KR20120080134A - 수행 강화 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반복 훈련을 필요로 하지 않으면서 신체 수행을 강화하는 방법을 제공한다.
Description
관련 출원
본 출원은 2009년 5월 13일에 출원된, 발명의 영문 명칭이 "PERFORMANCE ENHANCEMENT"인 미국 가출원 일련 번호 61/177970을 우선권으로 청구하고, 이의 전문은 본원에 참고로 포함된다.
배경 기술
건강 상태 및 질환에서의 운동 능력의 제한은 심장 및 순환이 충분한 산소 및 혈액 내의 기타 영양분을 에너지를 생성시키고 일하도록 근육에 제공하지 못하는 것에 기인한다. 혈류 (너무 낮음) 또는 산소 또는 영양분에 대한 요구 (너무 높음) 사이의 균형이 운동 동안 발생한 후, 근육이 덜 효율적으로 일하기 때문에, 조직 내에 산이 축적되고, 개체가 지치게 되며, 운동이 정지된다. 운동 수행을 증가시키는 유일하게 공지된 천연 방법은 반복 운동을 통한 것이다. 반복 운동은 운동선수, 건강한 비-운동선수, 및 심혈관 질환이 있는 사람들에서 운동 수행을 개선하는 것으로 기록되었다.
발명의 개요
본 발명은 반복 운동 없이 신체 수행을 개선할 수 있다는 놀라운 뜻밖의 발견에 관한 것이다. 특히, 개체를 일시적인 허혈성 사건에 적용하는 것이 경쟁적 운동 수행과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 신체 활동의 수행을 강화한다는 것이 뜻밖에 발견되었다. 적어도 부분적으로, 지금까지 이같은 고의로 유도된 일시적인 허혈성 사건은 외과적 시술을 받도록 계획된 (그리고, 이에 의해 외과적 시술 동안 허혈을 경험할) 대상체 또는 현재 상태 또는 병력 (가족력 포함)으로 인해 허혈성 사건 (예컨대 심장 마비)을 겪을 것으로 예상된 대상체에서의 사용에 대해서만 고려되었기 때문에 이는 놀라웠다. 이러한 의도적인 일시적인 허혈성 사건에 혈액이 조직 내로 다시 흐르도록 허용되는 기간이 이어졌다 (본원에서 재관류로 지칭됨). 이러한 2-단계 프로세스가 여러 번 반복될 수 있다. 단일 사이클 또는 반복 사이클이 사용되는지와 관계없이, 이러한 요법은 본원에서 원격 허혈 프리컨디셔닝(remote ischemic preconditioning) 또는 RIPC로 지칭된다.
따라서, 한 측면에서 본 발명은 신체 활동 전에 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하는 방법을 제공한다.
한 실시양태에서, 신체 활동은 최대 신체 활동이다. 또 다른 실시양태에서, 신체 활동은 준-최대 신체 활동이다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 신체 활동의 24시간 이내에 수행된다. 또 다른 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 신체 활동의 2시간 이내에 수행된다. 또 다른 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 신체 활동의 20분 이내에 수행된다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력(supra-systolic pressure) 및 재관류의 사이클 1회, 2회, 3회, 4회 또는 5회를 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클을 4회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클을 5회를 초과하여 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분 내지 20분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분 내지 20분의 재관류를 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 재관류를 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 5분 및 재관류 5분의 사이클을 1회 이상 포함한다. 한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 5분 및 재관류 5분의 사이클 4회를 포함한다.
한 실시양태에서, 초과-수축기 압력은 수축기 압력을 15 mmHg 이상 초과하는 압력이다. 한 실시양태에서, 초과-수축기 압력은 약 200 mmHg이다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 상지에 수행된다. 한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝은 하지에 수행된다. 한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 동시, 중첩 또는 교대 방식 여부와 관계없이 신체 상의 2곳 이상의 위치에서 수행된다.
한 실시양태에서, 대상체는 건강한 대상체이다. 또 다른 실시양태에서, 대상체는 심혈관 질환이 있을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 대상체는 최대 신체 활동의 결과로서 락테이트 생산에서의 증가를 경험하지 않는다.
한 실시양태에서, 대상체는 인간이다. 다른 실시양태에서, 대상체는 말 또는 개를 포함하지만 이에 한정되지 않는 비-인간이다.
한 실시양태에서, 방법은 약 1-20％, 1-10％, 또는 1-5％ 범위의 신체 활동에서의 개선을 야기한다. 한 실시양태에서, 방법은 신체 활동에서의 약 1.5％ 개선을 야기한다. 다른 실시양태에서, 방법은 신체 활동에서의 약 0.5％, 약 0.6％, 약 0.7％, 약 0.8％, 약 0.9％, 약 1.0％, 약 1.1％, 약 1.2％, 약 1.3％, 또는 약 1.4％ 개선을 야기한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 신체 활동의 수행을 강화하기 위해 신체 활동 전에 심혈관 상태를 가진 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하는 방법을 제공한다. 한 실시양태에서, 심혈관 상태는 협심증이다. 심혈관 상태는 심부전일 수 있다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클 1회, 2회, 3회, 4회 또는 5회를 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클을 4회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클을 5회를 초과하여 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분 내지 20분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분 내지 20분의 재관류를 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 재관류를 포함하는 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 요법은 약 5분 허혈 및 약 5분 재관류의 사이클을 1회 이상 포함한다.
한 실시양태에서, 요법은 약 5분 허혈 및 약 5분 재관류의 사이클 4회를 포함한다.
한 실시양태에서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법은 하루에 및/또는 여러 날에 1회를 초과하여 수행된다.
한 실시양태에서, 초과-수축기 압력은 수축기 압력을 약 15 mmHg 이상 초과하는 압력이다. 한 실시양태에서, 초과-수축기 압력은 약 200 mmHg이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프(cuff); 작동되는 경우 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하여 이를 지나는 혈류를 감소시키는, 커프에 연결된 작동기; 및 1회의 또는 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하는 제어기를 포함하는 시스템이고, 각각의 처치 사이클이 작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동; 작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 허혈 기간; 작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및 커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 재관류 기간을 포함하며, 이때 시스템이, 사용될 때, 내수성 하우징(housing) 내에 포함되고/되거나 전체적으로 또는 부분적으로 (예를 들어, 적어도 커프 요소에서) 의복에 부착되는 시스템을 제공한다.
