專利名稱：用二相性刺激增強(qiáng)肌肉收縮性的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)數(shù)據(jù)本發(fā)明是于1998年1月16日遞交的序列號(hào)為09/008,636的題目為“通過心血池施用的由二相性心臟起搏的電傳導(dǎo)性和收縮性”的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，而該美國(guó)專利申請(qǐng)又是于1996年8月8日遞交的序列號(hào)為08/699,552的題目為“由二相性心臟起搏增強(qiáng)的電傳導(dǎo)性和收縮性”的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
在心肌中，肌纖維以其從各個(gè)方向分布于整個(gè)心臟的分支網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而互相連接。當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)的任何一點(diǎn)被刺激時(shí)，去極化波就傳遞到所有部分并且整個(gè)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)單元而收縮。肌纖維在被刺激到收縮之前，它的膜必須是極化的。肌纖維通常保持極化狀態(tài)直至被所處環(huán)境中的某些變化而刺激。膜可受電的、化學(xué)的、機(jī)械的或溫度變化的刺激。引起收縮所需的最小刺激強(qiáng)度稱為閾刺激。可施予的不引起收縮的最大刺激振幅是最大亞閾振幅。
電刺激膜時(shí)，引起反應(yīng)所需的脈沖振幅取決于許多因素。首先，是電流持續(xù)時(shí)間。因?yàn)閭鬟f的總電荷等于電流振幅乘以脈沖持續(xù)時(shí)間，增加刺激的持續(xù)時(shí)間伴有閾電流振幅降低。其次，確實(shí)跨越膜的所用電流的百分比與電極的大小呈反比例變化。第三，確實(shí)跨越膜的所用電流的百分比直接依組織與電極的接近程度而變化。第四，引起反應(yīng)所需的脈沖振幅依賴于興奮周期內(nèi)刺激的同步性。
遍布心臟大部分的是特異性心肌組織條塊。該組織包括心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)并起著啟動(dòng)和將去極化波擴(kuò)布到整個(gè)心肌的作用。對(duì)心臟脈沖傳導(dǎo)的任何干擾或阻滯均可引起心律失?；蛐呐K節(jié)律的顯著變化。
患傳導(dǎo)障礙的病人有時(shí)可借助于人工起搏器。這種裝置包含一個(gè)以小的電池供能的電刺激器。安裝人工起搏器時(shí)，通常將電極穿越靜脈進(jìn)入右心室，或進(jìn)入右心房和右心室，并將刺激器植入肩部或腹部皮下。鋪設(shè)的導(dǎo)線與心肌組織緊密接觸。然后起搏器將節(jié)律性電脈沖傳遞給心臟，心肌則呈節(jié)律性的收縮反應(yīng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)用于起搏心臟的可植入醫(yī)療裝置是熟知的，大約自20世紀(jì)60年代中期以來(lái)，它們已用于人類。
陰極電流或陽(yáng)極電流均可用于刺激心肌。然而，陽(yáng)極電流被認(rèn)為不適于臨床應(yīng)用。陰極電流包括陰極電脈沖。此類電流通過讓膜電容器放電而使細(xì)胞膜去極化，并直接使膜電位向閾水平下降。陰極電流，直接使靜息膜電位向閾水平降低，在心臟舒張晚期具有低于陽(yáng)極電流二分之一到三分之一的閾電流。陽(yáng)極電流包括陽(yáng)極電脈沖。陽(yáng)極電流的作用是使靜息膜超極化。如果陽(yáng)極脈沖突然中斷，膜電位向靜息水平恢復(fù)，超過閾電位，并出現(xiàn)傳播性反應(yīng)。由于刺激閾較高，由此而需使用較高的電流，致使植入裝置電池的電流耗費(fèi)并使壽命削減，因此通常不鼓勵(lì)使用陽(yáng)極電流來(lái)刺激心肌。此外，由于懷疑陽(yáng)極電流有助于去極化，特別是可以在較高的電壓時(shí)引發(fā)心律失常，所以不鼓勵(lì)使用陽(yáng)極電流刺激心臟。
實(shí)際上所有人工起搏均是使用陰極刺激脈沖來(lái)完成的，或者在使用雙極系統(tǒng)時(shí)，陰極較陽(yáng)極更接近心肌。在所披露的陽(yáng)極電流的使用中，陽(yáng)極電流通常作為微量電荷用于消散電極上的剩余電荷。這樣做不影響或調(diào)節(jié)心肌本身。Herscovici的美國(guó)專利4,543,956披露了此種應(yīng)用。
