將一個(gè)交流電場(chǎng)疊加在一個(gè)直流電場(chǎng)上以便對(duì)心臟進(jìn)行控制。例如，可以采用幅度為直流電場(chǎng)幅度的20％，頻率為1kHz的交流電場(chǎng)。由于交流/直流控制電場(chǎng)具有外加電場(chǎng)變化較大的優(yōu)點(diǎn)，所以如對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的反應(yīng)一樣，(在部分肌細(xì)胞上的)對(duì)電場(chǎng)變化的任何反應(yīng)都得到了促進(jìn)。在一個(gè)交流/直流組合電場(chǎng)或在一個(gè)純交流型式的電場(chǎng)中的交流電場(chǎng)可以具有鋸齒形、正弦波形的時(shí)間波形或其它形狀，如指數(shù)形或方波脈沖形。
在一個(gè)直流型的電場(chǎng)中，電場(chǎng)的時(shí)間波形最好是一個(gè)恒定幅度的脈沖形。但是，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，可以采用三角形脈沖、指數(shù)形脈沖、斜波形的脈沖(上升或下降)，以及/或者雙相脈沖波形。
交流和直流電場(chǎng)都可以是單極的或雙極的。在本文中，術(shù)語(yǔ)交流和直流用于描述電場(chǎng)，與一個(gè)脈沖中的周期數(shù)有關(guān)。直流電場(chǎng)最多只有一個(gè)周期，而交流電場(chǎng)可以包括多個(gè)周期。在本發(fā)明的另一些優(yōu)選實(shí)施例中，可以施加一串脈沖，每一串都可以是交流型的或直流型的。
可以采用各種類(lèi)型的離子電極，例如銀-氯化銀電極、鉑電極、鍍有氮化物和碳化物一類(lèi)物質(zhì)的鈦電極，鍍鉭電極、高溫碳電極以及碳精電極。這些電極通常能夠減少電沉積的量。這些電極可以是正方形的、矩形的、或具有其它任何合適的形狀，可以通過(guò)將電極擰入到心肌中來(lái)固定該電極，也可以采用夾的方法或其它固定方法來(lái)實(shí)現(xiàn)固定。
有兩種優(yōu)選的方法可用于將一個(gè)電場(chǎng)施加到心臟的一個(gè)節(jié)段上。在第一個(gè)方法中，使一個(gè)電流強(qiáng)制通過(guò)需要控制的心臟節(jié)段。該電流最好是恒定的直流電流。但是，也可以采用上面所述的交流電流。在第二個(gè)方法中，施加一個(gè)橫穿心臟的電場(chǎng)(并且相對(duì)于信號(hào)保持在一個(gè)恒定的強(qiáng)度上)。總的說(shuō)來(lái)，施加一個(gè)電場(chǎng)比引入一個(gè)電流要簡(jiǎn)單一些，并且需要的能量也要少一些。
外加電場(chǎng)(或電流)相對(duì)于節(jié)段38處的局部活動(dòng)以及相對(duì)于整個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)序是至關(guān)重要的?？偟恼f(shuō)來(lái)，如果需要局部效果，例如需要增加局部收縮性和/或延長(zhǎng)平臺(tái)期，則可以使外加電場(chǎng)與局部活動(dòng)時(shí)間同步。當(dāng)需要總體效果時(shí)，則可使外加電場(chǎng)與心動(dòng)周期同步。例如，通過(guò)以與心動(dòng)周期同步的方式使細(xì)胞超極化，就有可能對(duì)它們的興奮性窗進(jìn)行定時(shí)，從而避免某些心率不齊，后面將對(duì)此作更詳細(xì)的描述。為了改變心臟的活動(dòng)模式，也可以根據(jù)一個(gè)表明心臟將會(huì)被怎樣激活的模型來(lái)對(duì)所述場(chǎng)的施加進(jìn)行同步。例如，為了增加心臟的輸出量，可以控制傳導(dǎo)速度和/或傳導(dǎo)路徑，以使心臟以一種被認(rèn)為比自然順序更佳的順序收縮。特別地，通過(guò)在竇房結(jié)和/或在左和右分支控制傳導(dǎo)速度，可以提高或降低房室收縮間期。然而應(yīng)當(dāng)理解，心臟的不同部分之間，特別是在心臟的同一腔室中的不同部分之間的活動(dòng)時(shí)間的差別通常是十分小的。例如，一在左心房?jī)?nèi)的興奮信號(hào)的傳播時(shí)間大約在15至50毫秒之間。如果即使將施加控制場(chǎng)的時(shí)間局部地中止5或10毫秒時(shí)所述控制功能還能實(shí)現(xiàn)，則所述控制功能可利用一單對(duì)控制電極來(lái)實(shí)現(xiàn)。
盡管最簡(jiǎn)單的辦法是利用測(cè)得的電活動(dòng)時(shí)間的來(lái)確定局部活動(dòng)，但還是應(yīng)該以機(jī)械活動(dòng)性的變化、位置變化、運(yùn)動(dòng)速度、加速度甚至跨膜電位為基礎(chǔ)來(lái)研究一段組織的局部活動(dòng)。另外，由于在病態(tài)組織中電活動(dòng)與機(jī)械活動(dòng)之間的延時(shí)要比在健康組織中長(zhǎng)，所以所述場(chǎng)施加的時(shí)序最好是與肌肉的機(jī)械活動(dòng)相關(guān)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述場(chǎng)的時(shí)間控制最好是與所述節(jié)段的實(shí)際的跨膜電位相關(guān)，而不是那些可能是從電圖或機(jī)械圖中估計(jì)出的東西。因而，為了提高收縮性，可以將所述場(chǎng)的起始時(shí)間定時(shí)至所述平臺(tái)期的起點(diǎn)?；蛘撸瑢⑺鰣?chǎng)的施加時(shí)間定時(shí)在特定的跨膜電壓水平。進(jìn)一步優(yōu)選地，可相應(yīng)于所述節(jié)段的細(xì)胞中所達(dá)到的實(shí)際的跨膜電位和離子濃度來(lái)確定所述場(chǎng)的強(qiáng)度和/或其它參數(shù)。確定所述實(shí)際電壓水平的一個(gè)方法是向所述細(xì)胞內(nèi)注射一種電壓敏感性染料并用一種如在已有實(shí)驗(yàn)技術(shù)中所公知的光學(xué)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)它。監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的離子濃度的一個(gè)方法是用濃度敏感染料。
如果在所述興奮信號(hào)到達(dá)節(jié)段38之前施加一個(gè)電場(chǎng)，則該電場(chǎng)可以被用于降低節(jié)段38對(duì)所述興奮信號(hào)的敏感性。產(chǎn)生這個(gè)效果的一個(gè)方法是相反于所述興奮信號(hào)的方向并與其同步施加一個(gè)大電場(chǎng)。這個(gè)場(chǎng)將降低所述興奮信號(hào)的幅度，使它不能使心肌組織興奮。另一個(gè)方法是在興奮信號(hào)到達(dá)之前對(duì)節(jié)段38施加一個(gè)強(qiáng)正電位，使節(jié)段38超極化并對(duì)所述興奮信號(hào)不敏感。消除所述電場(chǎng)并不能很快消除這種效果。節(jié)段38將在不敏感狀態(tài)停一個(gè)很短的時(shí)期，并且在其后的一個(gè)時(shí)期中，節(jié)段38中的傳導(dǎo)速度被降低。然而在一些情況下，消除所述電場(chǎng)會(huì)引發(fā)一個(gè)動(dòng)作電位?？梢詫?duì)這一動(dòng)作電位的時(shí)間進(jìn)行控制，以使它發(fā)生在相對(duì)于心臟的活動(dòng)模式的安全期內(nèi)，因此，如果所述節(jié)段產(chǎn)生一個(gè)興奮信號(hào)，則這個(gè)信號(hào)將不會(huì)傳播到心臟的其它部分。在一些情況下，所述場(chǎng)的施加可能影響細(xì)胞對(duì)所述電位的反應(yīng)性，另外換言之，它可能延長(zhǎng)所述不應(yīng)期。應(yīng)該注意到，一個(gè)緊隨活動(dòng)之后施加的電場(chǎng)也可以除增加收縮力之外延長(zhǎng)不應(yīng)期。
應(yīng)該注意到，由于心動(dòng)周期基本上是可記錄到的，所以活動(dòng)時(shí)間前的延時(shí)和活動(dòng)時(shí)間后的延時(shí)都可以用一個(gè)在所述活動(dòng)之后延時(shí)的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。例如，一個(gè)可在所述活動(dòng)時(shí)間之前20毫秒施加的場(chǎng)可以替代680毫秒后的場(chǎng)的施加(假設(shè)心動(dòng)周期長(zhǎng)度為700毫秒)。
電場(chǎng)的其它種施加方式能提高傳導(dǎo)速度，特別是在由于組織損傷造成傳導(dǎo)速度低之處?？刂苽鲗?dǎo)速度的另一個(gè)方法是施加一個(gè)與用于除顫的電場(chǎng)相似的電場(chǎng)。當(dāng)在這些細(xì)胞的復(fù)極期期間施加時(shí)，這種電場(chǎng)將對(duì)所述復(fù)極進(jìn)行延時(shí)。在這個(gè)被延時(shí)/延長(zhǎng)的復(fù)極期間，所述細(xì)胞是不能興奮的。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，如果用這里所描述的技術(shù)來(lái)施加這個(gè)“除顫電場(chǎng)”(較小、局部和與一局部活動(dòng)時(shí)間同步)，則心臟本身將不會(huì)被所述電場(chǎng)除顫。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)柵格方法可使所述心臟的局部除顫部分與心臟的其它部分隔離。
圖3示出了延長(zhǎng)心臟組織不應(yīng)期的一個(gè)應(yīng)用。節(jié)段40是右心房的一個(gè)部分。一個(gè)興奮信號(hào)通常從竇房結(jié)42傳導(dǎo)至房室結(jié)44。有幾個(gè)競(jìng)爭(zhēng)通路，圖中用46A-46D標(biāo)出，可能存在于竇房結(jié)42傳導(dǎo)至房室結(jié)44之間，但在健康組織中，在興奮性窗口中只有一個(gè)信號(hào)到達(dá)房室結(jié)44。在病態(tài)組織中，即使這幾個(gè)信號(hào)都是起源于所述竇房結(jié)的同一個(gè)動(dòng)作電位，沿不同通路行進(jìn)的幾個(gè)信號(hào)也會(huì)順次地激活房室結(jié)44。另外，在心房纖顫中，整個(gè)心房都可能具有在其通體內(nèi)傳播的隨機(jī)信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將電場(chǎng)施加于表現(xiàn)如“柵格”48A和48B的多個(gè)區(qū)域。在依據(jù)所述電場(chǎng)的活動(dòng)時(shí)間預(yù)定的特定的危險(xiǎn)時(shí)間內(nèi)這些柵格對(duì)興奮信號(hào)是不傳導(dǎo)的。因而，所述興奮信號(hào)被“柵格”在竇房結(jié)42和房室結(jié)44之間。已知可有一種具有相似作用的外科手術(shù)(“迷宮”手術(shù))，但在所述外科手術(shù)中，需要切除許多右心房部分以形成永久性的隔離區(qū)域(柵格)。在本發(fā)明的目前的實(shí)施例中，柵格48A和48B的至少一些部分在所述興奮信號(hào)通過(guò)之后將是失活的，因而所述心房可以適當(dāng)?shù)厥湛s。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用一些排成一條直線的雙極電極來(lái)實(shí)施一種柵格。在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用兩個(gè)具有相反的極性、在空間上(稍微)分隔開(kāi)的細(xì)長(zhǎng)的線狀電極來(lái)實(shí)施一種柵格。優(yōu)選地，所述線狀電極的一些部分是絕緣的，例如0.5cm長(zhǎng)的一些段為絕緣和0.5cm長(zhǎng)的一些段為暴露的。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例與治療心室纖顫(VF)有關(guān)。在VF中，心室被多于一個(gè)的興奮信號(hào)激活，它們不以一種整齊的方式激活心室。而是心室的每個(gè)節(jié)段都被與心室的其它節(jié)段不同步地以及與心動(dòng)周期不同步地隨機(jī)激活。其結(jié)果是不能實(shí)現(xiàn)泵血作用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在受影響的心室中施加多個(gè)電柵格以消除纖顫。一般，通過(guò)改變心室節(jié)段對(duì)興奮敏感的時(shí)間窗口，可阻斷引起纖顫的興奮信號(hào)，而不影響心室的自然收縮。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用所述柵格沿正確通路，例如，只沿著縱向通路引導(dǎo)所述興奮信號(hào)。因而，興奮信號(hào)不能沿橫向運(yùn)動(dòng)并且橫向興奮信號(hào)將快速無(wú)害地衰減掉。從房室結(jié)來(lái)的健康興奮信號(hào)不會(huì)受到所述柵格不利影響。另外或可選地，柵格是與來(lái)自房室結(jié)的所述興奮信號(hào)同步產(chǎn)生的，以使導(dǎo)致纖顫的興奮信號(hào)被阻斷。進(jìn)一步可選地，通過(guò)對(duì)那些被認(rèn)為是對(duì)纖顫敏感的節(jié)段施加一個(gè)正電位，則所述心室的全部節(jié)段都是對(duì)興奮信號(hào)不敏感的。
用柵格將心臟分為一些相互絕緣的節(jié)段對(duì)于治療多種種類(lèi)的心律不齊是有用的。在此處，絕緣一詞意思是通過(guò)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的失活部分來(lái)阻斷或減慢或大大降低所述興奮信號(hào)的傳導(dǎo)。例如，心臟中的多種形式的室性心動(dòng)過(guò)速(VT)和期前搏動(dòng)是由產(chǎn)生起搏信號(hào)的組織的局部節(jié)段所引起的?？梢詫⑦@些節(jié)段與心臟的其它節(jié)段絕緣，以使只有一個(gè)小的、局部的節(jié)段受所述不正常的搏動(dòng)的影響。或者，可以用一電場(chǎng)使這些病態(tài)的節(jié)段不敏感，因而使它們完全不能產(chǎn)生不正確的興奮信號(hào)。
期前搏動(dòng)通常是由心臟的超敏感節(jié)段引起的。通過(guò)對(duì)該節(jié)段施加一局部電場(chǎng)，則該節(jié)段的敏感性能被控制至與心臟的其它部分相似的水平，從而解決了期前搏動(dòng)的主要病因。這一技術(shù)也可用于不敏感組織，通過(guò)施加局部電場(chǎng)可以使它們變敏感，使得它們變得與周?chē)M織一樣敏感。
應(yīng)當(dāng)理解，在用上述技術(shù)治療心律不齊時(shí)，沒(méi)必要知道心律不齊的精確的幾何起點(diǎn)。而是可以使心臟的全部節(jié)段都與心動(dòng)周期同步被不敏感化，以使它們?cè)谡嬲呐d奮信號(hào)到達(dá)之前不能再反應(yīng)。另外，不用描繪出心臟電系統(tǒng)的分布圖也能將心臟分為一些隔離的節(jié)段或進(jìn)行柵格。例如，可將電極插入冠狀血管以在心臟內(nèi)形成柵格。這些柵格可以阻斷心臟內(nèi)不是全部就是大部分的不正常興奮信號(hào)，而通過(guò)將這些柵格的形成同步于“正確”的心臟活動(dòng)模式，這些柵格仍能讓“正確”的心臟興奮信號(hào)傳播。另外或可選地，每個(gè)隔離的節(jié)段都由一個(gè)單獨(dú)的電極起搏。或者，可將一個(gè)電極陣列植入心臟周?chē)?，以便能基本上單?dú)控制心臟的任何局部部分。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用一電場(chǎng)連續(xù)控制心臟的節(jié)段，以使其靜息膜電位在-60mv以下。在這個(gè)水平之下，所述電壓門(mén)控鈉離子通道不能被一興奮信號(hào)開(kāi)啟。通常不可能將組織節(jié)段中的所有細(xì)胞都鉗制到這個(gè)電壓下，所以組織中的一些細(xì)胞常常是可興奮的。然而，已知超極化能導(dǎo)致單獨(dú)心肌細(xì)胞周?chē)募?xì)胞外間隙的鉀離子耗盡，這將引起共用同一細(xì)胞外間隙的全部細(xì)胞的興奮性普遍降低。例如，如在由Cohen I和KlineR所著的發(fā)表于《Circulation Research》,Vol.50,No.1,pp.1-16,(1982年1月)的“心肌細(xì)胞外間隙中K+的變化從電壓鉗位法和細(xì)胞外K+選擇性微電極法所得到的證據(jù)”一文所描述的，該文被本文引作參考。因而，所述心臟節(jié)段對(duì)一興奮信號(hào)的反應(yīng)被降低，并具有一較長(zhǎng)的延時(shí)，且在那些節(jié)段中的傳播速度也顯著下降。其它靜息電位會(huì)影響細(xì)胞中其它電壓門(mén)控通道的開(kāi)啟。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例涉及心臟外科。在許多實(shí)例中，有必要使心臟的泵活動(dòng)停止幾秒或幾分鐘以完成縫合或切除或?qū)σ粍?dòng)脈瘤進(jìn)行手術(shù)?，F(xiàn)行的實(shí)踐不是十分靈活的。在一方法中，通過(guò)一個(gè)心肺機(jī)將心臟旁路且心臟本身要停止一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期。這個(gè)處理對(duì)病人全身或?qū)π呐K本身是不利的，并通常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的術(shù)后并發(fā)癥。在另一方法中，將心臟冷卻以降低它的氧耗，而后使它停止幾分鐘的時(shí)間(不可延長(zhǎng))。所述時(shí)間不可延長(zhǎng)的部分原因是在心臟停止期間整個(gè)身體是無(wú)氧的。在這些方法中，通常用一種心臟麻痹劑來(lái)使心臟停止。在第三種方法中，在心臟中誘發(fā)纖顫。但是眾所周知，由于在纖顫過(guò)程中氧的需求量大大增加以及由于心肌收縮在冠狀動(dòng)脈中造成的血流阻塞，所以纖顫會(huì)導(dǎo)致局部缺血。局部缺血會(huì)對(duì)心臟造成不可逆的損傷。
