CN102740821A - 机能增强 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于增强身体机能而不要求反复训练的方法。
Description
相关申请
本申请要求2009年5月13日提交的、标题为“机能增强”的美国临时申请No.61/177970的权益，该美国临时申请的整体内容通过引用被包含在此。
背景技术
健康和疾病对运动能力的限制是由于心脏和循环不能在血液中提供足以使肌肉产生能量和功的氧气和其他营养物。在运动期间当血流(太低)或对氧气和营养物的需求(太高)之间的平衡逐渐形成时，肌肉工作更低效，在组织中产生酸，个体会变得疲劳，从而停止运动。唯一已知的用于提高运动机能的自然方法是通过反复锻炼。已有记载，反复锻炼会改善运动员、健康的非运动员人士以及具有心血管疾病的人的运动机能。
发明内容
本发明涉及这样一种令人惊讶和出人意料的发现：可以在不进行反复锻炼的情况下改善身体机能。具体地说，已经出人意料地发现，使个体经历短暂缺血事件会增强身体运动的机能，例如(但不限于)增强有竞争力的运动员的机能。这是令人惊讶的，至少部分是因为迄今这种故意引入的短暂缺血事件仅被考虑用于将承受外科手术操作(并且由此在外科手术操作期间经历局部缺血)的对象或由于其当前状态或病史(包括家族史)而导致预期承受缺血事件(诸如心脏病)的对象。在这些故意的短暂缺血事件之后是使血液回流到组织(在此被称为再灌注(Reperfusion))的时间段。这种两步处理可以反复多次。不论是使用单个循环还是使用多个循环，在此均将这种过程称为远端缺血预处理(Remote IschemicPreconditioning，RIPC)。
因此，在一个方面，本发明提供了一种用于增强身体机能的方法，该方法包括：在身体运动之前，对于对象执行远端缺血预处理过程。
在一个实施例中，所述身体运动是最大程度身体运动。在另一个实施例中，所述身体运动是次最大程度身体运动。
在一个实施例中，在进行所述身体运动的24小时内执行所述远端缺血预处理过程。在另一个实施例中，在进行所述身体运动的2小时内执行所述远端缺血预处理过程。在另一个实施例中，在进行所述身体运动的20分钟内执行所述远端缺血预处理过程。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括1、2、3、4或5个循环的上收缩血压(supra-systolic pressure)和再灌注(reperfusion)。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程至少包括至少4个循环的上收缩血压和再灌注。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程至少包括多于5个循环的上收缩血压和再灌注。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟至20分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟或大约5分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟至20分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟或大约5分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括5分钟上收缩血压和5分钟再灌注的一个或多个循环。在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括5分钟上收缩血压和5分钟再灌注的4个循环。
在一个实施例中，所述上收缩血压是收缩血压以上至少15mmHg的压力。在一个实施例中，所述上收缩血压是大约200mmHg。
在一个实施例中，对上肢执行所述远端缺血预处理过程。在一个实施例中，对下肢执行所述远端缺血预处理。在一个实施例中，以同时、重叠或交错的方式，在身体的两个或更多个位置处执行所述远端缺血预处理过程。
在一个实施例中，所述对象是健康的对象。在另一个实施例中，所述对象可以患有心血管疾病。在另一个实施例中，所述对象不会经历作为所述最大程度身体运动的结果的乳酸产生的增加。
在一个实施例中，所述对象是人。在其他实施例中，所述对象是非人，包括但是不限于马或狗。
在一个实施例中，所述方法导致身体运动的大约1-20％、1-10％或1-5％的范围内的改善。在一个实施例中，所述方法导致身体运动的大约1.5％的改善。在其他实施例中，所述方法导致身体运动的大约0.5％、大约0.6％、大约0.7％、大约0.8％、大约0.9％、大约1.0％、大约1.1％、大约1.2％、大约1.3％或大约1.4％的改善。
在另一个方面，本发明提供了一种用于增强身体机能的方法，该方法包括：在身体运动之前，对患有心血管疾病的对象执行远端缺血预处理过程，以增强所述身体运动的效能。在一个实施例中，所述心血管疾病是心绞痛。所述心血管疾病可以是心力衰竭。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压和再灌注的1、2、3、4或5个循环。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程至少包括上收缩血压和再灌注的至少4个循环。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程至少包括上收缩血压和再灌注的多于5个循环。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟至20分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟或大约5分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟至20分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的一个或多个循环，所述一个或多个循环包括大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟或大约5分钟。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括大约5分钟上收缩血压和大约5分钟再灌注的一个或多个循环。
在一个实施例中，所述远端缺血预处理过程包括大约5分钟上收缩血压和大约5分钟再灌注的4个循环。
在一个实施例中，多次、在某日和/或在多日执行所述远端缺血预处理过程。
在一个实施例中，所述上收缩血压是比收缩血压大至少15mmHg的压力。在一个实施例中，所述上收缩血压是大约200mmHg。
在另一个方面，本发明提供了一种系统，该系统包括：套箍，被配置为围绕对象的远处位置来收缩；激励器，连接到所述套箍，并且当被启动时使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩，以减少流过其中的血流；以及控制器，控制所述激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，每一处理循环包括：套箍启动，其间，所述激励器使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩至收缩血压以上的压力，以阻塞通过所述远端位置的血流；缺血持续时间，其间，所述激励器使所述套箍保持围绕所述远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过所述远端位置的血流，所述缺血持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟；套箍释放，其间，所述激励器释放所述套箍，以允许血流通过所述远端位置；以及再灌注持续时间，其间，所述套箍保持为至少部分释放的状态，以允许血流通过所述远端位置，所述再灌注持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟，其中，所述系统在使用时被包含在防水外壳中，并且/或者整体或部分地(例如，至少所述套箍元件)附接到衣服。
在一个实施例中，所述系统被包含在衣服内(例如，在衣服的各层之间)。在一个实施例中，衣服是运动服。在一个实施例中，所述系统包括带圈(strap)、轭具(harness)或带(belt)。
在一个实施例中，所述控制器是远程(或无线)控制器。
在另一个方面，本发明提供了一种装置，该装置包括可收缩套箍，用于增强身体机能，包括在健康对象的最大程度身体运动之前使用所述装置对所述对象执行远端缺血预处理过程。
在另一个方面，本发明提供一种装置的使用，所述装置包括可收缩套箍，用于增强身体机能，所述装置的使用包括：在健康对象的最大程度身体运动之前，使用所述装置对所述对象执行远端缺血预处理过程。
在另一个方面，本发明提供了一种装置，该装置包括可收缩套箍，用于增强身体机能，包括在身体运动之前使用所述装置对患有心血管疾病的对象执行远端缺血预处理过程。
在另一个方面，本发明提供了一种装置的使用，所述装置包括可收缩套箍，用于增强身体机能，所述装置的使用包括：在身体运动之前，使用所述装置对患有心血管疾病的对象执行远端缺血预处理过程。
所述装置和所述装置的使用在执行远端缺血预处理的过程中增强了所述对象进行所述身体运动的效能。
在一个实施例中，所述装置是手动装置。在一个实施例中，所述装置是自动装置。
在一个实施例中，所述可收缩套箍是可膨胀的套箍。
在一个实施例中，所述装置包括带圈、轭具或带。
在一个实施例中，所述装置包括激励器和控制器。在一个实施例中，所述装置包括：套箍，该套箍被配置为围绕对象的远处位置来收缩；激励器，该激励器连接到所述套箍，并且当被启动时使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩，以减少流过其中的血流；以及控制器，该控制器控制所述激励器。在一个实施例中，所述控制器控制所述激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，每一处理循环包括：套箍启动，其间，所述激励器使得所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩至收缩血压以上的压力，以阻塞通过所述远端位置的血流；缺血持续时间，其间，所述激励器使得所述套箍保持围绕所述远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过所述远端位置的血流；套箍释放，其间，所述激励器释放所述套箍，以允许血流通过所述远端位置；以及再灌注持续时间，其间，所述套箍保持为至少部分释放的状态，以允许血流通过所述远端位置。
在一个实施例中，所述缺血持续时间持续大约1分钟至20分钟。在一个实施例中，所述再灌注持续时间持续大约1分钟至20分钟。
在一个实施例中，所述远端位置是肢体。
在另一个方面，本发明提供了一种衣服，该衣服包括被配置为围绕对象的远端位置来收缩的套箍，其中，所述衣服是运动服。
