CN102470066A - 减少淤滞引起的再灌注损伤的系统 - Google Patents

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Abstract

用于减少或防止对组织的淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统。该系统可以改变施加在组织上的压力，以在组织中产生生理响应。生理响应可以包括抗氧化剂的产生。该系统可以引入药剂以增加到达组织的血液流。

Description

减少淤滞引起的再灌注损伤的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年8月17日提交的标题为“System and Method toReduce Stasis-Induced Reperfusion Injury(减少淤滞引起的再灌注损伤的系统和方法)”的美国临时专利申请第61/234,348号的优先权，该专利申请通过引用并入本文。
背景信息
形成通常还被称为褥疮的压力溃疡是全世界卫生保健中持续存在的且费用高昂的问题。软组织缺血是形成压力溃疡的主要原因。如果在非常短的时间段内(例如，有时在1-2小时内)压力是高的，或者在更长期的、持续的时间段内经历较低的压力，则在个体的骨突和它们位于或落在其上的支撑面之间的各种组织的压缩可以导致细胞死亡。
如果患者入院治疗或者丧失行为能力而待在家中，则目前防止或处理压力溃疡的标准护理措施包括每两小时改变处于风险中的患者的位置，以缓和任何一个区域中所引起的压力点。该方法是麻烦的，涉及护理者一方大量的劳动和努力。此外，设定的日程可能被忽略或者可能对所有情况并非最佳。严重受损的患者、高龄、损伤类型或其他继发性疾病可能需要专门的技术或日程来帮助防止溃疡形成。
尽管使用患者翻转日程、专用的支持睡眠面和就座面，但是单单在美国，每年仍然发生显著量的新的压力溃疡。统计表明，进入急性护理医院进行非选择性矫形手术，例如髋置换和长骨骨折治疗的老年患者面临出现压力溃疡的甚至更大的风险。此外，患有脊髓损伤(SCI)和相关病症的人也面临增大的风险。
致力于减少或阻止压力溃疡形成的系统和方法将对医学界产生很大益处。
概述
本公开内容的示例性实施方式包括用于减少或防止患者的表面附近的软组织(例如，表皮组织)的淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统和方法。某些实施方式可以包括配置成调节组织以减少该组织将遭受缺血再灌注损伤(IRI)的可能性的机械系统和方法。在具体的实施方式中，系统可以配置成循环地向组织施加和释放压力。示例性实施方式还可以包括化学的或药理学的系统，该系统调节该组织以减少其将遭受IRI的可能性。
在某些实施方式中，机械系统可以循环地向软组织施加和释放在5-35mm Hg范围内的压力。该相对低水平的压力足以周期性地限制和重建流到组织的血液流(例如，毛细管血液流)。如果该组织随后经历延长时间段的压力，那么认为血液流在受控条件下的重复的限制和重建使组织产生可以降低IRI的可能性的响应。例如，如果该组织随后经历延长时间段的压力，那么血液流的重复限制和重建可以造成抗氧化剂(例如，谷胱甘肽)和/或可以降低IRI的可能性的其他化学品的产生。
示例性实施方式可以包括配置成减少经历延长时间段的压力的组织将遭受IRI的可能性的化学剂或药剂。例如，某些实施方式可以包括应用配置成促进血管的扩张并降低血液流被限制在导致淤滞引起的IRI的点的可能性的剂。在具体的实施方式中，可以将腺苷应用到组织以促进血管舒张。
暂时不能行动(例如，由于外科手术)或长期不能行动的患者可以利用示例性实施方式。
示例性实施方式包括用于减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统。在具体的实施方式中，该系统可以包括：基部；多个可变压力室，其耦合于基部；控制器，其配置成将多个可变压力室中的压力控制在大于5mm Hg的第一压力水平且控制在小于35mm Hg的第二压力水平；以及多个压力传感器，其配置成向所述控制器提供压力测量结果。
在某些实施方式中，控制器可以配置成在第一压力水平和第二压力水平之间循环地改变多个可变压力室中的压力。在特定的实施方式中，压力传感器可以配置成测量可变压力室中的压力。在具体的实施方式中，压力传感器可以配置成测量邻近可变压力室处的压力。
在特定的实施方式中，第一压力水平可以是在以下之间：5mm Hg和25mm Hg；5mm Hg和15mm Hg；或5mm Hg和10mm Hg。在某些实施方式中，第二压力水平可以是在以下之间：30mm Hg和35mm Hg；32mm Hg和35mm Hg；或34mm Hg和35mm Hg。