Whigham等人的美國(guó)專利4,903,700和4,821,724和Cals等人的美國(guó)專利4,343,312已經(jīng)公開了三相波形的應(yīng)用。這里，第一相和第三相與心肌本身無(wú)任何關(guān)系，但只是預(yù)料到它們會(huì)影響電極表面本身。所以，在這些相中所用的電荷是極低振幅的。
最近，Duggan的美國(guó)專利4,402,322公開了二相性刺激。該公開的目的是產(chǎn)生雙倍電壓而不需要在輸出電路上有大的電容器。所披露的二相性刺激的二相大小和持續(xù)時(shí)間相等。
所需要的是刺激肌肉組織的改進(jìn)手段，其中引起的收縮性得到增強(qiáng)，并且對(duì)電極附近的組織的損傷降低。
通過本發(fā)明的二相性起搏可取得增強(qiáng)心肌功能的效果。將刺激或調(diào)整性質(zhì)的陰極和陽(yáng)極脈沖結(jié)合，保持陽(yáng)極起搏對(duì)傳導(dǎo)性和收縮性的改善，同時(shí)消除增加刺激閾的缺點(diǎn)。結(jié)果產(chǎn)生增加的傳播速度的去極化波。此增加的傳播速度導(dǎo)致心臟收縮力提高而致血流改善。改善的刺激在低電壓水平也使能量耗損減少并延長(zhǎng)起搏器電池的壽命。
由于與心肌一樣，橫紋肌也可受電、化學(xué)、機(jī)械或溫度改變的刺激，所以當(dāng)肌纖維受到運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元刺激時(shí)，神經(jīng)元傳遞刺激而使其所控制的所有肌纖維興奮，也就是，那些肌纖維呈它的運(yùn)動(dòng)單位形式。膜的一個(gè)區(qū)域的去極化刺激相鄰的區(qū)域也發(fā)生去極化，導(dǎo)致去極化波自興奮點(diǎn)開始向各個(gè)方向傳遍膜。因此，當(dāng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元傳遞一個(gè)沖動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)單位的所有肌纖維受到刺激而同時(shí)收縮。
引發(fā)收縮的最小強(qiáng)度稱為閾刺激。一旦達(dá)到這個(gè)刺激水平，通常認(rèn)為即使再增加刺激水平也不會(huì)使收縮增加。另外，既然每塊肌肉內(nèi)的肌纖維被組織成運(yùn)動(dòng)單位，而每個(gè)運(yùn)動(dòng)單位又受單個(gè)神經(jīng)元支配，那么運(yùn)動(dòng)單位中的所有肌纖維在相同時(shí)間受到刺激。然而，整個(gè)肌肉受許多不同的運(yùn)動(dòng)單位支配，而不同的運(yùn)動(dòng)單位的刺激閾是不同的。所以，當(dāng)將給定的刺激施予肌肉時(shí)，一些運(yùn)動(dòng)單位反應(yīng)而其它的則無(wú)反應(yīng)。
本發(fā)明聯(lián)合使用陰極和陽(yáng)極脈沖還使橫紋肌肉收縮得到改善，而對(duì)肌肉的電刺激歸因于神經(jīng)或肌肉損傷。當(dāng)神經(jīng)纖維因創(chuàng)傷或疾病而已損壞時(shí)，由損壞的神經(jīng)纖維所控制的區(qū)域的肌纖維趨于發(fā)生萎縮并完全喪失功能。得不到鍛煉的肌肉可在數(shù)月內(nèi)降至其原大小的一半。當(dāng)沒有刺激時(shí)，肌纖維不僅體積變小，而且會(huì)變成碎片或退化，并被結(jié)締組織取代。通過電刺激可以保持肌張力，以至于在治愈或使神經(jīng)纖維再生后，保持肌肉組織的生機(jī)，并且因此增強(qiáng)和協(xié)助所述所有再生的過程。
橫紋肌肉刺激也可用于保護(hù)神經(jīng)的路徑，在與刺激組織有關(guān)的神經(jīng)纖維的治愈上，以使患者記住如何收縮特定的肌肉。通過本發(fā)明的二相性刺激獲得增強(qiáng)的橫紋肌收縮。刺激或調(diào)節(jié)性陰極和陽(yáng)極脈沖的結(jié)合導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)單位以更低電壓水平的更大數(shù)量的收縮，發(fā)生明顯的肌肉反應(yīng)。
最后，通過本發(fā)明提供的二相性刺激可以期望刺激平滑肌，如用于通過消化道運(yùn)輸食物、收縮血管和排空膀胱的運(yùn)動(dòng)的肌肉。例如，適當(dāng)?shù)拇碳た梢哉{(diào)正與失禁有關(guān)的難題。
本發(fā)明的另一目的是延長(zhǎng)可植入電刺激裝置的電池壽命。
本發(fā)明的另一目的是提供以低的電壓獲得有效的肌肉刺激。
本發(fā)明又一目的是提供改進(jìn)的肌肉組織特別是橫紋肌刺激。
本發(fā)明還有一目的是提供在低電壓水平使更大數(shù)量的肌肉運(yùn)動(dòng)單位收縮的方法。
本發(fā)明的用于肌肉刺激的方法和設(shè)備包括將二相性刺激施予肌肉組織，其中既施予陰極脈沖也施予陽(yáng)極脈沖。
