CN102325564A

CN102325564A - 治疗

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Publication number: CN102325564A
Application number: CN2009801571604A
Authority: CN
Inventors: 邓肯·贝恩; 阿瑟·塔克; 伯纳德·罗斯
Original assignee: Sky Medical Technology Ltd
Current assignee: Sky Medical Technology Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: KR20110118632A; DK2387438T3; GB0823213D0; JP5690740B2; US9731107B2; IL213619A0; EP3100765A1; US20170014619A1; EP2387438A1; MX2011006593A; MX338512B; CN102325564B; WO2010070332A1; RU2011129774A; RU2530754C2; IL213619A; JP2012512682A; CA2747537C; EP2387438B1; SG172197A1

Abstract

本发明涉及用于防止患者心脏舒张回流和/或减少外周血管阻力的方法和装置。本发明还涉及美容治疗的方法以及有助于将药剂或造影剂递送至骨骼和相关组织的方法。

Description

治疗

技术领域

本发明涉及用于医疗和/或美容治疗的方法和装置。具体的，本发明的一方面涉及一种用于减少患者血液循环中外周血管阻力的方法；本发明的其它方面涉及治疗以增加的外周血管阻力为特征的病症的方法。本发明还涉及用于实施该方法的装置。本发明的其它方面涉及装置的其它用途。

背景技术

在国际专利申请WO2006/054118中描述了用于减少或治疗深层静脉血栓(DVT)的方法和装置。该装置包括固定至患者腿部并且用于向肌肉提供电刺激的电极。优选地，电极配置成刺激侧面和/或中央腘神经，上述引起腓肠肌肉收缩。这依次刺激腓肠肌肉静脉泵，其中由肌肉收缩促进血液循环，因而用于减少肢体中血栓的风险。其它肌肉静脉泵包括足泵，以及该装置可用于刺激足泵以及腓肠泵，或者取而代之刺激腓肠泵。该装置优选可用于引起肌肉的等比例收缩，从而可以激活肌肉静脉泵，并且减少或避免由刺激产生的肢体移动。

如WO2006/054118中所述，已经说明了以上述方式对装置的使用，以增加腿部中的静脉排空，以及增加腿部长骨中的皮层血流。由于这些效果，推荐该装置，用于处理除了DVT以外的以受损静脉血流为特征的其它病症，包括溃疡、静脉曲张、缺血、水肿、静脉炎、骨质疏松、外周血管疾病、冠心病和高血压。由于基于该装置和方法可以增加静脉血流，因此认为可对这些病症进行治疗。

出人意料地，我们现在已经确定可以使用该装置以及类似装置来改变患者中的血流模式。

发明内容

我们在此证实不仅可以使用对肌肉的电刺激来激活腓肠肌肉静脉泵以增加静脉清空，而且还可改变患者中的血流模式。具体的，可以减少或者甚至可以防止动脉中的心脏舒张回流。这可以认为是减少外周血管阻力的结果。虽然增强血液流动方面是已知的，但是可显著改变血液流动的发现不能预料的，并且提供可以使用装置的多种新方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种减少患者腿部中外周血管阻力的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。还提供了一种用于减少或防止患者腿部动脉中的心脏舒张回流的方法，该方法包括将一个或多个足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至多个腿部肌肉。

减少外周血管阻力以及减少心脏舒张回流，允许对之前已知为通过对肌肉进行电刺激不可治疗的另外症状进行治疗。具体的，本发明还提供了一种用于治疗以增加的外周血管阻力为特征的病症的方法。这种病症包括下肢动脉疾病(外周动脉疾病)；受损下肢淋巴引流；心脏病；下肢多动综合症(Wittmaack-Ekbom综合症)；下肢软组织损伤(包括皮肤和肌肉擦伤和微撕裂；以及运动损伤)；以及炎症。本发明提供了用于治疗这些病症中的每一病症的方法。还认为无论对象是否受伤，减少外周血管阻力有利于运动训练和康复。

例如，可以使用本发明的方法来减少运动赛事之后的恢复时间。在这种赛事(例如足球比赛或竞技赛跑)之后，即使参与者未受伤，他们可能需要数天以恢复至赛事前水平。我们相信，本发明的方法可有利于减少该恢复时间；例如，如果在赛事之后的2-24小时或者在训练阶段之间应用本发明的方法可有利于减少该恢复时间。

该方法还有利于其中血液淤积可能是问题的其它病症。具体的，可用于防止和避免G-LOC(g-力引起的意识丧失)。在这种实施例中，该方法还可以包括如下步骤，监控对象承受的g-力，以及响应于所监控g-力的改变而调整刺激(例如，增加的g-力可导致刺激频率增加)。其它应用包括在减少的重力下维持血流，例如，在太空旅行期间；在延长的站立期间减少血液淤积(例如，在进行阅兵的士兵中)的可能性；或者减少或避免因突然站立而经受的眩晕。

腿部肌肉优选是腓肠肌肉，儘管在本发明的一些实施例中，对踝部和/或足部肌肉组织的刺激可代替地或附加地使用。腿部肌肉可优选包括肌肉静脉泵；例如，腓肠(calf)、足和/或大腿泵。