可以用本文所描述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)心臟泵血活動(dòng)的停止和減弱，例如采用柵格法。因而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，采用本文所描述的技術(shù)，在一些比較短的時(shí)間段內(nèi)反復(fù)地并且可逆地使心臟的泵血活動(dòng)明顯減弱。應(yīng)當(dāng)理解，由于應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)單并且重復(fù)性好，所以利用電控制來(lái)終止心臟活動(dòng)比目前已實(shí)施的方法更具有靈活性。在與內(nèi)窺鏡心臟手術(shù)以及內(nèi)窺鏡分流手術(shù)相結(jié)合方面，電控制特別有用，在這類(lèi)手術(shù)中，需要使心臟的一些小的節(jié)段的運(yùn)動(dòng)減弱。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及對(duì)心臟的局部缺血部分進(jìn)行治療。根據(jù)利用局部植入的傳感器檢測(cè)出的損傷電流或者通過(guò)其它的電生理學(xué)特征可以自動(dòng)識(shí)別出局部缺血部分，這些局部缺血部分可能對(duì)心臟的興奮信號(hào)失敏或阻斷這些信號(hào)。這樣，不需要這些局部缺血細(xì)胞進(jìn)行工作，所以這些局部缺血細(xì)胞就有可能被治愈。
1996年1月11日由Shlomo Ben-Haim和Maier Fenster遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”的美國(guó)第60/009769號(hào)臨時(shí)申請(qǐng)以及與其相應(yīng)的、由申請(qǐng)人Biosence有限公司于1996年1月8日遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”的以色列第116699號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)描述了幾種心臟建模和心臟最優(yōu)化的方法，本文將這些專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容引作參考文獻(xiàn)。在心臟建模中，通過(guò)改變心臟的一些節(jié)段上的工作負(fù)荷或者通過(guò)改變心臟的一些節(jié)段上的動(dòng)作電位的平臺(tái)期持續(xù)時(shí)間來(lái)改變心臟中的肌肉質(zhì)量的分布。可以通過(guò)改變心臟的活動(dòng)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些改變。利用上面描述的方法可以很容易地控制平臺(tái)期的持續(xù)時(shí)間。并且，根據(jù)本發(fā)明的這些方法，通過(guò)控制心臟中的傳導(dǎo)通路，可以影響心臟的整個(gè)活動(dòng)模式。在這些申請(qǐng)中描述的心臟最優(yōu)化方法中，心臟的活動(dòng)模式得到了改變，使得心輸出量的參數(shù)得到全面增加?；蛘?，重新分布如應(yīng)力一類(lèi)的局部生理值，以緩解心臟中的高應(yīng)力部位。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用上面描述的方法可以有效地改變活動(dòng)模式。
為了能夠最好地實(shí)施本發(fā)明的許多優(yōu)選實(shí)施例，比較有效的方法是首先產(chǎn)生心臟的一幅電的、幾何的或者機(jī)械的圖。1996年2月1日由ShlomoBen-Haim遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”的美國(guó)第08/595365號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)以及由申請(qǐng)人“Biosence”于與該申請(qǐng)同一天在以色列遞交的名稱(chēng)為“心臟機(jī)電學(xué)”和“繪圖導(dǎo)管”的兩份PCT申請(qǐng)描述了幾種圖以及用于生成這些圖的幾種方法和裝置，本文將這些申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容引作參考文獻(xiàn)。一個(gè)特別令人感興趣的圖是一幅活力圖，圖中繪制出了心臟組織的不同節(jié)段的活力，從而能夠識(shí)別出冬眠的和/或局部缺血的組織。美國(guó)第5391199號(hào)專(zhuān)利，1994年8月19日遞交的名稱(chēng)為“用于遠(yuǎn)程目標(biāo)位置及方向檢測(cè)系統(tǒng)的裝置及方法”的美國(guó)第08/293859號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)以及PCT專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮閁S95/01103，現(xiàn)在的公開(kāi)號(hào)為WO96/05768，
公開(kāi)日為1996年2月29日的PCT專(zhuān)利申請(qǐng)描述了適合于安裝在一個(gè)導(dǎo)管上的位置檢測(cè)裝置，該裝置特別適用于生成這類(lèi)的圖。本文將這些申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容引作參考文獻(xiàn)。如果所述電極是利用如內(nèi)窺鏡、食管鏡和導(dǎo)管之類(lèi)的侵入技術(shù)植入的，則這種位置檢測(cè)裝置對(duì)在心臟中正確地安裝電極也是有用的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用心臟的一個(gè)分布圖來(lái)確定心臟的哪一部分是可激活的，并進(jìn)而可以控制它以提高心輸出量。優(yōu)選地，當(dāng)確定對(duì)心臟的哪一部分施加控制電場(chǎng)以使心輸出量參數(shù)最大時(shí)，將心臟的整體活動(dòng)模式考慮在內(nèi)。所述活動(dòng)模式還決定所述電場(chǎng)施加的時(shí)間。一種灌注圖可用于提取心臟不同部分的血流。已經(jīng)預(yù)知心肌一節(jié)段收縮性的提高也會(huì)使這一節(jié)段氧需求量提高。因而，只提高那些有足夠多的血流的節(jié)段的收縮性是必要?？赡艿?，通過(guò)對(duì)心臟的活動(dòng)順序的適當(dāng)?shù)目刂?，可使心臟的其它節(jié)段的氧需求量降低。
可選地或另外地為了繪制心臟的灌注圖和/或心臟的活力圖，心臟控制可以逐漸開(kāi)始。因而所述心臟血供可以有時(shí)間來(lái)適應(yīng)需求量的增加(如果有的話)和血供形式的改變。另外，需求量的增加不是很快的，所以所述控制將不會(huì)造成尖銳的問(wèn)題(如心臟損傷之類(lèi))。在一個(gè)實(shí)施例中，控制首先只被施加于幾個(gè)心搏，其后再施加至每一個(gè)心搏。另外地或可選地，控制脈沖的持續(xù)時(shí)間可以在如幾個(gè)星期長(zhǎng)的一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)逐漸增長(zhǎng)。另外地或可選地，對(duì)于不同的心搏控制不同的節(jié)段，以將增長(zhǎng)的需求分散到心臟的更大部分之上。
在本發(fā)明的一個(gè)可選擇的優(yōu)選實(shí)施例中，只是在白天而不是在晚上控制心臟的收縮性，因?yàn)樵诎滋煨呐K的需求量通常比晚上要大?？蛇x地或另外地，在早晨使用所述控制器很短一段時(shí)間，如15分鐘，以幫助病人起床?？蛇x地或另外地，針對(duì)每一定數(shù)量的心搏只施加一次控制電場(chǎng)(白天和/或晚上)。另外可選擇地，在一劇烈的心臟缺血事件之后對(duì)心臟進(jìn)行一短時(shí)間的控制，直至心臟從休克中恢復(fù)。可以在心臟損傷之后應(yīng)用的一個(gè)優(yōu)選的方法是防止心律不齊。另一個(gè)優(yōu)選的控制是降低梗塞組織敏感性或降低這種組織的收縮性或?qū)@種組織進(jìn)行電隔離以降低氧需求量及提高其痊愈的機(jī)會(huì)。
本發(fā)明的許多實(shí)施例的一個(gè)好處是不用在心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)中形成任何結(jié)構(gòu)上的或其它永久性的改變就能完成。進(jìn)一步講，許多實(shí)施例都可以與已有的起搏器或影響心臟中電傳導(dǎo)的藥物療法結(jié)合使用。另外，不同控制方案可以同時(shí)一起使用，例如，控制心率和提高左心室收縮性的方法。
但必須認(rèn)識(shí)到，通過(guò)改變心臟的活動(dòng)模式，將有一些改變作用于心臟的結(jié)構(gòu)。例如，將隨活動(dòng)模式的改變?cè)谌虝r(shí)間上產(chǎn)生前面所述的心臟模型。
圖4A是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電控制器50的操作示意圖。優(yōu)選地用至少一個(gè)電極52，最好是還用一個(gè)第二電極54對(duì)受控制器50控制的肌肉節(jié)段56加電。電極54可以是電浮起的。一個(gè)傳感器58可用于檢測(cè)節(jié)段56的局部活動(dòng)時(shí)間，作為所述控制器的一個(gè)輸入，例如用于確定對(duì)電極通電的時(shí)間。其它另外的或可選擇的局部和/或全局性的心臟參數(shù)也可被用于確定所述電極的通電。例如，如在本領(lǐng)域中公知的，所述電極可被用于檢測(cè)局部電活動(dòng)。可選擇地，為確定心臟節(jié)律的開(kāi)始點(diǎn)，應(yīng)將傳感器58放置在竇房結(jié)附近?？蛇x地，傳感器58可被用于檢測(cè)節(jié)段56的或心臟其它節(jié)段的機(jī)械活動(dòng)，或檢測(cè)心輸出量。也可以用植入主動(dòng)脈中的壓力傳感器或流量計(jì)來(lái)確定心輸出量。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器58檢測(cè)心臟的電狀態(tài)，控制器50確定纖顫狀態(tài)并相應(yīng)地使電極52和54通電。
傳感器58可用于對(duì)電極52和54的通電進(jìn)行精確計(jì)時(shí)。電極不正確通電的一個(gè)危害是，如果電極在一個(gè)興奮波前到達(dá)節(jié)段56之前通電，則該通電將引起纖顫。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將傳感器58置于電極52和54之間，以檢測(cè)在兩個(gè)電極上的組織平均活動(dòng)時(shí)間。應(yīng)當(dāng)理解通電的精確時(shí)間依靠于心臟中興奮波前的傳播方向。因而，如果電極52和54上的組織基本上被同步地激活，則可以將施加所述控制電場(chǎng)的時(shí)間確定為緊接在激活后的一個(gè)時(shí)間上。然而，如果一個(gè)電極上的組織先于另一電極上的組織被激活，則給電極通電的延時(shí)時(shí)間必須要長(zhǎng)一些。因而，在局部活動(dòng)時(shí)間之后的電極通電的最佳延時(shí)時(shí)間與其它事情一起依靠于電極相對(duì)于所述興奮波前的取向。所述興奮波前的傳導(dǎo)速度以一基本方式受到心肌纖維取向的影響。因而，電極相對(duì)于心肌纖維方向的取向也對(duì)最佳延時(shí)時(shí)間具有影響。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以已知的興奮信號(hào)的傳播時(shí)間為基礎(chǔ)估計(jì)出局部活動(dòng)時(shí)間(和電極52和54的通電)。例如，如果傳感器58被放置在右心房，則在傳感器58對(duì)興奮信號(hào)的檢測(cè)與所述興奮信號(hào)到達(dá)電極52和54之間應(yīng)該有大約120毫秒的延時(shí)。這一延時(shí)也是可以估計(jì)出的。例如，在單個(gè)腔室中，興奮波前傳遍整個(gè)左心室大約30-50毫秒?？梢詫鞲衅?8放置在左心室中的相對(duì)提早一些被所述興奮信號(hào)興奮的位置。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，至少以一種心臟活動(dòng)模式(如在靜息心率)來(lái)測(cè)量植入的傳感器與電極之間的興奮傳播時(shí)間并且該傳播時(shí)間被用于估計(jì)電極通電所需要的延時(shí)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在病態(tài)心臟中，局部傳導(dǎo)速度大體上是隨時(shí)間變化的，因而對(duì)局部興奮的學(xué)習(xí)和適應(yīng)是控制器50的必要特性。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在如內(nèi)部或外部心電圖的形態(tài)學(xué)和/或頻譜之類(lèi)的心電圖參數(shù)的基礎(chǔ)上確定心律不齊(或活動(dòng)模式)的一個(gè)特殊狀態(tài)?？刂破?0在所確定的狀態(tài)的基礎(chǔ)上確定控制模式。特別地，這里所描述的延時(shí)時(shí)間應(yīng)與狀態(tài)相關(guān)，以實(shí)時(shí)決定出每一心律不齊狀態(tài)的活動(dòng)的精確的延時(shí)時(shí)間。優(yōu)選地，所述延時(shí)時(shí)間應(yīng)提前計(jì)算出和/或在控制器50的學(xué)習(xí)狀態(tài)期間確定，在這個(gè)步驟中，對(duì)特定活動(dòng)狀態(tài)確定一最佳延時(shí)時(shí)間并進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)。
可將傳感器58放置在心包膜、心內(nèi)膜上，或在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器58被插入到心肌內(nèi)。
圖4B示出了本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例，其中，一個(gè)心臟節(jié)段55被連接在控制器57上的多個(gè)電極59控制。多個(gè)電極的使用使得能夠?qū)λ┘拥碾妶?chǎng)的空間和時(shí)間特性進(jìn)行更強(qiáng)的控制。在一個(gè)例子中，電極59中的每一個(gè)都被用于測(cè)定其局部活動(dòng)?？刂破?7根據(jù)所測(cè)定的活動(dòng)分別對(duì)電極59進(jìn)行通電。優(yōu)選地，所述電極被成對(duì)地激活，使得電流在局部活動(dòng)時(shí)間已知的一對(duì)電極之間流動(dòng)。
本發(fā)明的不同實(shí)施例一般所需要的電極放置方法不同。例如，一些實(shí)施例需要大面積電極，以對(duì)心臟的一個(gè)較大部分施加電場(chǎng)。在這種情況下，網(wǎng)式電極應(yīng)該是適合的?？蛇x地，也可將一個(gè)大平板電極對(duì)著心臟外部放置。其它實(shí)施例需要長(zhǎng)電極，例如，為了產(chǎn)生柵格。在這種情況下，最好將導(dǎo)線平行于心臟的壁植入心臟?？蛇x地，可將所述電極置于心臟外的冠狀血管內(nèi)。在本發(fā)明的某些方面中，電極放置結(jié)果應(yīng)能使電極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)平行于心臟中興奮波前正常傳播的方向，換言之，所述電場(chǎng)與這類(lèi)通路正交。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供一個(gè)增加心輸出量的起搏器。起搏興奮脈沖通常為具有給定持續(xù)時(shí)間的單脈沖，所述給定持續(xù)時(shí)間對(duì)于內(nèi)部起搏器約為2毫秒，對(duì)于外部起搏器約為40毫秒。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，一個(gè)起搏器產(chǎn)生一個(gè)雙脈沖來(lái)使心臟興奮。所述脈沖的第一部分為本領(lǐng)域中公知的一種刺激脈沖，例如，2毫秒的2mA(毫安)恒定電流。所述脈沖的第二部分是如本文所描述的脈沖，例如，幾十毫秒長(zhǎng)并在所述起搏脈沖的第一部分之后有一個(gè)較短的延時(shí)。另外，也可以用一個(gè)很長(zhǎng)的刺激脈沖。這種形式的起搏器最好采用兩個(gè)單極電極，一個(gè)放在心臟的頂部，一個(gè)放在左心室的頂部(或如果要提高右心室的興奮，則放在右心室的頂部)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將一控制器植入已經(jīng)植入了起搏器的病人體內(nèi)。通過(guò)從控制器到起搏器的連接導(dǎo)線，通過(guò)所述檢測(cè)起搏器電極的通電的控制器的傳感器，和/或通過(guò)對(duì)控制器和/或起搏器進(jìn)行編程，最好將所述控制器與所述起搏器同步。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，起搏器根據(jù)安裝該起搏器的人體的生理狀態(tài)來(lái)改變心臟活動(dòng)，因此，該起搏器能夠與人體的生理狀態(tài)相適應(yīng)。所述起搏器利用在本領(lǐng)域中公知的一個(gè)或多個(gè)不同的生理傳感器來(lái)檢測(cè)身體狀態(tài)，這些傳感器包括pH值傳感器、氧分壓傳感器、二氧化碳分壓傳感器、血流傳感器、加速度傳感器、呼吸傳感器和壓力傳感器。例如，隨著二氧化碳分壓的增加，所述起搏器可提高心臟的血流量。由于控制通常以分散的方式施加于一系列心動(dòng)周期，所以這種控制可稱(chēng)為是一個(gè)控制序列。