한 실시양태에서, 시스템은 의복 내에 (예를 들어, 의복의 층들 사이에) 포함된다. 한 실시양태에서, 의복은 운동선수용 의상이다. 한 실시양태에서, 시스템은 스트랩, 하니스(harness) 또는 벨트를 포함한다.
한 실시양태에서, 제어기는 원격 (또는 무선) 제어기이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 장치를 사용하여 대상체에 의한 최대 신체 활동 전에 건강한 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하는데 사용하기 위한 수축가능한 커프를 포함하는 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 대상체에 의한 최대 신체 활동 전에 건강한 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하기 위해 장치를 사용하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하기 위한 수축가능한 커프를 포함하는 장치의 용도를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 장치를 사용하여 신체 활동 전에 심혈관 상태를 가진 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 활동을 강화하는데 사용하기 위한 수축가능한 커프를 포함하는 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 신체 활동 전에 심혈관 상태를 가진 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하기 위해 장치를 사용하는 것을 포함하는, 신체 활동을 강화하기 위한 수축가능한 커프를 포함하는 장치의 용도를 제공한다.
장치 및 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것에서의 장치의 용도는 대상체에 의한 신체 활동의 수행을 강화한다.
한 실시양태에서, 장치는 수동 장치이다. 한 실시양태에서, 장치는 자동 장치이다.
한 실시양태에서, 수축가능한 커프는 팽창가능한 커프이다.
한 실시양태에서, 장치는 스트랩, 하니스 또는 벨트를 포함한다.
한 실시양태에서, 장치는 작동기 및 제어기를 포함한다. 한 실시양태에서, 장치는 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프; 커프에 연결되고, 작동되는 경우, 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하여 이를 지나는 혈류를 감소시키는 작동기; 및 작동기를 제어하는 제어기를 포함한다. 한 실시양태에서, 제어기는 원격 (또는 무선) 제어기이다. 한 실시양태에서, 제어기는 1회의 또는 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하고, 각각의 처치 사이클은 작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동; 작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 허혈 기간; 작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및 커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 재관류 기간을 포함한다.
한 실시양태에서, 허혈 기간은 약 1분 내지 20분 동안 지속된다. 한 실시양태에서, 재관류 기간은 약 1분 내지 20분 동안 지속된다.
한 실시양태에서, 원격 위치는 사지이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프를 포함하는 의복이고, 이때 의복이 운동선수용 의복인 의복을 제공한다.
한 실시양태에서, 의복은 각각 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 2개 이상의 커프를 포함한다.
한 실시양태에서, 의복은 수영복이다. 한 실시양태에서, 의복은 러닝 수트(suit)이다.
한 실시양태에서, 커프는 의복의 내부 표면 상에 위치한다. 한 실시양태에서, 커프는 의복의 층들 사이에 위치한다.
한 실시양태에서, 원격 위치는 사지이다. 한 실시양태에서, 사지는 상지이다. 한 실시양태에서, 사지는 하지이다.
한 실시양태에서, 의복은 작동되는 경우 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하는, 커프에 연결된 작동기를 추가로 포함한다.
한 실시양태에서, 의복은 작동기를 제어하는 제어기를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 제어기는 1회의 또는 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하고, 각각의 처치 사이클은 작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동; 작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 허혈 기간; 작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및 커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 재관류 기간을 포함한다.
본 발명의 이러한 측면 및 실시양태 및 기타 측면 및 실시양태가 본원에서 더욱 상세하게 논의될 것이다.
도면의 간단한 설명
첨부된 도면들은 비례가 맞게 작성되도록 의도되지 않는다. 도면에서, 다양한 도면에서 도해된 동일한 또는 거의 동일한 성분들 각각은 같은 번호로 표시된다. 명백성의 목적을 위해, 모든 성분이 모든 도면에서 표지되지는 않는다.
이제 본 발명의 다양한 실시양태들이 하기와 같은 첨부된 도면들을 참조로 예를 들어 기술될 것이다.
도 1은 대상체의 사지 주위에서 수축하도록 구성된 공기압으로 팽창가능한 커프를 포함하는, 원격 허혈 프리컨디셔닝 시스템의 한 실시양태의 개략도이다.
도 2는 RIPC 시스템의 작업 체계의 한 실시양태의 블록 도표이다.
도 3은 대상체의 사지 주위에서 수축하도록 구성된 커프의 별법적인 실시양태를 나타낸다.
도 4는 준-최대 운동 테스트에 대한 공정도이다.
도 5는 최대 운동 테스트에 대한 공정도이다.
도 6은 대조군 및 테스트군에 대한 최대 노력에서의 100미터 수영 시간을 나타내는 막대그래프이다.
도 7은 준-최대 운동 테스트에 대한 공정도이다.
도 8은 최대 운동 테스트에 대한 공정도이다.
도 9는 최대 수영 시간에 대한 RIPC의 효과를 나타내는 그래프이다. 값은 초 단위로 표시되었다. 각각의 흑색 선은 상이한 정예 수영선수를 나타낸다. 모든 군에 대해 N = 18.
도 10은 마우스 심장에서의 경색 크기에 대한 RIPC의 효과를 나타내는 막대 그래프이다. 경색 크기는 위험 면적의 백분율로서 표현되었다. 흑색 막대는 대조군 대상체로부터의 투석액이 관류된 마우스를 나타내고 (n=4), 회색 막대는 정예 수영선수로부터의 투석액이 관류된 마우스를 나타낸다 (n=9). 평균 ± SEM으로 값이 보고되었다.
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이제 본 발명의 다양한 실시양태들이 하기와 같은 첨부된 도면들을 참조로 예를 들어 기술될 것이다.
도 1은 대상체의 사지 주위에서 수축하도록 구성된 공기압으로 팽창가능한 커프를 포함하는, 원격 허혈 프리컨디셔닝 시스템의 한 실시양태의 개략도이다.