可以将刺激直接施加至肌肉，或者间接地经由合适神经的刺激而施加至肌肉。例如，一种优选的方法是通过接近腘窝区域中的神经组而间接地刺激下肢肌肉系统，其中个体的腘窝区域中的神经组通常易于接近，而不用顾及个体质量，并且需要最小的能量。除非另外指明，应该理解，本文涉及刺激肌肉的所有引用意欲包括直接刺激和间接刺激。

腓肠肌肉单独收缩的可能的不理想的效果是足部的脚底弯曲。这可能使得一个就座的个体的膝部上升，从而使得该过程更引人注意。等比例收缩确保反向(opposing)的肌肉或肌肉群被刺激，从而结果是没有或几乎没有肢体移动。可以将刺激直接地施加至后部腓肠肌肉；合适地是比目鱼肌和/或腓肠肌肌肉。通过电刺激腘窝区域中的侧面腘神经，可以实现对下肢肌肉的间接刺激。尤其在股二头肌肌肉的内部边缘处，在股二头肌腱内侧处的腓骨后部。例外，通过电刺激中央腘神经，还可以实现对下肢肌肉的间接刺激，中央腘神经位于腘窝区域中的侧面腘神经中间。

可以将第二刺激施加至胫骨肌肉；合适地是，胫骨前肌。优选地，第二刺激是与施加至腓肠肌肉的刺激同时地施加的。单独刺激胫骨肌肉将促进血液流动至一定程度，但是该第二刺激的主要目的是防止不合需要的肢体移动。仅向后部腓肠肌肉施加刺激可能具有引起踝关节移动的不合需要的副作用。向胫骨肌肉施加刺激将抵消由腓肠肌肉收缩而引起的踝关节的任何移动，因而保持踝和膝关节相对静止。

备选地，对腘窝区域中的侧面腘神经的刺激具有引发后部和前部下肢肌肉群从单一刺激点收缩的优点。这种同时刺激导致等比例的收缩；因而踝和膝关节通常不动。刺激侧面腘还引起足部肌肉的收缩，因而引起所谓“足泵”的收缩。此外，选择性刺激侧面腘神经的令人意外的优点是产生的肌肉收缩是与站立和行走完全相容的。该模式的间接刺激的另外益处是涉及足底中肌肉，其已经被显示为基本上有助于血液从小腿的清除。还已经确定的是，以这种方式刺激神经(而不是直接刺激肌肉)允许该方法在用于刺激肌肉收缩的同时几乎不造成或完全不造成明显的皮肤感觉或不适。

在临床环境中，其中站立和行走不是先决的条件，可以单独地或者与刺激侧面腘神经组合地刺激中央腘神经。双中央的和侧面腘神经刺激的优选型式可以导致整个下肢肌肉系统的几乎最大收缩，导致增强的腓肠和足静脉泵的效率和活性，并且通过扩张，静脉血液从下肢在中央朝向腹部移动。

该方法优选包括将电刺激重复地施加至所述肌肉。

典型的电刺激可以是在电流为0至100mA之间，优选0至50mA，更优选1至40mA，而最优选在1至20mA之间。刺激电流的其它实例包括在15和30mA之间。

所述刺激可以是AC波形，但是优选的是DC波形，更优选是脉冲的DC波形。所述刺激可以具有0.01至100Hz的频率，优选0.1至80Hz，更优选0.1至50Hz；而更优选0.1至5Hz。最优选的频率是0.5-5Hz、1-5Hz，优选1-3Hz；例如，1、2或3Hz。在其它实施例中，所述频率可以从30至60Hz，而更优选地40至50Hz。备选地，可以使用频率从0.1至1Hz或从0.33至1Hz的刺激。所需的精确频率可以取决于方法的目的、其意欲所引起的所需生理作用模式以及患者的基本身体状况、年龄、性别和体重以及其它因素。

优选刺激的特定实例包括在频率5Hz、20mA下施加刺激，在3Hz、30mA下施加刺激以及在1Hz、28mA下施加刺激。当然可以使用其它刺激。

施加刺激的持续时间可以在0和1000ms之间、100和900ms之间、250和750ms之间、350和650ms之间或者450和550ms之间。在某些实施例中，可以施加高达5000ms、高达4000ms、高达3000ms或高达2000ms的持续时间。可以使用其它持续时间；同样地，这可以取决于患者的详细情况或意欲的作用模式。其它优选的持续时间包括从70至600ms。在某些实施例中，还可以使用更短的持续时间，例如从25μs至800μs。

所述刺激的特征可以随着时间而改变。例如，单一刺激可以随着刺激的持续时间而增加电流。优选地，该增加渐增直至峰值；随后刺激可以维持在峰值、终止在峰值或者以渐进方式降低。备选地，在施加重复刺激的地方，刺激的特征可以在不同的刺激之间改变。例如，可以以增加的电流以施加连续刺激。此外，这些连续的刺激可以渐增直至峰值，随后维持在峰值或者从峰值下降。增加刺激的循环可以重复数次。在优选实施例中，每次刺激是单次脉冲，而不是多次短暂脉冲。