對(duì)心臟活動(dòng)的調(diào)節(jié)最好應(yīng)該根據(jù)預(yù)定的控制序列逐漸地施加。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，對(duì)至少一個(gè)實(shí)測(cè)的生理變量設(shè)定目標(biāo)值，所述起搏器監(jiān)視這些變量以及由起搏器施加的控制序列所產(chǎn)生的結(jié)果，來(lái)確定下一步的控制序列。一旦目標(biāo)值與實(shí)測(cè)值之間的差別足夠小，則所述控制序列將終止。如可認(rèn)識(shí)到的，加在起搏器上的心臟控制器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以控制心臟活動(dòng)模式的許多方面。結(jié)果，所述控制器可以在包括心輸出量、心肌耗氧量、心臟收縮力和心率的心臟活動(dòng)模式的幾個(gè)不同方面之間確定一個(gè)優(yōu)選的折衷方案。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及左心室收縮與右心室收縮之間關(guān)系的改變。在一健康心臟中，作為左心室輸出量提高的結(jié)果，隨著左心室收縮性的提高，右心室收縮性也提高，因?yàn)樽笮氖逸敵龅奶岣呤褂倚氖业那柏?fù)荷增加。左心室輸出量的降低以相同的方式降低了右心室的輸出量。在一些情況下，如肺水腫，有必要改變一個(gè)心室的血流而使另一個(gè)心室的血流沒(méi)有相應(yīng)的變化。通過(guò)同時(shí)控制兩個(gè)心室，其中一個(gè)控制使得一個(gè)心室的血流量增加，而另一個(gè)控制使得另一心室的血流量減少，來(lái)達(dá)到上述改變。這個(gè)改變通常只能在短期內(nèi)實(shí)施，因?yàn)檠芟到y(tǒng)是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)來(lái)講，肺系統(tǒng)中的流動(dòng)與總的系統(tǒng)是相同的。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)改變是通過(guò)每隔一定時(shí)間控制心臟的幾個(gè)心搏來(lái)實(shí)施的。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用一臺(tái)儀器完成全套治療。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)控制器包括它可施加于心臟的幾個(gè)療法，例如包括提高收縮性、除顫、柵格、心率控制和起搏。所述控制器(用生理傳感器)檢測(cè)身體狀態(tài)并決定一個(gè)短期的治療方法，例如，用除顫法治療纖顫，提高心率以增加心輸出流量或施加?xùn)鸥褚苑乐雇话l(fā)心律不齊。另外地或可選地，這種控制器可根據(jù)長(zhǎng)期治療目標(biāo)改變它所施加的控制程序。例如，如果用提高收縮性來(lái)提高心臟一部分的肌肉質(zhì)量，則當(dāng)所需要的肌肉質(zhì)量達(dá)到后，則控制程序應(yīng)該停止。這是一個(gè)受所述控制器影響的治療處理的例子。在另一個(gè)例子中，在所述儀器被植入并編程以將心輸出量提高到某一目標(biāo)變量的幾個(gè)星期后，可以改變所述目標(biāo)變量。這個(gè)改變可在一個(gè)心臟能適應(yīng)所述控制器的預(yù)想時(shí)期內(nèi)進(jìn)行。所述的適應(yīng)之一是心臟變得更強(qiáng)壯和/或更有效率。另一個(gè)這種適應(yīng)可能是心臟降低其對(duì)所述控制程序的響應(yīng)，因而需要不同的控制程序來(lái)達(dá)到相同目標(biāo)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，每隔某個(gè)時(shí)期和/或當(dāng)心臟對(duì)該控制程序的響應(yīng)已經(jīng)下降到一個(gè)預(yù)定的水平時(shí)，該控制程序?qū)⒈桓淖儭?br> 在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例中，一控制儀器在其循環(huán)中，至少是在所述控制器“學(xué)習(xí)”特定心臟/病人的特殊特征的第一步中，應(yīng)包括一個(gè)人工操作者。在其后的步驟中，該操作者可周期性地監(jiān)視控制器的治療效果，并且在治療效果不是該操作者所需要的效果的時(shí)候改變控制器程序。
在本發(fā)明的一個(gè)另外實(shí)施例中，所述控制器不被植入體內(nèi)。優(yōu)選地，用插入血管系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管來(lái)施加所述控制程序。可選地，可將電極直接通過(guò)胸壁插入心臟。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，從身體外的電極上施加一個(gè)控制電流(電場(chǎng))。外部控制的一個(gè)固有問(wèn)題是所述控制電流通常是給心臟的一個(gè)較大部分通電。因此將施加所述電流的動(dòng)作延時(shí)到心臟為不應(yīng)期時(shí)是十分重要的。實(shí)現(xiàn)這一目的的一個(gè)方法是用外部電極檢測(cè)心電圖。優(yōu)選地，采用一個(gè)電極陣列來(lái)確定心臟的預(yù)定部分的局部活動(dòng)時(shí)間。
另一個(gè)外部控制的方法將控制與外部起搏結(jié)合起來(lái)，因而簡(jiǎn)化了相對(duì)于起搏脈沖適當(dāng)?shù)貙?duì)控制脈沖進(jìn)行定時(shí)的工作。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，起搏脈沖和控制脈沖之間的延時(shí)在最初是比較長(zhǎng)的，然后變短，直到一個(gè)最佳延時(shí)被確定下來(lái)，所述的最佳延時(shí)在泵的方面起到了預(yù)期的改進(jìn)作用，并且不引起纖顫。
此外，或者任選地，所述的外部起搏器包括一個(gè)除顫器，如果所述的控制脈沖引起了纖顫，所述的除顫器則施加一個(gè)除顫脈沖。
應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的起搏器和控制器具有許多共同的特征?？梢灶A(yù)料，在一個(gè)儀器中將控制器與起搏器的功能結(jié)合在一起將具有許多有用的用途。然而，應(yīng)注意到起搏器、除顫器及根據(jù)本發(fā)明的許多實(shí)施例的控制器之間具有幾種結(jié)構(gòu)上的差異。
一個(gè)結(jié)構(gòu)上的差異與所述電極的尺寸與形狀有關(guān)。起搏器通常使用雙極活動(dòng)電極，也可以使用單極電極，但此時(shí)起搏器的機(jī)殼是另一個(gè)電極。通過(guò)優(yōu)化電極設(shè)計(jì)以加強(qiáng)電極與心臟之間在很小區(qū)域內(nèi)的接觸，使得起搏器中的能量損耗盡可能地低。在除顫器中則有相反的考慮，即，需要對(duì)心臟的大面積施加一個(gè)非常強(qiáng)的能量而不會(huì)對(duì)心臟造成損傷。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，只施加了很小的電流，但該電流有必要以受控制的方式流過(guò)大部分心臟組織。
另一個(gè)結(jié)構(gòu)差異涉及電源。起搏器的電源通常是需要每隔1秒發(fā)出一個(gè)短的(2毫秒)、低能量的脈沖。除顫器通常需要以較長(zhǎng)的時(shí)間間隔(幾天)發(fā)出一個(gè)短的(6-8毫秒)、高能量脈沖或脈沖序列。因而，起搏器通常是從一個(gè)直接與電池相連的并具有一個(gè)短延時(shí)的電容器中損耗能量，而除顫器通常給第一和第二電容器充電使得它們能釋放出兩個(gè)順序的高能脈沖。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)控制器需要每隔1秒提供一個(gè)長(zhǎng)的低能量脈沖。優(yōu)選地，所述脈沖長(zhǎng)于20毫秒，更優(yōu)選地要長(zhǎng)于40毫秒，更更優(yōu)選地要長(zhǎng)于70毫秒。用一慢延時(shí)電容器，和/或通過(guò)一恒流、恒壓直接從電池中損耗能量，和/或用一個(gè)信號(hào)發(fā)生電路可較好地實(shí)現(xiàn)這種脈沖。優(yōu)選地，用于根據(jù)本發(fā)明的控制器的電極可慢慢地消除類(lèi)固醇，以減少與心臟相接觸的電極點(diǎn)上的炎癥。
另一個(gè)結(jié)構(gòu)差異涉及電極的放置。在起搏器中，一個(gè)單個(gè)電極放置在心臟的頂部(在一些起搏器中，每個(gè)腔室放置一個(gè)電極，或有時(shí)多于一個(gè)電極)。在除顫器中，電極放置通常要使心臟(或在AF除顫器中為右心房)的大部分都處于電極之間。在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的控制器中，電極跨越需要控制的心臟組織的節(jié)段放置。關(guān)于檢測(cè)，許多起搏器利用在一個(gè)腔室中的檢測(cè)來(lái)確定對(duì)第二個(gè)腔室通電前的適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。例如，在房室結(jié)被消融了的心臟中，通過(guò)一個(gè)在右心房中檢測(cè)興奮波前并經(jīng)過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后對(duì)左心室進(jìn)行起搏的起搏器使左心室與右心房同步。然而，通常不是在一個(gè)腔室檢測(cè)興奮波前并然后經(jīng)一延時(shí)后對(duì)同一腔室進(jìn)行起搏。即使實(shí)施這樣的同一腔室檢測(cè)和起搏，所述的檢測(cè)和起搏應(yīng)在右心房而不是在左心室中進(jìn)行。另外，與在兩個(gè)起搏電極之間的中間位置檢測(cè)一樣，在起搏電極上進(jìn)行檢測(cè)以確定電極通電的延時(shí)時(shí)間是本發(fā)明的一些方面中的一個(gè)獨(dú)特的方面。本發(fā)明的一些實(shí)施例的另一個(gè)獨(dú)特的方面是在一個(gè)腔室(右心房)中起搏，在另一個(gè)腔室(左心室)檢測(cè)起搏的效果，然后對(duì)所述的另一個(gè)腔室(左心室)進(jìn)行起搏。排列成矩陣的多對(duì)電極的應(yīng)用是本發(fā)明的某些實(shí)施例的另一個(gè)獨(dú)特的方面。
由于控制器的可能信號(hào)形式具有很寬的范圍，所以一個(gè)優(yōu)選的控制器應(yīng)是可編程的，其脈沖形式可以從一編程器中外部下載。用于植入的起搏器與一外部編程器之間的單向通訊及雙向通訊的遙測(cè)系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的。應(yīng)該注意到，盡管可能效率較低，但本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例都可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明給一個(gè)可編程起搏器下載一個(gè)脈沖形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這樣的一個(gè)編程器包括一個(gè)分析所述控制器的操作及其效果的軟件。由于對(duì)所述控制器的性能的分析可以包括不是由所述控制器提供的信息，如超聲圖像或體外心電圖之類(lèi)的信息，所以這種軟件可以由一個(gè)單獨(dú)的計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的控制器最好是在植入之前對(duì)應(yīng)于特定病人進(jìn)行專(zhuān)用設(shè)置?？蛇x地和另外地，可通過(guò)在儀器植入后對(duì)其進(jìn)行編程的方式來(lái)實(shí)施所述專(zhuān)用設(shè)置。如前面所描述的，最好對(duì)病人的心臟作圖，以確定控制電極和/或檢測(cè)電極的優(yōu)選位置和/或確定適當(dāng)?shù)挠?jì)時(shí)。
在一個(gè)例子中，左心室受控制，這對(duì)于為檢測(cè)電極的植入確定左心室中的最早被激活的區(qū)域是有用的。在另一個(gè)例子中，對(duì)心臟進(jìn)行作圖以確定適合植入電極的活性組織部分(以使電流在兩個(gè)電極之間流動(dòng))。在另外一個(gè)例子中，確定心臟的活動(dòng)模式以便能估計(jì)出心臟不同部分之間，特別是起搏源(自然的或人工的)與所述控制電極之間的傳播時(shí)間。在另一個(gè)例子中，確定心臟中所述興奮波前的傳播以便能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)于所述波前的適當(dāng)?shù)碾姌O取向和/或相應(yīng)于所述控制電極適當(dāng)?shù)胤胖脵z測(cè)電極(s0)。確定心臟中的心律不齊以根據(jù)本發(fā)明來(lái)計(jì)劃抗心律不齊治療也是有用的。
在另一個(gè)例子中，通過(guò)控制電極之間的活體組織的量來(lái)確定收縮性提高的量?？捎靡粋€(gè)活性圖來(lái)確定具有所需數(shù)量的活組織的心臟組織的節(jié)段。
相對(duì)于心臟其余部分的心肌活動(dòng)時(shí)間是確定其對(duì)心輸出量的貢獻(xiàn)的一個(gè)重要因子。因而，有必要在電極植入之前確定將被控制的心臟節(jié)段的相對(duì)活動(dòng)時(shí)間。
圖5示出了一個(gè)為測(cè)試本發(fā)明的一些實(shí)施例而設(shè)計(jì)和使用的試驗(yàn)裝置。將一取自哺乳類(lèi)動(dòng)物的(在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為幾內(nèi)亞豬)乳頭肌60以一種能實(shí)現(xiàn)等長(zhǎng)收縮的方式連接在支架62和一壓力傳感器64之間。通過(guò)與一個(gè)脈沖恒流源70相連接的一對(duì)電極66來(lái)刺激肌肉60。一個(gè)脈沖發(fā)生器74為電極66發(fā)生恒流起搏脈沖。用一對(duì)電極68對(duì)肌肉60施加一電場(chǎng)。一個(gè)以脈沖發(fā)生器74為計(jì)時(shí)基礎(chǔ)的副脈沖發(fā)生器76通過(guò)一脈沖恒流源72給電極68通電。通過(guò)傳感器64測(cè)量由肌肉產(chǎn)生的力，并由一放大器78放大并在一繪圖儀80上繪出。脈沖發(fā)生器74分別為不同的肌肉活動(dòng)選擇性地發(fā)生500、750、1000和1500毫秒(t1)的短興奮脈沖，即2、1.33、1和0.66Hz的脈沖。脈沖發(fā)生器76在所述興奮脈沖之后t2秒起發(fā)生一方波脈沖，該方波脈沖的長(zhǎng)度為t3秒，并具有一經(jīng)選擇的電流(毫安級(jí))，其幅值大于0。
圖6A-6C圖示出了一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？傮w說(shuō)來(lái)，所示的結(jié)果為肌肉60達(dá)到脈沖式收縮的穩(wěn)定狀態(tài)之后的肌肉收縮力的圖。圖6A為下列條件下的結(jié)果圖t1(起搏脈沖)=750毫秒；t2(延時(shí))=150毫秒；t3(脈沖持續(xù)時(shí)間)=100毫秒；以及電流=10毫安?？梢?jiàn)，相對(duì)于電極68沒(méi)被激勵(lì)，當(dāng)使用控制脈沖(電極68)時(shí)由肌肉所產(chǎn)生的力增加到2.5倍。
圖6B是下列條件下肌肉收縮力的圖t1=1000毫秒；t2=20毫秒；t3=300毫秒；以及電流=7.5毫安?？梢?jiàn)，收縮的幅度極度衰減。當(dāng)在幾次收縮后將多個(gè)所述控制信號(hào)的極性逆轉(zhuǎn)時(shí)，肌肉60的收縮幾乎被全部衰減了。
圖6C是下列條件下肌肉收縮力的圖
t1=1000毫秒；t2=20毫秒；t3=30毫秒；以及電流=1毫安。在這種情況下，提高肌肉60收縮力的效果將在停止對(duì)電極68通電后保持2分鐘。因而，肌肉60的收縮不僅依靠即時(shí)的刺激和控制，還依靠前刺激和控制。
用一個(gè)相似的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了另外一些實(shí)驗(yàn)，一些是對(duì)多個(gè)肌肉而一些是對(duì)取自心室和心房壁的心隔肌肉。在這些實(shí)驗(yàn)中，試驗(yàn)動(dòng)物一般為家兔，但有一例中使用的是大鼠。這些實(shí)驗(yàn)大多數(shù)使用與肌肉接觸的直流恒流源，但也測(cè)試了一種電場(chǎng)方案，并取得了相似的結(jié)果。在電場(chǎng)方案中，將電極放在圍繞肌肉節(jié)段周?chē)娜芤褐?，而不是與肌肉節(jié)段接觸。所用的電流為2-10毫安。在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，沒(méi)有引起收縮力的提高，但這可能是由于電極(與離子液體相互作用)和/或電流源的問(wèn)題所造成的結(jié)果，特別是由于這些實(shí)驗(yàn)中所用的易于極化的銀-氯化銀電極。通常，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多個(gè)周期的收縮性提高并返回到基線。另外，所述的收縮性的提高在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中是可重復(fù)的。在0.5-3Hz的起搏范圍上可獲得這些提高。