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도 3은 대상체의 사지 주위에서 수축하도록 구성된 커프의 별법적인 실시양태를 나타낸다.
도 4는 준-최대 운동 테스트에 대한 공정도이다.
도 5는 최대 운동 테스트에 대한 공정도이다.
도 6은 대조군 및 테스트군에 대한 최대 노력에서의 100미터 수영 시간을 나타내는 막대그래프이다.
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도 9는 최대 수영 시간에 대한 RIPC의 효과를 나타내는 그래프이다. 값은 초 단위로 표시되었다. 각각의 흑색 선은 상이한 정예 수영선수를 나타낸다. 모든 군에 대해 N = 18.
도 10은 마우스 심장에서의 경색 크기에 대한 RIPC의 효과를 나타내는 막대 그래프이다. 경색 크기는 위험 면적의 백분율로서 표현되었다. 흑색 막대는 대조군 대상체로부터의 투석액이 관류된 마우스를 나타내고 (n=4), 회색 막대는 정예 수영선수로부터의 투석액이 관류된 마우스를 나타낸다 (n=9). 평균 ± SEM으로 값이 보고되었다.
발명의 상세한 설명
본원에 기술된 발명은 반복 운동 없이 운동 수행에서의 증가를 유도한다. 이는 조직 내의 부적합한 혈류 및 감소된 산소 수준에 대한 내성을 증가시키는 천연 메커니즘을 유도함으로써 작용한다. 이러한 천연 메커니즘을 유도하기 위한 자극은 강화된 운동 수행의 상태를 유도하는, 사지로의 혈류의 일련의 단기 중단을 통한 것이다. 이러한 프로세스는 원격 허혈 프리컨디셔닝 (RIPC)으로 공지되어 있다. RIPC는 기관 또는 조직으로의 혈류 중단의 반복적인 단기 에피소드를 수반하는 안전한 프로세스이다. 어떠한 특정 이론 또는 메커니즘에 의해서도 제한되기를 의도하지 않으면서, RIPC가 신체 곳곳의 조직으로 순환하는 혈액 내의 보호 인자를 유리시켜, 보호되지 않은 상태에서는 이러한 조직의 사망에 이를 수 있는 장기 혈류 중단의 기간을 조직이 더욱 허용할 수 있게 하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 조직 사망에 대한 저항성 (예를 들어, 심장 마비 동안의 심장 근육으로의 혈류의 복원 후)이 반복적인 단기간의 혈류 중단에 의해 유도될 수 있다.
운동 수행의 강화는 상기 논의된 것과 같은 불리한 허혈성 사건으로부터 초래되는 조직 손상을 방지하는 것과 근본적으로 상이한 프로세스이다. 지금까지, RIPC는 조직으로의 혈류가 완전히 차단된 경우 (예를 들어, 심장 마비 또는 뇌졸중에서 발생할 수 있는 것과 같음)에 효과적인 것으로만 나타났다. 본 발명은 상당히 상이한 상황에서의 이의 용도를 고려한다. 운동 수행의 강화의 관점에서, 운동 중인 근육으로의 혈류의 중단이 없고, 그보다는 혈류가 유지되거나 증가된다. 또한, 유도 메커니즘의 유사성에도 불구하고, 최종 효과가 상당히 상이하다. 세포 손상 또는 사망에 대해 보호하기보다는, 건강한 대상뿐만 아니라 심혈관 질환이 있는 대상들이 포함되는 기타 대상체에서 운동을 견디는 능력에서의 개선에 의해 신속하게 효과가 나타난다.
따라서 본 발명은 반복 운동의 부재 하에서도, 일시적인 허혈성 사건 및 재관류 사건을 신중하게 유도함으로써 신체 수행을 개선할 수 있다는 놀라운 뜻밖의 발견에 관한 것이다. 특히, 운동선수에게 이같은 요법을 적용하는 것이 이들의 경쟁적 수행을 개선한다는 것이 또한 뜻밖에 발견되었다. 적어도 부분적으로, 지금까지 원격 허혈 프리컨디셔닝은 외과적 시술을 받도록 계획된 (그리고, 이에 의해 외과적 시술 동안 허혈을 경험할) 대상체 또는 현재 상태 또는 병력 (가족력 포함)으로 인해 허혈성 사건을 겪을 것으로 예상된 대상체에서의 사용에 대해서 고려되었기 때문에 이는 놀라웠다. 따라서, 기존에 RIPC는 허혈성 사건을 치료 또는 예방하거나 발생할 것으로 예상된 허혈성 사건의 효과를 감소시키는 것에서의 사용에 대해 고려되었다. 본 발명 이전에는, 혈류가 정지되기 보다는 증가되거나 일정하게 유지된 상황에서 RIPC가 이점을 제공할 것으로 인정되지 않았다.
다른 한편으로, 본 발명은 대상체에서의 신체 수행을 강화하기 위한 RIPC의 용도에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 대상체는 건강하다. 본 발명에 따르면, 대상체가 치료되지 않고, 어떠한 유해 사례도 예방되지 않고, 유해 사례가 발생할 가능성도 감소되지 않는다. 그보다는, 본 발명은 자신의 신체 활동 또는 수행 수준의 개선 또는 강화를 원하는 대상체에 대해 지시된다. 전형적으로, 허혈 및 재관류 사건을 유도하는 외과적 시술이 이러한 대상체에 지시되지 않을 것이다 (즉, 이같은 대상체에 예정된 대기 수술이 없다). 대체로 말하자면, 이러한 대상들은 허혈 및 재관류 및 일부 경우에는 이같은 사건들과 동시에 일어나는 조직 손상을 수반할 어떠한 수술 절차도 예정되지 않는 한 건강한 것으로 지칭될 수 있다. 따라서 다양한 측면에서 본 발명은 불리한 허혈성 사건 (즉, RIPC 동안 유도되는 일시적인 허혈 이외의 허혈성 사건)의 부재 하에서도 이점을 제공한다.