可以将刺激施加至肌肉上的多个位置。例如，可以将刺激沿着腿的主(长)轴施加。这样的刺激可以同时施加或者优选按顺序施加，以致刺激的“波”沿着腿行进。优选地，这种波朝向患者身体向上行进。该波的效果用于产生相应的肌肉收缩波，所述波可以有助于促进血液远离腿部流动。然而，在本发明的优选实施例中，将刺激以单一点施加到腿部上，以刺激侧面腘神经，如上所述。“单一点”可以包括由一个以上的电极进行刺激，例如一对具有充分小间隔(例如，1-3cm，或者高达2cm)的正负电极，从而用户在一点处而不是在较大区域上经受刺激。

还提供一种用于诊断以增加的外周血管阻力为特征的病症的方法，该方法包括以第一频率和/或电流将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉；并且监控腿中的血液流动，以确定动脉流的心脏舒张回流是否减少或防止和/或减少外周血管阻力是否减少。

该方法还可以包括以第二频率和/或电流重复刺激和监控步骤，并且确定用以实现减少或防止动脉流的心脏舒张回流和/或减少外周血管阻力所需的频率和/或电流水平。发生上述时的水平可以给出关于病症严重性的一些信息。

该方法还可以包括将实现减少或防止动脉流的心脏舒张回流和/或减少外周血管阻力所需的频率和/或电流水平与健康对照患者所需的水平进行比较。同样地，这可以有助于诊断病症，或者给出关于病症严重性的一些指示。可以选择健康对照患者以便与患者进行比较。

同样根据本发明还提供了一种用于促进患有心脏病的患者的循环的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。如上所述，肌肉静脉泵的电刺激促进改变的血流模式，这可能有益于患有心脏病的患者。心脏病可能包括心脏骤停、可疑的心脏骤停、心律不齐、心动过缓或心绞痛。在心脏骤停的情况下，该方法还可用作去心脏纤颤的辅助手段。此外还提供了一种用于促进患有心脏病的患者的循环的装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的至少一个电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激活电极以将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉。本发明还提供了套件，其包括这种装置与除颤器的组合。备选地，该装置可以包括除颤器。

本发明的其它方面涉及改变骨中皮层的血液流动。如WO2006/054118中所述，已经示出用于促进皮层血液流动的等比例肌肉刺激的方法。因此我们发现并且在本文中阐述通过使用该方法增加骨氧合和骨灌注。这允许更有效地将药剂(尤其是意欲治疗包括骨质疏松的骨骼病症的那些药剂)递送至骨骼。因而，根据本发明的又一方面，提供了一种用于改进施加用于治疗骨骼病症的药物的方法，该方法包括将所述药物施加至患者，并且将足以导致肌肉等比例收缩以及增强骨灌注的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。骨骼病症可以是骨质疏松。还提供了一种治疗骨骼病症的套件，该套件包括用于治疗骨骼病症的药物和一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的至少一个电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激发电极以将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉。

改善的灌注还可以有助于改进将造影剂(例如用于医学成像目的)递送至诸如骨骼、腱、韧带等的组织。因而，本发明的一个方面提供了用于改进递送造影剂的方法，该方法包括将所述造影剂施加至患者，并且将足以导致肌肉等比例收缩以及增强所述药剂灌注的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

本发明的又一方面涉及美容治疗。如本文所述，使用该方法增加外周血液循环，尤其是皮肤中的循环。该方法还增加了循环增加之处的皮肤温度。这些效果可能有利于个体的美容治疗。例如，该效果可以包括减少脂肪团或胶原质的沉积、改善皮肤色调或者改善皮肤状况。因而，本发明提供了一种用于对患者进行美容治疗的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至患者的至少一个腿部肌肉。美容治疗可以选自于减少脂肪团或胶原质的沉积、改善皮肤色调或者改善皮肤状况。此外提供了一种用于美容治疗的套件，该套件包括一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的至少一个电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激活电极以将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉，。

在WO2006/054118中所述的装置包括可以使用的某些电极结构。我们在本文中以数据为证，其示出了用户感觉更舒适的特定的新颖电极结构。因而本发明提供了一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的正电极和负电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激活电极以将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉，其中一个电极基本上包围另一电极。

至于“基本上包围”意味着一个电极围绕另一电极外周的至少66％、优选至少75％、更优选至少85％、更优选至少90％以及最优选地100％。一个电极并非必须完全被另一个电极包围，但是这是优选的。

已经确定的是，电极的该配置导致改善用户的舒适感。

优选地是，正电极基本上包围负电极。

在一些实施例中，电极是同心或者基本上同心的环形。在其它情况下，电极基本上是细长的，优选基本上是四边形的(诸如矩形)，或者C形或U形。

优选地，一个电极具有比另一电极更大的面积；优选地，较大的电极是正电极。

优选地，控制装置配置成施加AC电刺激。优选地，电流波形是不对称的；合适的是，波形提供了大幅度和短持续时间的初始(正)脉冲，随后是小幅度和长持续时间的(负)脉冲。两个脉冲曲线下的面积将是相等的。在一个实施例中，初始脉冲是常规的方波波形。

本发明的又一方面提供了一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的受神经支配的反向腿部肌肉以使得肌肉等比例收缩的正电极和负电极；可连接至电极的电源；以及用于激活电极的控制装置。

优选地，正负电极相间隔20-30mm；我们已经发现这提供了优选的刺激程度。

电极可以具有不同的尺寸；优选地，正电极大于负电极。这在运动神经(motor)位置处提供了较高的电荷密度，以及更高的总电容。电极可以是银电极。电极可以是连续的，或者可以包括孔，例如，电极可以是实心电极，或者可以是网状物的形式。