本發(fā)明的一個(gè)方面，是將該刺激施予肌肉組織以引起肌肉的反應(yīng)?？梢詫?duì)肌肉組織直接或間接地施予刺激，其中間接刺激包括通過皮膚的的刺激。與常規(guī)刺激方法相比，使用本發(fā)明，需要使用低水平的電能(電壓和/或電流)以達(dá)到閾刺激?？梢詮谋景l(fā)明的刺激獲得益處的肌肉組織包括骨架肌肉(橫紋肌)、心肌和平滑肌。
本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于實(shí)施本發(fā)明的方法而需要的可植入刺激裝置的電子學(xué)是熟知的。當(dāng)前的可植入刺激裝置能夠通過被編程來(lái)釋放不同的脈沖，包括本發(fā)明公開的這些脈沖。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)于實(shí)施本發(fā)明的方法而需要的間接肌肉刺激需要的電子學(xué)是熟知的并且是易于改進(jìn)的。
本發(fā)明的方法和設(shè)備包括第一刺激相和第二刺激相，每一刺激相均具有極性、振幅、波形和持續(xù)時(shí)間。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一相和第二相具有不同的極性。在一個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，兩個(gè)相具有不同的振幅。在第二個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，兩個(gè)相的持續(xù)時(shí)間不同。在第三個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，第一相呈截?cái)嗖ㄐ?。在第四個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，第一相的振幅是斜坡型的。在第五個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，第一刺激相是長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的最大亞閾振幅的陽(yáng)極脈沖，第二刺激相是短持續(xù)時(shí)間和高振幅的陰極脈沖。應(yīng)當(dāng)注意的是前面提到的供選擇實(shí)施方案可按不同方式組合。還應(yīng)當(dāng)注意這些供選擇的實(shí)施方案僅是以舉例的方式給出的，而不表示任何限制。
下面對(duì)附圖進(jìn)行簡(jiǎn)要說明

圖1．前導(dǎo)陽(yáng)極二相性刺激示意圖；圖2．前導(dǎo)陰極二相性刺激示意圖；圖3．低水平長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的前導(dǎo)陽(yáng)極刺激和隨后常規(guī)陰極刺激的示意圖；圖4．逐漸增強(qiáng)的低水平長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的前導(dǎo)陽(yáng)極刺激和隨后常規(guī)陰極刺激的示意圖圖5．施予一系列的低水平短持續(xù)時(shí)間的前導(dǎo)陽(yáng)極刺激和隨后常規(guī)的陰極刺激的示意圖；圖6．橫跨纖維的傳導(dǎo)速度對(duì)前導(dǎo)陽(yáng)極二相性脈沖的起搏持續(xù)時(shí)間所作的曲線圖；圖7．平行于纖維的傳導(dǎo)速度對(duì)前導(dǎo)陽(yáng)極二相性脈沖的起搏持續(xù)時(shí)間所作的曲線圖。
詳細(xì)描述本發(fā)明涉及肌肉組織的二相性電刺激。圖1描述了一種二相性電刺激，其中第一刺激相包括施予具有振幅104和持續(xù)時(shí)間106的陽(yáng)極刺激102。此第一刺激相之后立即跟隨包括相同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的陰極刺激108的第二刺激相。
圖2描述了另一種二相性電刺激，其中第一刺激相包括施予具有振幅204和持續(xù)時(shí)間206的陰極刺激202。此第一刺激相之后立即跟隨包括相同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的陽(yáng)極刺激208的第二刺激相。