일부 경우에, 본 발명은 더욱 더 구체적으로 운동선수 (경쟁적 운동선수 포함)에 지시된다. 이같은 운동선수는 금지된 수행 강화 약물을 사용하지 않으면서 수행 시간 및/또는 판단되는 기타 최종점을 개선하도록 굉장한 압력을 받는다. 어떠한 금지된 물질의 투여도 수반하지 않고, 더욱 중요하게는 신체에서 천연적으로 작용하는 고유의 프로세스의 장점을 단순하게 이용하기 때문에, 본 발명의 RIPC 요법은 이러한 요구를 충족시킬 것이다.
그러나, 본 발명은 운동선수 대상체에만 한정되지 않고, 신체 활동을 수행할 것이고 개선된 수행이 요망되는 임의의 대상체에 적용될 수 있다. 따라서 대상체는 평균적인, 가능하게는 심지어 평균 미만의 경기 능력을 지닐 수 있지만, 여전히 본원에 기술된 방법에 적절할 것이다. 일부 실시양태에서, 대상체에게 운동 수행을 제한할 수 있는 불량한 심장 기능, 심부전, 또는 기타 순환 장애가 있을 수 있다.
이같은 대상체는 바람직하게는 인간일 것이지만, 비-인간 대상체가 또한 고려된다. 이같은 비-인간 대상체에는 격렬한 경쟁 (예를 들어, 경주)에서 사용되는 임의의 동물 예컨대 말 및 개가 포함되지만, 마찬가지로 이에 한정되지는 않는다.
따라서, 한 측면에서, 본 발명은 최대 신체 활동 전에 건강한 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하는 방법을 제공한다.
본원에서 사용된 원격 허혈 프리컨디셔닝 (RIPC) 요법은 유도된 일시적인 허혈성 사건에 재관류 사건이 이어지는 사이클 1회 이상이다. 전형적으로, 이러한 요법은 대상체의 사지 또는 말초 조직 (즉, 대상체의 "원격 위치")에서의 혈류를 제한한 후, 혈류 제한을 제거하고, 혈액이 사지 또는 조직으로 재관류하도록 함으로써 수행된다. 요법은 단일 사이클, 또는 2회, 3회, 4회, 5회 또는 이를 초과하는 횟수의 사이클을 포함하는 다중 사이클을 포함할 수 있다. 실시예는 허혈 및 재관류의 사이클 4회를 사용하는 수행 강화를 설명한다.
전형적으로 혈류 제한은 수축기 압력보다 높은 사지 또는 조직에 가해진 압력 (즉, 초과-수축기 압력)의 형태를 취한다. 이는 수축기 압력보다 약 5, 약 10, 약 15, 약 20 mmHg 또는 그 초과로 높을 수 있다 (또는 더 클 수 있다). 수축기 압력은 대상마다 상이할 것이기 때문에, 허혈을 유도하는데 필요한 절대 압력은 대상마다 다를 것이다. 혈류 제한은 임의의 방법을 사용하여 달성될 수 있는데, 본 발명이 이와 관련하에 제한되지 않기 때문이다. 전형적으로, 표준 혈압대로 달성될 수 있지만, 지혈대 또한 적절하다. RIPC를 수행하기 위한 자동 장치의 추가적인 예가 하기에 기술된다.
유도된 허혈성 사건은 일시적이다. 즉, 이의 기간은 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 그 초과일 수 있다. 유사하게, 재관류 사건의 기간이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 그 초과일 수 있다. 실시예는 허혈 5분에 이어지는 재관류 5분의 사이클 4회의 신체 수행에 대한 효과를 실연한다.
사지를 사용하여 수행되는 경우, 상지 또는 하지가 사용될 수 있지만, 일부 경우에는 상지가 바람직하다. 발, 손, 손가락, 발가락, 또는 임의의 이러한 것들 중 하나 이상의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 원격 위치 상에서 방법이 수행될 수 있다.
일부 실시양태에서, RIPC 요법은 신체 활동 전에 수행되고, 전형적으로 신체 활동 동안에는 수행되지 않는다. 이는 신체 활동 전 48시간 이내, 24시간 이내, 12시간 이내, 6시간 이내, 4시간 이내, 2시간 이내, 1시간 이내, 30분 이내, 20분 이내, 10분 이내, 5분 이내 또는 신체 활동 직전에 수행된다. 각각의 요법은 하루에, 또는 1일 당 (매일), 또는 수일, 수주 또는 수개월 과정에 걸친 처방일에 1회 이상 수행될 수 있다. 2회 이상의 요법이 수행되는 경우, 요법들이 시간, 사이클 횟수, 초과-수축기 압력 등과 관련하여 동일하도록 요구되지 않는다. 예를 들어, 허혈성 사건 및 재관류 사건 중 하나 또는 양쪽 모두의 시간 길이가 사이클마다 다를 수 있다.
일부 예에서, 최대 신체 활동 전에 RIPC를 받는 대상체는 최대 신체 활동의 결과로서 락테이트 생산에서의 변화 (예를 들어, 증가)를 나타내거나 경험하지 않는다.
급성 효과에 더하여, 본 발명의 방법은 근육 활동 및 수행을 증가시키기 위해 장기 훈련 요법으로서 사용될 수 있다. 유사하게, 장치 및 시스템이 근육 활동 및 수행을 증가시키기 위해 훈련 보조기구로서 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 측면에서, 방법은 최대 신체 활동의 수행을 개선하도록 의도된다. 본원에서 사용된 용어 최대 신체 활동은 대상체가 최대로 노력하는 활동을 의미한다. 심박수 범위, "대화 테스트(talk test)", 및 보그(Borg) 운동 자각도 (RPE: rating of perceived exertion)가 포함되지만 이에 한정되지 않는 당업계에 공지된 다수의 방식으로 노력 수준이 측정될 수 있다. 최대 노력을 일으키는 활동의 정도는 연령 및 신체 상태를 기초로 특정 대상들 간에 다를 수 있다. 그럼에도 불구하고, 각각의 대상체에 대해 중등도의 노력, 격렬한 노력 또는 최대 노력에 상응하는 활동의 수준을 결정하기 위한 방법들이 당업계에 존재한다.