在优选实施例中，该装置包括弹性基底，其上安装有电极、电源和控制装置。该控制装置例如可以是配置成在合适时激活电极的PCB。电源可以是电池。基底优选是弹性的，但是不可延展，这减少了电极断裂或碎裂的风险。例如，基底可以是热塑性弹性体。

电极可以借助于常规印刷装置(例如平板或字体印刷)而直接印刷在基底上。类似地，如果需要，还可以将导电轨迹印刷在基底上。

基底可以是细长条带或舌片的形式，其中电极沿着条带间隔开。这种配置可能需要通过靠近较近的电极将导电轨迹从电源设置至又一电极。在这种配置中，装置还可包括配置成将导电轨迹与较近的电极分离的一个或多个绝缘条带或区域；绝缘条带还可以或者作为代替地沿着条带边缘配置，以防止电流泄漏至条带区域外侧。备选地，或者附加地，基底可以包括凹槽，导电轨迹可以位于凹槽内；由此用于将轨迹与电极分离。

在某些实施例中，该装置可以配置成可植入在患者内，例如，可皮下植入。这将有利于长期地指示需要长期使用装置之处。

装置还包括覆盖在电极上的导电胶。为了便于制造以及结构整体性，该导电胶优选为覆盖在两个电极上的单件。我们已经确定，基于材料的体电阻和几何形状，可使用单件式的导电胶，从而泄漏电阻大于传输电阻。可以使用的胶的实例包括水凝胶或硅胶。

可以如下组装装置。可以将弹性基底制造为基本上平坦的细长条带以及形成隔间的凹窝。随后将电极和导电轨迹印刷在基底上，以及将电源和控制装置设置在凹窝中。这用于连接所有的电连接。随后凹窝可以闭合，例如，通过对盖进行超声焊接以将电源和控制装置密封在凹窝中。最后，将胶设置在电极上。

该装置还可以包括定位标记以在使用中协助正确定位。

该装置还可包括按钮，用于激活或停止装置。控制装置可以配置成提供多个激活模式(例如，具有不同的刺激特征)；按钮可以用于在这些模式之间循环。该装置可以包括显示装置，诸如灯或LED，以指示所选的激活模式。

优选地，该装置用于减少心脏舒张血流回流。

在某些实施例中，该装置可以是一次性的；例如，在单次使用之后可丢弃。

该装置意欲为充分小且轻，例如，长度短于10cm，重量轻于100g，优选轻于20g，从而成为高度便携式的。

在使用中，该装置可以操作以使得被激活以刺激肌肉收缩的同时几乎不造成或完全不造成明显的皮肤感觉或不适。

附图说明

图1至3示出了在不同的刺激水平下的三个单独的测试对象中的动脉血流的测量结果。

图4比较了在不同刺激水平下的经受刺激和未经受刺激的肢体的皮肤血流速度。

图5比较了在不同刺激水平下的经受刺激和未经受刺激的肢体的皮肤温度。

图6示出了刺激循环期间由红外光谱学在胫骨中测得的氧合血红蛋白水平。

图7示出了刺激期间所有患者的氧合血红蛋白水平的变化。

图8示出了第一所需电极配置。

图9示出了第二所需电极配置。

图10示出了测试的多个电极配置。

图11示出了测试的不对称和对称波形。

图12和13示出了电极和波形舒适度测试的结果。

图14至17示出了根据本发明的装置的实施例的视图。

具体实施例

在WO2006/054118中详细描述了用于对腿部肌肉进行电刺激的装置，并且读者参考用于详尽地描述该装置的该公开文献。本发明主要基于通过使用该装置和类似装置所观察到的许多出人意料的效果，儘管我们还将描述本装置的具体优选实施例。

但是，简言之，如WO2006/054118中所述的装置的一个实施例包括弹性材料的环，其在使用中可以围绕用户下肢佩戴。在弹性材料的内表面上设置了第一和第二电极，第一和第二电极由导电线连接至与弹性材料集成的托架。

控制模块安装在托架内，控制模块包括电池、控制处理器和外部LED。

控制模块可从托架中移出，托架具有一对允许托架和控制模块互锁的定位器和相应的凹窝。控制模块和托架承载相应的电接触表面，上述电接触表面经由导电线而在控制模块与第一和第二电极之间提供电通信。

控制处理器包括定时模块、数据存储器、程序存储器和逻辑单元。

在使用中，如下操作装置。将弹性环佩戴在用户下肢上，从而第一电极接触肢体后部的腓肠肌肉，而第二电极接触肢体的前部肌肉。当控制模块与托架啮合时，自动激活装置。

程序存储器预装载有操作程序，操作程序配置成每分钟使用持续0.1秒、DC 20mA的40Hz脉冲来激活电极。同时激活两个电极。定时模块用于产生合适的定时信号，而逻辑单元执行程序存储器的程序。

随着电极被激活，用户肌肉受到刺激以便收缩。由第一电极导致的后部腓肠肌肉的收缩用于使用腓肠泵以将血液从腿部泵出，由此减少血液淤积。由第二电极导致的前部肌肉的收缩意欲通过抵消后部腓肠肌肉的收缩而减少踝的不合需要的移动。每次激活电极的同时，也激活位于控制模块的外表面上的LED；这提供了装置正在运作的视觉确认。