在具体的实施方式中，控制器可以配置成将多个可变压力室中的压力控制在第一压力水平，持续大于5秒且小于5分钟的第一时间段。在某些实施方式中，控制器可以配置成将多个可变压力室中的压力控制在第二压力水平，持续大于5秒且小于5分钟的第二时间段。在特定的实施方式中，第一时间段大于30秒且小于4分钟，并且第二时间段大于30秒且小于4分钟。在具体的实施方式中，第一时间段大于1分钟且小于2分钟，并且第二时间段大于1分钟且小于2分钟。
在特定的实施方式中，控制器可以配置成向多个可变压力室提供压缩空气以增加压力。在某些实施方式中，控制器可以配置成从多个可变压力室排出空气以减小压力。在具体的实施方式中，可变压力室可以配置成可膨胀的管道。
某些实施方式包括用于减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统，其中该系统可以包括：基部，其包括流体；波发生器，其配置成在流体中传播波；以及控制器。特定的实施方式可以包括配置成测量界面压力并向控制器提供界面压力测量结果的压力传感器，其中控制器可以配置成改变所传播的波的频率和振幅，使得界面压力在大于5mm Hg的第一压力水平和小于35mm Hg的第二压力水平之间变化。
在特定的实施方式中，控制器可以配置成改变所传播的波的频率和振幅，使得界面压力的变化产生能够减少对与基部接合的软组织的淤滞引起的缺血再灌注损伤的生理响应。在具体的实施方式中，该生理响应可以是抗氧化剂的产生。在某些实施方式中，抗氧化剂是谷胱甘肽。
具体的实施方式可以包括用于减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统，其中该系统包括：基部，其包括流体；以及控制器，其配置成在流体中产生气泡。该系统还可以包括配置成测量界面压力并向控制器提供界面压力测量结果的压力传感器，其中控制器配置成改变气泡的量，使得界面压力可以在大于5mm Hg的第一压力水平和小于35mm Hg的第二压力水平之间变化。在特定的实施方式中，控制器可以配置成经由压缩空气的释放产生气泡。
某些实施方式可以包括用于减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统，其中该系统包括：基部；多个凸轮；以及控制器，其配置成旋转凸轮。该系统还可以包括配置成测量界面压力并向控制器提供界面压力测量结果的压力传感器，其中控制器可以配置成旋转凸轮，使得界面压力可以在大于5mm Hg的第一压力水平和小于35mm Hg的第二压力水平之间变化。在特定的实施方式中，控制器可以包括计时装置，以控制界面压力被维持在第一压力水平和第二压力水平之间的特定压力的持续时间。
某些实施方式可以包括减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的方法，其中该方法包括：提供包括配置成促进血管舒张的药剂的基部材料；将基部材料放置在骨突上或上方；并且扩张血管并增强流到邻近骨突的软组织的血液流动。在具体的实施方式中，该药剂可以包括腺苷。
特定的实施方式可以包括减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的方法，其中该方法包括：(a)将足以限制血液流至软组织的第一压力水平的压力施加在邻近表皮的软组织上，持续第一时间段；(b)将邻近表皮的软组织上的压力减小到足以允许血液流至表皮组织的第二压力水平，持续第二时间段；以及(c)重复步骤(a)和步骤(b)，使得软组织产生能够减少对软组织的淤滞引起的缺血再灌注损伤的生理响应。在某些实施方式中，该生理响应可以是抗氧化剂的产生。在特定的实施方式中，抗氧化剂可以是谷胱甘肽。
在某些实施方式中，第一压力水平可以是在以下之间：5mm Hg和25mm Hg；5mm Hg和15mm Hg；5mm Hg和10mm Hg。在特定的实施方式中，第二压力水平可以是在以下之间：30mm Hg和35mm Hg；32mm Hg和35mm Hg；或34mm Hg和35mm Hg。在具体的实施方式中，第一时间段可以是大于5秒且小于5分钟。在特定的实施方式中，第二时间段可以是大于5秒且小于5分钟。
附图简述
尽管已经在下面详细示出和描述本发明的示例性实施方式，但本领域技术人员将明白，可以做出变化和修改而不偏离本发明的范围。因而，仅作为阐释而非限制来提供以下描述和附图中所陈述的内容。本发明的实际范围预期由以下权利要求以及这样的权利要求赋予其资格的等同物的全部范围界定。