하기는 심박수를 사용하여 소정의 개체에 대해 수행되는 활동 수준을 결정하는 방법이다. 일반적으로, 사람의 연령이 220의 가상 최대 심박수로부터 차감된다. 생성된 숫자에 수행되는 활동의 수준을 기초로 백분율이 곱해진다. 중등도 강도의 활동은 "연령-조정" 최대 심박수의 약 50-70％에 상응한다. 격렬한 강도의 활동은 "연령-조정" 최대 심박수의 70-85％에 상응한다. 최대 활동은 연령-조정 최대 심박수의 85％를 초과하는 임의의 값에 상응한다.
보그 RPE가 사용되는 경우, 19점 또는 20점이 최대 노력에 상응하고, 15-18점 범위의 점수가 격렬한 노력에 상응하며, 12-14점 범위의 점수가 중등도 노력에 상응한다.
또 다른 실시양태, 특히 심혈관 질환이 있는 대상을 수반하는 실시양태에서, 운동이 제한될 수 있다. 이러한 상황 및 기타 유사한 상황에서, NYHA (뉴욕 심장 협회) 등급 2-4의 운동 강도 수준이 고려된다.
중등도 강도 활동의 예로는 힘차게 걷기 (시간 당 3마일 이상), 수중 에어로빅, 시간 당 10마일 미만의 자전거타기, 사교 댄스, 테니스 (복식), 및 일반적인 정원 가꾸기가 포함되지만, 이에 한정되지는 않는다.
격렬한 강도의 활동의 예로는 경보, 조깅 또는 러닝 (예를 들어, 마라톤 러닝 또는 경주), 수영 랩(lap), 테니스 (단식), 에어로빅 댄싱, 시간 당 10마일 이상의 자전거타기, 바이애슬론, 트라이애슬론, 또는 기타 단일 또는 다중 활동 경기 (예를 들어, 철인 경기), 줄넘기, 강도높은 정원 가꾸기 (예를 들어, 지속적인 땅파기 또는 괭이질), 등산 하이킹 또는 무거운 가방을 진 하이킹 등이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따라 이익을 얻을 활동은 기간이 짧을 수 있거나 (예를 들어, 5분, 10분, 20분, 30분, 40분, 50분 또는 그 초과가 포함되는 60분 이하), 또는 길 수 있다 (예를 들어, 2시간, 3시간, 4시간, 5시간, 6시간 또는 그 초과가 포함되는, 1시간 초과).
본 발명의 방법으로부터 또한 이익을 얻을 수 있는 신체 활동에는 구조 작업 예컨대 해안 경비 구조 작업 (예를 들어, 바다에서의 구조)과 관련된 활동, 1차 대응자 활동과 관련된 활동 (예를 들어, 화재 빌딩으로부터의 구조자), 육탄전 군사 임무와 관련된 활동 등이 포함된다.
전형적으로 최대 강도 활동은 개별적인 대상체의 최대 능력 (즉, "전력" 시도)에서 수행되는 한 본원에서 언급된 격렬한 강도의 활동 중 임의의 것일 수 있다.
특정 활동이 중등도 노력, 격렬한 노력 또는 최대 노력을 요구하는지 여부는 개체 및 이의 신체 능력 및 상태에 의존할 것이기 때문에, 본 발명이 상기 활동 중 임의의 것에 대해 발생하는 수행을 개선하는 방법을 제공하는 것으로 이해된다.
준-최대 활동에 대한 수행을 또한 개선하도록 RIPC를 사용하는 것이 본 발명에서 고려되는 것으로 또한 이해된다. 실시예는 경쟁적 수영선수가 최대 노력 활동을 겪을 때 이들에에 RIPC가 최대의 관찰가능한 효과가 있다는 것을 실연한다. 이러한 대상들은 고도로 훈련되고, 가장 신체적으로 적합한 이들 중 하나이다. 더 넓은 범위의 대상, 및 준-최대 활동 수준 (본원에 논의된 중등도 노력 활동 및 격렬한 노력 활동과 유사함)이 포함되는 더 넓은 범위의 활동 수준에 대한 수행 강화가 본원에서 고려된다. 실시예의 경쟁적 수영선수보다 덜 신체적으로 적합한 대상체가 또한 준-최대 활동을 수행할 때 RIPC로부터 이익을 얻을 것이다.
수행 강화를 측정하는 방법은 수행되는 특정 활동을 기초로 다를 것이다. 예를 들어, 활동이 수영이면, 특정 거리 (예를 들어, 50미터, 100미터, 또는 그 초과)를 수영하는데 걸리는 시간에 의해 강화가 측정될 수 있다. 이러한 측정이 실시예에서 제시되고, 이때 RIPC를 받은 수영선수들과 허위 컨디셔닝을 받은 수영선수들 간에 100미터 랩 타임(lap time)에서의 유의한 차이가 관찰되었다. 활동이 러닝이면, 특정 거리 (예를 들어, 50미터, 100미터, 200미터, 1마일, 마라톤 등)를 러닝하는데 걸리는 시간에 의해 강화가 측정될 수 있다. 유사하게, 활동이 자건거타기, 스피드 스케이팅 등이면, 특정 거리를 횡단하는데 걸리는 시간에 의해 강화가 특정될 수 있다. 이러한 예들에서, 당해 활동을 수행하는데 걸리는 시간에서의 감소로서 강화가 명시될 것으로 이해될 것이다. 기타 적절한 종점 및 판독 정보가 당업자에게 명백할 것이다.
본원에 기술된 방법을 사용하여 달성될 수 있는 수행 강화의 정도는 개체들 간에 다를 수 있다. 허위 컨디셔닝 및 RIPC 후에 달성된 종점 또는 판독 정보 사이의 차이를 사용하여 수행 강화의 정도가 전형적으로 측정될 것이다. 이러한 차이와 허위 컨디셔닝 판독 정보의 비율이 달성된 개선을 나타낸다.