前述是对本装置一个实施例的描述。然而，可以由常规的皮肤电极和合适的电源而组装用于刺激肌肉的合适装置。这是在下列实验中使用的测试装备(rig)形式。

实验设计

研究课题：确定用于增强健康成人受试者的下肢血流的新方法效果的研究。

目的：该研究的主要目的是评估局部电刺激在增强下肢灌注中的效率。第二目的是使用双超声和体积描记术而评估与改变电刺激强度和水平相关的血流速度以及体积改变。

研究设计：在健康受试者中进行一个神经中枢(one-center)的生理响应研究。

刺激应用：在长期就座的4小时阶段期间，在健康受试者中研究电刺激对下肢血流的影响。每个对象坐在工业标准航空座椅中完成他或她的研究。刺激器使用定制的刺激协议。将表面电刺激施加至位于腘窝区域中的侧面腘神经。

样本大小：30个受试者。

环境状况

在安静、稳定、无气流的环境中进行检查，温度和湿度受控(24±1℃，相对湿度30-40％)。指导受试者进食少量早餐，避免脂肪过多的食物、烟草和咖啡因，并且避免前一夜的剧烈运动。受试者穿衣较少(短裤)，坐在舒适的位置，腿在膝部处弯曲。

在长期就座的4小时阶段期间，在健康受试者中研究电刺激对下肢血流的影响。每个对象坐在工业标准航空座椅中完成他或她的研究，座椅是为了该研究而特地获得的。

通过定位脚趾止挡，将腿部间隙设置为34英寸。由安全带将每个对象定位在座椅中，以维持精确一致的姿势，并且积极地鼓励其维持个体能够被动忍受的程度。

生理评估

在该阶段期间，电刺激的幅度和频率改变，并且记录血流中的相关改变。

使用常规无创体积描记术(成像体积描记术、应变仪体积描记术和空气体积描记术)、经皮含氧量和当可能时使用彩色血流双超声而评估下肢血流中的改变。

将响应于协议的血流和体积的改变与受试者肌肉动作所确定的血流和速度改变相比较，即要求受试者进行10次脚底反射(10次脚趾提升运动，脚后跟位于地面上)。这是可以在就座位置获得的最大生理响应。

通过使用问卷(口头等级记分)和记分索引(index)(视觉模拟记分)要求受试者评估电刺激序列的接受度和容忍度。不适感与使用标准血压计袖套在上臂上测得的血压常规测量值相关。

在就座4小时的阶段之后，将使用双超声对受试者进行再次检查，以再次核查深层静脉的状态，从而排除明显血栓的发展。在两个不同的情况下对每个对象进行研究，随后取平均以减少实验偏差。

刺激器

该装置产生对应于不同刺激电流和脉冲频率的预设置程序的范围。波形特别设计成用于运动神经刺激，与直接肌肉刺激相对。脉冲幅度的范围从1mA至40mA，频率范围从1Hz至5Hz，这与物理疗法和TENS协议(其基本上施加实质上更高的电流和频率)显著不同。

在每次研究的过程期间，根据表1中所示的幅度和频率的二维矩阵，我们向每个对象施加按顺序连续的15个不同的刺激程序。每个刺激程序的持续时间是5分钟，并且紧跟10分钟的恢复阶段，以允许血管在顺序进行下一步骤之前重新平衡。

表1：刺激序列

程序#	幅度/mA	频率/Hz
			1	1	1
2	1	3
			3	1	5
4	5	1
			5	5	3
6	5	5
			7	10	1
8	10	3
			9	10	5
10	20	1
			11	20	3
12	20	5
			13	40	1
14	40	3
			15	40	5

在15个程序的每一个期间，如上所述，参考受试者肌肉收缩期间所观察到的水平以及参考在对侧肢体中观察到的水平，测得无创的血流和体积参数。

实例1：血流模式

使用对经受刺激的腿进行血管超声来监控受试者静脉血流的模式。在图1-3中示出了典型实例。图1a示出了在20mA、5Hz下对第一对象进行的刺激；图1b示出了在5mA、5Hz下对第一对象进行的刺激；而图1c无刺激。图2a示出了经受20mA、3Hz的刺激的第二对象；图2b示出了紧跟刺激之后的同一对象；以及图2c示出了休息时的对象。图3a示出了经受10mA、3Hz的刺激的第三对象；图3b示出了经受1mA、3Hz的刺激的第三对象；图3c示出了经受20mA、5Hz的刺激的第三对象；图3d示出了经受5mA、1Hz的刺激的第三对象；图3e示出了经受5mA、3Hz的刺激的第三对象处于；而图3f示出了休息时的对象。

在这些实例中，静脉血流速度具有从基线的四倍增加。还存在由于施加刺激而使得向头部(朝向头部)的静脉血流频率的显著增加。

通过施加刺激，表面股骨动脉的流速加倍，并且脉冲波动脉流波形的回流部分完全消失。

表面股骨动脉的回流是由于高的外周血管阻力造成的；因而心动周期期间的顺流暗示外周血管阻力的显著减小。

由激光多普勒可以示出总外周阻力的下降(由装置激活血管泵的增加导致的结果)，而血管静脉超声血流增加。其结果是心脏输出量趋向于增加。我们还已经示出心率(每分钟搏动次数)并无显著增加。这可以由动脉血流的增加和波形的改变而证实。