圖7A-7C概括了在這些進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)中所獲得的結(jié)果。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，所施加脈沖的時(shí)間值與所述起搏率及與用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物種類(lèi)是強(qiáng)相關(guān)的。在這些實(shí)驗(yàn)中，起搏率通常為大約1Hz。在0.5-3Hz的范圍內(nèi)，提高收縮力所需要的脈沖形式基本上不受起搏率的影響。實(shí)驗(yàn)中所用的電流強(qiáng)度是受所用的電極型式的影響的，并可能受動(dòng)物種類(lèi)影響，因此如果用其它型式的電極，則為產(chǎn)生相同的效果應(yīng)該需要不同的電流強(qiáng)度。對(duì)左乳頭肌做了10個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中8個(gè)顯示出由于施加了非興奮電流肌肉收縮性有提高。對(duì)右乳頭肌做了4個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中3個(gè)顯示了收縮性的提高。對(duì)左心室肌做了2個(gè)實(shí)驗(yàn)，都顯示出收縮性的提高。平均發(fā)現(xiàn)75％收縮力提高。根據(jù)精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)字，提高的范圍在43％至228％之間。
圖7A示出了所施加的電流起始時(shí)刻的延時(shí)的對(duì)收縮力的作用。一個(gè)較小的延時(shí)基本上不會(huì)影響收縮力的提高。應(yīng)該注意到隨著延時(shí)持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)，收縮性的提高則減小。從理論上講，以任何延時(shí)施加的這類(lèi)脈沖都會(huì)影響平臺(tái)期和/或不應(yīng)期。但收縮性的提高只可能是在一個(gè)比心肌纖維的整個(gè)興奮周期更為有限的時(shí)間窗口內(nèi)。
改變所施加電流的極性有時(shí)會(huì)影響收縮性。通常，第一個(gè)極性會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的收縮力提高，而其它極性則產(chǎn)生低于第一個(gè)極性的提高。在一些實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)換極性會(huì)在一較短時(shí)間內(nèi)或在整個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)降低收縮力，降低到比未施加電流時(shí)還低的水平。一個(gè)可能的解釋是，乳頭肌具有一個(gè)較好的傳導(dǎo)方向(可能與心室組織中所說(shuō)的不同)。另一個(gè)解釋是與實(shí)驗(yàn)中所用電極的離子化人為因素有關(guān)。
圖7B示出了脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)乳頭肌收縮力提高的作用。一個(gè)1毫秒數(shù)量級(jí)的很短的脈沖基本上不會(huì)影響收縮力。對(duì)于約1毫秒至20毫秒之間的脈沖，收縮力隨持續(xù)時(shí)間而提高。對(duì)于大于20毫秒的脈沖，作為脈沖持續(xù)時(shí)間的函數(shù)，收縮力的提高是下降的；而對(duì)于持續(xù)時(shí)間大于100毫秒的脈沖，沒(méi)有更為明顯的單獨(dú)乳頭肌的收縮力的進(jìn)一步提高。
圖7C示出了電流強(qiáng)度對(duì)收縮力提高的作用。應(yīng)注意到，大約在8毫安以上，所述收縮力實(shí)際上降低到低于基線狀況(無(wú)電流施加的狀況)?？赡苓@個(gè)作用與上面描述的細(xì)胞間鈣儲(chǔ)存理論有關(guān)，心肌細(xì)胞中過(guò)多的鈣會(huì)減低這些儲(chǔ)存的效用并因而降低細(xì)胞收縮性。
上述概括結(jié)果之外，有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果值得特別注意。
在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，如圖8A所示，取自于家兔的右心房節(jié)段可以設(shè)定其自身原有心搏(2～3Hz)。如圖所示，將一個(gè)2毫安的恒定的非興奮電流不變地驅(qū)動(dòng)過(guò)所述組織。其結(jié)果是所述節(jié)段的自起搏率提高了，收縮性(經(jīng)過(guò)首先較短的力的降低后)也提高了。
在第二個(gè)多步驟實(shí)驗(yàn)中，以1.5Hz起搏一個(gè)家兔的右乳頭肌。所施加的電流為恒定在2至4毫安之間(根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟)的、70毫秒長(zhǎng)的脈沖并在起搏器脈沖后沒(méi)有延時(shí)。收縮性提高了45％至133％(根據(jù)步驟)。在3毫安時(shí)，所提高的收縮性持續(xù)2小時(shí)。停止所施加的電場(chǎng)使收縮力快速返回到原始(沒(méi)控制時(shí)的)收縮力水平。重新施加電場(chǎng)可重復(fù)上述結(jié)果。
在第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將2毫安電流的脈沖時(shí)間增加到10至100毫秒范圍，在家兔左乳頭肌中提高了收縮力；但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)肌肉顫搐的持續(xù)時(shí)間的作用。
圖8B是示出幾種不同類(lèi)型的心肌的收縮性的提高的一系列曲線(水平條狀線代表施加了控制電場(chǎng))。
還有在上述討論中沒(méi)有包括的兩個(gè)對(duì)乳頭肌所做的實(shí)驗(yàn)。在這些實(shí)驗(yàn)中，在標(biāo)準(zhǔn)起搏脈沖(2毫安，2毫秒)后不延時(shí)地施加持續(xù)時(shí)間為120毫秒且峰值為5毫安的三角形脈沖。肌肉收縮性的提高為大約1700％，從10毫克提高到178毫克。收縮的持續(xù)時(shí)間從220毫秒提高到260毫秒。
在另外一系列實(shí)驗(yàn)中，從一家兔(1-2千克重)取出整個(gè)活體心臟并用本文上面所描述的方法對(duì)其進(jìn)行控制。保持所述心臟存活的裝置是一由在德國(guó)Gruenstrass 1,D-79232,March-Hugstetten,Germany的Hugo SachsElektronik公司生產(chǎn)的離體心臟儀，規(guī)格為5，型號(hào)為833。在這些實(shí)驗(yàn)中，只有左心室是有功能的。肺靜脈連接到一個(gè)供應(yīng)管上，管中是溫的(37℃)等滲的pH值平衡及富有氧氣的溶液。所述溶液由心臟泵入主動(dòng)脈。心臟本身由所述主動(dòng)脈通過(guò)冠狀動(dòng)脈供氧。冠狀靜脈排空到右心室中，所述溶液通過(guò)右心室排出。通過(guò)將排出的溶液(冠狀血流)收集在一個(gè)測(cè)量杯中來(lái)測(cè)量所述溶液。血管系統(tǒng)的前負(fù)荷和后負(fù)荷都可模擬和預(yù)設(shè)為任何需要值。另外，所述后負(fù)荷和前負(fù)荷也可以用這個(gè)裝置測(cè)量。
將心臟與一心電監(jiān)護(hù)儀、一起搏器及一可編程脈沖發(fā)生器相連。施加所述場(chǎng)的電極典型地具有2至3平方厘米面積。用一個(gè)插入到心室的壓力探頭測(cè)量左心室壓力(LVP)。用一個(gè)電磁流量計(jì)測(cè)量流過(guò)主動(dòng)脈的血流。通過(guò)附加其它測(cè)量設(shè)備可測(cè)量如pH值、氧分壓、二氧化碳分壓和溫度之類(lèi)的許多參數(shù)。將所有上述測(cè)量數(shù)據(jù)都接到一個(gè)收集并最好能分析所述結(jié)果的計(jì)算機(jī)中。
一個(gè)最值得注意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是，電控制的結(jié)果使心臟血流量增加。另一個(gè)值得注意的結(jié)果是，所述控制的結(jié)果使后負(fù)荷增加。還有一個(gè)值得注意的結(jié)果是，當(dāng)施加電控制時(shí)，心臟中改善后的左心室的壓力增加。
利用一個(gè)離體心臟所做的26個(gè)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)如下，在20個(gè)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)心輸出量增加，而6個(gè)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)發(fā)現(xiàn)心輸出量增加。心輸出增加失敗的可能原因包括，當(dāng)將心臟從動(dòng)物體中取出時(shí)對(duì)其造成的生物損傷。在某些情況下，與第二個(gè)在其它方面都相似的家兔心臟相比，一個(gè)離體心臟中的心輸出量有所降低，由此可明顯看出這一損傷。其它原因包括，電極的不正確放置(放在右心室上而不是放在左心室上)、電極上蛋白質(zhì)的結(jié)殼以及發(fā)出所述控制電場(chǎng)的設(shè)備的技術(shù)問(wèn)題。在11例左心室被起搏的實(shí)驗(yàn)中，心輸出量平均增加17％，其標(biāo)準(zhǔn)差為11％。在右心房被起搏的8例實(shí)驗(yàn)中，平均增加9±4％。在心臟沒(méi)被起搏及以局部活動(dòng)時(shí)間為基礎(chǔ)來(lái)施加控制電場(chǎng)的9例實(shí)驗(yàn)中，增加7±2％。應(yīng)該注意到，由于在一些實(shí)驗(yàn)中試了兩種不同的起搏方式，所以實(shí)驗(yàn)數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了26。
圖9是在心臟起搏后延時(shí)5毫秒施加具有20毫秒持續(xù)時(shí)間的10毫安恒流脈沖的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。用兩個(gè)導(dǎo)線型電極施加這個(gè)脈沖，一個(gè)電極放在覆蓋于左心室的心臟頂部而一個(gè)電極放在左心室的底部。用也放在靠近心臟左心室的頂部的雙極電極進(jìn)行起搏。起搏率比正常心搏要高近10％。所述起搏脈沖為2毫秒長(zhǎng)、幅度為2毫安并以3.5Hz的頻率施加。在本圖中(及下面的圖中)用一條棒(實(shí)心或空心的)表示所述恒流脈沖的施加。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)后負(fù)荷的增加(主動(dòng)脈中提高的實(shí)際壓力)大約為5％，LVP(左心室壓力)的增加為大約3％。LVP的增加只是在收縮壓后期，而不是在舒張壓后期。圖9中清楚地示出了血流量增加了大約11％。由于有充血性心臟問(wèn)題的病人的主要問(wèn)題是心臟血流低，所以所述的血流量的增加是十分重要的。
圖10是在心臟起搏后延時(shí)2毫秒施加具有80毫秒持續(xù)時(shí)間的5毫安恒流脈沖的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。除了施加恒流脈沖用碳精電極之外，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的布線和起搏與參照?qǐng)D9所描述的實(shí)驗(yàn)相似。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，可從圖中測(cè)得后負(fù)荷的明顯增加。也可發(fā)現(xiàn)LVP(左心室壓力)增加約6％。應(yīng)該注意到，在收縮壓和舒張壓中都發(fā)現(xiàn)了后負(fù)荷的增加，而在左心室內(nèi)部，壓力的增加主要在收縮期。實(shí)際上，舒張壓有一個(gè)微小的降低，它表示收縮性的提高和/或舒張期心壁運(yùn)動(dòng)的改善。圖10中清楚地示出血流量增加百分之幾百。應(yīng)該注意到，一個(gè)健康心臟血流應(yīng)為大約100毫升/分鐘。低初始血流量(12毫升/分鐘)可能是如缺血之類(lèi)的心臟損傷的結(jié)果。
圖11是在心室局部活動(dòng)時(shí)間之后延時(shí)2毫秒使用具有20毫秒持續(xù)時(shí)間的5毫安恒流脈沖的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的布線和起搏與參照?qǐng)D9所描述的實(shí)驗(yàn)相似。將一個(gè)檢測(cè)電極放置在左心室的兩個(gè)控制電極之間的中點(diǎn)上，并根據(jù)所述檢測(cè)電極上的局部活動(dòng)時(shí)間來(lái)測(cè)量延時(shí)。所述檢測(cè)電極包含兩個(gè)肩并肩的“J”形銥-鉑電極。用另一個(gè)在心臟的頂部的銀-氯化銀電極施加一起搏脈沖。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在檢測(cè)到所述局部活動(dòng)之后將檢測(cè)電極關(guān)閉200毫秒，以使檢測(cè)電極不會(huì)將控制脈沖錯(cuò)誤地檢測(cè)為一局部活動(dòng)。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了后負(fù)荷的增加和LVP的增加。所述LVP的增加只在收縮壓后期明顯，而在舒張壓后期不明顯。圖11中清楚地示出了血流量增加了約23％。
圖12是另一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一系列圖示，示出了主動(dòng)脈血流量和主動(dòng)脈血壓的明顯提高。脈沖參數(shù)為5毫安、70毫秒持續(xù)時(shí)間及5毫秒延時(shí)。布線和起搏與圖9的實(shí)驗(yàn)相同。
圖13是重復(fù)圖12的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的一系列曲線圖，示出了主動(dòng)脈血流量的增加是由電極的通電控制的。因而，當(dāng)所述的通電停止時(shí)，血流量就返回到基線值；當(dāng)開(kāi)始通電時(shí)血流量又會(huì)增加，而當(dāng)通電再次停止時(shí)血流量又返回到基線值。
圖14是另一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一系列圖示，其中以3Hz頻率對(duì)右心房進(jìn)行起搏，而不是象前面所描述的實(shí)驗(yàn)?zāi)菢右?.5Hz對(duì)左心室進(jìn)行起搏。除了起搏電極是在右心房?jī)?nèi)和動(dòng)作電位是利用心臟的傳導(dǎo)通路從右心房傳導(dǎo)到左心室之外，布線和起搏與圖11的實(shí)驗(yàn)中相似。脈沖參數(shù)為20毫秒長(zhǎng)，5毫安幅度、在檢測(cè)到局部動(dòng)作電位之后沒(méi)有延時(shí)。檢測(cè)電極在其檢測(cè)到局部動(dòng)作電位之后關(guān)閉100毫秒，以降低將控制脈沖誤認(rèn)為是局部活動(dòng)電位的可能性。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)血流量增加9％。
圖15是另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組曲線，除了用四個(gè)電極取代圖14所示實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)電極外，該實(shí)驗(yàn)的其余部分與圖14的實(shí)驗(yàn)中相似。這些控制電極排成正方形，檢測(cè)電極則位于該正方形的中央。其中一對(duì)控制電極包括一個(gè)位于左心室的頂部的電極和一個(gè)位于底部的電極。另兩個(gè)電極被放置在左心室的底部和頂部之間的中間部位上并且與右心室相鄰(在左心室的任何一側(cè))。所施加的脈沖的幅度為10毫安，持續(xù)時(shí)間為20毫秒，延時(shí)為2毫秒。兩對(duì)電極是同時(shí)通電的。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，觀察到了后負(fù)荷的增加和收縮末期LVP的增加。此外，還觀察到舒張末期LVP的降低。圖15還示出血流量增加大約7％。
圖16是表明另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組曲線，除了沒(méi)有采用檢測(cè)電極外，該實(shí)驗(yàn)的其余部分與圖14的實(shí)驗(yàn)中相似。更確切地說(shuō)，為了計(jì)算起搏右心房和控制左心房之間的預(yù)期的延時(shí)，先對(duì)一個(gè)活動(dòng)信號(hào)的傳導(dǎo)時(shí)間進(jìn)行了估計(jì)。通過(guò)測(cè)定起搏信號(hào)與左心室的收縮之間的時(shí)間來(lái)估計(jì)活動(dòng)的傳導(dǎo)時(shí)間。所述的延時(shí)比計(jì)算出的平均傳導(dǎo)時(shí)間多5毫秒，大約為140毫秒。在該實(shí)驗(yàn)中，觀察到了后負(fù)荷的增加和LVP的增加。圖16還示出血流量增加大約14％。
圖17是表明另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組曲線，除了沒(méi)有采用起搏電極外，該實(shí)驗(yàn)的其余部分與圖14的實(shí)驗(yàn)中相似。更確切地說(shuō)，使離體心臟以其自身的節(jié)律起搏。脈沖參數(shù)為，幅度為10毫安，長(zhǎng)度為20毫秒，在檢測(cè)電極檢測(cè)到一個(gè)局部的動(dòng)作電位之后，以2毫秒的延時(shí)同時(shí)向兩對(duì)電極施加該脈沖。
在該實(shí)驗(yàn)中，觀察到了后負(fù)荷的增加和LVP的增加。圖17還示出血流量增加大約7％。值得注意的是，心臟的基線輸出量為大約110毫升/分，它表明的是一個(gè)健康心臟的輸出量。
