用二相性刺激增强肌肉收缩性制造技术

用二相性肌肉组织的刺激来增加电传导性和收缩性。第一刺激相具有第一相的极性、振幅和持续时间。所述第一刺激相作为调节机理以不超过最大亚阈振幅施用。第二刺激相具有第二相的极性、振幅和持续时间。这两相顺次施用。与目前的观念相反，首先应用阳极刺激作为第一刺激相，随后是阴极刺激作为第二刺激相。以这种方式，通过肌肉的脉冲传导得以改善并伴有收缩力的增加。此外，二相性刺激的这种方式降低了引起收缩所需要的电能。另外，所述的调节第一刺激相通过降低第二刺激相引起收缩所需要的电流的量来减少刺激阈。本发明专利技术所涉及的肌肉组织包括骨架（纹状的）肌肉、心肌和平滑肌。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请数据本专利技术是于1998年1月16日递交的序列号为09/008,636的题目为“通过心血池施用的由二相性心脏起搏的电传导性和收缩性”的美国专利申请的部分继续申请，而该美国专利申请又是于1996年8月8日递交的序列号为08/699,552的题目为“由二相性心脏起搏增强的电传导性和收缩性”的美国专利申请的部分继续申请。在心肌中，肌纤维以其从各个方向分布于整个心脏的分支网状结构而互相连接。当该网络的任何一点被刺激时，去极化波就传递到所有部分并且整个结构作为一个单元而收缩。肌纤维在被刺激到收缩之前，它的膜必须是极化的。肌纤维通常保持极化状态直至被所处环境中的某些变化而刺激。膜可受电的、化学的、机械的或温度变化的刺激。引起收缩所需的最小刺激强度称为阈刺激。可施予的不引起收缩的最大刺激振幅是最大亚阈振幅。电刺激膜时，引起反应所需的脉冲振幅取决于许多因素。首先，是电流持续时间。因为传递的总电荷等于电流振幅乘以脉冲持续时间，增加刺激的持续时间伴有阈电流振幅降低。其次，确实跨越膜的所用电流的百分比与电极的大小呈反比例变化。第三，确实跨越膜的所用电流的百分比直接依组织与电极的接近程度而变化。第四，引起反应所需的脉冲振幅依赖于兴奋周期内刺激的同步性。遍布心脏大部分的是特异性心肌组织条块。该组织包括心脏传导系统并起着启动和将去极化波扩布到整个心肌的作用。对心脏脉冲传导的任何干扰或阻滞均可引起心律失常或心脏节律的显著变化。患传导障碍的病人有时可借助于人工起搏器。这种装置包含一个以小的电池供能的电刺激器。安装人工起搏器时，通常将电极穿越静脉进入右心室，或进入右心房和右心室，并将刺激器植入肩部或腹部皮下。铺设的导线与心肌组织紧密接触。然后起搏器将节律性电脉冲传递给心脏，心肌则呈节律性的收缩反应。本领域技术人员对用于起搏心脏的可植入医疗装置是熟知的，大约自20世纪60年代中期以来，它们已用于人类。阴极电流或阳极电流均可用于刺激心肌。然而，阳极电流被认为不适于临床应用。阴极电流包括阴极电脉冲。此类电流通过让膜电容器放电而使细胞膜去极化，并直接使膜电位向阈水平下降。阴极电流，直接使静息膜电位向阈水平降低，在心脏舒张晚期具有低于阳极电流二分之一到三分之一的阈电流。阳极电流包括阳极电脉冲。阳极电流的作用是使静息膜超极化。如果阳极脉冲突然中断，膜电位向静息水平恢复，超过阈电位，并出现传播性反应。由于刺激阈较高，由此而需使用较高的电流，致使植入装置电池的电流耗费并使寿命削减，因此通常不鼓励使用阳极电流来刺激心肌。此外，由于怀疑阳极电流有助于去极化，特别是可以在较高的电压时引发心律失常，所以不鼓励使用阳极电流刺激心脏。实际上所有人工起搏均是使用阴极刺激脉冲来完成的，或者在使用双极系统时，阴极较阳极更接近心肌。在所披露的阳极电流的使用中，阳极电流通常作为微量电荷用于消散电极上的剩余电荷。这样做不影响或调节心肌本身。Herscovici的美国专利4,543,956披露了此种应用。Whigham等人的美国专利4,903,700和4,821,724和Cals等人的美国专利4,343,312已经公开了三相波形的应用。这里，第一相和第三相与心肌本身无任何关系，但只是预料到它们会影响电极表面本身。所以，在这些相中所用的电荷是极低振幅的。最近，Duggan的美国专利4,402,322公开了二相性刺激。该公开的目的是产生双倍电压而不需要在输出电路上有大的电容器。所披露的二相性刺激的二相大小和持续时间相等。所需要的是刺激肌肉组织的改进手段，其中引起的收缩性得到增强，并且对电极附近的组织的损伤降低。