重要的是，腿部中各种组织中的血流增加是成比例的，并且因而在所有组织中血流增加；因而，并未从任何相邻组织“偷取”血液。所有组织、皮肤、肌肉、骨骼等具有增加的血液灌注。

血流阻力可以影响动脉压力、心脏输出、心脏输出到系统器官的分配、器官血流到各个器官组织的分配、组织血流在毛细血管和动静脉汇合处之间的分离、毛细血管液静压以及血流在心脏血管系统内的分配。所有这些通过装置以特定限定的设置值而上调。

在训练中并行的是，其中随着由氧消耗量测得的工作负荷的增加，总外周阻力也减小。血管阻力的下降伴随有心脏输出的逐渐增加。该装置模仿不显著增加工作负荷并且因而与训练相比具有最小氧消耗量的该事件。

微循环血流的增加可能另外由增加利用先前闭合或“休息”的毛细管网络而解释，上述毛细管网络可获得用于局部交换。其效果是显著地增加组织灌注以及对外周血管阻力的进一步影响。

这是新颖且独特的观察结果，其对心血管系统和血管治疗具有显著的影响。

因而，施加电刺激可以增加静脉血流，并且可以减少或防止动脉中的心脏舒张回流。应当注意到，在所有设定下未发生上述；图3d示出了当以5mA、1Hz进行刺激时不具有回流。

该效果可能具有大范围的治疗和诊断应用。例如，由于该效果仅发生在特定设定下，可能的是其在各个患者中发生的电流和频率的以他们正常的动脉流和/或外周血管阻力为特征。这可以用于诊断患者中循环紊乱的存在和/或严重性。治疗性地，该改变的动脉流和减少的外周血管阻力可能有利于治疗一定范围的病症，包括局部缺血、心血管疾病、溃疡等。

实例2

使用激光多普勒流量计(fluxmetry)(LDF)测量皮肤血流的速度；在图4中示出了该结果。与基线和未经受刺激的腿部相比，在经受刺激的腿部中的LDF流量(血流速度)增加高达1000％，其示出了仅在基线水平附近的值。

实例3

在经受刺激和未经受刺激的腿部中测量皮肤温度；在图5中示出了结果。与未经受刺激的腿部相比，在经受刺激的腿部中在所有经受刺激处具有温度的轻微增加。体温是由新陈代谢和血流产生的。由于在施加刺激期间新陈代谢不改变，皮肤温度的轻微增加是对皮肤表层中血流增加的指示器。

实例4

对于骨质疏松的治疗

每年，全世界有约2百万人骨质疏松骨折(在1990年，有166万，而根据世界健康组织，预测到2050年每年将有6百万)。高风险的人群包括年老的人群以及脊髓损伤的人。

在健康的个体中，通常根据身体需求重新塑造骨骼。破骨细胞从骨骼中移除矿物质，允许胶原矩阵得以再吸收，同时破骨细胞布下新胶原矩阵和矿物质沉积。

在上个世纪，已经向人体控制骨骼密度的机构推荐了各种理论模型。在1892年，Wolff推荐了遵循骨骼中压力模式的骨骼沉积。Frost的1987年的“力学调控系统”理论推荐了在日常负荷下保持骨骼维持均匀应力。

用于说明为何一些个体顯现出维持骨密度的问题的原因的模型开始時是集中在骨的不被使用方面。在年老的个体中，减少使用骨骼导致了发出骨骼维护信号所需的压力和应力的较低剂量。然而，更近的，已经推荐了存在病因的血管部件。通过减少的血管生成(由于不被使用而恶化)、限制现有血管中流动的动脉硬化，或者是引起较少血液循环的仅仅较少的活动水平，骨质疏松发生在具有受损骨骼灌注的个体中。(Trueta J.The role of the vessels in osteogenesis.JBone Joint Surg Br.1993)。

本发明通过增加骨骼灌注，可能减少骨质疏松的血管风险因素。这可以以两种方式进行帮助。首先，增加血液供应克服了减少的灌注而引起的对骨骼塑造的限制。第二，通过改进骨骼灌注，可以将对骨质疏松的药物介入更有效地递送至骨骼。

在发明者的监管下实施的研究已经证明：1)当装置激活时，增强了胫骨和股骨中的血流；以及2)灌注指标指示了当装置激活时，骨骼较不缺氧。

图6示出了在刺激循环期间(打开100秒、关闭100秒)由红外分光术在胫骨中测得的氧合血红蛋白水平。总血含量(顶线)在刺激期间下降，这指示腓肠泵有助于排空，并且氧合血红蛋白水平在刺激期间上升，指示着更好的氧合(缺氧状况减少)。

图7示出了求和的12个对象的结果，示出了氧合血红蛋白相对于基线的平均值和标准偏差减小。图标上的装置(标注为NMS)示出了激活时的显著减少。作为刻度的概念，是与使用倾斜平台方法而增加血液供应所实现的减少相比的。这是已知的流体静力步骤变更，其包括仰躺在倾斜平台上的对象，并且在捆扎在平台上的同时，使他们倾斜进入竖直站立的位置，提供了非常大的液体静力血管刺激。该图可以认为是模拟的，以将用装置的DVT参数与足部弯曲相比。