圖18是表明另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組曲線，在該實(shí)施例中，使心臟局部缺血。布線與圖17中的相似，所不同的是，只采用了一對(duì)控制電極，一個(gè)位于左心室的頂部，一個(gè)位于左心室的底部。通過(guò)阻斷流向冠狀動(dòng)脈的含氧血液達(dá)10分鐘之久，造成局部缺血，以此來(lái)模擬心臟病的發(fā)作。在含氧血液重新開(kāi)始流動(dòng)之后，觀察到心輸出量從100毫升/分降低到38毫升/分。此外，作為局部缺血事件的結(jié)果，還觀察到了心臟動(dòng)作中的各種心律失常。利用一個(gè)5毫安、20毫秒的脈沖以起搏之后2毫秒的延時(shí)控制心臟，使血流增加16％。在檢測(cè)到一個(gè)局部的動(dòng)作之后，使檢測(cè)工作中止100至200毫秒。值得注意的是，即使心臟發(fā)生心律不齊，控制程序也繼續(xù)工作。
離體心臟實(shí)驗(yàn)的一個(gè)有趣的結(jié)果與一些不誘發(fā)心臟中的纖顫的脈沖形式有關(guān)。業(yè)已確定，所述的脈沖的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)于左心室壓力波的時(shí)程的一半(在該實(shí)驗(yàn)方案中，測(cè)定的是壓力波而不是電活動(dòng))。此外，當(dāng)左心室被起搏時(shí)，起搏與脈沖之間的比較短的延時(shí)(約5毫秒)顯然也能防止纖顫。
圖18是表明另一個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一組曲線，在該實(shí)施例中，使心臟的輸出量減少。利用一個(gè)與圖14所示的實(shí)驗(yàn)的起搏方案相似的方案在右心房處使心臟起搏。利用碳精電極向左心室施加一個(gè)控制電流。所述的控制電流是一個(gè)5毫秒幅度、20毫秒時(shí)程的脈沖，是在右心房起搏之后以30毫秒的延時(shí)施加的。接著，作為這一脈沖的結(jié)果，LVP和主動(dòng)脈壓力都明顯降低。
在有一些情況下，很需要降低心輸出量，其中一種情況是“肥大性心肌病(HOCM)”。這一控制方案降低了左心室的輸出量以及左心室的工作阻力，這兩方面的降低對(duì)于上述疾病而言都是需要的。假設(shè)早期控制脈沖(在來(lái)自右心房的動(dòng)作波前到達(dá)左心室之前施加的脈沖)以延長(zhǎng)左心室中的一些細(xì)胞的不應(yīng)期的方式工作，由此減少參與收縮的細(xì)胞的數(shù)量以及降低心輸出量。據(jù)推則，在各心動(dòng)周期中有不同的細(xì)胞受到影響?；蛘?，也可以由精確的延時(shí)來(lái)決定哪些細(xì)胞受到影響。以縮短AV間期的方式來(lái)改善HOCM病人的狀況是一種公知的技術(shù)。但是，在這一技術(shù)中，整個(gè)心室被起搏，盡管這是在更早的時(shí)候。在剛剛描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，早期施加的電場(chǎng)不會(huì)引起心室的早期收縮，也不會(huì)象所述的技術(shù)那樣有效地縮短AV間期。
圖19和20示出在活體動(dòng)物的在體心臟上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在結(jié)果顯示在圖19中的那個(gè)實(shí)驗(yàn)中，利用骨盆區(qū)的靜脈入口對(duì)一個(gè)2.5公斤重的家兔進(jìn)行麻醉，將其胸腔打開(kāi)以暴露其心臟。將心臟的心包剝離掉，以便使心臟能與電極直接接觸。利用一對(duì)鈦電極通過(guò)左心室使心臟起搏，并利用一對(duì)碳精電極來(lái)施加控制電流。和前面的實(shí)驗(yàn)一樣，起搏是在左心室的頂部施加的，而兩個(gè)控制電極中的一個(gè)被放置在左心室的頂部，另一個(gè)被放置在左心室的底部。對(duì)家兔進(jìn)行人工呼吸，并且通過(guò)所述的靜脈入口輸送液體。將一個(gè)血壓導(dǎo)管插入到左側(cè)股動(dòng)脈中以測(cè)量動(dòng)脈血壓。暴露右頸總動(dòng)脈，并且將一個(gè)磁性血流計(jì)放置到右頸總動(dòng)脈上以測(cè)量頸總動(dòng)脈中的血流。測(cè)頸總動(dòng)脈中的血流而不測(cè)主動(dòng)脈中的血流的原因是前者比較方便。但是，應(yīng)當(dāng)注意，頸總動(dòng)脈有一個(gè)反饋機(jī)制，當(dāng)血流量太大時(shí)，頸總動(dòng)脈利用這一機(jī)制通過(guò)使動(dòng)脈收縮的方式來(lái)維持向腦部的恒定的血液供應(yīng)。
控制信號(hào)是一個(gè)幅度為4毫安、時(shí)間為40毫秒的脈沖，是在起搏信號(hào)之后5秒鐘的時(shí)間上施加的。起搏信號(hào)是一個(gè)2毫秒、2毫安、5Hz的脈沖。在施加控制信號(hào)期間，觀察到右頸總動(dòng)脈的血流量增加54％至72％。
結(jié)果顯示在圖20中的那個(gè)實(shí)驗(yàn)與結(jié)果顯示在圖19中的那個(gè)實(shí)驗(yàn)具有相似的設(shè)計(jì)，不同之處在于，所述的血流是利用一個(gè)超聲血流計(jì)測(cè)定的?？刂齐娏魇且粋€(gè)2毫安幅度、20毫秒時(shí)程的脈沖，是從起搏信號(hào)開(kāi)始以5毫秒的延時(shí)施加的(與圖19所示的實(shí)驗(yàn)相同)。在該實(shí)驗(yàn)中觀察到血流量和血壓都有所增加。
圖21示出在一個(gè)在活體中的心臟中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在該實(shí)驗(yàn)中，所述的心臟沒(méi)有被起搏。與圖19和20所示的實(shí)驗(yàn)相似，在右股動(dòng)脈測(cè)血壓，并利用一個(gè)超聲血流計(jì)通過(guò)右頸總動(dòng)脈測(cè)血流。利用放置在左心室的頂部和底部的鈦-鎳電極施加控制脈沖。將一個(gè)銥-鉑雙極電極放置在左心室的頂部以檢測(cè)來(lái)自心臟的竇房結(jié)的活動(dòng)波前的到達(dá)。控制電流是一個(gè)2毫安幅度、20毫秒時(shí)程的脈沖，是在檢測(cè)到活動(dòng)波前之后30秒鐘的時(shí)間上施加的。在該實(shí)驗(yàn)中觀察到血流量和血壓都有所增加。
圖22和23示出了與圖21中的實(shí)驗(yàn)相似的兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在這兩組實(shí)驗(yàn)中，血流參數(shù)是在升主動(dòng)脈上測(cè)得的。將一個(gè)1.1公斤重的家兔的心臟暴露出來(lái)，并利用一個(gè)針頭將一個(gè)檢測(cè)電極(雙極的)插入到心尖上。利用兩個(gè)碳精電極在左心室的頂部和底部向心臟施加一個(gè)控制脈沖。不對(duì)心臟進(jìn)行起搏，它的固有的搏動(dòng)頻率為大約5Hz?？刂泼}沖的幅度為5毫安，持續(xù)時(shí)間為40毫秒。在檢測(cè)電極檢測(cè)到活動(dòng)波前和施加脈沖之間沒(méi)有延時(shí)。
圖22示出主動(dòng)脈血流增加大約11％。圖23示出的是在后來(lái)的一段時(shí)間在同一個(gè)動(dòng)物身上重復(fù)進(jìn)行的同樣的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，圖中示出主動(dòng)脈血流增加大約8％。
盡管前面主要是以心臟為參照描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例也可用于其它類(lèi)型的可興奮組織。在一個(gè)實(shí)例中，可以以上面描述的方式對(duì)骨骼肌和平滑肌進(jìn)行控制。但是，應(yīng)當(dāng)明白，大多數(shù)肌肉具有不同于心肌的離子通道和靜息電位，因此，總的原理還應(yīng)當(dāng)與具體的生理情況相適合。此外，在骨骼肌上產(chǎn)生的效果可能要?dú)w因于肌纖維的募集反應(yīng)。另外，本發(fā)明還可用于神經(jīng)組織。例如，可以以上面描述的方式，通過(guò)抑制神經(jīng)組織的興奮性來(lái)控制癲癇發(fā)作和促?gòu)?qiáng)直作用?；蛘?，還可以把電控制與對(duì)去神經(jīng)的肌肉和萎縮的肌肉的電刺激結(jié)合起來(lái)，以提高刺激的精確性。此外，或者可選地，可以利用電控制來(lái)阻斷或增強(qiáng)刺激沿著神經(jīng)通道的傳導(dǎo)，例如控制疼痛。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)抑制Golgi細(xì)胞、減少可獲得的鈣離子的量來(lái)降低有關(guān)的神經(jīng)組織的興奮性，可以控制癲癇的發(fā)作。
上面對(duì)本發(fā)明的描述集中于對(duì)心臟組織的電控制。但是，由于這種控制的某些方面可能涉及到鈣離子在心臟組織中的傳輸，所以，非電的控制也是可以的。非電控制的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，雖然控制與心動(dòng)周期之間的不適當(dāng)?shù)耐綍?huì)降低心輸出量，但沒(méi)有或基本上沒(méi)有纖顫的危險(xiǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在部分心臟中用光來(lái)控制鈣轉(zhuǎn)運(yùn)?？梢杂眉す庵苯佑绊戔}的轉(zhuǎn)運(yùn)?？蛇x地，輸入到心臟中至少一些細(xì)胞中的一種光活化的螯合劑，可以被常規(guī)光活化以改變被照射細(xì)胞中的鈣的活性(提高或降低)。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的控制器將包括至少一個(gè)光源和一個(gè)光導(dǎo)向器，最好包括將光傳送到所需要的心臟部分的一個(gè)光纖。優(yōu)選地，所述光纖是可防止破碎的硅橡膠光纖。可選地，所述控制器包含多個(gè)直接放在被控制的組織上的如激光二級(jí)管之類(lèi)的光發(fā)射元件。進(jìn)一步可選地，所述光由插入心臟中并浮動(dòng)在心臟中的或固定于心壁的導(dǎo)管提供。所述控制器最好包括一個(gè)心電傳感器，用于以前面所述的方式檢測(cè)局部和/或整個(gè)心臟的活動(dòng)時(shí)間。
與電流相比，光的一個(gè)局限是，除非人體組織對(duì)所用的特定波長(zhǎng)是透明的，否則光只能具有一個(gè)很局部的作用，對(duì)整體的作用則需要許多有創(chuàng)的光源。一種創(chuàng)傷較小的有用的光源是一種具有局部暴露外鞘的光纖。光從光纖的多個(gè)暴露部分射出，因此單個(gè)光纖可照射多個(gè)部位。
在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施例中，可用低頻和/或射頻電磁輻射來(lái)影響心臟中的鈣轉(zhuǎn)運(yùn)。有幾種方法可用于提供電磁輻射。在一種方法中，優(yōu)選地與所檢測(cè)到的心臟的心電圖同步地對(duì)整個(gè)心臟進(jìn)行照射。在另一個(gè)方法中，用相陣來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟輻射。如上面所說(shuō)明的，非心律不齊的心臟基本上在每個(gè)周期重復(fù)其位置，所以沒(méi)有在外部源和心臟部分之間的定位問(wèn)題。在另外一個(gè)方法中，一個(gè)植入儀器包括多個(gè)天線，每個(gè)天線都在鄰近于被控制的心臟組織的部分處暴露。所述這些天線可以由一個(gè)中心電源供電。可選地，所述天線在外部集中地施加輻射。進(jìn)一步可選地，所述天線可以是產(chǎn)生局部交流磁場(chǎng)的線圈。應(yīng)該注意的是，電磁輻射似乎適合于降低鈣活性，因此它適合于在心臟病發(fā)作后降低梗塞組織的氧需求。如用光和電流一樣，在用電磁輻射的實(shí)施例中，由于心臟的適應(yīng)機(jī)制，控制器效率可能會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)期的降低。因而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，控制器不是連續(xù)使用，根據(jù)心臟的適應(yīng)性在使用之間有幾分鐘、幾小時(shí)、幾天或幾周的優(yōu)選休息期。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，同時(shí)施加兩個(gè)或更多個(gè)控制形式，例如同時(shí)施加光輻射和電場(chǎng)?？蛇x地，這些形式可以交替施加，以克服適應(yīng)機(jī)制。優(yōu)選地，將每個(gè)形式施加到產(chǎn)生適應(yīng)時(shí)，此時(shí)切換成其它形式。
盡管用有限個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，對(duì)各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的組合也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如，可在增加左心室的收縮性的同時(shí)，在右心房控制心率。對(duì)各個(gè)實(shí)施例中的一些限定進(jìn)行的組合，例如，對(duì)脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖相對(duì)于一種活動(dòng)的延時(shí)的限定或者對(duì)電極類(lèi)型和電極尺寸的限定的組合，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管并不是可以將本文描述過(guò)的所有方法視作是利用專(zhuān)用的或程控的控制器實(shí)現(xiàn)的，但本發(fā)明的范圍包括實(shí)現(xiàn)這些方法的控制器。但是，在某些情況下，為了清楚的目的，利用結(jié)構(gòu)性的或功能性的語(yǔ)言對(duì)一些優(yōu)選實(shí)施例的限定進(jìn)行了描述，本發(fā)明的范圍包括將這些限定應(yīng)用到裝置和方法中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受目前所作的特定描述限定。確切地說(shuō)，本發(fā)明只受其權(quán)利要求書(shū)的限定。
權(quán)利要求
1.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，該電場(chǎng)導(dǎo)致收縮力至少增強(qiáng)5％。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的力至少增強(qiáng)10％。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的力至少增強(qiáng)30％。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的力至少增強(qiáng)50％。
5.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)少于70毫秒的延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
6.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，該電場(chǎng)導(dǎo)致所述腔室內(nèi)的壓力至少增加2％。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述壓力增加至少10％。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述壓力增加至少20％。
9.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及所述腔室具有一個(gè)血流量，在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，使所述血流量至少增加5％。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使所述血流量增加至少10％。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，使所述血流量增加至少20％。
12.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及所述腔室具有一個(gè)血流速率，在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，使所述血流速率至少增加5％。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，使所述血流速率增加至少10％。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，使所述血流速率增加至少20％。
15.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)，所述的電場(chǎng)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間，所述的給定的持續(xù)時(shí)間至少為101毫秒，但不能比心動(dòng)周期的長(zhǎng)度更長(zhǎng)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述持續(xù)時(shí)間至少為120毫秒。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述持續(xù)時(shí)間至少為150毫秒。
18.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，所述的電場(chǎng)被施加在所述的內(nèi)表面和所述的外表面之間。
19.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，所述的電場(chǎng)是沿著所述的外表面施加的。
20.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面，一個(gè)外表面以及一個(gè)肌內(nèi)的部分，所述的電場(chǎng)被施加在所述的肌內(nèi)部分和所述的至少一個(gè)表面之間。