일부 예에서, 강화 정도는 0.5％ - 1％ 정도일 수 있지만, 여전히 통계적으로 유의하고, 더욱 중요하게는 경쟁적이거나 생리학적으로 유의하다. 1％ 강화의 예는 RIPC의 부재 하에 수행되는데 평균 100초가 걸릴 활동에 대한 1초 감소이다. 또 다른 예에서, 강화 정도는 1.5％ 이하, 2％ 이하, 2.5％ 이하, 3％ 이하, 3.5％ 이하, 4％ 이하, 4.5％ 이하, 5％ 이하, 10％ 이하, 20％ 이하, 30％ 이하, 40％ 이하, 50％ 이하, 또는 그 초과일 수 있다.
본 발명가들은 이러한 기술이 고도로 훈련된 수영선수에서 운동 능력을 개선하는 것을 실연한 연구를 완료하였다. 무작위화된 맹검 교차 연구에서, 혈류를 폐색시키는데 충분히 높은 압력으로 5분 동안 상박에서 혈압대를 팽창시키고 나서, 혈압대에서 공기를 뺀 후 팔에 혈류를 5분 동안 복원시킴으로써 다수의 성인이 RIPC를 받았다. 이러한 프로세스를 연속적으로 추가로 3회 반복하여, 총 4회의 폐색이 초래되었다. 대조군으로서, 또 다른 시기에, 동일한 개체가 동일한 프로세스를 받았지만, 이때는 혈압대가 팔로의 혈류를 제한하지 않는 10 mmHg로만 수축되었다. 수영선수는 혈압대 내의 압력의 중요성을 알지 못했고, 관찰자는 수영선수가 RIPC 또는 대조군 시술을 받았는지 여부에 대해 맹검이었으며, RIPC 및 대조군 시술의 순서는 무작위화되었다 (50％는 RIPC를 먼저 받은 후 대조군으로 교차되었고, 50％는 대조군을 먼저 받은 후 RIPC로 교차되었다). 이어서, 각각의 수영선수가 2회의 연속적인 100미터 수영을 모의 경쟁 환경에서 최대 노력으로 수행하였고, 수영 시간이 통계적으로 비교되었다. RIPC로 수영 시간에서의 평균 감소가 약 0.7초였다. 이는 경쟁적 및 생리학적 장점을 제공하는 통계적으로 유의한 개선을 나타낸다.
본 발명은 운동 및 활동 동안 건강한 개체에서, 그리고 혈류 또는 근력을 제한할 수 있는 심장, 순환 또는 기타 의학 장애에 의해 제한되는 환자 (예를 들어, 심부전, 협심증, 말초 혈관 질환, 폐 질환이 있는 환자)에서 운동-유도 피로에 대한 저항성을 개선하는 자명하지 않은 방법이다.
수동 또는 자동 여부와 관계없이 일시적인 허혈 및 재관류를 유도할 수 있는 한 임의의 장치를 사용하여 RIPC가 수행될 수 있다.
가장 단순한 형태 중 하나에서, 혈압계 (즉, 대상체의 혈압을 측정하는데 전형적으로 사용되는 기구)를 사용하여 방법이 수행될 수 있다. 혈압계의 커프가 환자의 사지 (예를 들어, 팔 또는 다리) 주위에 놓이고, 사지를 지나는 혈류를 폐색시키는데 충분히 큰 압력 (즉, 대상체의 수축기 혈압보다 큰 압력)으로 수축된다. 본원에서 허혈 기간으로 지칭되는 특정 기간 동안 사지를 지나는 혈류를 방지하도록 커프가 수축된 상태에서 유지된다. 허혈 기간 후, 본원에서 재관류 기간으로 지칭되는 기간 동안 사지를 지나는 혈액의 재관류를 허용하도록 커프로부터 압력이 해제된다. 그 후, 커프가 다시 수축되고, 절차가 즉각적으로 여러 번 반복된다.
수동 방식 지혈대를 사용하여 방법이 유사하게 수행될 수 있다. 공개된 PCT 출원 WO 83/00995 및 공개된 미국 출원 20060058717에 기술된 것들과 같은 장치가 또한 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 또 다른 시스템이 공개된 미국 출원 20080139949에 기술되어 있다. 이러한 시스템의 장점은 의사와 독립적으로 사용될 수 있다는 것과, 필요한 RIPC 요법을 자동으로 유도한다는 것이다. 이러한 시스템이 커프 10, 작동기 12, 제어기 14 및 사용자 인터페이스 16이 도해된 도 1에서 부분적으로 예시된다. 대상체의 사지 15, 예컨대 대상체의 팔 또는 다리 주위에 놓이도록 커프가 구성된다. 작동기는, 작동되는 경우, 커프가 사지 주위에서 수축되도록 야기하여 사지를 지나는 혈류를 폐색시킨다. 제어기는 사이클을 1회 이상 수행하는 것을 포함하는 프로토콜을 실행시킨다. 사이클 자체는 커프를 작동시켜 혈류를 방지하는 것, 허혈 기간 동안 커프를 작동된 상태에서 유지시키는 것, 커프를 해제하는 것, 및 커프를 이완된 상태에서 유지시켜 재관류를 허용하는 것을 포함한다.
도 2는 RIPC를 수행하는데 사용될 수 있는 체계를 나타내는 블록 도표를 제시한다. 이러한 체계는 커프를 대상체의 사지 주위에 놓는 것으로 시작한다. 그 후, 제어기를 통해 시스템이 활성화되고 프로토콜이 개시된다. 한 실시양태에서, 의료 전문가에 의해 시스템이 활성화된다. 또 다른 실시양태에서, 대상체에 의해 시스템이 활성화될 수 있다. 커프가 대상체의 사지에 수축기 압력보다 큰 초기 압력을 적용하도록 수축된다. 본원에서 논의된 초기 압력은 시스템의 디폴트(default) 값일 수 있거나, 또는 특정 프로토콜 내로 프로그래밍될 수 있다. 그 후, 커프에서 공기가 빠져 대상체의 수축기 압력이 확인된다. 코로트코프(Korotkoff) 음 또는 진동의 발현에 대해 대상을 모니터링하는 것이 이에 동반될 수 있다. 별법적으로 또는 추가적으로, 말단 원격 센서 (예를 들어, 흐름의 존재 또는 부재 또는 흐름의 유지에 대해 민감한 손가락 끝 상의 장치)가 사용될 수 있다. 일단 수축기 압력이확인되면, 시스템이 프로토콜의 제1 사이클을 개시한다. 일부 실시양태에서, 수축기 압력이 프로토콜의 초기 부분으로서 확인될 수 있다. 본원에서 사용된 용어 프로토콜 및 요법은 상호교환가능하게 사용된다.