此外，在阅读和理解本公开内容之后，本领域的技术人员将明白，本文描述的本发明的其他变化形式可以被包括在本发明的范围内。
在以下所公开的实施方式的详细描述中，出于简化本公开内容的目的，在若干实施方式中，将各种特征分组组合在一起。本公开内容的方法不应被理解成反映出本发明的示例性实施方式需要比在每一项权利要求中明确叙述的特征更多特征的意图。相反，如以下权利要求反映的，发明主题在于少于单个所公开的实施方式的所有特征。因此，以下权利要求据此合并到示例性实施方式的详细描述中，且每一项权利要求自己作为单独的实施方式。
图1是垫系统的一个非限制性的示例性实施方式的透视图。
图2是垫系统的一个非限制性的示例性实施方式的透视图。
图3是垫系统的一个非限制性的示例性实施方式的透视图。
图4是垫系统的一个非限制性的示例性实施方式的透视图。
图5是垫系统的一个非限制性的示例性实施方式的透视图。
图6是垫系统的一个非限制性的示例性实施方式的透视图。
图7是减少淤滞引起的再灌注损伤的方法的一个非限制性的示例性实施方式的流程图。
示例性实施方式的详细描述
现在参见图1中示出的示例性实施方式，系统100包括基部110、多个可变压力室120和控制器130。在该实施方式中，控制器130经由导管140耦合(例如，经由气动或液压耦合)到可变压力室120。控制器130配置成在约5mm Hg和35mm Hg之间增加和减小压力。在某些示例性实施方式中，控制器130包括配置成增大可变压力室120内容纳的流体的压力的泵或压缩机。系统100还可以包括邻近于可变压力室120或在可变压力室120内的压力传感器(为清晰起见，未示出)以向控制器130提供压力测量结果。在某些实施方式中，压力传感器可以测量在系统100和由系统100支撑的人之间的界面压力。
在具体的示例性实施方式中，控制器130包括配置成向多个可变压力室提供压缩空气的空气压缩机和可编程逻辑控制器(PLC)。当控制器130希望增大压力时，控制器130可以向多个可变压力室提供压缩空气。控制器130还可以耦合于多个排气孔(未示出)，多个排气孔可以被操纵为当控制器130希望减小可变压力室120中的压力时从多个可变压力室120释放压力。尽管在该实施方式中以圆柱形配置示出可变压力室120，但应理解，其他示例性实施方式可以包括包含不同配置(包括例如半球形)的可变压力室。
在某些实施方式中，基部110包括配置成使系统100和患者之间的界面压力最低的材料。例如，基部110可以包括容易地顺应患者表皮的薄的柔性材料。基部110可以包括可压缩材料，例如当支撑患者的重量时发生变形的开孔泡沫材料。
在某些实施方式中，可变压力室120可以耦合在一起，使得多个可变压力室彼此流体相通。在这样的实施方式中，可以使用单个压力传感器来监控一组可变压力室的压力。在某些实施方式中，可以将一行或列(例如，线性排列的可变压力室)组合在一起成为一组。在其他实施方式中，可以按其他模式(例如，圆形、矩形等)来将可变压力室120组合在一起成为一组。
在使用期间，系统100可以被放置为使得基部110和可变压力室120接合或支撑患者的表皮。应理解，可变压力室120不需要为了接合或支撑表皮而直接接触表皮。例如，可变压力室120可以通过床单和/或通过患者的衣物接合或支撑表皮。
系统100可以操作为使得可变压力室120中的压力增加和减小，这引起在可变压力室120和患者的表皮之间的界面压力的增加和减小。在具体的实施方式中，压力在约5mm Hg和35mm Hg之间变化。应理解，示例性实施方式可以包括引起特定的生理响应所必需的其他压力范围。在示例性实施方式中，所引起的生理响应降低了当组织经历长时间段的增大的压力时软组织将经历淤滞引起的缺血再灌注损伤的可能性。在具体的实施方式中，所引起的生理响应是邻近患者表皮的软组织中产生抗氧化剂(例如，谷胱甘肽)。
在示例性实施方式中，压力可以以循环模式增加和减小。例如，压力可以增加到接近该范围的上限值(例如，在约25mm Hg和35mm Hg之间)的压力并保持在此处持续特定的持续时间。在具体的实施方式中，压力范围的上限值是(单位为mm Hg)：25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35。
在某些实施方式中，压力增加到该范围的持续时间可以持续5秒、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒或60秒。在其他实施方式中，压力增加到该范围的持续时间可以持续1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟或10分钟。