21.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電場(chǎng)被施加在一個(gè)單個(gè)電極和一個(gè)植入裝置的外殼之間。
22.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及利用浮在心臟中的一個(gè)電極，在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
23.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電場(chǎng)是利用至少兩個(gè)電極施加的，并且所述的至少兩個(gè)電極至少相距2厘米。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，這些電極至少相距4厘米。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，這些電極至少相距9厘米。
26.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電場(chǎng)是利用至少兩個(gè)電極施加的，并且所述的至少兩個(gè)電極中的一個(gè)電極位于所述心臟的一個(gè)腔室的底部，另一個(gè)電極位于所述心臟的一個(gè)腔室的頂部。
27.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一給定段持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電場(chǎng)是利用至少三個(gè)電極施加的，并且施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)包括以下步驟使所述的至少三個(gè)電極中的第一對(duì)電極通電；以及接著使所述的至少三個(gè)電極中的第二對(duì)電極通電。
28.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的電場(chǎng)是利用放置在所述對(duì)象體外的至少兩個(gè)電極施加的。
29.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電場(chǎng)至少部分地抵消在所述的心臟腔室的至少一個(gè)部分中的電離子流。
30.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向位于兩個(gè)位置之間的所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及檢測(cè)在所述的兩個(gè)位置之間的一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)。
31.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向位于兩個(gè)位置之間的所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及檢測(cè)在與所述的兩個(gè)位置中的一個(gè)位置重合的一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)。
32.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向位于兩個(gè)位置之間的所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；檢測(cè)在一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)；以及根據(jù)所檢測(cè)到的活動(dòng)估計(jì)所述的部分上的活動(dòng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述的檢測(cè)包括檢測(cè)ECG的一個(gè)參數(shù)值，而所述的估計(jì)則包括在與所述的參數(shù)值相關(guān)聯(lián)的一個(gè)延時(shí)值的基礎(chǔ)上估計(jì)延時(shí)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述的點(diǎn)位于心臟中的一個(gè)與施加了電場(chǎng)的腔室不同的腔室中。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述的點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是位于所述的部分所處在的腔室中的一個(gè)最早被激活的點(diǎn)。
36.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；向所述的腔室中的一個(gè)第二部分施加一個(gè)第二非興奮性電場(chǎng)。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述的第二電場(chǎng)是與所述的非興奮性電場(chǎng)在同一個(gè)心動(dòng)周期中施加的。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，每個(gè)部分具有各自的活動(dòng)，施加電場(chǎng)的動(dòng)作是與這些活動(dòng)同步的。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述的第二電場(chǎng)對(duì)心臟所產(chǎn)生的效果與所述的非興奮性電場(chǎng)所產(chǎn)生的效果不同。
40.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，在一個(gè)不同的心動(dòng)周期中，只施加第二非興奮性電場(chǎng)。
41.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；對(duì)所述的部分上的所述的活動(dòng)作出估計(jì)；以及在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
42.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及在以后的一些心搏期間反復(fù)施加所述的非興奮性電場(chǎng)，所述的心搏中至少有一部分是不連續(xù)的。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述的方法包括逐漸降低在反復(fù)施加電場(chǎng)的過(guò)程中跳過(guò)一些心搏的頻率的步驟。
44.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其中，所述的部分具有一定尺寸；以及在兩次心搏之間改變對(duì)其施加電場(chǎng)的所述部分的尺寸。
45.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；用與所述的活動(dòng)同步的光照射所述的部分；以及在一段比1000個(gè)心動(dòng)周期短的時(shí)間內(nèi)，至少在100個(gè)心動(dòng)周期上重復(fù)進(jìn)行照射。
46.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；用與所述的活動(dòng)同步的射頻輻射對(duì)所述的部分進(jìn)行輻射；以及在一段比1000個(gè)心動(dòng)周期短的時(shí)間內(nèi)，至少在100個(gè)心動(dòng)周期上重復(fù)進(jìn)行輻射。
47.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在一段時(shí)間內(nèi)隨著所述的活動(dòng)改變所述的部分的肌纖維中的鈣離子的可利用率，所述的一段時(shí)間包括在所述的活動(dòng)之后的一段少于70毫秒的時(shí)間。
48.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；在一段時(shí)間內(nèi)根據(jù)所述的活動(dòng)改變所述的部分的肌纖維中的鈣離子的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，所述的一段時(shí)間包括在所述的活動(dòng)之后的一段少于70毫秒的時(shí)間。
49.一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分；以及以與所述的活動(dòng)同步的方式改變所述的部分中的兒茶酚胺的可利用率。
50.一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟描繪出所述的部分的活動(dòng)模式圖；確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及利用一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)改變所述的部分的一個(gè)非心率失常節(jié)段的傳導(dǎo)速度，由此實(shí)現(xiàn)所需要的變化。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所需要的變化是一個(gè)房室間期，所述的改變包括改變?cè)谝粋€(gè)房室結(jié)與至少一個(gè)心室之間的浦肯野纖維的傳導(dǎo)速度。
52.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的活動(dòng)是所述的部分中的一個(gè)平均的活動(dòng)。
53.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的活動(dòng)是一個(gè)最早的活動(dòng)。
54.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的活動(dòng)是一種機(jī)械活動(dòng)。
55.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的活動(dòng)是一種電活動(dòng)。
56.在如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的部分由一些子部分組成，每個(gè)子部分具有其各自的活動(dòng)，施加電場(chǎng)指的是以相對(duì)于每個(gè)子部分的各自活動(dòng)的一個(gè)延時(shí)向所述的子部分施加電場(chǎng)。
57.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)的步驟包括驅(qū)使一個(gè)電流通過(guò)所述的心肌段的步驟。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流小于20mA。
59.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流小于8mA。
60.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流小于5mA。
61.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流小于3mA。
62.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流至少為.5mA。
63.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流至少為1mA。
64.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，所述的電流至少為3mA。
65.如權(quán)利要求1-14或18-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所施加的電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間在10和140毫秒之間。
66.如權(quán)利要求1-14或18-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所施加的電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間在30和100毫秒之間。
67.如權(quán)利要求卜14或18-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所施加的電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間在60和90毫秒之間。
68.如權(quán)利要求1-4或6-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)小于70毫秒。
69.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)小于40毫秒。
70.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)小于20毫秒。
71.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)小于5毫秒。
72.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)小于1毫秒。
73.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)基本上為零。
74.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)至少為1毫秒。
75.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)至少為3毫秒。
76.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)至少為7毫秒。
77.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)至少為15毫秒。
78.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的延時(shí)至少為30毫秒。
79.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)指數(shù)形的時(shí)間包絡(luò)。
80.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)的正方形的時(shí)間包絡(luò)。
81.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)三角形的時(shí)間包絡(luò)。
82.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)斜坡形的時(shí)間包絡(luò)。
83.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)雙相的時(shí)間包絡(luò)。
84.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)是一個(gè)交流電場(chǎng)。
85.如權(quán)利要求84所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)正弦形的時(shí)間包絡(luò)。
86.如權(quán)利要求84所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)鋸齒形的時(shí)間包絡(luò)。
87.如權(quán)利要求84所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有一個(gè)方波形的時(shí)間包絡(luò)。
88.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)內(nèi)表面和一個(gè)外表面，所述的電場(chǎng)是沿著所述的內(nèi)表面施加的。
89.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)法向的傳導(dǎo)方向，所述的電場(chǎng)是沿著所述的法向傳導(dǎo)方向施加的。
90.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室的所述部分具有一個(gè)法向的傳導(dǎo)方向，所述的電場(chǎng)是沿著與所述的法向傳導(dǎo)方向垂直的方向施加的。
91.如權(quán)利要求1-22或29-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)施加于至少兩個(gè)電極之間。
92.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，所述的這些電極至少相距2厘米。
93.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，所述的這些電極至少相距4厘米。
94.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，所述的這些電極至少相距9厘米。
95.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室是左心室。
96.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室是左心房。
97.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室是右心室。
98.如權(quán)利要求1-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的腔室是右心房。
99.如權(quán)利要求卜44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括對(duì)心臟進(jìn)行起搏的步驟。