在一个实施例中，所述衣服包括两个或更多个套箍，每一个套箍被配置为围绕对象的远端位置来收缩。
在一个实施例中，所述衣服是游泳衣。在一个实施例中，所述衣服是跑步衣。
在一个实施例中，所述套箍位于所述衣服的内表面上。在一个实施例中，所述套箍位于所述衣服的各层之间。
在一个实施例中，所述远端位置是肢体。在一个实施例中，所述肢体是上肢。在一个实施例中，所述肢体是下肢。
在一个实施例中，所述衣服进一步包括激励器，该激励器连接到所述套箍，当被启动时使得所述套箍围绕所述对象的所述远端位置来收缩。
在一个实施例中，所述衣服进一步包括控制器，该控制器控制所述激励器。在一个实施例中，所述控制器控制所述激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，每一处理循环包括：套箍启动，其间，所述激励器使得所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩到收缩血压以上的压力，以阻塞通过所述远端位置的血流；缺血持续时间，其间，所述激励器使得所述套箍保持围绕所述远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过所述远端位置的血流，所述缺血持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟；套箍释放，其间，所述激励器释放所述套箍，以允许血流通过所述远端位置；以及再灌注持续时间，其间，所述套箍保持为至少部分释放的状态，以允许血流通过所述远端位置，所述再灌注持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟。
在此将更详细地描述本发明的这些和其他方面以及实施例。
附图说明
附图不是按比例绘制的。在附图中，用详细的标号来表示各附图中所是示的每一相同或近乎相同的部件。为了清楚，可能没有对每一附图中的每一部件都进行了标注。
现在参考附图通过示例来描述本发明的各个实施例，在附图中：
图1是远端缺血预处理系统的一个实施例的示意图，该系统包括被配置为围绕对象的肢体收缩的可充气膨胀的套箍。
图2是RIPC系统的操作方案的一个实施例的框图。
图3示出被配置为围绕对象的肢体收缩的套箍的一个实施例。
图4是次最大运动测试的流程图。
图5是最大运动测试的流程图。
图6是示出控制和测试组在最大努力下的100米游泳时间的直方图。
图7是次最大运动测试的流程图。
图8是最大运动测试的流程图。
图9是示出RIPC对最大游泳时间的影响的图。
值用秒来表示。每条黑线代表不同的游泳好手。对于所有的组而言，N＝18。
图10是示出RIPC对于老鼠心脏中的梗塞大小的影响的柱状图，梗塞大小被表示为具有风险的面积的百分比。黑柱表示被灌注了来自控制对象(n＝4)的透析液(dialysate)的老鼠，并且灰色柱表示被关注了来自游泳好手(n＝9)的透析液的老鼠。值被表示为平均值±SEM。
具体实施方式
在此描述了本发明在不用反复锻炼的情况下使得运动机能提高。其通过诱发提高对血流不足和组织中的氧气水平降低的耐受性的自然机制来工作。用于诱发这些自然机制的刺激是通过导致运动机能增强状态的、流向肢体的血流的一系列短暂中断。该处理称为远端缺血预处理(RIPC)。RIPC是安全的处理，其涉及对器官或组织反复进行短暂的血流中断。在不被局限于任何特定理论或机制的情况下，认为RIPC释放了循环于身体周围的组织的血液中的保护因子，使得它们更能够承受延长的血流中断时间段，而在未保护的状态下所述血流中断时间段可能导致那些组织的死亡。例如，可以通过对手臂反复进行短时间段的血流中断来诱发对组织死亡的抵抗力(例如，在心脏病发作期间在到心脏肌肉的血流恢复后)。
运动机能的增强是与防止源自诸如如上所述的那些不利缺血事件的组织损害根本上不同的处理。迄今，RIPC仅显示在已经完全阻塞对于组织的血流(例如，可出现在心脏病发作时)的情况下有效。本发明考虑了其在非常不同的情况下的使用。在运动机能的增强上，没有对运动肌肉的血流的中断，相反会保持或增大该血流。而且，虽然在诱发机制上类似，但是最终效果是非常不同的。不是进行保护以免细胞损害或死亡，而是通过在健康对象以及包括具有心血管疾病的那些对象的其他对象承受运动的能力上的改善来迅速地显示这一点。
因此，本发明涉及这样的令人惊讶和出人意料的发现：可通过故意引入短暂缺血和再灌注事件来改善身体机能，即使在没有反复锻炼的情况下也是如此。具体地说，还已出人意料地发现，使得运动员进行这样的过程会改善他们的竞争机能。这是令人惊讶的，至少部分是由于迄今远端缺血预处理已被考虑用于要进行外科手术处理(并且由此将在外科手术操作期间经历缺血)的对象或由于他们的当前状态或病史(包括家族史)而导致预期经历缺血事件的对象。因此，之前已考虑将RIPC用于处理或防止缺血事件或用于降低预期出现的缺血事件的影响。在本发明之前，还没有理解到RIPC会在血流增大或保持不变而不是停止的情况下带来益处。
另一方面，本发明涉及使用RIPC来增强对象的身体机能。在一些实施例中，对象是健康的。根据本发明，对象不是被处理，不是防止任何不利事件，并且不是降低出现不利事件的可能性。而是本发明涉及期望改善或增强它们的身体运动或机能的水平的对象。通常，不对这些对象进行诱发缺血事件和再灌注事件的外科手术操作(即，针对这样的对象没有计划的选择性外科手术)。广义而言，就下述方面而言，这些对象可以被称为健康对象：他们未被计划来进行涉及或引起缺血或再灌注以及在一些情况下与这样的事件一致的组织损害的任何手术操作。因此，本发明在各个方面提供了益处，即使在没有不利的缺血事件(即，除了在RIPC期间诱发的短暂缺血之外的缺血事件)的情况下也是如此。
更具体地，在一些情况下，本发明涉及运动员，包括竞赛型运动员。这样的对象具有极大压力要提高成绩时间和/或其他判定的终点，而不能使用被禁止的机能增强药物。本发明的RIPC过程满足这个需要，因为它不涉及任何被禁用物质的使用，并且更重要的是，仅利用在身体中自然运行的固有处理。
然而，本发明不完全限于运动员对象，而是可以被应用到进行身体运动并且期望改善机能的任何对象。因此，对象可以具有平均运动员能力，甚至可能比平均值低的运动员能力，而仍适合于在此所述的方法。在一些实施例中，对象可能具有不良的心脏功能、心力衰竭或患有可限制运动机能的其他循环疾病。
这样的对象优选地是人，当然，也考虑非人对象。这样的非人对象包括但也不限于用于费力的竞赛(例如，赛跑)的任何动物，如马和狗等。
因此，在一个方面，本发明提供了一种用于增强身体机能的方法，该方法包括：在最大程度身体运动之前，对健康的对象进行远端缺血预处理过程。
在此使用的远端缺血预处理(RIPC)过程为至少一个循环的诱发的短暂缺血事件及其后的再灌注事件。通常，通过下述方式来执行这些过程：限制对象的肢体或外部组织(即，对象的“远端位置”)中的血流，然后去除血流限制，从而并且允许血液再灌注到肢体或组织。该过程可以包括单个循环或多个循环，包括2、3、4、5个或更多个循环。示例描述了使用4个循环的缺血和再灌注的机能增强。
限制血流通常采取向肢体或组织施加超过收缩血压(systolic pressure)(即，上收缩血压(supra-systolic pressure))的压力的形式。它可以在收缩血压以上(即大于收缩血压)大约5mmHg、大约10mmHg、大约15mmHg、大约2mmHg 0或更大的压力。因为收缩血压在对象之间是不同的，所以需要诱发缺血的绝对压力在对象之间可以是不同的。可以使用任何方法来实现血流限制，本发明在这个方面不受局限。通常，可以使用标准的血压套箍来实现这一点，当然，止血带也是适合的。下面描述用于执行RIPC的自动化装置的另外的示例。
诱发的缺血事件是短暂的。即，它的持续时间可以是大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟、大约5分钟或更多分钟。类似地，再灌注事件的持续时间可以是大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟、大约5分钟或更多的分钟。示例演示了4个循环的5分钟缺血和其后5分钟再灌注对于身体机能的影响。
如果使用肢体来执行，则可以使用上肢或下肢，而在一些情况下优选的是上肢。可以对其他远端位置执行该方法，所述其他远端位置例如但是不限于脚、手、手指、脚趾或这些位置中的任何一个或多个的组合。
在一些实施例中，在身体运动之前，并且通常不在身体运动期间，执行RIPC过程。可以在身体运动之前48小时内、24小时内、12小时内、6小时内、4小时内、2小时内、1小时内、30分钟内、20分钟内、10分钟内、5分钟内或在身体运动紧前执行该过程。可以在一天中或每天(每日)或在日、周或月的过程中的指定日期一次或多次执行每一个过程。在执行两个或更多个过程的情况下，并不要求这些过程在定时、循环数量和上收缩血压等方面是相同的。例如，缺血事件和再灌注事件中的任何一个或两者的时间长度对于各循环可以是不同的。
在一些示例中，在最大程度身体运动之前经历RIPC的对象不会显示或经历作为最大程度身体运动的结果的乳酸产生上的改变(例如，增加)。
除了它们的深刻影响之外，本发明的方法可以被用作长期训练过程，以便改善肌肉行动和机能。类似地，所述装置和系统可以被用作训练辅助，以便改善肌肉行动和机能。
在本发明的一些方面，所述方法旨在改善最大程度身体运动的效能。在此使用的术语最大程度身体运动(Maximal physical activity)表示对象最大限度地发挥其本身的行动。可以用本领域中已知的多种方式来测量发挥水平，该多种方式包括但是不限于心率范围、“谈话测试(talk test)”和Borg感知发挥等级(Rate of Perceived Exertion，RPE)。基于年龄和身体条件，发挥最大作用的行动的程度在特定的对象之间可以是不同的。尽管如此，在本领域中存在用于针对每一个对象来确定与中等的、有力的或最大的发挥程度对应的行动的水平的方法。
下面是一种用于使用心率来确定给定个人进行的运动的水平的方法。通常，从假设的最大心率220减去这个人的年龄。结果得到的数乘以基于所进行的运动的水平的百分比。中等强度运动对应于“年龄调整的”最大心率的大约50-70％。有力的强度运动对应于“年龄调整的”最大心率的大约70-85％。最大程度运动对应于高于“年龄调整的”最大心率的85％的任何运动。
如果使用Borg RPE，则分数19或20对应于最大程度的发挥，分数在15-18的范围中对应于有力的发挥，并且分数在12-14的范围中对应于中等发挥。
在其他实施例中，特别是在涉及患有心血管疾病的对象的那些实施例中，可以对运动进行限制。在这些和其他类似的情况下，考虑NYHA(NewYork Heart Association，纽约心脏协会)等级2-4的运动强度水平。
中等强度运动的示例包括但是不限于迅速地行走(每小时3英里或更快)、水中有氧运动、比每小时10英里慢的骑自行车、交际舞、网球(双打)和一般的园艺。
有力强度的运动的示例包括但是不限于竞走、慢跑或赛跑(例如，马拉松赛跑或竞赛)、往返游泳、网球(单打)、增氧健身舞、每小时10英里或更快的骑自行车、越野滑雪射击比赛、三项全能运动或其他单人或多人运动竞赛(例如，铁人竞赛)、跳绳、繁重的园艺(例如，连续的挖掘或锄地)、登山或携带重的背包徒步旅行等。