커프가 프로토콜에서 정의된 양만큼 대상체의 수축기 압력보다 큰 표적 압력을 대상체의 사지에 적용하도록 수축하면서 사이클이 시작된다. 이는 대상체의 사지를 지나는 혈류를 폐색시킨다. 대상체의 사지에 대한 외부 압력이 프로토콜에서 정의된 허혈 기간 동안 유지된다. 시스템은 시스템 전력 부재, 시스템 전력 스파이크, 및 신속한 해제 메커니즘의 수동 활성화를 포함할 수 있는 압력 해제 기준에 대해 허혈 기간 동안 대상을 모니터링한다. 시스템은 대상체의 사지를 지나는 재관류의 임의의 징후에 대해 허혈 기간 동안 대상을 또한 모니터링하고, 따라서 이같은 재관류를 방지하기 위해 커프에 의해 적용되는 외부 압력을 증가시킨다. 재관류의 징후는 코로트코프 음 또는 진동의 발현을 포함할 수 있다. 허혈 기간의 통과 후, 커프는 대상체의 사지 주위에서 압력을 해제하여 재관류를 허용한다. 사이클에서 정의된 재관류 기간 동안 재관류가 허용된다.
재관류 기간 후에 초기 사이클이 전형적으로 완결된다. 이러한 시점에, 커프가 대상체의 사지 주위에서 수축하도록 작동됨에 따라 후속 사이클이 시작되어, 또 다른 허혈 기간 동안 사지를 지나는 혈류를 폐색할 수 있다.
도 1에 도해된 커프는 대상체의 사지 주위에 놓이도록, 그리고 작동되는 경우 사지 주위에서 수축되도록 구성된다. 한 실시양태에서, 슬리브(sleeve)가 대상체의 상박, 종아리 또는 허벅지를 감싸고, 제자리에서 달라붙게 죄여진다. 커프의 일부분들이 슬리브를 대상체의 사지 주위에서 제자리에서 죄이는데 사용될 수 있는 후크-앤-루프(hook and loop) 유형의 물질을 포함할 수 있다. 대상체의 사지를 지나는 혈류의 폐색 지점으로 사지를 압박하도록 작동기가 커프를 팽창시킨다.
도해된 커프는 공기와 같은 유체를 수신하여 대상체의 사지 주위에서 커프가 확장되고 수축되도록 하는 팽창가능한 주머니(bladder) (제시되지 않음)를 포함한다. 주머니는 공기-불투과성 물질, 예컨대 가요성 플라스틱 또는 고무로 구성된다. 팽창되는 동안 공기가 주머니에 들어가도록 또는 공기가 빠지는 동안 주머니로부터 공기가 나오도록 주머니의 한쪽 끝에 연결부 18이 존재한다. 연결부는, 예컨대 공기 호스에 의한, 작동기에의 연결을 용이하게 하는 맞물림 특색을 포함할 수 있다. 이러한 특색은 실, 클립 등을 포함할 수 있다. 도해된 실시양태는 커프 내에 위치하는 단일 주머니를 포함하지만, 다른 실시양태가 또한 가능한 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시양태에 따르면, 직물 슬리브 자체가 공기-불투과성이어서, 별도의 주머니가 요구되지 않는다. 다른 실시양태에서, 여러 개의 별도로 팽창가능한 주머니들이 공통 슬리브 내로 통합될 수 있는데, 이는 본 발명의 측면들이 이와 관련하여 제한되지 않기 때문이다. 별법적으로, 커프에 주머니가 없을 수 있다. 주머니가 없는 커프가 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어 미국 특허 번호 6036718 참조.
본 발명의 장치 및 시스템이 1개 이상의 커프, 1개 이상의 작동기, 및/또는 1개 이상의 제어기를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 장치 또는 시스템이 2개 이상의 커프, 1개 이상의 작동기 (예를 들어, 모든 커프에 대한 1개의 작동기, 또는 커프 당 1개의 작동기), 및 모든 커프 및 작동기를 제어하는 단일 제어기를 포함할 수 있다. 2개 이상의 커프를 포함하는 장치 또는 시스템에서, 커프들이 상지, 하지, 상지 및 하지, 및/또는 기타 원격 위치 예컨대 손, 발, 손가락 및/또는 발가락에서의 사용에 대해 적절할 수 있다.
RIPC를 받는 대상체의 일반적인 사이즈는, 특히 방법이 적용될 수 있는 종의 범위를 고려했을 때, 크게 다를 수 있다. 이러한 편차를 고려하여, 커프의 일부 실시양태들이 예상될 수 있는 대상체의 사지 둘레의 다양성을 수용하도록 넓은 범위에 걸쳐 조정가능한 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 커프는 3피트까지의 둘레가 수용될 수 있도록 길이가 3피트를 초과하는 팽창가능한 직물 슬리브를 포함한다. 커프의 실시양태는 신생아가 포함되는 훨씬 더 작은 대상체의 위쪽 팔 또는 다리를 수용하도록 2인치, 1인치, 또는 심지어 그 미만만큼 작은 폭을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 측면이 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 기타 실시양태들이 훨씬 더 작은 범위의 사지 크기를 에워싸도록 설정될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 장치가 커프를 대상체의 사지 주위에서 수축시키거나 커프를 해제하는 작동기로서 사용될 수 있다. 도 1의 실시양태에 도해된 바와 같이, 작동기는 팽창가능한 커프에 공기 호스를 통해 가압 공기를 제공하는 기압 펌프를 포함한다. 작동되는 경우, 커프가 대상체의 사지 주위에서 느슨해지도록, 팽창가능한 커프와 외부 환경 사이의 통로를 개방하여 가압 공기가 커프로부터 탈출하게 허용하는 해제 밸브 20을 작동기가 또한 포함한다.