100.如權(quán)利要求99所述的方法，其特征在于，施加電場(chǎng)與所述的起搏同步進(jìn)行。
101.如權(quán)利要求99所述的方法，其特征在于，包括計(jì)算在起搏的基礎(chǔ)上的延時(shí)的步驟。
102.如權(quán)利要求1-29或36-44中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，包括檢測(cè)在一個(gè)點(diǎn)上的一個(gè)特定的活動(dòng)的步驟。
103.一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟描繪出所述的部分的活動(dòng)模式圖；確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及阻斷所述部分的至少一個(gè)節(jié)段的所述活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)所需要的變化，其中，所述的節(jié)段不屬于心臟中的折返電路的一部分或心律不齊病灶的一部分。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其特征在于，所述的被阻斷的節(jié)段是一個(gè)局部缺血段。
105.一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟描繪出所述的部分的活動(dòng)模式圖；確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及改變所述的部分中的至少一個(gè)節(jié)段的不應(yīng)期，以實(shí)現(xiàn)所需要的變化，其中，所述的節(jié)段不屬于心臟中的折返電路的一部分或心律不齊病灶的一部分。
106.一種改變一個(gè)心臟的心率的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟上具有一個(gè)主動(dòng)的自然起搏區(qū)域；以及向所述的區(qū)域施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
107.如權(quán)利要求106所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)使得在所述的區(qū)域上的動(dòng)作電位的持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。
108.如權(quán)利要求106所述的方法，其特征在于，所述的方法包括延長(zhǎng)右心房上的一個(gè)重要部分的不應(yīng)期的步驟。
109.一種減少一個(gè)心臟的一個(gè)腔室的輸出量的方法，包括以下步驟確定所述的腔室的至少一個(gè)部分的最早的活動(dòng)，所述的部分不屬于心臟中的一個(gè)異常傳導(dǎo)通路的一部分；以及向所述的部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)。
110.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)是在所述的部分的活動(dòng)之前施加的。
111.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)使所述的部分對(duì)一個(gè)興奮信號(hào)的反應(yīng)性降低。
112.如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于，所述的電場(chǎng)使所述的部分對(duì)一個(gè)興奮信號(hào)的靈敏度降低。
113.一種減少一個(gè)心臟的一個(gè)腔室的輸出量的方法，包括以下步驟確定所述的腔室的至少一個(gè)部分的一種活動(dòng)并確定通往所述的至少一個(gè)部分的傳導(dǎo)通路；以及利用一個(gè)局部地施加的非興奮性電場(chǎng)，以可逆的方式阻斷所述的傳導(dǎo)通路。
114.一種減少一個(gè)心臟的一個(gè)腔室的輸出量的方法，包括以下步驟確定所述的腔室的至少一個(gè)部分的一種活動(dòng)并確定通往所述的至少一個(gè)部分的傳導(dǎo)通路，所述的部分不屬于心臟中的一個(gè)異常傳導(dǎo)通路的一部分；以及利用一個(gè)局部地施加的非興奮性電場(chǎng)，以可逆的方式降低在所述的傳導(dǎo)通路中的傳導(dǎo)速度。
115.進(jìn)行心臟手術(shù)的一種方法，包括以下步驟利用一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)阻斷傳導(dǎo)至所述的心臟的至少一個(gè)部分的電活動(dòng)；以及在所述的部分上進(jìn)行外科手術(shù)。
116.進(jìn)行心臟手術(shù)的一種方法，包括以下步驟利用一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)降低所述的心臟的至少一個(gè)部分對(duì)一個(gè)興奮信號(hào)的靈敏度；以及在所述的部分上進(jìn)行外科手術(shù)。
117.一種控制心臟的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟具有一個(gè)左心室和一個(gè)右心室；選擇性地以可逆的方式增加所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性。
118.如權(quán)利要求117所述的方法，其特征在于，所述的選擇性地以可逆的方式增加所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性的步驟包括對(duì)所述的一個(gè)心室的至少一部分施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)的步驟。
119.一種控制心臟的方法，包括以下步驟提供一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象，所述的心臟具有一個(gè)左心室和一個(gè)右心室；選擇性地以可逆的方式降低所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性。
120.如權(quán)利要求119所述的方法，其特征在于，所述的選擇性地以可逆的方式降低所述的兩個(gè)心室中的一個(gè)心室相對(duì)于另一個(gè)心室的收縮性的步驟包括對(duì)所述的一個(gè)心室的至少一部分施加一個(gè)非興奮性電場(chǎng)的步驟。
121.對(duì)心臟的一個(gè)因異常的低興奮閾值而誘發(fā)心律不齊的節(jié)段進(jìn)行治療的一種方法，包括以下步驟識(shí)別出所述的節(jié)段；以及向所述的節(jié)段施加一個(gè)減敏性的電場(chǎng)，使所述的興奮閾值增加到一個(gè)正常值范圍。
122.一種改變一個(gè)心臟的至少一部分的活動(dòng)模式的方法，包括以下步驟確定在所述的活動(dòng)模式中的所需變化；以及以可逆的方式阻斷興奮信號(hào)在心臟的多個(gè)延長(zhǎng)的柵格部分上的傳導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)所需要的變化。
123.如權(quán)利要求122所述的方法，其特征在于，對(duì)傳導(dǎo)的阻斷導(dǎo)致在心臟的所述部分中產(chǎn)生多個(gè)與外部活動(dòng)隔離的節(jié)段。
124.如權(quán)利要求123所述的方法，其特征在于，所述的隔離的節(jié)段中的至少一個(gè)包含一個(gè)心律不齊的病灶。
125.如權(quán)利要求123所述的方法，其特征在于，所述的隔離的節(jié)段中的至少一個(gè)不包含心律不齊的病灶。
126.如權(quán)利要求122所述的方法，其特征在于，包括對(duì)所述的多個(gè)隔離的節(jié)段中的至少兩個(gè)進(jìn)行逐個(gè)地起搏的步驟。
127.如權(quán)利要求122所述的方法，其特征在于，對(duì)傳導(dǎo)的阻斷限制了激活波前沿著異常通路的傳送。
128.如權(quán)利要求122所述的方法，其特征在于，以可逆的方式阻斷傳導(dǎo)包括與心動(dòng)周期同步地以可逆的方式阻斷興奮信號(hào)的傳導(dǎo)，以便阻斷異常的興奮信號(hào)。
129.如權(quán)利要求122所述的方法，其特征在于，以可逆方式阻斷傳導(dǎo)包括與心動(dòng)周期同步地以可逆的方式阻斷興奮信號(hào)的傳導(dǎo)，以便使正常的興奮信號(hào)通過(guò)。
130.一種治療心臟的異?；顒?dòng)的方法，包括以下步驟檢測(cè)一個(gè)異常的活動(dòng)狀態(tài)；以及按照權(quán)利要求122-129中任何一個(gè)所述的方法改變所述心臟的活動(dòng)，以中止所述的異?；顒?dòng)情況。
131.所權(quán)利要求130所述的方法，其特征在于，所述的異常情況是纖顫。
132.一種控制心臟的方法，包括以下步驟確定至少一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的預(yù)期取值范圍；以及控制心臟中的至少一個(gè)局部收縮力，以便將所述的參數(shù)維持在預(yù)期的范圍內(nèi)。
133.如權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于，所述的控制包括控制心率。
134.如權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于，所述的控制包括控制一個(gè)局部傳導(dǎo)速度。
135.如權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于，所述的參數(shù)以一個(gè)小于10分鐘的時(shí)間常數(shù)對(duì)所述的控制產(chǎn)生響應(yīng)。
136.如權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于，所述的參數(shù)以一個(gè)超過(guò)一天的時(shí)間常數(shù)對(duì)所述的控制產(chǎn)生響應(yīng)。
137.一種控制心臟的方法，包括以下步驟確定至少一個(gè)心臟活動(dòng)性參數(shù)的一個(gè)預(yù)期取值范圍；利用一個(gè)具有至少一個(gè)特性的非興奮性電場(chǎng)控制心臟的至少一個(gè)部分，以便將所述的參數(shù)維持在預(yù)期的范圍內(nèi)；以及隨著心臟對(duì)電場(chǎng)的反應(yīng)的減弱而改變所述的至少一個(gè)特性。
138.如權(quán)利要求137所述的方法，其特征在于，所述的特性是電場(chǎng)的強(qiáng)度。
139.如權(quán)利要求137所述的方法，其特征在于，所述的特性是電場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間。
140.如權(quán)利要求137所述的方法，其特征在于，所述的特性是電場(chǎng)的頻率。
141.如權(quán)利要求137所述的方法，其特征在于，所述的特性是電場(chǎng)的波形。
142.對(duì)心臟梗塞尚未痊愈的病人進(jìn)行治療的一種方法，包括利用權(quán)利要求1-50，103-129或者132-141中的任何一種方法進(jìn)行治療，直到所述的梗塞痊愈的步驟。
143.一種對(duì)具有一個(gè)心臟的病人進(jìn)行治療的方法，包括以下步驟提供一個(gè)病人，該病人的心臟中有尚未痊愈的梗塞；以及利用權(quán)利要求1-50,103-129或者132-141中的任何一種方法進(jìn)行治療，直到所述的心臟達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
144.如權(quán)利要求1-50,103-129或者132-141中的任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，施加非興奮性的電場(chǎng)指的是施加一個(gè)持續(xù)時(shí)間在3至5000次心搏之間的非興奮性電場(chǎng)。
145.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極在一段小于50000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少100次，電極的每次通電都產(chǎn)生一個(gè)具有給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
146.如權(quán)利要求145所述的裝置，其特征在于，所述的電極在一段小于50000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少1000次。
147.如權(quán)利要求145所述的裝置，其特征在于，所述的電極在一段小于20000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少1000次。
148.如權(quán)利要求145所述的裝置，其特征在于，所述的電極在一段小于5000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)通電至少1000次。
149.如權(quán)利要求145所述的裝置，其特征在于，在1秒鐘內(nèi)施加電場(chǎng)的次數(shù)小于10次。
150.如權(quán)利要求145所述的裝置，其特征在于，所述的電源使所述的電極在所述的時(shí)間內(nèi)通電至少2000次。
151.如權(quán)利要求145所述的裝置，其特征在于，所述的電源使所述的電極在所述的時(shí)間內(nèi)通電至少4000次。
152.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使所述的這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；其特征在于，至少有一個(gè)電極適合于覆蓋心臟上的一個(gè)大于2cm2的區(qū)域。
153.如權(quán)利要求152所述的裝置，其特征在于，至少有一個(gè)電極適合于覆蓋心臟上的一個(gè)大于6cm2的區(qū)域。
154.如權(quán)利要求152所述的裝置，其特征在于，至少有一個(gè)電極適合于覆蓋心臟上的一個(gè)大于9cm2的區(qū)域。
155.一種用于控制心臟的裝置，包括至少一個(gè)單極的電極，適合用于對(duì)心臟的至少一部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使所述的這些電極通電，產(chǎn)生一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
156.如權(quán)利要求155所述的裝置，其特征在于，所述的裝置具有一個(gè)外殼，該外殼作為一個(gè)第二電極被通電。
157.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使所述的這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電極之間的距離至少為2cm。
158.如權(quán)利要求157所述的裝置，其特征在于，所述的距離至少為4cm。
159.如權(quán)利要求157所述的裝置，其特征在于，所述的距離至少為9cm。
160.一種用于控制心臟的裝置，包括至少三個(gè)電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使所述的這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)，其特征在于，所述的電極可以選擇性地以?xún)煞N方式通電，至少在第一種方式中，兩個(gè)電極被通電，而在第二種方式中，兩個(gè)不全與第一種方式中的兩個(gè)電極相同的電極被通電。
161.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)用于檢測(cè)一種局部活動(dòng)的傳感器；以及一個(gè)電源，該電源響應(yīng)于所檢測(cè)到的局部活動(dòng)而使所述的這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)。
162.如權(quán)利要求161所述的裝置，其特征在于，所述的傳感器檢測(cè)所述部分的一種機(jī)械活動(dòng)。
163.如權(quán)利要求161所述的裝置，其特征在于，所述的傳感器適合用于檢測(cè)在至少一個(gè)電極所處在的位置上的活動(dòng)。
164.如權(quán)利要求161所述的裝置，其特征在于，所述的傳感器適合用于檢測(cè)在右心房中的活動(dòng)。
165.如權(quán)利要求161所述的裝置，其特征在于，所述的傳感器適合用于檢測(cè)在所述的電極之間的活動(dòng)。
166.如權(quán)利要求161所述的裝置，其特征在于，所述的傳感器對(duì)心臟的包括所述部分的一個(gè)腔室中的最早的活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，所述的電源響應(yīng)于所述的最早的活動(dòng)而安排所述的通電操作的時(shí)間。
167.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分上的一些細(xì)長(zhǎng)的節(jié)段的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使所述的這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)非興奮性電場(chǎng)。
168.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的電極是一些細(xì)長(zhǎng)的電極。
169.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的電源使所述的這些電極在一段小于5000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)以一個(gè)至少為20毫秒的給定持續(xù)時(shí)間通電至少1000次。