根据本发明会受益的运动在持续时间上可以是短的(例如，60分钟或更短时间，包括5、10、20、30、40、50分钟或更多分钟)，也可以是长的(例如，超过一个小时，包括2、3、4、5、6小时或更多小时)。
还可以受益于本发明的方法的身体运动包括与诸如海岸警卫营救行动(例如海上营救)的营救操作关联的行动、与快速第一反应行动(例如，火灾建筑物的营救人员)关联的行动、与肉搏战军事任务关联的行动等。
最大强度运动通常可以是在此描述的有力强度运动中的任何一种，只要它们是在个体对象的最大能力下执行的(即，全力以赴的尝试)即可。
应当明白，由于特定运动是要求中等、有力还是最大程度的发挥依赖于个体及其身体能力和条件，因此，本发明提供了用于改善针对前述运动中的任何一种涉及的机能。
还应当明白，本发明还考虑使用RIPC来改善次最大程度运动(Submaximal activity)的机能。示例显示RIPC在经历最大程度发挥的运动的竞赛游泳者中具有最大的可观察效果。这些对象经过高度训练，并且是身体最为健康的。本发明考虑用于较宽范围的对象和用于较宽范围的、包括次最大程度运动水平(类似于在此描述的中等或有力的发挥运动)的运动水平的机能增强。不如示例的竞赛游泳者身体健康的对象在也执行次最大程度行动时也可以受益于RIPC。
用于测量机能增强的方法基于所进行的特定运动而不同。例如，如果运动是游泳，则可以通过游特定距离(例如，50米、100米或更长)的时间来测量该增强。在示例中示出了这种测量，在经历RIPC的游泳者和经历虚假的调整(Sham conditioning)的游泳者之间观察到在100米往返时间上的显著差别。如果运动是赛跑，则可以通过跑特定距离(例如，50米、100米、200米、1英里、马拉松等)的时间来测量该增强。类似地，如果运动是骑自行车、速度滑冰等，则可以通过行进特定距离的时间来测量该增强。可以明白，在这些示例中，增强被显示为在执行所涉及的运动上所需的时间上的减少。其他适当的端点和读数对于本领域的普通技术人员是显然的。
使用在此提供的方法能实现的机能增强的程度在个体之间可以是不同的。通常使用在在虚假的调整和RIPC后获得的端点或读数之间的差来测量机能增强的程度。该差与虚假调整的读数的商表示所实现的改善。
在一些情况下，增强程度可以在0.5％-1％的数量级，但是仍然是在统计上显著的，并且更重要的是，是有竞争力的或在生理上是显著的。1％的增强的示例是针对没有进行RIPC的情况下需要平均100秒来进行的运动，减少一秒。在其他示例中，增强程度可以高达1.5％、高达2％、高达2.5％、高达3％、高达3.5％、高达4％、高达4.5％、高达5％、高达5.5％、高达10％、高达20％、高达30％、高达40％、高达50％或更高。
我们已经完成的研究显示这种技术改善了高度训练的游泳者的运动能力。在随机化的、不知情的交叉研究中，多个成人通过下述方式来经历RIPC：将上臂上的血压套箍膨胀5分钟以达到足够高的压力，以阻塞血流，其后，在套箍放气后进行5分钟的使血流向手臂的恢复。这个处理被连续地反复了另外3次，导致总共四次阻塞。作为控制，在另一种情况下，相同的个体经历相同的处理，但是血压套箍被膨胀到刚好10mmHg，而这不限制血流向手臂。游泳者不知道套箍压力的重要性，观察者不知道游泳者是否经过RIPC或控制过程，并且RIPC和控制过程的顺序是随机化的(50％的以RIPC为先，然后交叉到控制，50％的以控制为先，然后交叉到RIPC)。结果，每一游泳者在模拟的竞赛环境中以最大的努力进行2次连续的100米游泳，并且在统计上比较游泳时间。对于RIPC，游泳时间上有大约0.7秒的平均减少。这表示出统计上的显著改善，这提供了竞赛和生理优势。
对于改善能够被限制血流或肌肉力量的、在体育运动或行动期间的健康个体以及受心脏、循环或其他疾病限制的病人(例如，患有心力衰竭、心绞痛、周围性血管疾病、肺病的病人)对运动所诱发的疲劳的耐受，本发明是不明显的方法。
可以使用任何装置来执行RIPC，只要该装置能够诱发短暂的缺血和再灌注即可，不论是手动还是自动均可。
作为其最简单形式之一，可以使用血压计(即，通常用于测量病人的血压的仪器)来执行该方法。血压计的套箍被围绕病人的肢体(例如，手臂或腿)布置，并且被膨胀到大得足以阻塞通过该肢体的血流的压力(即，比对象的收缩血压大的压力)。该套箍被保持于膨胀状态，以在指定的时间段内阻止血流过该肢体，该时间段在此被称为缺血持续时间。在缺血持续时间后，从套箍中释放压力，以在指定的时间段内允许血液再灌注通过肢体，该时间段在此被称为再灌注持续时间。然后重新膨胀套箍，并且将该过程立即反复多次。
可以使用手动类型的止血带来以类似的方式执行该方法。也可以使用诸如在公布号为WO 83/00995的PCT申请中和在已公布的美国申请20060058717中描述的装置等装置。
在已公布的美国申请20080139949中描述了可以使用的另一种系统。这种系统的优点是它可以独立于开业医生而使用，并且它自动地诱发所需要的RIPC过程。在图1中部分地例示了这种系统，图1图示了套箍10、激励器12、控制器14和用户界面16。套箍配置为被布置成围绕对象的肢体15，诸如对象的手臂或腿。激励器在被启动时使套箍围绕肢体来收缩，以阻塞通过肢体的血流。控制器执行包括一次或多次地执行循环的方案。该循环本身包括：启动套箍以阻止血流，使套箍保持于启动状态中达到缺血持续时间，释放套箍，并且使套箍保持于释放状态以允许再灌注。
图2示出用于表示可以用于执行RIPC的方案的框图。该方案始于围绕对象的肢体来布置套箍。然后，启动系统，并且通过控制器来启动方案。在一个实施例中，通过专业医疗人员来启动系统。在另一个实施例中，对象可以启动系统。套箍收缩以向对象的肢体施加比收缩血压大的初始压力。如在此所述的，初始压力可以是系统的默认值，或可以被编程为特定的方案。然后，套箍放气以识别对象的收缩血压。这可以伴随着监视所述对象的科罗特科夫(Kirotkoff)声音或振动的开始。替代地或补充地，可以使用远程传感器(例如，手指上的对于流动的存在与不存在或流动的保持敏感的装置)。一旦已识别了收缩血压，则系统启动方案的第一循环。在一些实施例中，可以将收缩血压识别作为方案的初始部分。在此使用的术语“方案”和“过程”可以交换使用。
循环开始于套箍收缩以向对象的肢体施加目标压力，该目标压力比对象的收缩血压大某个量，该量是在方案中限定的。这阻塞了血流通过对象的肢体。在方案中所限定的缺血持续时间内，保持施加到对象肢体的外部压力。在缺血持续时间期间，系统针对压力释放准则来监视对象，该压力释放准则可以包括系统电力故障、系统电力尖峰和快速释放机制的手动激励。在缺血持续时间期间，该系统还监视对象的通过对象肢体的再灌注的任何迹象，从而增大套箍施加的外部压力，以防止这样的再灌注。再灌注的迹象可以包括科罗特科夫声音或振动的开始。在缺血持续时间过去后，套箍从对象肢体周围释放压力，以允许再灌注。在该循环中限定的再灌注持续时间，允许进行再灌注。
初始循环通常在再灌注持续时间后结束。此时，下一循环开始于启动套箍以围绕对象的肢体收缩、以在另一缺血持续时间阻塞通过肢体的血流。
图1中所示的套箍被配置为位于对象的肢体周围，并且当被启动时围绕肢体收缩。在一个实施例中，如图所示的那样围绕对象的上臂、小腿或大腿来缠绕套管，并且将套管紧固在位。套箍的各部分可以包括可用于将套管围绕对象的肢体紧固在位的钩和环型材料。激励器使该套箍膨胀，使肢体被限制于阻塞血流通过对象肢体的点。
所描述的套箍包括可膨胀的囊(未示出)，该囊容纳诸如空气等流体，以使套箍能够围绕对象的肢体来扩张和收缩。该囊由诸如柔性塑料或橡胶等不透气材料制成。连接端口18位于囊的一端，以允许空气在膨胀期间进入囊或在放气期间退出囊。该端口可以包括接合部件，以便于例如通过空气软管连接到激励器。这些特征可以包括螺纹和夹子等。虽然所说明的实施例包括置于套箍内的单个囊，但是应当明白，其他实施例也是可能的。例如，根据一些实施例，织物套管本身可以是不透气的，从而不需要独立的囊。在其他实施例中，可以将多个独立的可膨胀囊包含于共同的套管内，因此，本发明的方面在这一点上不受局限。替代地，套箍可以是无囊的。在本领域中已知无囊套箍。例如，参见美国专利No.6036718。
可以明白，本发明的装置和系统可以包括一个或多个套箍、一个或多个激励器和/或一个或多个控制器。例如，该装置或系统可以包括两个或更多套箍、一个或多个激励器(例如，一个激励器用于所有的套箍或每一个套箍一个激励器)和控制所有套箍和激励器的单个控制器。在包括两个或更多套箍的装置或系统中，套箍可以适合于用在上肢、下肢、上下肢和/或诸如手、脚、手指和/或脚趾等其他远端位置。
经历RIPC的对象的通常的大小可以显著不同，特别是在给出可以应用所述方法的种类的范围的情况下。在给出这种变化的情况下，可以期望可在宽的范围上调整的套箍的一些实施例，以容纳可以预期的多种对象肢体的周长。根据一些实施例，套箍包括长度大于三英尺的可膨胀织物套管，以便能够容纳多达三英尺的周长。套箍的实施例可以包括小达2英寸、1英寸或甚至更小的宽度，以便容纳包括新生婴儿等很小的对象的上臂或腿部。然而，应当明白，其他实施例可以被配置为包围更小范围的肢体大小，因此，本发明的方面在这一点上不受局限。
可以将各种装置用作激励器，以收缩围绕对象的肢体的套箍或释放套箍。如图1的实施例中所示，激励器包括气动泵，用于通过空气软管向可膨胀的套箍提供压缩气体。该激励器还包括放气阀20，该放气阀20在被启动时，打开可膨胀的套箍和外部环境之间的通道，以允许压缩空气从套箍脱离，使得套箍围绕对象的肢体松开。
气泵可以包括能够提供压缩气体的任何装置。根据一些实施例，气泵包括活塞式压缩机，但是也可以使用其他类型的泵，诸如离心泵和涡旋式压缩机等。根据一些实施例，泵可以被配置为以每分钟0.1至20立方英尺的速率来提供气流，并且头压力高达50psi。然而，其他流速和/或压力也是可以的，因此，本发明的方面在这一点上不受局限。
如上所述，激励器还可以包括释放机构，用于从对象的肢体周围释放套箍。在所述实施例中，该释放机构包括放气阀20，放气阀20被定位在控制器外壳内。如图所示，放气阀可以是螺线管，该螺线管在完全闭合和完全打开的位置之间迅速地移动，以迅速地从套箍释放空气，并且继而迅速地将套箍从对象释放开。根据一些实施例，例如象测量对象血压时会要求的那样，同一放气阀或另一放气阀也可以被启动，以缓慢地打开，以例如调整套箍的压力或实现更受控的压力的释放。
该系统的实施例可以包括安全部件，以允许将套箍从对象的肢体迅速地释放开。而且，这些实施例中的一些可以例如在对象感到不舒适时由对象容易地激活。在一个实施例中，安全释放装置22包括位于套箍之上或附近的大按钮。在这一点上，安全释放装置位于对象的可达范围内。在其他实施例中，安全释放装置可以包括独立的激励器，诸如可以用对象的自由手抓握的部件。启动安装释放装置可以使气动套箍的放气阀打开，由此允许从套箍迅速地排出空气。
该系统还可以包括连续运行的套箍释放机构。例如，可以在气动套箍内包含缓慢释放阀门，以从套箍中连续缓慢地释放压缩空气。该连续缓慢释放机构可以提供对象肢体的安全释放机构，即使在面临电力故障或可能阻止冗余的安装部件正确地操作的其他事件的情况下也是如此。由于连续缓慢释放机构不限于气动套箍，因此，可以将类似类型的机构包含在不利用可气动膨胀套箍的实施例中。