前述实例指示了可以使用该装置和方法以解决新的临床目标。这些包括：

·下肢动脉疾病-外周动脉疾病

·增强的下肢淋巴引流

·心脏病

·骨折

·增强的骨髓灌注(例如，镰状细胞危险的管理、骨髓局部缺血、干细胞和骨髓获取程序)以及通过将药物递送至骨髓而改善对癌症的治疗

·下肢的软组织损伤-皮肤和肌肉擦伤和微撕裂

·运动训练和康复

·下肢多动综合症(Wittmaack-Ekbom综合症)

·增强内皮细胞获得的一氧化氮和环前列腺素释放

实例5

不适

对于多个不同的应用，通常使用神经肌肉刺激以引起肌肉活性。这些包括训练、复原和功能恢复(例如，足下垂刺激器)，并且更近地，对于各种目的而使用比目鱼肌泵而增加血液供应。

在先对于无知觉个体、例如具有脊髓损伤的个体的功能恢复通常已经使用NMS。在这些用户中，与刺激相关的不适或疼痛并不成问题。

然而，在有感觉的用户中，刺激期间的不适或疼痛是一个问题，并且有时是所施加的刺激水平的限制因素。

在NSM中，使用电刺激以导致骨骼肌肉系统的收缩。不幸地是，传出(运动)和传入(感觉)神经通常一同结合在同一神经管道中，并且其它感觉神经存在于皮肤中。这意味着，与刺激运动神经一起，NMS导致对感觉神经的一些刺激。如果感觉信号在大量和快速的连续阶段中到达大脑，在一些个体中它们可能被感知为疼痛。

已经发现在电极尺寸和刺激响应之间存在一定的关系。还已经发现刺激质量和耐量对于电极位置是敏感的。现在发明者在一系列实验中已经研究了这些关系。

一个已测试的假设是较小的电极是可更好地被容忍的，因为它们允许我们精确地对准腓骨侧面腘区域，而无需刺激皮肤接收器的周围区域。已经发现该情况在我们的实验中是可靠的。该结果可按如下被合理化。

当前密度通常在皮肤/电极界面是最大的，但是肌肉收缩的质量由激励(excitation)点处的当前密度确定。

对于给定电流，较小的电极在皮肤处提供增加的电流密度。然而，这并非必需地转化成激励点处的最大电流密度。电极必须彼此间隔开，以避免短路电荷在多个间接路径中从一个电极流动通过组织到达另一电极。因而，电荷采取了与电极和皮肤之间的界面处的路径相比更宽的组织中的路径，其效果是电荷密度在皮肤处最高，而在组织内位于神经激励点处的电荷密度最低。

使用电极的各种配置以进行实验，以允许在皮肤界面处和所需刺激点处的电流密度之间存在较少的差别。

已经发现有利的是，两个电极具有不同的尺寸。由于通过使得神经(其通常具有正细胞外电荷和负细胞内电荷)去极化而实现对神经的激励，负电极(阴极)导致神经获得动作电势。发现有利的是，将小阴极定位在将经受刺激的精确区域中，而将较大的阳极定位在有些远离的位置，允许仅在刺激位置处产生高电流密度，并且通常产生低电流密度(低于动作电势)。

对该技术的改进是在阴极的任一侧上提供阳极，而在阳极处给出更宽传播的(因而更低地)电荷密度。电极的两个可能实施例包括三个平行带(中心的带为负的)(参见图8)，而参见图9目标(靶心是负的)。目标变量可以具有闭合或开放的外环，并且可以是椭圆的。

实验性地测试电极结构。

使用十个正常的健康对象，其年龄范围在24和50之间。通过要求每个对象在标准的10cm线段上绘制标记，而在从不适(远左侧)至极其疼痛(远右侧)的刻度上表示他们的感觉，从而测量视觉模拟积分。采用用于相对于标准感觉而将这些积分标准化的系统，这可以作为先前研究中使用的现有电极结构和波形。

随后基于用于该结构的VAS和用于标准结构的VAS之间的水平距离，而对于每个结构获得标准化的不适积分。因而，正积分将指示较少的不适，而负积分将指示较多的不适。

图10(A-F)描述了所使用的电极结构。

使用了对称和不对称的两个波形(参见图11)。在两种情况下，总电荷是平衡的(区域A相等)，因而不可能具有电流刺激。

表2给出了所使用的电极/波形组合的关键。

表2

结构	电极结构	波形
			1	A	不对称
2	A	对称
			3	B	不对称
4	B	对称
			5	C	不对称
6	C	对称
			7	D	不对称
8	D	对称
			9	E	不对称
10	E	对称
			11	F	不对称
12	F	对称

图12示出了每个刺激结构作为x轴上的数字。对于每个刺激结构，中间标准的VAS示为蓝色条形，其范围在示为须状的第一和第三象限的范围中。

可见的是，最优选的组合是C、D，并且对于较小的程度B，所有具有不对称波形的组合。

应当注意到，结构1通过定义而在每个情况下示出了积分为0。

图13示出了对于每个对象分级的标准化VAS作为独立上色的线。该图使得对不对称波形的优选更明显。

最优结构是对称/目标配置，负电极处于中部，而正电极大于负电极。波形结果指示了不对称但是电荷平衡(大的正尖峰，随后是较小但是较长持续时间的负电流)对于舒适感而言是最优的。