在增加压力持续特定的持续时间之后，控制器130可以将压力减小到接近该范围的下限值(例如5mm Hg-10mm Hg)的压力。在具体的实施方式中，压力范围的下限值是(单位为mm Hg)：5、6、7、8、9、10。在其他实施方式中，压力范围的下限值是(单位为mm Hg)：11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。在某些实施方式中，压力被减小到该范围的持续时间可以持续5秒、10秒、20秒、30秒、40秒、50秒或60秒。在其他实施方式中，压力被减小到该范围的持续时间可以持续1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟或10分钟。
在某些实施方式中，基部110配置成延伸遍布床垫表面使得患者的整个身体由基部110支撑。在其他实施方式中，基部110可以配置成使得其延伸遍布患者的特定部位。例如，基部110可以配置成使得其延伸遍布骨突例如患者的肘、髋、膝或踵。在某些实施方式中，系统100可以包括带有耦合于单个控制器的可变压力室的多个基部。在这样的实施方式中，带有可变压力室的基部可以被放置在患者的需要刺激生理响应以降低淤滞引起的IRI的可能性(例如，抗氧化剂的产生)的每一处特定部位下。
现在参见图2中示出的示例性实施方式，系统200包括基部210、多个可变压力室220和控制器230。在该实施方式中，控制器230经由导管240耦合(例如，经由气动、液压或电耦合)于可变压力室220。在图2中示出的实施方式中，可变压力室220可以配置成可膨胀的管道。在某些实施方式中，基部210可以配置成床垫、衬垫、床单或可膨胀的管道网络嵌入到其中的其他基本上平面的形状。系统200还可以包括邻近可变压力室220或在可变压力室220内的压力传感器(为清晰起见，未示出)以向控制器230提供压力测量结果。
系统200以大体上等同于关于系统100所描述的方式的方式来操作。例如，控制器230可以增大和减小可变压力室220内的压力以刺激邻近可变压力室的组织中所需的生理响应(例如，抗氧化剂的产生)。在某些实施方式中，可膨胀的管道可以包括可膨胀的存储器(accumulator)以为可变压力室220提供另外的体积。
现在参见图3中示出的示例性实施方式，系统300包括基部310和控制器330。在该实施方式中，基部310可以配置成流体填充的体积(例如，床垫或衬垫)。在该实施方式中，控制器330可以包括配置成产生波336或使波336传播通过基部310内容纳的流体的波发生器。
在具体的实施方式中，控制器330可以配置成产生传播通过流体的声波，以在基部310和由系统300支撑的人之间的界面处产生波阵面或驻波。所传播的波的频率和振幅可以由控制器330改变，以改变施加到所支撑的人的压力。在某些实施方式中，压力可以增大和减小以刺激由基部310支撑的组织中所需的生理响应(例如，抗氧化剂的产生)。在所示出的实施方式中，系统300包括配置成向控制器330提供界面压力测量结果(例如，在基部310和由基部310支撑的人之间的压力的测量结果)的一个或多个压力传感器335。
现在参见图4中示出的示例性实施方式，系统400包括控制器430和包含流体(例如，水)的基部410。在该实施方式中，控制器430配置成产生传播通过储器的气泡435(例如，被封装在流体中的气体)。可以经由将压缩空气释放到储器或其他合适的机构(包括例如，微流体机构)中来产生气泡。在所示出的实施方式中，系统400包括配置成分布气泡435的导管440。
系统400还可以包括配置成向控制器430提供压力测量结果的多个压力传感器(为清晰起见，未示出)。气泡435通过基部410的传播可以用于控制被施加在正由储器支撑的人上的压力。例如，如果所需的压力低于所测量的压力，则控制器430可以增加正传播通过基部410气泡的量(例如，气泡的尺寸和/或数量)。在某些实施方式中，压力可以增大和减小以刺激由基部410支撑的组织中所需的生理响应(例如，抗氧化剂的产生)。
现在参见图5中示出的示例性实施方式，系统500包括基部510和配置成改变对正由系统500支撑的患者施加的界面压力的多个旋转凸轮520。在所示出的实施方式中，系统500包括配置成控制凸轮520的旋转的控制器530。当凸轮的长形部分(例如，图5中示出的位置中凸轮面向上的部分)指向患者时，凸轮520的偏心形状引起凸轮对正由系统500支撑的人施加较高的压力。
控制器530还可以旋转凸轮520，使得凸轮的长形部分被引导远离患者(例如，离开图5中示出的位置180度)。当凸轮520被定位为远离图5中示出的位置180度时，凸轮可以对正由系统500支撑的人施加较低的压力。还可以通过在不同的位置具有不同的凸轮(例如，一些凸轮面向上而一些凸轮面向下)来影响被施加在人的特定部位上的压力。在某些实施方式中，压力可以增大和减小，以刺激由基部510支撑的组织中所需的生理响应(例如，抗氧化剂的产生)。