170.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的長(zhǎng)度至少為1厘米。
171.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的長(zhǎng)度至少為2厘米。
172.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的長(zhǎng)度至少為4厘米。
173.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的寬度小于2厘米。
174.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的寬度小于1厘米。
175.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的寬度小于0.5厘米。
176.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)節(jié)段的寬度小于0.3厘米。
177.如權(quán)利要求167所述的裝置，其特征在于，所述的細(xì)長(zhǎng)的節(jié)段將心臟分成至少兩個(gè)在心臟中電隔離開(kāi)的節(jié)段。
178.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及一個(gè)電路，用于測(cè)定在所述的部分中的一個(gè)點(diǎn)上的一種活動(dòng)，其特征在于，所述的電源響應(yīng)于所檢測(cè)到的活動(dòng)而使電極通電。
179.如權(quán)利要求161-166或178中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，在其中一個(gè)電極所處位置上的一種活動(dòng)之后以一段給定的延時(shí)施加所述的電場(chǎng)。
180.如權(quán)利要求179所述的裝置，其特征在于，所述的延時(shí)小于70毫秒。
181.如權(quán)利要求161-166或178中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)是在其中一個(gè)電極所處位置上的一種活動(dòng)之前施加的。
182.如權(quán)利要求181所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)是在所述的活動(dòng)之前大于30毫秒的時(shí)間上施加的。
183.如權(quán)利要求181所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)是在所述的活動(dòng)之前大于50毫秒的時(shí)間上施加的。
184.如權(quán)利要求181所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)是在所述的活動(dòng)之前大于80毫秒的時(shí)間上施加的。
185.如權(quán)利要求178所述的裝置，其特征在于，所述的電路包括一個(gè)檢測(cè)活動(dòng)的活動(dòng)傳感器。
186.如權(quán)利要求178所述的裝置，其特征在于，所述的活動(dòng)被計(jì)算出來(lái)。
187.如權(quán)利要求186所述的裝置，其特征在于，是在心臟的一個(gè)不同于包括所述部分的腔室的腔室中的活動(dòng)的基礎(chǔ)上計(jì)算所述的活動(dòng)。
188.如權(quán)利要求178所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)一些數(shù)值，這些數(shù)值是用于計(jì)算與所檢測(cè)的ECG的至少一個(gè)參數(shù)的值有關(guān)的一個(gè)延時(shí)的。
189.如權(quán)利要求188所述的裝置，其特征在于，所述的參數(shù)是心率。
190.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；一個(gè)傳感器，用于檢測(cè)心臟活動(dòng)的一個(gè)參數(shù)；以及一個(gè)控制器，用于控制電極的通電，以將所述的參數(shù)維持在一個(gè)數(shù)值范圍內(nèi)。
191.如權(quán)利要求190所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)心臟中的電活動(dòng)的地形圖，所述的控制器利用所述的地形圖來(lái)確定所需要的通電操作。
192.如權(quán)利要求190所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)心臟中的電活動(dòng)的模型，所述的控制器利用所述的模型來(lái)確定所需要的通電操作。
193.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；一個(gè)控制器，所述的控制器用于測(cè)定心臟對(duì)于所述的電極的通電的反應(yīng)。
194.如權(quán)利要求193所述的裝置，其特征在于，所述的控制器在所測(cè)得的反應(yīng)的基礎(chǔ)上改變所述的通電操作。
195.如權(quán)利要求193所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)用于存儲(chǔ)所測(cè)得的反應(yīng)的存儲(chǔ)器。
196.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；以及一個(gè)用于起搏心臟的起搏器。
197.如權(quán)利要求196所述的裝置，其特征在于，所述的起搏器和所述的裝置的其余部分被裝在同一個(gè)機(jī)殼中。
198.如權(quán)利要求196所述的裝置，其特征在于，所述的起搏器和所述的裝置的其余部分使用共同的刺激電極。
199.如權(quán)利要求196所述的裝置，其特征在于，所述的起搏器和所述的裝置的其余部分共用一個(gè)電源。
200.如權(quán)利要求198所述的裝置，其特征在于，所述的非興奮性電場(chǎng)與所述的起搏器同步。
201.如權(quán)利要求198所述的裝置，其特征在于，所述的電極利用一個(gè)單個(gè)脈沖通電，所述的單個(gè)脈沖將起搏電場(chǎng)和非興奮性電場(chǎng)結(jié)合起來(lái)。
202.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；其特征在于，所述的電極中至少有一個(gè)被安裝在一個(gè)導(dǎo)管上。
203.一種用于控制心臟的裝置，包括一些電極，適合用于施加一個(gè)橫穿心臟的至少一部分的電場(chǎng)；以及一個(gè)電源，該電源使這些電極通電，通過(guò)電極的通電產(chǎn)生一個(gè)具有一段給定的持續(xù)時(shí)間的非興奮性電場(chǎng)；其特征在于，所述的電極適合于在體外應(yīng)用。
204.如權(quán)利要求203所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)體外起搏器。
205.如權(quán)利要求203所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)ECG傳感器，電極的通電與所述的傳感器是同步的。
206.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)的所述持續(xù)時(shí)間至少為20毫秒。
207.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)的所述持續(xù)時(shí)間至少為40毫秒。
208.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)的所述持續(xù)時(shí)間至少為80毫秒。
209.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)的所述持續(xù)時(shí)間至少為120毫秒。
210.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，一個(gè)電流被強(qiáng)制通過(guò)位于兩個(gè)電極之間的所述的部分。
211.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括至少另外兩個(gè)電極，所述的另外兩個(gè)電極被所述的電源通電，適合于施加一個(gè)橫穿所述心臟的一個(gè)第二部分的非興奮性電場(chǎng)。
212.如權(quán)利要求211所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)控制器，用于協(xié)調(diào)裝置中的所有電極的通電。
213.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，通過(guò)所述的電極的峰值電流小于20毫安。
214.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，通過(guò)所述的電極的峰值電流小于10毫安。
215.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，通過(guò)所述的電極的峰值電流小于5毫安。
216.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，通過(guò)所述的電極的峰值電流小于2毫安。
217.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電極基本上與心臟相接觸。
218.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有指數(shù)形的包絡(luò)。
219.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有三角形的包絡(luò)。
220.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有方波形的包絡(luò)。
221.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)是單極的。
222.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)是雙極的。
223.如權(quán)利要求145-178或185-205中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的電場(chǎng)具有恒定的強(qiáng)度。
224.一種對(duì)心臟進(jìn)行光學(xué)控制的裝置，包括至少一個(gè)可植入的光源，用于在一段小于5000個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間內(nèi)至少為1000個(gè)心動(dòng)周期產(chǎn)生光脈沖；以及至少一個(gè)波導(dǎo)，用于將非損傷性強(qiáng)度的光從所述的光源傳送到所述的心臟上的至少一個(gè)點(diǎn)上。
225.如權(quán)利要求224所述的裝置，其特征在于，所述的至少一個(gè)光源是多個(gè)光源，每個(gè)光源附屬于心臟上的一個(gè)不同的點(diǎn)。
226.如權(quán)利要求224所述的裝置，其特征在于，所述的波導(dǎo)是一條光纖。
227.如權(quán)利要求224-226中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的光源是一種單色光源。
228.如權(quán)利要求224-226中任何一個(gè)所述的裝置，其特征在于，所述的裝置包括一個(gè)傳感器，用于檢測(cè)所述心臟的至少一個(gè)部分上的一種活動(dòng)，其中，所述的光源以與所檢測(cè)到的活動(dòng)同步的方式發(fā)出脈沖光。
229.對(duì)用于一個(gè)具有一個(gè)心臟的對(duì)象的可編程控制器進(jìn)行編程的一種方法，包括以下步驟確定適合于利用非興奮性電場(chǎng)控制心臟的脈沖參數(shù)；以及利用所述的脈沖參數(shù)對(duì)所述的控制器進(jìn)行編程。
230.如權(quán)利要求229所述的方法，其特征在于，確定脈沖參數(shù)包括確定所述的脈沖相對(duì)于一種心臟活動(dòng)的時(shí)序。
231.如權(quán)利要求230所述的方法，其特征在于，所述的心臟活動(dòng)是一種局部活動(dòng)。
232.如權(quán)利要求230所述的方法，其特征在于，確定一個(gè)時(shí)序指的是確定不誘發(fā)心臟中的纖顫的時(shí)序。
233.如權(quán)利要求230所述的方法，其特征在于，確定一個(gè)時(shí)序指的是確定不誘發(fā)心臟中的心律不齊的時(shí)序。
234.如權(quán)利要求230-233中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，確定一個(gè)時(shí)序指的是確定基于心臟的一個(gè)活動(dòng)模式圖的時(shí)序。
235.如權(quán)利要求230-233中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，確定一個(gè)時(shí)序包括計(jì)算相對(duì)于所檢測(cè)到的一種活動(dòng)的一個(gè)延時(shí)。
236.如權(quán)利要求229-233中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，控制所述的心臟包括改變所述心臟的收縮性。
237.一種確定用于利用非興奮性電場(chǎng)控制心臟的至少兩個(gè)單獨(dú)的電極的最佳放置方式的方法，包括以下步驟確定所述心臟的至少一個(gè)部分的活動(dòng)模式；以及在所述的活動(dòng)模式的基礎(chǔ)上確定所述的電極在所述的部分中的最佳放置方式。
238.如權(quán)利要求237所述的方法，其特征在于，所述的方法包括確定一個(gè)活動(dòng)傳感器相對(duì)于所述電極的所述放置方式的最佳位置的步驟。
239.如權(quán)利要求237-238中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的控制包括改變所述的收縮性。
240.如權(quán)利要求237-238中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，所述的控制包括在心臟中生成一些不傳導(dǎo)的細(xì)長(zhǎng)的節(jié)段。
241.一種用于確定一個(gè)非興奮性的、可重復(fù)施加到心臟上的脈沖的時(shí)間參數(shù)的方法，包括以下步驟利用一個(gè)第一延時(shí)施加一個(gè)非興奮性脈沖；確定所述的脈沖是否會(huì)在所述的心臟中引發(fā)一種非正常的活動(dòng)模式；以及如果所述的脈沖不引發(fā)心臟中的異常活動(dòng)，則利用一個(gè)比第一延時(shí)短的第二延時(shí)重復(fù)施加一個(gè)非興奮性的脈沖。
242.一種用于確定一個(gè)非興奮性的、可重復(fù)施加到心臟上的脈沖的時(shí)間參數(shù)的方法，包括以下步驟利用一個(gè)第一延時(shí)施加一個(gè)非興奮性脈沖；確定所述的脈沖是否會(huì)在所述的心臟中引發(fā)一種非正常的活動(dòng)模式；以及如果所述的脈沖不引發(fā)心臟中的異?；顒?dòng)，則利用一個(gè)比第一延時(shí)長(zhǎng)的第二延時(shí)重復(fù)施加一個(gè)非興奮性的脈沖。
243.對(duì)用于一個(gè)心臟的可編程控制器進(jìn)行編程的一種方法，包括以下步驟利用多個(gè)非興奮性的電場(chǎng)序列控制心臟；確定心臟對(duì)于每個(gè)所述的序列的響應(yīng)；以及響應(yīng)于所述心臟對(duì)于所述的非興奮性序列的響應(yīng)而對(duì)所述的控制器進(jìn)行編程。
244.用于控制癲癇發(fā)作的一種方法，包括以下步驟檢測(cè)腦組織中的癲癇發(fā)作；以及向所述的腦組織施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，以衰減一種信號(hào)在所述的組織中的傳導(dǎo)。
245.用于控制外周神經(jīng)中的神經(jīng)信號(hào)的一種方法，包括以下步驟選擇一個(gè)神經(jīng)；以及向所述的神經(jīng)施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，以衰減神經(jīng)信號(hào)在所述的神經(jīng)中的傳導(dǎo)。
246.用于控制具有一個(gè)腔室的心臟的一種方法，包括以下步驟向一個(gè)腔室的一個(gè)第一部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，使所述的第一部分的收縮力減弱；以及向一個(gè)腔室的一個(gè)第二部分施加一個(gè)非興奮性的電場(chǎng)，使所述的第二部分的收縮力增強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改變一個(gè)心臟腔室的至少一部分的收縮力的方法,包括提供一個(gè)具有一個(gè)心臟(30)的對(duì)象,所述的心臟包括至少一個(gè)具有一種活動(dòng)的部分;以及,在所述活動(dòng)后以一個(gè)延時(shí)向所述部分施加具有一給定持續(xù)時(shí)間的一個(gè)非興奮性電場(chǎng)(37),該電場(chǎng)導(dǎo)致收縮力至少增強(qiáng)5%。
文檔編號(hào)A61B18/20GK1211930SQ97191574
公開(kāi)日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月8日
發(fā)明者S·本-海姆, N·達(dá)維思, M·芬斯特, Y·米卡 申請(qǐng)人:新技術(shù)(Sa－Ysy)有限公司