该系统的实施例包括控制器，该控制器从方案和系统中的任何其他传感器接收信息，以继而控制激励器执行RIPC。可以用多种方式中的任何一种来实现控制器和方案组合。例如，在一个实施例中，可以使用硬件、软件或组合来实现控制器和方案组合。当以软件实现时，可以在任何适当的处理器或处理器的集合上执行软件代码，而不论该任何适当的处理器或处理器的集合是被设置在单个计算机中还是被分布在多个计算机上。应当明白，执行在此所述的功能的任何部件或部件的集合可以一般被看作控制在此所述的功能的一个或多个控制器。可以用多种方式来实现该一个或多个控制器，例如使用专用硬件或使用利用微码或软件编程以执行如上所述的功能的通用硬件(例如，一个或多个处理器)。可以在一个或多个主计算机、一个或多个存储系统或可以包括耦合到该一个或多个控制器的一个或多个存储装置的任何其他类型的计算机中包括该一个或多个控制器。在一个实施例中，该控制器包括通信链路，用于无线地或经由电缆或光缆与远程位置进行通信。
在这个方面，应当明白，本发明的实施例的一种实现方式包括使用以计算机程序(即，多个指令)形式的方案编码的至少一种计算机可读介质(例如计算机存储器、软盘、致密盘、磁带等)，该计算机程序在被控制器执行时执行在此所述的本发明的实施例的功能。计算机可读介质可以是便携式的，使得其上存储的方案可以被安装到任何计算机系统资源上，以实现在此所述的本发明的各个方面。另外，应当明白，对于在被执行时执行在此所述的功能的方案或控制器的引用不限于在主计算机上运行的应用程序。而是，在此一般意义上使用术语方案来指示可以用于编程处理器以实现本发明的在此所述的各方面的任何类型的计算机代码(例如，软件或微码)。
该系统还可以包括一个或多个传感器26，所述传感器从对象和/或系统本身的部分接收信息。这样的传感器可以接收关于在对象的任何部分——包括被处理的肢体——中的血流的信息。这些传感器还可以接收关于系统的其他操作参数的信息，诸如气动套箍内的气压、由套箍施加的压力的直接读数或张力带的部分内的张力等。
气动套箍可以包括传感器，用于测量套箍内的压力。套箍压力通常直接表示套箍下的肢体的血管内存在的压力。如在此所述的，系统的控制器经常被编程，以将要在一个循环的缺血持续时间期间保持的特定套箍压力为目标。在包括气动套箍的实施例中，可以将压力传感器定位在套箍的加压空间内、空气软管内或甚至激励器本身内的任何位置。压力传感器还可以被定位在套箍的内表面上，以直接测量套箍和对象肢体的外表面之间的压力。在使用中，可以将套箍定位为使得压力传感器被直接地定位在对象的动脉上，以便提供对所感兴趣的血管处的压力的更直接的测量。
在一个实施例中，系统还可以包括一个或多个振动和/或超声波传感器28，用于识别科罗特科夫声音。科罗特科夫声音一般被理解为在心脏收缩和心脏舒张之间的压力从外部被施加到对象的动脉时存在。收缩血压与完全阻塞通过对象的血管的血流的压力阀相关联，并且在这一点上，可以被系统用作反馈，以识别当系统中的压力低得足以允许血流或高得足以阻塞血流的时候。
可以包括一个或多个传感器，以确认容纳套箍的肢体中的血流或再灌注的中断。例如，在一些实施例中，可以将脉动血氧计30定位在容纳套箍的肢体的远端部分上，诸如在肢体的手指或脚趾上。该脉动血氧计可以提供关于通过对象的血管的血液脉搏和使用氧气饱和的血红蛋白的百分比的信息。该脉动血氧计在通过肢体的血流不出现从而确认血流阻塞时检测到脉搏的不存在。而且，该脉动血氧计还可以检测使用氧气饱和的血红蛋白的百分比，该百分比在通过肢体的血流停止时降低。应当明白，还可以使用其他传感器来确认血流的停止，如使用光体积描记术换能器(Photoplethysmographic transducer)、超声波流换能器、温度换能器、红外线检测器和近红外线换能器，因此，本发明的方面在这一点上不受局限。
如上所述，系统包括方案(Protocol)，该方案通过控制器来引导系统的操作。方案的实施例包括循环，该循环包括套箍启动、缺血持续时间、套箍释放和再灌注持续时间。在方案的许多实施例中，可以多次反复进行循环。另外，方案的一些实施例包括收缩血压识别。
循环的套箍启动部分包括围绕对象的肢体收缩套箍，以阻塞通过肢体的血流。通过下述方式来实现套箍的收缩：控制器从方案中读取指令，如读取套箍压力的目标设定点，然后启动控制器将套箍带到目标设定点。可以通过在此描述的传感器和技术中的任何一种来感测目标设定点的获得。
在循环的缺血阶段期间，保持对象肢体周围的压力，以防止通过肢体的血流再灌注。被称为缺血持续时间的缺血阶段的长度通常由医生或其他专业医疗人员来限定，并且被编程于方案。缺血持续时间可以短达几秒或长达20分钟或甚至更长，而本发明的方面在这一点上不受局限。在一些实施例中，缺血持续时间在同一方案期间在各循环之间是不同的，而在其他实施例中，缺血持续时间保持不变。
控制器发挥作用以将由套箍施加的压力保持在对象的收缩血压以上的设定点。套箍的实施例可以随着时间而相对于对象肢体释放开，由此降低压力，并且最后允许再灌注。这可以由各种因素来引起，这些原因包括对象肢体中的肌肉放松、套箍围绕肢体的伸展、漏气(有意或无意)等。为此，传感器可以向控制器提供压力读数，作为反馈。控制器可以测量设定点和实际压力读数之间的任何差，并且可以向激励器提供任何必要的命令，以补偿该误差。
可以使用各种手段来限定控制器在缺血持续时间期间的适当设定点。根据一个实施例，医生(或其他专业医疗人员)手动地向方案内输入设定点。替代地，医生可以根据对象的收缩血压来选择设定点。在一个实施例中，可以将设定点选择为超过这个对象的收缩血压的固定压力量，如在收缩血压以上5mm Hg、10mm Hg、15mm Hg、20mm Hg、25mm Hg、30mm Hg或超过对象的收缩血压的任何其他固定数量。在其他实施例中，可以将设定点定义为对象的收缩血压的百分比，如收缩血压的102％、105％、110％、115％和其他百分比值，而本发明的方面在这一点上不受局限。在收缩血压以上的点可以由专业医疗人员来设置，并且可以取决于几个因素，这些因素包括但是不限于对象的大小、对象肢体的大小、对象的血压和血流停止的确认等。
根据一些实施例，方案包括用于识别对象的收缩血压的阶段。在传感器监视肢体的科罗特科夫声音或振动的开始的同时，可以用系统的方式从被视为收缩血压以上的点允许套箍从围绕对象肢体松开。一旦识别了收缩血压，则该方案可以在正常的过程中继续进行。
可选地，收缩血压的识别可以在方案期间的任何时间出现或根本不出现。根据一些实施例，每一循环以对象的收缩血压的识别开始。在其他实施例中，可以在方案的初始部分期间仅识别一次收缩血压。在其他实施例中，当在每一循环的套箍释放部分期间释放套箍时，可以识别收缩血压。但是，如在此所述的，在方案期间可以根本不进行收缩血压的识别，而本发明的方面在这一点上不受局限。
该系统可以被配置为在缺血持续时间期间调整压力设定点。如在此所述的，该系统可以包括检测再灌注的开始的传感器。例如，可以通过检测科罗特科夫声音或振动的存在来完成这一点。缺血持续时间期间的科罗特科夫声音的存在可以表示套箍压力已经下降到收缩血压以下，或收缩血压已经升高到超过之前在收缩血压以上的设定点。补充或替代地，可以使用其他装置，例如包括检测流动的存在或不存在的数字装置。在该情况下，控制器可以基于新识别的收缩血压和/或其他信息来调整设定点，并且在这一点上，可以识别和防止可能在这种情况下出现的不需要的再灌注。
循环的套箍释放部分在缺血持续时间的结束开始，并且包括套箍释放直到舒张血压以下的点。根据一些实施例，套箍释放包括释放套箍的压力或张力。在使用气动套箍的实施例中，这可以仅与将放气阀移动到完全打开位置以允许套箍压力的迅速降低和围绕对象肢体的套箍的相应的迅速释放相关联。然而，应当明白，在其他实施例中，套箍释放可以用更缓慢、更受控的方式出现，而本发明的方面在这一点上不受局限。另外，如在此所述的，套箍释放可以伴随监控科罗特科夫声音或振动的开始以识别或确认对象的收缩血压。
在循环的实施例中，再灌注持续时间跟随套箍释放。在称为再灌注持续时间的时间段，允许通过肢体的再灌注。像缺血持续时间那样，再灌注可以被允许不同的时间长度，短达5秒、一分钟或更多并且长达20分钟或更长。在共同方案期间再灌注持续时间在各循环之间可以保持不变，或可以针对每一循环之间均是不同的，而本发明的范围在这一点上不受局限。
方案可以包含任何数量的循环。如在此所述的，同一循环可以被简单地重复多次，如重复2、3、4次或更多次，以完成方案。替代地，可以使用不同的参数来编程方案的循环，该不同的参数例如是不同的缺血持续时间、再灌注持续时间、缺血持续时间期间的压力设定点等。
在一些实施例中，系统可以包括数据记录部件，该部件记录在方案的所有阶段期间的诸如套箍压力或张力等系统参数。还可以记录操作的时间的日期。系统还可以记录其他特征，诸如用于识别对象的个人信息。
系统的实施例可以包含用于向对象或专业医疗人员通知关于方案的进展的各种部件。可听或可视指示器可以伴随方案的阶段的任何一个。例如，时钟可以示出对于方案的给定部分或整个方案已经过去或剩余的时间量。实施例还可以包括用于使对象和/或专业医疗人员保持被通知的其他部件，而本发明的方面在这一点上不受局限。
根据一些实施例，该系统包括用于防止对象的窜改或偶然的重新编程的部件。例如，在一些实施例中，可以仅在输入代码后才能访问该可重新编程的部件。这可以防止对象错误地重新编程该方案或干扰系统的操作。应当明白，还可以使用其他装置来防止偶然的重新编程，如使用电子密钥、或机械锁等。
该系统可以被配置为应用于多种环境中。例如，该系统可以被安装在具有脚轮的便携台上，以便于容易移动。该台可以在方便对象的高度处将控制器、用户界面和连接定位到套箍。在其他实施例中，该系统被配置为用于便携使用。在这样的实施例中，该系统可以被配置为容易布置到手提箱内，以便于运送。
该系统也不限于图1的实施例中图示的部件。例如，根据其他实施例，如同图3中所示的那样，套箍可以被配置为通过替代机构来限制对象的肢体。在所说明的实施例中，套箍被配置为具有定位在一端的齿合机构的带。在使用中，该带被缠绕在对象肢体周围，带的自由端通过齿合机构。在这样的实施例中，激励器可以包括将带的自由端进一步拉过齿合机构、以将套箍围绕肢体收缩或释放齿合机构将带释放以继而将带从肢体上释放的机构。如止血带机构等其他机构也是可以的，而本发明的方面在这一点上不受局限。
如上文参考图3描述的，一些实施例可以具有套箍，该套箍包括不膨胀但通过另一机构围绕对象肢体而收紧的带。在这样的实施例中，激励器可以包括张紧机构，该张紧机构被配置为将带的一端分别相对于带的其他部分移动，以将带张紧。如图所示，该机构可以包括外壳内彼此接近地固定的相对的辊。该外壳包括：缝隙，用于容纳带的自由端；以及固定点，用于固定地附接到带的相对端。带的自由端进入该缝隙并且在辊之间通过。该辊可以由例如电机机械地启动，以相对于彼此而旋转，以将自由端拉过外壳并且因此将该带围绕对象肢体收紧。
张紧机构可以包括安装在齿合的自由轮机构上的相对的辊。该自由轮机构允许带在具有最小阻力的一个方向上拉过所述缝隙，使得带可以迅速地被拉到围绕对象肢体的舒适位置。自由轮机构还可以防止带在松开的方向上移动通过所述缝隙，除非释放该机构或启动相对的辊。应当明白，不是所有的实施例都包括自由轮机构，而本发明的方面在这一点上不受局限。
相对的辊在任一方向上旋转，以在使用期间收紧和放松带。当需要时，所述辊可以迅速地旋转，直到带获得特定的张力。辊可以进一步被启动以在使用期间对带中的张力进行较小的调整。当要从对象的肢体释放套箍时，可以释放齿合机构或离合器，使得允许相对的辊自由地移动，从而迅速地释放张力。