圖3描述了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，其中第一刺激相包括施予具有振幅304和持續(xù)時(shí)間306的低水平、長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的陽(yáng)極刺激302。在此第一刺激相之后立即跟隨包括常規(guī)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的陰極刺激308的第二刺激相。在本發(fā)明的一個(gè)供選擇實(shí)施方案中，陽(yáng)極刺激302是以最大亞閾振幅進(jìn)行的。在本發(fā)明的另一供選擇實(shí)施方案中，陽(yáng)極刺激302小于3伏。在本發(fā)明的另一供選擇實(shí)施方案中，陽(yáng)極刺激302的持續(xù)時(shí)間大約為2～8毫秒。在本發(fā)明的再一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激308的持續(xù)時(shí)間短。在本發(fā)明的又一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激308持續(xù)時(shí)間大約為0.3～0.8毫秒。在發(fā)明的另一供選擇實(shí)施方案中，陰極刺激308是高振幅的刺激。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激308的振幅為約3～20伏。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激308的持續(xù)時(shí)間低于0.3毫秒，電壓高于20伏。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激308的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)為6.0毫秒而電壓則低至200毫伏。按這些實(shí)施方案所公開的方式以及通過閱讀本說明書顯而易見地對(duì)所公開的方式進(jìn)行變更或更改而得的其它方式，無(wú)需活化就可在第一刺激相獲得最大的膜電位。
圖4描述了本發(fā)明供選擇的優(yōu)選實(shí)施方案，其中第一刺激相包括在期間404之內(nèi)以逐漸升高的強(qiáng)度水平406施予陽(yáng)極刺激402。逐漸升高的強(qiáng)度水平406的斜度可是線性或非-線性的，斜率可以不同。該陽(yáng)極刺激之后立即跟隨包括常規(guī)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的陰極刺激408的第二刺激相。在本發(fā)明的一供選擇的實(shí)施方案中，陽(yáng)極刺激402升至最大亞閾振幅。在另一供選擇的實(shí)施方案中，陽(yáng)極刺激402升至小于3伏的最大振幅。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陽(yáng)極刺激402持續(xù)時(shí)間大約為2～8毫秒。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激408的持續(xù)時(shí)間短。在發(fā)明的又一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激408大約持續(xù)0.3～0.8毫秒。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激408是高振幅的。在發(fā)明的再一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激408的振幅大約為3～20伏。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激408的持續(xù)期間小于0.3毫秒并且振幅大于20伏。在發(fā)明的另一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激408持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)為6.0毫秒而電壓則低至200毫伏。按這些實(shí)施方案所公開的方式以及通過閱讀該說明書顯而易見地對(duì)所公開的方式進(jìn)行變化或更改而得的其它方式，無(wú)需活化就可在第一刺激相獲得最大的膜電位。