在图14至17中示出了根据本发明的装置的优选实施例。装置10包括弹性、不可延展的热塑性弹性基底12，其在一端包括细长舌片14，而在另一端具有模制凹窝16。

在舌片14上印刷有正电极18和负电极20。正电极稍大于负电极。每个电极包括从电极引导至位于凹窝16中的各个触点26、28的导电轨迹22、24。

在附图中未示出的是配置在正轨迹22和负电极20之间的绝缘条带以及位于舌片边缘的类似条带，以防止电流的不合需要的泄漏。

在凹窝16中设置了电池(未示出)，以及包括合适的电路以控制电极的PCB(未示出)。与导电轨迹22、24以及触点26、28一起，这形成了完整的电路。随后，将塑料盖超声地焊接在凹窝16上，以密封部件。随后将胶层设置在整个装置10上；这提供了与用户肢体的电接触，并且有助于保持装置粘附至用户。在运输中可由可撕除的背衬层保护该胶。

凹窝16的外表面形成有集成的隔膜按钮30和用于显示LED的孔穴32。按钮30配置成接触电池外壳或PCB上的相应按钮，以激活该装置。孔穴32显示LED，LED显示装置是否运行。

Claims

1.一种装置，包括用于将电刺激施加至患者的受神经支配的反向腿部肌肉以导致肌肉等比例收缩的正电极和负电极；可连接至电极的电源；以及用于激活电极的控制装置，其中该装置包括弹性基底，电极、电源和控制装置安装于该弹性基底上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中正电极和负电极相间隔20-30mm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中正电极大于负电极。

4.根据权利要求1至3所述的装置，其中电极直接印刷在基底上。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，其中基底采取细长条带或舌片的形式，而电极沿着条带间隔开。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的装置，还包括覆盖电极的导电胶。

7.根据前述任意一项权利要求所述的装置，适于皮下植入患者体内。

8.一种减少患者腿部中外周血管阻力的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

9.一种减少或防止患者腿部动脉中的心脏舒张回流的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

10.一种用于治疗以增加的外周血管阻力为特征的病症的方法，该方法包括根据需要在患者身上实施根据权利要求8或权利要求9所述的方法。

11.根据权利要求10所述的方法，其中病症选自于下肢动脉疾病(外周动脉疾病)；受损下肢淋巴引流；心脏病；下肢多动综合症(Wittmaack-Ekbom综合症)；下肢软组织损伤(包括皮肤和肌肉擦伤和微撕裂；以及运动损伤)；以及炎症。

12.根据权利要求8至11中任意一项所述的方法，其中将电刺激重复地施加至肌肉。

13.根据权利要求8至12中任意一项所述的方法，其中将刺激施加至侧面腘神经。

14.根据权利要求8至13中任意一项所述的方法，其中将刺激施加至患者上的单一点。

15.根据权利要求8至14中任意一项所述的方法，其中在20mA、5Hz频率下施加刺激；或者在30mA、3Hz下施加刺激；或者在28mA、1Hz下施加刺激。

16.根据权利要求8至15中任意一项所述的方法，其中刺激具有不对称波形。

17.一种用于防止或避免G-LOC的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括监控由对象经受的g-力，并且相应于所监控的g-力的改变而调整刺激。

19.一种用于诊断以增加的外周血管阻力为特征的方法，该方法包括以第一频率和/或电流将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉；并且监控腿部中的血流，以确定是否防止动脉流的心脏舒张回流和/或减少外周血管阻力。

20.一种用于促进患有心脏病的患者的循环的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

21.根据权利要求20所述的方法，用作再生的辅助。

22.一种套件，包括：

a)一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的至少一个电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激活电极以将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉；以及

b)除颤器。

23.一种用于改进施加用于治疗骨骼病症的药物的方法，该方法包括将所述药物施加至患者，并且将足以导致肌肉等比例收缩以及增强骨灌注的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

24.一种治疗骨骼病症的套件，该套件包括用于治疗骨骼病症的药物和一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的至少一个电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激发电极以将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉。

25.一种用于改进递送造影剂的方法，该方法包括将所述造影剂施加至患者，并且将足以导致肌肉等比例收缩以及增强所述药剂灌注的一个或多个电刺激施加至多个腿部肌肉。

26.一种用于对患者进行美容治疗的方法，该方法包括将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至患者的至少一个腿部肌肉。

27.一种装置，该装置包括用于将电刺激施加至患者的反向腿部肌肉的正电极和负电极；可连接至电极的电源；以及控制装置，该控制装置用于激活电极以便将足以导致肌肉等比例收缩的电刺激施加至肌肉，其中一个电极基本上包围另一电极。

28.根据权利要求27所述的装置，其中正电极基本上包围负电极。

29.根据权利要求27或28所述的装置，其中电极是同心或者基本上同心的环形。

30.根据权利要求27或28所述的装置，其中电极基本上是细长的，优选基本上是四边形的，诸如矩形，或者C形或U形。

31.根据权利要求27至30中任意一项所述的装置，其中正电极具有大于负电极的面积。

32.根据权利要求28至31中任意一项所述的装置，其中控制装置配置成施加不对称的AC电流刺激。