因此，本发明的一个方面是提供一种用于远端缺血预处理的系统或装置，该系统包括：套箍，被配置为围绕对象的远端位置来收缩；激励器，连接到该套箍，并且当被启动时使得该套箍围绕该对象的该远端位置收缩，以减少流过其中的血流；以及控制器，控制该激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，每一处理循环包括：套箍启动，其间，该激励器将该套箍围绕该对象的该远端位置收缩到收缩血压以上的压力，以阻塞通过该远端位置的血流；缺血持续时间，其间，该激励器将该套箍保持围绕该远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过该远端位置的血流，该缺血持续时间持续至少一分钟；套箍释放，其间，该激励器释放该套箍，以允许血流通过该远端位置；以及再灌注持续时间，其间，该套箍保持在至少部分释放的状态，以允许血流通过该远端位置，该再灌注持续时间持续至少一分钟。该远端位置可以是肢体，虽然不如此限制。
该装置可特别适合用于运动环境中。例如，可以用被紧固到诸如手臂或腿等远端位置的方式来配置套箍。例如，套箍可以与弹性处理的外壳相关联，或它本身可以被弹性处理(只要它不影响由本发明考虑的缺血和再灌注事件即可)。替代地或补充地，它可以整体或部分地附接到或包含到衣服内，所述衣服包括袜子、鞋、跑步服(跑步衣、跑步夹克、跑步裤子)、游泳衣(例如游泳服，包括鲨鱼皮泳衣等)等。在全身衣服的情况下，该装置可以位于衣服的手臂和/或腿部部分中。该衣服可以被配置为使得提供外部绳缆或出口，电源线可以连接到该外部绳缆或出口，或者装置的其他元件(例如控制器，电源等)可以连接到该外部绳缆或出口。替代地，所述衣服可以被配置为使得该装置可以在衣服中所包含的两种材料之间或两层之间穿过。在其他实施例中，肩带和/或皮带可以与该装置相关联，以便提供支持。该装置可以包括防水外壳，或者它可以以其它方式而被设计为防水的，或者它可以具有防水元件。该装置可以包括外壳，该外壳保护该装置，以防诸如汗液等体液(例如，它可以是“防汗的”)。在这些和其他实施例中，该装置可以包括塑料或其他防水外壳。
在该装置用于诸如赛跑种类的动物(例如，狗、马等)的情况下，它可以被适当地配置为用于这样的使用。作为示例，该装置可以被设置或包装在用于在竞赛前为动物(例如，马)保暖的披盖(例如，披风)中。
在此使用的衣服是任何形式的服饰或服装。该衣服可以是在身体运动期间或在身体运动之前的热身期间穿戴的服饰或服装。该装置(或系统)可以被设置在衣服的内层或内表面上，使得它接触对象。可以将该装置(或系统)设置在衣服的层之间，使得它不接触对象。当与衣服相关联地被设置时，该装置(或系统)可以包括套箍并且可选地包括激励器。在一些情况下，该装置不包括电源(例如，电池和/或绳缆)，并且/或者，该装置不包括控制器。当要执行远端缺血预处理过程时，包括套箍的装置可以连接到激励器和/或控制器和/或电源。包含具有套箍的装置(没有激励器和/或控制器和/或电源)因此会限制添加到衣服的质量(或重量)，从而允许在训练和执行时段穿戴该衣服。在一些情况下，套箍可以是一次性使用的。衣服可以与便携的、自包含的(单独的)激励器和/或便携的、自包含的(单独的)控制器和/或便携的、自包含的(单独的)电源一起来提供。因此，可以明白，该装置的一个或多个元件(例如，套箍)可以与衣服相关联(因此被称为被整合或包含在衣服内)，并且/或者，该装置的一个或多个元件(例如，电源)可以在物理上与衣服分离。本发明考虑下述套件：该套件包括衣服和该装置的任何物理上分离的元件(包括激励器、控制器和/或电源)。
本发明进一步考虑通过直接连接或以无线方式进行的该装置的操作。无线操作可以包括该装置的无线控制。例如，控制器可以与套箍和激励器物理地分离，但是可以与这些元件之一或两者无线地接触。这种配置允许在一定距离处控制套箍和/或激励器，并且可以减小该装置的整体重量。无线控制器包括包含智能电话的移动装置和可以被编程和/或可以上载用于控制激励器和/或套箍的操作的计算机应用的其他无线手持装置。无线控制器还可以引导电源关断和/或接通。市售无线控制器的非限定示例包括iPhoneTM、iPodTM、iPadTM和BlackberryTM等。可以理解，这样的无线装置允许对套箍和/或激励器进行远程控制。在该情况下，套箍和/或激励器可以进一步包括超越机构(override mechanism)，该机构允许穿戴衣服的对象(或附近的某人)超越远程指令。
本发明的方面不限于在此说明的套箍的实施例。
示例
示例1：竞赛运动员的运动机能
精英运动员(特别是游泳者)的运动机能被认为受到骨骼、心脏和呼吸肌肉疲劳的限制。在此，我们示出缺血和再灌注的重复循环的有意引入可以增强这样的精英运动员的机能。
总结
11个年龄在13至18岁的国家级游泳者被随机化到真实预处理或虚假预处理(Sham preconditioning)。预处理方案由上肢缺血(5分钟-被膨胀到上收缩血压的标准血压套箍)和再灌注(5分钟)的四个循环构成。虚假预处理介入由同一方案构成，但是将套箍膨胀到10mmHg的压力。每个对象交叉通过随后的一周。在研究1中，对象执行两个标准化的次最大递增游泳机能测试，并且测量在每一个递增之间的游泳速度、血液乳酸和心率。研究2(n＝8)查看使用游泳者的优选游泳方式的100米的2个连续竞赛游泳期间的RIPC的效果，以便估计对最大运动机能的影响。所有的测量由不知道上述方案的观察者来记录。
在研究1中，RIPC对于递增的次最大运动机能没有影响。临界速度(游泳速度和心率之间的关系)是虚假处理后的1.36±0.12相对RIPC后的1.35±0.12m/s，p＝0.50。；类似地，乳酸(13.6±2.4vs.12.9±2.7mmol/L，p＝0.22)和最大心率(187.0±9.9vs.188.0±10.0，BPM，p＝0.60)也不变。然而，在研究2中，与RIPC相关联的划水数量上的增大不显著(28.6±8.8(虚假处理，sham)相对29.6±8.3str/50m，p＝0.17)，但是观察到游泳时间显著改善(64.9±3.9(sham)相对64.0±3.7s，p＜0.05)。这种改善并不以提高的乳酸产生(p＝0.46)为代价。使用针对重复测量和处理分配顺序而调整的线性回归模型，使用RIPC的竞赛游泳时间(p＝0.009)有0.93±0.35秒的降低。
介绍
缺血由流向特定器官或组织的血流突然中断以及因此导致的氧气供应的突然中断而引起。缺血-再灌注已经隐含在多种疾病中，并且可以由不同的机制而引起，所述不同的机制的最常见者是阻断血块、不良的系统灌注和血管伤害。例如，作为成人死亡的主要起因(参考文献1)的缺血性心肌衰弱疾病是由阻挡受损的冠状动脉或旁路的血管的血块而引起的。缺血预处理是最有效的内生机制，其已经被证明对组织进行保护以防缺血再灌注损伤。这种局部缺血预处理的保护效果源自对目标组织的短时间的、非致命的缺血时段(参考文献2、3)。然而，因为预处理要求目标器官中的短期缺血，从而可能导致需要保护的器官的功能紊乱，因此，预处理难以在临床上应用。
远端预处理(RIPC)是更与临床相关的刺激。这个概念最初被描述于动物心脏的不同区域中(参考文献4)。我们近来证明这种概念可以被扩展到人，示出了通过将标准血压套箍膨胀得高于收缩血压而诱发的对肢体骨骼肌肉的四个5分钟的缺血时段会保护心脏和肺以防在使用心肺动脉分流进行心脏手术的儿童受到缺血再灌注的伤害(参考文献5)。
本发明涉及使用RIPC来增强运动机能。特别地，游泳代表独特的生理挑战。游泳者必须对付高强度运动期间对他们的呼吸频率施加的限制，导致肌肉生理、技术和换气之间的独特交互。高强度游泳期间会限制运动呼吸过度(参考文献6)，这是因为转弯或抬头呼吸可能危害正确的划水技术的执行(参考文献7)。在高强度游泳期间，屏住呼吸会导致氧气的动脉部分压力(PaO2)的显著降低、相对于非频率控制的呼吸(PaO2不变、pH不变、PaCO2降低)而言降低的血液pH(提高的[H+])、但相对于非频率控制的呼吸不变的二氧化碳的动脉部分压力(PaCO2)(参考文献8)。游泳要求运动员维持高的能量消耗率和竞赛中的大约百分之20至30的呼吸暂停(参考文献9)。在给出这些限制和它们的生理结果的情况下，可能在竞赛游泳期间出现运动诱发的动脉低氧血症(EIAH)。这种EIAH可能是对于最大游泳运动中的生理限制负责的骨骼、呼吸和心脏肌肉的疲劳的发展的显著贡献者(参考文献10)。
我们在此证明，在运动之前进行远端预处理以下述方式使得组织对极端运动的不利新陈代谢更耐受：它修改了组织对缺血的响应，因此，能够通过远端预处理来改善游泳成绩。
方法
病儿研究伦理委员会医院(Hospital for Sick Children Research EthicsBoard)批准了在研究启动之前注册的方案(标识符：NCT00761566)。从来自加拿大多伦多城的竞赛游泳队中选择了对象。在该研究中包括先前在国家冠军资格标准中获得游泳成绩时间的、年龄在13和18岁之间的健康的男或女性游泳者。在任何一个研究日之前48小时内患有糖尿病、近期疾病、近期外科手术或任何医疗介入的对象被排除。在该研究的登记之前获得了知情同意。
计算机产生随机化列表。在不透明的信封中密封了随机化代码。在被包括于该研究中后，运动员被分配了信封。对象被随机化，以接收4个5分钟循环的上肢缺血，这4个5分钟循环被间隔以5分钟再灌注，或接收虚假处理过程。通过使用被膨胀到比收缩动脉压力大15mmHg的压力的血压套箍来实现缺血，同时，对于虚假过程，使用相同的循环方案，但将血压套箍仅膨胀到10mmHg。“再灌注”时间段由完全的套箍放气后的5分钟构成。在被与前一研究日期分开一周的随后的研究日期，针对对象进行他们还未接收的介入。所有的研究调查者和参与者对于研究的持续时间的处理分配均不知情。未向调查者披露组的分配，直到统计分析结束，并且未告知运动员哪种膨胀会对他们的游泳成绩有益。在不同的游泳成绩测试之前，游泳者游泳以进行他们的正常热身。
在这个示例中使用的次最大运动游泳方案已经在先前得到验证(参考文献7、11)。在大池(即，50米长)中进行测试。在游泳测试之前，测量参与者的重量和高度(参考文献12)。每一个次最大游泳测试由从推动开始(Push start)起以6分钟的步调时间进行的一组7x200米游泳组成。这意味着通过用于完成200米所需的时间量来确定在随后的努力之前的休息时间段的长度。研究者计算在测试之前每一个200米游泳所需的速度，并且在测试开始之前向参与者通知这些目标速度。每一个目标速度基于参与者的最佳时间的固定百分比。例如，以导致等于个人的最好时间+35秒的时间的速度游第一个200米。其后，以比前一次快5秒来完成每一个随后的200米。最后一个(第七个)200米游泳是“全力以赴”的最大努力执行。对于每一游泳递增，测量和记录时间、心率、划水速度和血液乳酸。游泳者被请求以他们最佳的游泳方式(例如自由式、仰泳、蛙泳、蝶泳、个人混和泳)来完成成绩测试。
还在大池中完成最好游泳成绩测试。要求游泳者以100％的努力使用他们的最佳游泳方式来游100米。在测试前后测量血液乳酸。还测量时间和划水速率。
该研究的主要端点是临界速度上的改善，所述临界速度被定义为在次最大运动测试期间预处理对象的平均心率和游泳速度之间的关系。最大运动测试的主要端点是游泳时间(被计算为游泳100米所需的以秒计的总的时间)。次要端点是峰值血液乳酸水平上的降低和划水速率上的改善。