圖5描述了又一種二相性電刺激，其中第一刺激相包括以振幅504施予的一系列陽(yáng)極脈沖502。在一實(shí)施方案中，間歇期506等于刺激期間508，并施以基礎(chǔ)振幅。在另一供選擇的實(shí)施方案中，間歇期506與刺激期間508不等并施以基礎(chǔ)振幅。間歇期506在每個(gè)刺激期508之后出現(xiàn)，除了在系列502結(jié)束之后立即跟隨包括常規(guī)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的陰極刺激510的第二刺激相。在本發(fā)明的供選擇的實(shí)施方案中，通過系列陽(yáng)極刺激502傳輸?shù)目傠姾墒亲畲髞嗛撍?。本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，陰極刺激510的持續(xù)時(shí)間短。在本發(fā)明另外一個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激510大約持續(xù)0.3～0.8毫秒。在本發(fā)明的又一個(gè)供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激510是高振幅的。本發(fā)明的另一供選擇實(shí)施方案中，陰極刺激510的振幅大約范圍為3～20伏。本發(fā)明的再一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激510的持續(xù)時(shí)間小于0.3毫秒而電壓大于20伏。本發(fā)明的再一供選擇的實(shí)施方案中，陰極刺激510持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)為6.0毫秒而電壓則低至200毫伏。
表1列出了按各個(gè)刺激方案進(jìn)行刺激的橫跨纖維方向的傳導(dǎo)速度，刺激電壓為3、4和5伏，脈沖持續(xù)時(shí)間為2毫秒。
表1橫跨纖維方向的傳導(dǎo)速度，刺激持續(xù)時(shí)間為2毫秒3V 4V 5V陰極單相脈沖 18.9±2.5cm/sec 21.4±2.6cm/sec 23.3±3.0cm/sec陽(yáng)極單相脈沖 24.0±2.3cm/sec 27.5±2.1cm/sec 31.3±1.7cm/sec前導(dǎo)陰極二相性脈沖27.1±1.2cm/sec 28.2±2.3cm/sec 27.5±1.8cm/sec前導(dǎo)陽(yáng)極二相性脈沖26.8±2.1cm/sec 28.5±0.7cm/sec 29.7±1.8cm/sec表2列出了按各個(gè)刺激方案進(jìn)行刺激的沿纖維方向的傳導(dǎo)速度，刺激電壓為3、4和5伏，脈沖持續(xù)時(shí)間為2毫秒。
表2沿纖維方向傳導(dǎo)速度，刺激持續(xù)時(shí)間為2毫秒3V 4V 5V陰極單相脈沖 45.3±0.9cm/sec 47.4±1.8cm/sec 49.7±1.5cm/sec陽(yáng)極單相脈沖 48.1±1.2cm/sec 51.8±0.5cm/sec 54.9±0.7cm/sec前導(dǎo)陰極二相性脈沖50.8±0.9cm/sec 52.6±1.1cm/sec 52.8±1.7cm/sec前導(dǎo)陽(yáng)極二相性脈沖52.6±2.5cm/sec 55.3±1.5cm/sec 54.2±2.3cm/sec發(fā)現(xiàn)在陰極單相、陽(yáng)極單相、前導(dǎo)陰極二相性與前導(dǎo)陽(yáng)極二相性脈沖的傳導(dǎo)速度之間具有顯著性差異(p＜0.001)。從跨膜電位的測(cè)定結(jié)果看，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作電位的最大向上沖程((dV/dt)max)與縱向傳導(dǎo)速度的變化具有良好的相關(guān)性。在2毫秒持續(xù)時(shí)間4伏特的脈沖時(shí)，陰極脈沖的(dV/dt)max是63.5±2.4V/sec，而陽(yáng)極脈沖的(dV/dt)max為75.5±5.6V/sec。
圖6描述了在3-6毫米之間測(cè)得的橫跨纖維方向的速度。在此區(qū)域內(nèi)，陰極單相刺激602在所測(cè)試的各個(gè)刺激脈沖持續(xù)時(shí)間均顯示出最慢的傳導(dǎo)速度。隨后是陽(yáng)極單相刺激604和前導(dǎo)陰極二相性刺激606。結(jié)果還顯示前導(dǎo)陽(yáng)極二相性刺激608的傳導(dǎo)速度最快。
圖7描述了在3毫米和6毫米之間測(cè)得的平行于纖維方向的速度。在此范圍內(nèi)，陰極單相刺激702在所測(cè)試的各個(gè)刺激脈沖持續(xù)時(shí)間均顯示出最慢的傳導(dǎo)速度。陽(yáng)極單相刺激704與前導(dǎo)陰極二相性刺激706的速度結(jié)果相似，并顯示陽(yáng)極單相刺激的速度稍快。結(jié)果還顯示前導(dǎo)陽(yáng)極二相性刺激708的傳導(dǎo)速度最快。
本發(fā)明的一個(gè)方面是將電刺激施予心肌。二相性電刺激的陽(yáng)極刺激組分通過使組織在興奮前超極化、導(dǎo)致更快的脈沖傳導(dǎo)、更多的細(xì)胞內(nèi)鈣釋放和引起更強(qiáng)的心臟收縮而增加心臟收縮力。陰極刺激組分消除了陽(yáng)極刺激的缺點(diǎn)，使得可在比單獨(dú)用陽(yáng)極刺激所需的電壓水平更低的電壓下對(duì)心臟進(jìn)行有效的刺激。這樣反過來(lái)，延長(zhǎng)了起搏器電池的壽命并減少了組織損傷。