通过本专利技术的二相性起搏可取得增强心肌功能的效果。将刺激或调整性质的阴极和阳极脉冲结合，保持阳极起搏对传导性和收缩性的改善，同时消除增加刺激阈的缺点。结果产生增加的传播速度的去极化波。此增加的传播速度导致心脏收缩力提高而致血流改善。改善的刺激在低电压水平也使能量耗损减少并延长起搏器电池的寿命。由于与心肌一样，横纹肌也可受电、化学、机械或温度改变的刺激，所以当肌纤维受到运动神经元刺激时，神经元传递刺激而使其所控制的所有肌纤维兴奋，也就是，那些肌纤维呈它的运动单位形式。膜的一个区域的去极化刺激相邻的区域也发生去极化，导致去极化波自兴奋点开始向各个方向传遍膜。因此，当一个运动神经元传递一个冲动时，运动单位的所有肌纤维受到刺激而同时收缩。引发收缩的最小强度称为阈刺激。一旦达到这个刺激水平，通常认为即使再增加刺激水平也不会使收缩增加。另外，既然每块肌肉内的肌纤维被组织成运动单位，而每个运动单位又受单个神经元支配，那么运动单位中的所有肌纤维在相同时间受到刺激。然而，整个肌肉受许多不同的运动单位支配，而不同的运动单位的刺激阈是不同的。所以，当将给定的刺激施予肌肉时，一些运动单位反应而其它的则无反应。本专利技术联合使用阴极和阳极脉冲还使横纹肌肉收缩得到改善，而对肌肉的电刺激归因于神经或肌肉损伤。当神经纤维因创伤或疾病而已损坏时，由损坏的神经纤维所控制的区域的肌纤维趋于发生萎缩并完全丧失功能。得不到锻炼的肌肉可在数月内降至其原大小的一半。当没有刺激时，肌纤维不仅体积变小，而且会变成碎片或退化，并被结缔组织取代。通过电刺激可以保持肌张力，以至于在治愈或使神经纤维再生后，保持肌肉组织的生机，并且因此增强和协助所述所有再生的过程。横纹肌肉刺激也可用于保护神经的路径，在与刺激组织有关的神经纤维的治愈上，以使患者记住如何收缩特定的肌肉。通过本专利技术的二相性刺激获得增强的横纹肌收缩。刺激或调节性阴极和阳极脉冲的结合导致在运动单位以更低电压水平的更大数量的收缩，发生明显的肌肉反应。最后，通过本专利技术提供的二相性刺激可以期望刺激平滑肌，如用于通过消化道运输食物、收缩血管和排空膀胱的运动的肌肉。例如，适当的刺激可以调正与失禁有关的难题。本专利技术的另一目的是延长可植入电刺激装置的电池寿命。本专利技术的另一目的是提供以低的电压获得有效的肌肉刺激。本专利技术又一目的是提供改进的肌肉组织特别是横纹肌刺激。本专利技术还有一目的是提供在低电压水平使更大数量的肌肉运动单位收缩的方法。本专利技术的用于肌肉刺激的方法和设备包括将二相性刺激施予肌肉组织，其中既施予阴极脉冲也施予阳极脉冲。本专利技术的一个方面，是将该刺激施予肌肉组织以引起肌肉的反应。可以对肌肉组织直接或间接地施予刺激，其中间接刺激包括通过皮肤的的刺激。与常规刺激方法相比，使用本专利技术，需要使用低水平的电能(电压和/或电流)以达到阈刺激。可以从本专利技术的刺激获得益处的肌肉组织包括骨架肌肉(横纹肌)、心肌和平滑肌。本领域技术人员对于实施本专利技术的方法而需要的可植入刺激装置的电子学是熟知的。当前的可植入刺激装置能够通过被编程来释放不同的脉冲，包括本专利技术公开的这些脉冲。此外，本领域技术人员对于实施本专利技术的方法而需要的间接肌肉刺激需要的电子学是熟知的并且是易于改进的。本专利技术的方法和设备包括第一刺激相和第二刺激相，每一刺激相均具有极性、振幅、波形和持续时间。在一优选的实施方案中，第一相和第二相具有不同的极性。在一个供选择的实施方案中，两个相具有不同的振幅。在第二个供选择的实施方案中，两个相的持续时间不同。在第三个供选择的实施方案中，第一相呈截断波型。在第四个供选择的实施方案中，第一相的振幅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于刺激肌肉组织的方法，包括：限定具有第一相极性、第一相振幅、第一相波形和第一相持续时间的用于事先处理肌肉组织使其接受随后的刺激的第一刺激相；限定具有与第一相极性相反的极性、第二相振幅、第二相波形和第二相持续时间的第二刺激相；和依次将第一刺激相和第二刺激相施予肌肉组织，其中所述肌肉组织选自横纹肌、平滑肌和混合肌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫顿M莫厄尔，
申请(专利权)人：莫顿M莫厄尔，
类型：发明
国别省市：US[美国]