统计分析
根据需要将数据提供为具有标准偏差的平均值、具有最小和最大值的中值与频率。使用Fisher的精确的x检验法(chi-square)和成对t测试来评估各组之间的未调整的差别。针对重复测量和处理分配的排序而调整的线性回归模型被建立，以评估随机化之外各组之间的差别。针对性别、风格、测试时的年龄、高度、重量和内部等级对回归模型的进一步调整不会改变结果。统计分析限于完成两种研究介入的病人。使用SAS统计软件v9.1(The SAS Institute，Cary，NC)来执行所有的统计分析。
结果
总共12个运动员对随机化是合格的。首先完成次最大运动测试(图4)，并且11个对象完成两种介入。随后，8个对象接收研究的第二部分以及最大运动机能测试(图5)这两种介入。一个运动员由于疾病在第二测试日从该研究中退出。三个运动员因为与他们的竞赛日程的冲突而未能参与最大成绩测试。表1提供了研究中包括的精英游泳者的特性。没有方案偏离。
这种小研究未显示可观察到的、RIPC对精英运动员中的次最大运动机能的影响。在针对处理的顺序而调整和未调整的模型中，我们未能发现RIPC对于运动机能的指标的任何一个的任何显著影响。表2示出了RIPC对于次最大成绩的所有指标的影响。对于被定义为游泳速度和心率之间的关系的临界速度，没有任何可观察到的影响。最大心率和心率斜率看起来未被预处理方案改变。最后，在4mmol/L的乳酸浓度下获得的速度看起来也未受影响。表3示出使用针对重复测量和处理分配的顺序而调整的线性回归模型的、RIPC对同一运动次最佳成绩指标的影响。
在精英游泳者中，RIPC与最好成绩的改善相关联，而没有乳酸产生上的改变。表4示出RIPC对于最好成绩的指标的影响。RIPC与在100米的竞赛游泳时间中的显著改善和划水数量增多的趋势相关联。而且，未以乳酸产生增多为代价来获得游泳时间上的这种改善。最后，使用针对重复测量和处理分配的顺序而调整的线性回归模型，在竞赛游泳时间上有0.93±0.35秒的减少(p＝0.009)(表5)。
对于虚假处理或RIPC介入，都未记录不利的事件。
讨论
在这种研究中，首先评估预处理对于运动机能的影响，RIPC与精英游泳者中的改善的最好成绩相关联。RIPC与以100％的努力游100米所需的时间的0.93(±0.35，p＝0.009)秒的减少相关联。
RIPC是已知保护组织免受缺血和再灌注损害的现象，缺血和再灌注损害通常是作为流向组织基底的血流中断的结果，如可在心脏外科手术或心急梗塞期间出现。虽然运动与充血相关联，但是我们假设并且在此证明RIPC可以修改运动肌肉的响应。在并非意欲被任何具体理论或机制所约束的情况下，假定RIPC允许线粒体更快地摄取乙酰辅酶A(Acetyl-CoA，醣酵解的分解产物)，因此将乳糖累积保持在新陈代谢上可接受的水平，并且有助于相对于运动而言有氧产生的ATP。
与机制无关的，时间上的0.93秒的减少在统计上是显著的，并且对于游泳者也具有主要的生理和竞赛上的重要性，这是因为它表示游泳时间上的1.45％的改善。先前已提出竞赛成绩上的0.4％的改善是“在竞赛上显著”的改变(参考文献16)。迄今已经示出改善游泳机能的最重要的因素是训练。然而，诸如呼吸肌肉训练(参考文献11)和鲨鱼衣(参考文献17)等其他辅助也已经证明会改善游泳成绩。例如，使用全身鲨鱼衣服来游泳的运动员在成绩上平均改善2％，导致他们在竞赛中的广泛使用。我们的数据示出RIPC是有益的，并且在给出其“自然”机制的情况下，RIPC是用于成绩增强的合法辅助手段。
示例2：对竞赛运动员的更新的研究
总结
通过交叉，针对RIPC(5分钟手臂缺血/5分钟再灌注的4个循环)或虚假处理来随机化13至27岁的国家级游泳者。在研究1中，对象(n＝16)执行两个递增的次最大游泳测试，并且测量游泳速度、血液乳酸和心率。对于研究2，对象(n＝18)执行两个最大竞赛游泳。为了检查可能的机制，在RIPC前后采用的血液样本被透析，并且用于以Langendorff制备来灌注老鼠心脏(n＝10)。将梗塞面积与在RIPC前后从非运动员控制者获得的透析液作比较。RIPC向血流内释放保护因子，该保护因子减小老鼠的梗塞面积(对于控制对象和游泳者p＜0.05)。RIPC对于次最大运动成绩没有影响。然而，RIPC与下述部分相关联：0.7秒的100米最大游泳时间的平均改善(p＝0.04)、相对于个人最好时间的游泳时间上的改善(p＝0·02)和在平均国际游泳联邦点上的显著改善(p＝0.01)。
RIPC改善精英游泳者的竞赛成绩。这种技术适用于运动耐受有限的其他体育运动和临床症状。
方法
执行双盲交叉随机化控制测试。病儿研究伦理委员会医院批准了在研究启动之前注册的方案(标识符：NCT00761566，2008年11月注册)。从国家级和国际级的加拿大竞赛游泳队中选择了对象。在该研究中包括了先前在国家冠军资格标准中获得游泳成绩时间的、年龄在13和27岁之间的健康的男或女性游泳者。使用由国际游泳联合会(FINA)识别的国际点分数系统(参考文献27)来评估游泳者的最佳成绩，FINA的国际点分数系统允许在不同的游泳比赛项目(自由式、仰泳、蛙泳、蝶泳、个人混和泳)的任何一种中比较男和女游泳者的成绩。这种系统将点分数归结于被缩放到1000点(1000点的分数等于在该比赛项目的历史8个最快时间的平均值)的每一游泳。在研究中包括分数在700以上的对象。在研究日的任何一个之前48小时内患有糖尿病、近期疾病、近期外科手术或任何医疗介入的对象被排除。在该研究的登记之前获得了知情同意。在独立的情况下，我们在控制对象和游泳者的子组中执行试验研究，以评估RIPC期间的体液预处理因素的释放。使用相同的RIPC方案在RIPC前后获得血液样本，并且使用我们先前描述的Langendoff方法来准备血液样本用于体外验证(参考文献21)。
计算机产生随机化列表。在不透明的信封中密封了随机化代码，并且在运动员登记于研究中后，将随机化代码分配到运动员。对象被随机化以接收4个5分钟循环的上肢缺血，这4个5分钟循环被间隔以5分钟的再灌注，或接收虚假处理过程。通过将血压套箍膨胀到比测量的收缩动脉压力大15mmHg的压力来实现缺血。对于虚假过程，将血压套箍仅膨胀到10mmHg。“再灌注”时间段由完全的套箍放气后的5分钟构成。在与前一个研究日期分开一周的随后的研究日期，对象进行他们还未接收的介入。所有的研究调查者和参与者对于研究的持续时间的处理分配并不知情。未向调查者披露组分配，直到统计分析结束，并且未告知运动员哪种膨胀会对于他们的游泳成绩有益。在不同的游泳成绩测试之前，游泳者游泳来进行他们正常的热身，并且在每一个测试情况下，这是相同的。图7和8示出了用于次最大和最大运动测试方案的病人招募和随机化的细节(参见下面)。
先前已经报告了次最大运动游泳方案(参考文献11、28)。在大池(即，50米长)中进行测试。在游泳测试之前，测量参与者的重量和高度(参考文献12)。每一个次最大游泳测试由一组7个依序的200米游泳组成。每一个200米游泳以6分钟间隔开始，并且从推动开始(push start)起开始。教练在测试之前计算每一200米游泳所需速度，并且在测试开始之前向参与者通知这些目标速度。每一个目标速度基于参与者的最佳时间的固定百分比。例如，以导致等于个人的最好时间+35秒的时间的速度游第一个200米。其后，以比前一次快大约5秒来完成每一个随后的200米。对于每一个游泳递增，测量和记录时间、心率(RS 800，Polar Electro Inc.)、划水速度和血液乳酸。在完成每一次游泳之后，针刺手指获得血液样本，并且使用乳酸ProTM LT-1710分析器(Arkray Lt.，日本)来分析该血液样本大约两分钟。游泳者被要求以他们最佳的游泳方式(例如，自由式、仰泳、蛙泳、蝶泳、个人混和泳)来完成成绩测试。
也在大池中完成最大游泳成绩测试。游泳者以100％的努力使用他们的最佳游泳方式来游优选的游泳长度100米(n＝16)或200米(n＝2)。在测试前后测量血液乳酸。还测量时间、血液乳酸和划水速率。在完成游泳之后，针刺手指获得血液样本，并且使用乳酸ProTM LT-1710分析器(Arkray Lt.，日本)来分析该血液样本大约两分钟。在大学游泳竞赛或在“计时赛”竞赛设置中进行最大游泳成绩测试。在这两种情况下，两种测试条件中热身过程是相同的。该次最大研究的主要端点是临界速度上的改善，该临界速度被定义为递增运动测试期间最大心率和游泳速度之间的外推相交(extrapolated intersection)。最大运动测试的主要端点是游泳时间。我们的次要端点是峰值血液乳酸水平上的改变和划水速率上的改变。
与Langendorff方案相关的所有动物方案由位于多伦多的病儿医院动物福利和使用委员会批准，并且与NIH(1996年修订的NIH公布No.85-23)公布的Guide for the Care and Use of Laboratory Animal一致。在对9个少年国家级游泳者和四个控制健康非运动员对象进行RIPC前后，获得血液样本(30ml)。已经在前一公布(参考文献21)中详细描述了我们的试验方法。简而言之，血液收集于肝素化管中，并且将立即布置在冰上，然后在室温下以3000rpm进行离心分离20分钟。血浆小部分被谨慎地去除，而不干扰血沉棕黄层(Buffy coat)，并且它被布置在12-14KD透析袋中(Spectrapor，USA)，并且相对于10或20倍的体积的Krebs-Henseleit溶液被透析。对于在Langendorff系统中的使用，通过在10X的Krebs-Henseleit缓冲储备中调整下述盐来等渗压地产生透析液：NaCl 130mmol/L，MgSO4·7H2O 0·5mmol/L，KCL 4·7mmol/L，CaCl2 1·0mmol/L，KH2PO4 1·2mmol/L，HEPES 20mmol/L。最后，通过增加碳酸氢钠(NaHCO3)和葡萄糖来将pH调整为7.4。透析液被平衡到37℃，并且被氧化20分钟，然后在老鼠Langendorff中使用。老鼠被使用戊巴比妥(pentobartital，60mg/kg ip)麻醉，并且心脏被切除、使用冷盐冷冻，并且在显微镜下通过主动脉而被插管。然后将心脏在Langendorff模式下使用在37℃下修改的Krebs-Ringer缓冲液灌注，该缓冲液由(以mM计)119NaCl、4·8KCl、1·3CaCl2、1·2KH2PO4、1·2MgSO4、25NaHCO3构成。将填充水的乳胶气球经由二尖瓣布置在左室腔中。这个气球连接到压力传感器，并且保持6mmHg的恒压。连续地监视峰值左室产生的压力(LVP)。每一心脏经历初始的20分钟稳定时间段。然后使用人透析液灌注该心脏，并且将其随后进行30分钟的全局零流动缺血，随后进行60分钟的缺血后再灌注。在整个试验中记录血液动力测量，包括心率(HR)、峰值左室内压(LVP)、压力增大的最大速率(+dP/dtmax)、压力减小的最大速率(-dP/dtmax)和冠状动脉血流量。在完成Langendorff方案后，在被浸没在高钾溶液中后，使用液态氮来冷冻心脏，然后在-80℃下存储它。心脏然后被置于切片机矩阵中，并且被分割为1至2毫米厚的薄片。将该薄片浸没在1.25％的2，3，5-氯化三苯基四氮唑(triphynyl-tetrazoliumchloride，TTC)(西格马T8877)中，并且在恒温水槽中在40℃下保持15分钟。然后将薄片在10％的福尔马林中固定。使用photoshop来拍摄和扫描该固定的薄片，并且将梗塞面积的百分比表达为与全部左室面积的比率。