本發(fā)明的第二方面是將二相性電刺激施予心血池，即進(jìn)入和圍繞心臟的血液。這樣能夠刺激心臟而無(wú)需將起搏電導(dǎo)線以與心臟組織密切接觸的方式鋪設(shè)，因此減少了對(duì)該組織損傷的可能性。通過心血池施予的二相性刺激的刺激閾與直接傳導(dǎo)到心肌的標(biāo)準(zhǔn)刺激在同一范圍內(nèi)。通過對(duì)心血池的二相性電刺激的使用，可以達(dá)到增強(qiáng)心臟收縮性，而不發(fā)生骨架肌肉收縮性、心肌損傷或?qū)π难氐牟焕绊憽?br> 本發(fā)明第三方面是將二相性電刺激施予橫紋(骨架)肌組織。陽(yáng)極和陰極刺激結(jié)合導(dǎo)致在低電壓和/或電流水平有更大數(shù)量的肌肉運(yùn)動(dòng)單位的收縮，從而改善肌肉反應(yīng)。本發(fā)明的益處在直接和間接(通過皮膚)刺激時(shí)得以實(shí)現(xiàn)。這些益處在物理治療和肌肉恢復(fù)，如在等待損壞的神經(jīng)再恢復(fù)的同時(shí)刺激肌肉一段時(shí)間而得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明第四方面是將二相性電刺激施予平滑肌組織。內(nèi)臟的平滑肌為空內(nèi)臟器官壁如胃、腸、膀胱和子宮。平滑肌的纖維能彼此刺激。因此，一旦一根纖維被刺激，在其表面移動(dòng)的去極化波可以激活其鄰接的纖維，接著在激活其它纖維。這種刺激的益處可以在例如由腫瘤或疾病引起的失禁的情況下得以實(shí)現(xiàn)。
在已經(jīng)描述了本發(fā)明的基本概念之后，對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員而言，很明顯的是前述的詳細(xì)公開僅以舉例的方式給出，而不表示任何限制。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可進(jìn)行沒有特意地在此文中陳述的各種變更、改進(jìn)和更改。由本文啟示而有意進(jìn)行的這些變更、改進(jìn)和更改包括在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)。另外，在說明書中描述的刺激脈沖也在適當(dāng)編程的現(xiàn)有的電子學(xué)的能力范圍之內(nèi)。本發(fā)明提供的二相性刺激可以用于所示的電刺激的其它情況，如神經(jīng)組織刺激和骨組織刺激。因此，本發(fā)明僅受權(quán)利要求和它們的等同物的限制。
權(quán)利要求
1．一種用于刺激肌肉組織的方法，包括限定具有第一相極性、第一相振幅、第一相波形和第一相持續(xù)時(shí)間的用于事先處理肌肉組織使其接受隨后的刺激的第一刺激相；限定具有與第一相極性相反的極性、第二相振幅、第二相波形和第二相持續(xù)時(shí)間的第二刺激相；和依次將第一刺激相和第二刺激相施予肌肉組織，其中所述肌肉組織選自橫紋肌、平滑肌和混合肌。
2．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的第一相振幅等于或低于最大亞閾振幅。
3．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的第一相極性是正的。
4．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相振幅的絕對(duì)值低于第二相振幅的絕對(duì)值。
5．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相振幅的絕對(duì)值低于第二相振幅的絕對(duì)值。
6．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相振幅從基礎(chǔ)值等變率地升至第二值。
7．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二值的絕對(duì)值等于第二相振幅的絕對(duì)值。
8．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述第一刺激相還包括一系列預(yù)定振幅、極性和持續(xù)時(shí)間的刺激脈沖。
9．權(quán)利要求8所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一刺激相還包括一系列間歇期。
10．權(quán)利要求9所述的用于刺激肌肉組織方法，其中施用的所述第一刺激相還包括在至少一次刺激脈沖后施用一個(gè)基礎(chǔ)振幅的間歇期。
11．權(quán)利要求10所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的間歇期具有與刺激脈沖的持續(xù)時(shí)間相等的持續(xù)時(shí)間。