系统500还可以包括配置成测量界面压力例如在系统500和由系统500支撑的人之间的界面附近的压力的一个或多个压力传感器525。传感器525可以向控制器530提供反馈，使得可以将凸轮520的位置定位为在系统500和所支撑的人之间提供所需的压力。控制器530还可以包括计时装置，以控制系统500将指定的压力施加在所支撑的人上的持续时间。
现在参见图6中示出的示例性实施方式，系统600包括包含化学剂或药剂620的基部材料610。在所示出的实施方式中，基部材料610可以包括包缠物或绷带且药剂620可以被包含在垫或纱布型材料中。
在示例性实施方式中，药剂620可以配置成降低经历延长时间段的压力的组织将经历IRI的可能性。例如，药剂620可以配置成促进血管的扩张并降低在施加延长时间段的压力时血液流被限制在导致淤滞引起的IRI的部位的可能性。在具体的示例性实施方式中，药剂620包括腺苷。系统600可以被应用到可能存在淤滞引起的IRI的特定部位(例如，骨突)。

Claims (15)

1.一种用于减少淤滞引起的缺血再灌注损伤的系统，所述系统包括：
基部；
多个可变压力室，其耦合于所述基部；
控制器，其配置成将所述多个可变压力室中的压力控制在大于5mmHg的第一压力水平且控制在小于35mm Hg的第二压力水平；以及
多个压力传感器，其配置成向所述控制器提供压力测量结果。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成在所述第一压力水平和所述第二压力水平之间循环改变所述多个可变压力室中的压力。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述压力传感器配置成测量所述可变压力室中的压力。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述压力传感器配置成测量邻近所述可变压力室处的压力。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成将所述多个可变压力室中的压力控制在所述第一压力水平，持续大于5秒且小于5分钟的第一时间段，且其中所述控制器配置成将所述多个可变压力室中的压力控制在所述第二压力水平，持续大于5秒且小于5分钟的第二时间段。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成向所述多个可变压力室提供压缩空气以增加压力。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成从所述多个可变压力室排出空气以减小压力。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述可变压力室配置成可膨胀的管道。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述基部包括流体，且其中所述系统还包括：
波发生器，其配置成在所述流体中传播波；以及
压力传感器，其配置成测量界面压力并向所述控制器提供界面压力测量结果，其中所述控制器配置成改变所传播的波的频率和振幅，使得所述界面压力在大于5mm Hg的第一界面压力水平和小于35mm Hg的第二界面压力水平之间变化。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器配置成改变所传播的波的频率和振幅，使得界面压力的变化产生能够减少对与所述基部接合的软组织的淤滞引起的缺血再灌注损伤的生理响应。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述生理响应是抗氧化剂的产生。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述抗氧化剂是谷胱甘肽。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述基部包括流体，且其中所述控制器配置成在所述流体中产生气泡。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述控制器配置成经由压缩空气的释放产生气泡。
15.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置成旋转多个凸轮。
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