统计分析
根据需要将数据提供为具有标准偏差的平均值、具有最小和最大值的中值与频率。在成对t测试中评估真实RIPC和虚假RIPC之间在运动机能之间的差别。使用学生的t测试来评估在使用精英运动员的透析液和正常的控制者的透析液灌注的老鼠心脏之间在梗塞大小上的差别。通过复合物对称协方差结构，在针对重复测量而调整的线性回归模型中评估包括对象的年龄、性别、个人最佳时间、FINA分级、竞赛水平、划水和随机化顺序的可能的混杂变量的效果。使用SAS统计软件v9.1(The SAS Institute，Cary，NC)来执行所有的统计分析。
结果
总共27个运动员对于随机化是合格的。来自加拿大(温哥华，多伦多，圭尔夫)的4个不同游泳队的、完成最大运动介入(图8)的16个运动员和22个对象完成次最大运动测试(图7)。三个运动员因为与他们的竞赛日程的冲突而未能参与最大成绩测试。6个运动员在第二研究日由于错误启动和/或疾病而被从该研究中排除，错误启动的对象由于未按时开始而被从该研究中排除238，与实际成绩无关的，他们显著地改善了他们的游泳时间。表6提供了在次最大运动方案的研究分析中包括的精英游泳者的特性，并且表7描述了完成最大运动方案的对象的特性。表8演示了用于最大运动方案的2个介入日之间在病人特性上的差别。没有方案偏离。次最大递增游泳测试的结果为：我们未证明RIPC对于次最大运动机能的指标中的任何一个有任何显著影响(表9)。具体地说，没有对我们的主要端点、临界速度或最大心率的影响。也不影响在4mmol/L的乳酸浓度下获得的速度。
最大竞赛游泳测试的结果是：RIPC与竞赛游泳时间上的改善相关联(图9)。表10示出RIPC对于最大成绩的指标的影响。RIPC与平均0.7秒的100米的竞赛游泳时间(66·98±21·28秒对66·28±21·08秒，p＝0·04)上的显著改善和相对于个人最好时间的较好游泳时间(+4·66±3·76％对+3·55±3·31％，p＝0·02)相关联。而且，未以增多的乳酸产生或增大的心率为代价来获得游泳时间上的这种改善。然而，存在划水数量上的增加(p＝0.12)的趋势和心率不增加(n＝5)(180±11bpm，180±8bpm，p＝0·96)。RIPC也和与个人最好游泳时间和较高的平均FINA点(627±69对650±64，p＝0·01)相比更小的平均绝对差相关联(表10)。未发现作为竞赛时间和RIPC刺激之间的关联的混杂变量的因子。在子分析上，对象的竞赛水平(国家对国际)不影响RIPC和改善的最好成绩之间的关联(+0·006秒，p＝0·52)。
Langendorff试验：运动员和控制对象在RIPC前后经历血液采样。将RIPC前的透析液与RIPC后的透析液作比较，对于控制对象，梗塞大小从51·2±10·9％减小到27±2·2％(p＝0·06)，并且在游泳者中，从41·3±5·2％减小到29·7±2·7(p＝0·05)(图10)。在控制者组和精英运动员之间没有显著差别(对于RIPC前后分别是p＝0·40和p＝0·68)。然而，在使用来自游泳者的RIPC之后的透析液灌注老鼠心脏的再灌注的25至60分钟内，左室产生的压力较高(分别是89·9±2·1mmHg，83·5±2·9mmHg，p＝0·04)。RIPC介入未显著地影响其他端点。不存在与真实远端预处理或虚假远端预处理介入相关联的任何不利事件或副作用。
讨论
在该研究中，RIPC不与递增次最大运动上的改善相关联，而是与精英游泳者的显著改善的最大机能相关联。我们的假设是强运动代表缺血伤害的生理形式，因此，对于通过缺血预处理进行的修改是可顺从的。在该研究中，我们通过短暂上肢缺血而在一组精英游泳者中使用我们的远端缺血预处理的简单方法。游泳是不寻常的运动，其中，受控的换气和很高的能量周转的速率导致PaO2上的显著降低，并且在高度训练的个体中测量的O2饱和度降低到在80-85％之间(参考文献10)，因此游泳代表用于测试RIPC的效果的理想模型。事实上，游泳成绩被认为至少部分地被运动诱发的动脉血氧低下所限制(参考文献28)。与此相关联的是动脉pH上的降低和静脉乳酸上的显著增多(参考文献31)，反映了组织血氧不足和代谢性酸中毒。我们假定RIPC可以修改对这种组织低氧的骨骼肌肉耐受，由此改善最大和次最大运动机能。RIPC是已知保护组织以防缺血和再灌注损害的现象，缺血和再灌注损害通常是作为流向组织基底的血流的中断的结果，如可在心脏外科手术(参考文献29)或心急梗塞(参考文献30)期间出现。这样，其概括了局部预处理的效果(虽然是以更容易和在临床上相关的方式)。在后来的研究中，在人运动机能中，每条腿的“局部”预处理显示改善了通常的健康对象在自行车运动测试期间的峰值氧消耗(参考文献26)。当前的研究使用短暂上臂缺血作为“远端”预处理的刺激。我们近来已经示出由短暂肢体缺血诱发的、RIPC导致向动物和人的血流内释放一个或多个心脏保护因子(参考文献21)。该因子的效果显示为提高了兔子Langendorff模型(rabbit Langendorff model)中对于心肌缺血再灌注损害的耐受。在该研究中，我们确认这种体液机制存在于精英游泳者中，并且想必有助于或解释使用所有的肌肉组的游泳者对于在极端运动期间的运动诱发的血氧不足和酸中毒的耐受的改善。有趣的是，对于相同的个体中的递增的次最大运动，耐受没有显著影响。虽然我们的研究未被设计为探查亚细胞机制，但是有可能所观察的差别与次最大运动期间和最大发挥时的能量利用的路径上的差别相关。在次最大运动期间，主要通过有氧氧化路径来产生能量，而在最大成绩期间，除了有氧氧化系统之外，进一步通过磷酸二酯酶(phosphocreatinine)的分解但是也通过厌氧糖酵解路径来产生能量(参考文献31)。从成绩模型已知，通过用于经由不同的新陈代谢路径产生能量(ATP)的能力来确定预测的运动能力(参考文献10)。有趣的是，体内研究已经显示IPC导致线粒体ATP敏感的K通道的打开和氧化磷酸化的去耦(参考文献14)。结果，我们推测，RIPC允许线粒体更快地摄取乙酰辅酶A(醣酵解的分解产物)，因此将乳糖累积保持新陈代谢可接受的水平，并且有助于对于运动而言有氧产生的ATP。我们对于在不存在游泳后的血液乳酸水平上的改变的情况下划水速率较高和游泳时间改善的趋势的观察，支持这个假设。
时间上的0.70秒的减少不仅在统计上是显著的，而且对于游泳者具有主要的生理和竞赛重要性，它表示游泳时间上的1.11％的改善。先前已经提出竞赛成绩上的0.4％的改善是“在竞赛上显著”的改变(参考文献16)。通常通过结构化的训练程序才能产生这样的改善。在精英游泳者中，良好地描述了在常规强化训练和竞赛成绩之间的关系(参考文献27)。根据测试数据，我们观察到的竞赛游泳时间上的0.7秒的改善平均而言代表这些高度训练的个体的两年的训练(参考文献16)。
示例3：患有慢性稳定型心绞痛的对象的运动耐受
背景
由肢体的短暂缺血和再灌注(IR)诱发的远端缺血预处理(RIPC)已经示出保护以防心脏、肾和大脑中的长期缺血后的IR损害。近来，在选择性PCI之前执行RIPC显示在6个月内降低缺血疼痛、肌钙蛋白释放ST分段改变和随后的不利心血管结果(Circulation 2009；119(6)：820-7)。在该研究中，我们查看了RIPC对于患有慢性稳定缺血性心脏病的病人的运动耐受的影响。
方法
使用由下述部分组成的RIPC，对60个病人进行处理5个连续日：上述四个循环的5分钟缺血(使用被膨胀到收缩血压以上15mmHg的血压套箍)，这些循环间隔以5分钟的再灌注。使用跑步机运动测试来评估最后的RIPC之前和之后的缺血耐受。还获得对Hs-CRP和BNP的测量。
结果
在预处理后，在括号等级(braces grade)上有显著的提高，从等级II提高到III(P＜0.05)，并且得到改善的最大成绩(8.25±2.1对9.67±2.2Mets，P＜0.05)和运动时间(P＜0.05)。与此同时，在RIPC后得到更显著的改善的病人中，存在ST分段衰退上的降低(值P＜0.05)。
结论
在5天内每日提供RIPC，导致运动能力上的显著改善，并且明显地改善了患有慢性稳定性心绞痛的病人的新陈代谢耐受。
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上面的书面说明被认为足以使本领域的普通技术人员能够实施本发明。本发明在范围上不被所提供的示例所限制，这是因为这些示例仅旨在作为本发明的一个或多个方面的例示。其他在功能上等同的实施例也被认为在本发明的范围内。对于阅读了上面的说明的本领域的技术人员来说，除了在此示出和描述的那些内容之外，本发明的各种修改变得显然。本发明的每一个限制可以涵盖本发明的各个实施例。因此，预期可以在本发明的每一个方面中包括涉及任何一个元件或元件的组合的本发明的每一个限制。本发明在其应用上不限于附图中给出或图示的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有其他实施例，并且能够被实施或能够被以各种方式执行。
而且，在此使用的短语和术语用于说明的目的，并且不应当被看作限制性的。在此所述的“包括”、或“具有”、“包含”及其变化形式的使用表示涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。
表1：在研究中招募的运动员的特性
表2：次最大程度运动测试中的结果的总结
表3：针对处理分配的顺序和重复测量而调整的线性回归模型
表4：最大程度运动测试的结果的总结
表5：针对处理分配的顺序和重复测量而调整的线性回归模型
表6：在次最大方案中招募的运动员的特性。IM＝个人混和泳。远端预处理＝RIPC。(更新的研究结果)
表7：在最大方案中包括的运动员的特性。IM是个人混和泳的缩写。远端预处理＝RIPC。(更新的研究结果)
表8：在最大方案中包括的运动员的特性。SBP表示心脏收缩血压，并且DBP表示心脏舒张血压。(更新的研究结果)
表9：RIPC对次最大程度运动机能指标的影响。以每秒米来表达峰值速度(Vpeak)。以每秒米来表达临界速度(Vcrit)。以每分钟心跳来表达最大心率(Max HR)。以每分钟心跳乘以秒除以米来表达心率斜率(HR斜率)。以mmol/L来表达乳酸峰值(LA峰值)。SEI表示t个游泳者的游泳效率指数。(更新的研究结果)
表10：RIPC对于最大运动机能指标的影响。FINA点＝国际游泳联合会点分数。(更新的研究结果)
Claims (59)
1.一种用于增强身体机能的方法，包括：
在最大程度身体运动前，对健康对象进行远端缺血预处理过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述身体运动的24小时内进行所述远端缺血预处理过程。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述身体运动的2小时内进行所述远端缺血预处理过程。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述身体运动的20分钟内进行所述远端缺血预处理过程。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括1、2、3、4或5个循环的上收缩血压和再灌注。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程至少包括至少4个循环的上收缩血压和再灌注。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的循环，所述循环包括约1分钟至20分钟。