12．權(quán)利要求3所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的最大亞閾振幅為約0.5～3.5伏。
13．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相的持續(xù)時(shí)間至少與第二相的持續(xù)時(shí)間等長(zhǎng)。
14．權(quán)利要求13所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相的持續(xù)時(shí)間為約1～9毫秒。
15．權(quán)利要求13所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二相的持續(xù)時(shí)間為約0.2～0.9毫秒。
16．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二相振幅為約2～20伏。
17．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二相的持續(xù)時(shí)間小于0.3毫秒并且第二相振幅大于20伏。
18．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的第二值為最大亞閾振幅。
19．權(quán)利要求18所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的最大亞閾振幅為約0.5～3.5伏。
20．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相的持續(xù)時(shí)間至少與第二相的持續(xù)時(shí)間等長(zhǎng)。
21．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第一相的持續(xù)時(shí)間為約1～9毫秒。
22．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二相的持續(xù)時(shí)間為約0.2～0.9毫秒。
23．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二相振幅為約2～20伏。
24．權(quán)利要求6所述的用于刺激肌肉組織方法，其中第二相的持續(xù)時(shí)間小于0.3毫秒并且第二相振幅大于20伏。
25．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述對(duì)肌肉的刺激選自對(duì)肌肉的直接刺激和間接刺激。
26．權(quán)利要求25所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述的間接刺激通過皮膚施用。
27．權(quán)利要求1所述的用于刺激肌肉組織方法，其中所述第二相的持續(xù)時(shí)間低于約6毫秒，第二相振幅為至少200毫伏。
28．一種用于刺激肌肉組織方法，包括限定具有正極性、第一相振幅、第一相波形和第一相持續(xù)時(shí)間的第一刺激相，其中第一相振幅為約0.5-3.5伏，第一相持續(xù)時(shí)間為約1-9毫秒；限定具有負(fù)極性、第二相振幅、第二相波形和第二相持續(xù)時(shí)間的第二刺激相，其中第二相振幅為約2-20伏，第二相持續(xù)時(shí)間為約0.2-0.9毫秒；和依次將第一刺激相和第二刺激相施予肌肉組織，其中所述肌肉組織選自橫紋肌、平滑肌和混合肌，并且所述對(duì)肌肉的刺激選自對(duì)肌肉的直接刺激和間接刺激。
全文摘要
用二相性肌肉組織的刺激來(lái)增加電傳導(dǎo)性和收縮性。第一刺激相具有第一相的極性、振幅和持續(xù)時(shí)間。所述第一刺激相作為調(diào)節(jié)機(jī)理以不超過最大亞閾振幅施用。第二刺激相具有第二相的極性、振幅和持續(xù)時(shí)間。這兩相順次施用。與目前的觀念相反,首先應(yīng)用陽(yáng)極刺激作為第一刺激相,隨后是陰極刺激作為第二刺激相。以這種方式,通過肌肉的脈沖傳導(dǎo)得以改善并伴有收縮力的增加。此外,二相性刺激的這種方式降低了引起收縮所需要的電能。另外,所述的調(diào)節(jié)第一刺激相通過降低第二刺激相引起收縮所需要的電流的量來(lái)減少刺激閾。本發(fā)明所涉及的肌肉組織包括骨架(紋狀的)肌肉、心肌和平滑肌。
文檔編號(hào)A61N1/08GK1309575SQ99808560
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月27日
發(fā)明者莫頓·M·莫厄爾 申請(qǐng)人:莫頓·M·莫厄爾