8.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的循环，所述循环包括约1分钟、约2分钟、约3分钟、约4分钟或约5分钟。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的循环，所述循环包括约1分钟至20分钟。
10.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的循环，所述循环包括约1分钟、约2分钟、约3分钟、约4分钟或约5分钟。
11.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括5分钟上收缩血压和5分钟再灌注的循环。
12.根据权利要求5-11中的任一项所述的方法，其中，所述上收缩血压是收缩血压以上至少15mmHg的压力。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的方法，其中，对上肢执行所述远端缺血预处理过程。
14.根据权利要求1-12中的任一项所述的方法，其中，对下肢执行所述远端缺血预处理。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的方法，其中，所述健康对象不会经历作为所述最大程度身体运动的结果的乳酸产生的增加。
16.根据权利要求1-15中的任一项所述的方法，其中，所述健康对象是人。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述方法引起最大程度身体运动的1.5％的改善。
18.一种用于增强身体机能的方法，包括：
在身体运动之前，对患有心血管疾病的对象执行远端缺血预处理过程，以增强所述身体运动的效能。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述心血管疾病是心绞痛。
20.根据权利要求18和19中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括2、3、4或5个循环的上收缩血压和再灌注。
21.根据权利要求18-20中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的循环，所述循环包括大约1分钟至20分钟。
22.根据权利要求18-20中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括上收缩血压的循环，所述循环包括大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟或大约5分钟。
23.根据权利要求18-22中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的循环，所述循环包括大约1分钟至20分钟。
24.根据权利要求18-22中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括再灌注的循环，所述循环包括大约1分钟、大约2分钟、大约3分钟、大约4分钟或大约5分钟。
25.根据权利要求18-20中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括约5分钟的上收缩血压和约5分钟的再灌注的循环。
26.根据权利要求18-20中的任一项所述的方法，其中，所述远端缺血预处理过程包括4个循环的约5分钟上收缩血压和约5分钟再灌注。
27.根据权利要求18-26中的任一项所述的方法，其中，所述上收缩血压是收缩血压以上至少15mmHg的压力。
28.根据权利要求18-27中的任一项所述的方法，其中，对于上肢执行远端缺血预处理过程。
29.根据权利要求18-28中的任一项所述的方法，其中，对于下肢执行远端缺血预处理过程。
30.一种系统，包括：
套箍，该套箍被配置为围绕对象的远端位置收缩；
激励器，该激励器连接到所述套箍，并且当被启动时使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩，以减少流过所述远端位置的血流；以及
控制器，该控制器控制所述激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，
每一处理循环包括：
套箍启动，在该套箍启动期间，所述激励器使得所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩至收缩血压以上的压力，以阻塞通过所述远端位置的血流；
缺血持续时间，在该持续时间，所述激励器使得所述套箍保持围绕所述远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过所述远端位置的血流，所述缺血持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟；
套箍释放，在该释放期间，所述激励器释放所述套箍，以允许血流通过所述远端位置；以及
再灌注持续时间，在该再灌注持续时间，所述套箍保持为至少部分释放的状态，以允许血流通过所述远端位置，所述再灌注持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟，
其中，所述系统在使用时被包含于防水外壳中。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述系统被包含于衣服内。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述衣服是运动服。
33.根据权利要求30、31或32的系统，其中，所述系统包括带圈、轭具或带。
34.根据权利要求30、31、32或33所述的系统，其中，所述控制器是远程控制器。
35.一种装置的使用，所述装置包括可收缩套箍，用于增强身体机能，所述装置的使用包括：在健康对象的最大程度身体运动之前，使用所述装置对所述对象执行远端缺血预处理过程。
36.一种装置的使用，所述装置包括可收缩套箍，用于增强身体机能，所述装置的使用包括：在身体运动之前，使用所述装置对患有心血管疾病的对象执行远端缺血预处理过程，以增强由所述对象进行的所述身体运动的效能。
37.根据权利要求35或36所述的装置的使用，其中，所述装置是手动装置。
38.根据权利要求35或36所述的装置的使用，其中，所述装置是自动装置。
39.根据权利要求35-38中的任一项所述的装置的使用，其中，所述可收缩套箍是可膨胀的套箍。
40.根据权利要求35-39中的任一项所述的装置的使用，其中，所述装置包括带圈、轭具或带。
41.根据权利要求35-36和38-40中的任一项所述的装置的使用，其中，所述装置包括激励器和控制器。
42.根据权利要求35-36和38-41中的任一项所述的装置的使用，其中，所述装置包括：
套箍，该套箍被配置为围绕对象的远端位置收缩；
激励器，该激励器连接到所述套箍，并且当被启动时使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩，以减少流过所述远端位置的血流；以及
控制器，该控制器控制所述激励器。
43.根据权利要求41或42所述的装置的使用，其中，所述控制器是远程控制器。
44.根据权利要求41、42或43所述的装置的使用，其中，所述控制器控制所述激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，每一处理循环包括：
套箍启动，该套箍启动期间，所述激励器使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩至收缩血压以上的压力，以阻塞通过所述远端位置的血流；
缺血持续时间，在该缺血持续时间，所述激励器使得所述套箍保持围绕所述远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过所述远端位置的血流；
套箍释放，在该套箍释放期间，所述激励器释放所述套箍，以允许血流通过所述远端位置；以及
再灌注持续时间，在再灌注持续时间，所述套箍保持为至少部分释放的状态，以允许血流通过所述远端位置。
45.根据权利要求44的装置的使用，其中，所述缺血持续时间持续大约1分钟至20分钟。
46.根据权利要求44或45所述的装置的使用，其中，所述再灌注持续时间持续大约1分钟至20分钟。
47.根据权利要求36-46中的任一项所述的装置的使用，其中，所述远端位置是肢体。
48.一种衣服，包括：
被配置为围绕对象的远端位置来收缩的套箍，
其中，所述衣服是运动服。
49.根据权利要求48所述的衣服，其中，所述衣服包括两个或更多个套箍，每一套箍被配置为围绕对象的远端位置收缩。
50.根据权利要求48或49所述的衣服，所述衣服是游泳衣。
51.根据权利要求48或49所述的衣服，其中，所述衣服是跑步衣。
52.根据权利要求48-50或51所述的衣服，其中，所述套箍位于所述衣服的内表面上。
53.根据权利要求48-50或51所述的衣服，其中，所述套箍位于所述衣服的各层之间。
54.根据权利要求48-52或53所述的衣服，其中，所述远端位置是肢体。
55.根据权利要求54所述的衣服，其中，所述肢体是上肢。
56.根据权利要求54或55所述的衣服，其中，所述肢体是下肢。
57.根据权利要求48-55或56所述的衣服，进一步包括激励器，该激励器连接到所述套箍，当被启动时使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩。
58.根据权利要求48-56或57所述的衣服，进一步包括控制器，该控制器控制所述激励器。
59.根据权利要求58所述的衣服，其中，所述控制器控制所述激励器根据包括一个或多个依序启动的处理循环的处理方案来运行，每一处理循环包括：
套箍启动，在该套箍启动期间，所述激励器使所述套箍围绕所述对象的所述远端位置收缩至收缩血压以上的压力，以阻塞通过所述远端位置的血流；
缺血持续时间，在该缺血持续时间，所述激励器使所述套箍保持围绕所述远端位置收缩于收缩血压以上的设定点，以阻塞通过所述远端位置的血流，所述缺血持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟；
套箍释放，在该套箍释放期间，所述激励器释放所述套箍，以允许血流通过所述远端位置；以及
再灌注持续时间，在该再灌注持续时间，所述套箍保持为至少部分释放的状态，以允许血流通过所述远端位置，所述再灌注持续时间的持续时间段范围为从大约1分钟至20分钟。
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