공기 펌프는 압축 공기를 전달할 수 있는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 공기 펌프는 피스톤 압축기를 포함하지만, 원심분리 펌프 및 스크롤 압축기와 같은 기타 유형의 펌프가 또한 사용될 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 펌프는 50 psi까지의 헤드 압력으로 분 당 0.1 내지 20 입방 피트의 속도로 기류를 제공하도록 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 기타 유속 및/또는 압력이 가능하다.
상기 논의된 바와 같이, 작동기는 대상체의 사지 주위에서 커프를 해제시키는 해제 메커니즘을 또한 포함할 수 있다. 도해된 실시양태에서, 해제부는 제어기 하우징 내에 위치하는 해제 밸브 20을 포함한다. 제시된 바와 같이, 해제 밸브는 완전히 닫힌 위치와 완전히 열린 위치 사이를 신속하게 이동하여, 커프로부터 공기를 신속하게 해제시키고 차례로 대상체로부터 커프를 신속하게 해제시키는 솔레노이드일 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 대상체의 혈압이 측정될 때 요구될 수 있는 바와 같이 더욱 제어된 압력 해제를 허용하도록 또는 커프의 압력을 조정하도록, 동일한 해제 밸브 또는 또 다른 해제 밸브가 느리게 열리도록 작동될 수 있다.
시스템의 실시양태들은 대상체의 사지로부터의 커프의 신속한 해제를 허용하는 안전 특색을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 실시양태들 중 일부는, 예컨대 대상체가 불편함을 느낄 때, 대상체에 의해 쉽게 활성화될 수 있다. 한 실시양태에서, 안전 해제부 22는 커프 상에 또는 주변에 놓인 대형 단추를 포함한다. 이와 관련하여, 안전 해제부는 대상체의 손이 닿는 곳에 있다. 다른 실시양태에서, 안전 해제부는 별도의 작동기, 예컨대 대상체의 자유로운 손에 놓일 수 있는 것을 포함할 수 있다. 안전 해제부를 활성화시키는 것은 기압 커프의 해제 밸브를 열게 함으로써, 커프로부터 공기가 신속하게 제거되도록 할 수 있다.
시스템은 지속적으로 작용하는 커프 해제 메커니즘을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 느린 해제 밸브가 기압 커프 내로 통합되어, 커프로부터의 가압 공기의 지속적인 느린 해제를 제공할 수 있다. 지속적인 느린 해제 메커니즘은, 중복된 안전 특색들이 적합하게 작용하는 것을 방지할 수 있는 전력 부재 또는 기타 사건의 경우에조차도, 대상체의 사지의 안전한 해제를 제공할 수 있다. 유사한 유형의 메커니즘이 기압식으로 팽창가능한 커프를 이용하지 않는 실시양태 내로 통합될 수 있는데, 이는 지속적인 느린 해제 메커니즘이 기압 커프에 제한되지 않기 때문이다.
시스템의 실시양태들은 시스템 내의 프로토콜 및 임의의 기타 센서로부터 정보를 수신하여 차례로 RIPC를 수행하도록 작동기를 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기 및 프로토콜 조합은 임의의 수많은 방식으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제어기 및 프로토콜 조합이 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 실행될 수 있다. 소프트웨어에서 실행되는 경우, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서들의 선집 (단일 컴퓨터에서 제공되는지 또는 여러 컴퓨터에 분배되는지 여부와 관계없음)에서 소프트웨어 코드가 실행될 수 있다. 본원에 기술된 기능들을 수행하는 임의의 성분 또는 성분들의 선집이 본원에서 논의된 기능들을 제어하는 하나 이상의 제어기로서 총칭적으로 간주될 수 있음을 이해하여야 한다. 하나 이상의 제어기가 다양한 방식으로, 예컨대 전용 하드웨어로 또는 상기 언급된 기능들을 수행하도록 마이크로코드 또는 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍된 범용 하드웨어 (예를 들어, 하나 이상의 프로세서)로 실행될 수 있다. 하나 이상의 제어기가 하나 이상의 호스트 컴퓨터, 하나 이상의 스토리지 시스템, 또는 하나 이상의 제어기에 커플링된 하나 이상의 스토리지 장치를 포함할 수 있는 임의의 기타 유형의 컴퓨터 내에 포함될 수 있다. 한 실시양태에서, 제어기는 무선으로 또는 전기 또는 광학 케이블을 통해 원격 위치에 통신하는 통신 링크를 포함한다.
이와 관련하여, 본 발명의 실시양태의 한 실행이 제어기에 의해 실행되는 경우 본 발명의 실시양태들의 본원에 논의된 기능들을 수행하는 컴퓨터 프로그램 (즉, 다수의 명령어) 형태의 프로토콜이 코딩된 하나 이상의 컴퓨터-판독가능 매체 (예를 들어, 컴퓨터 메모리, 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 테이프 등)를 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 컴퓨터-판독가능 매체는 매체 상에 저장된 프로토콜이 본원에 논의된 본 발명의 측면들을 실행하도록 임의의 컴퓨터 시스템 리소스 상에 로딩될 수 있도록 이동식(transportable)일 수 있다. 또한, 실행되는 경우 본원에 논의된 기능들을 수행하는 프로토콜 또는 제어기에 대한 언급은 호스트 컴퓨터 상에서 실행되는 어플리케이션 프로그램에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 그보다는, 용어 프로토콜은 본 발명의 본원에서 논의된 측면들을 실행하도록 프로세서를 프로그래밍하는데 사용될 수 있는 임의 유형의 컴퓨터 코드 (예를 들어, 소프트웨어 또는 마이크로코드)를 지칭하도록 일반적인 의미로 본원에서 사용된다.
시스템은 대상체 및/또는 시스템 자체의 일부분으로부터의 정보를 수신하는 하나 이상의 센서 26을 또한 포함할 수 있다. 이같은 센서는 처치될 사지를 포함하는 대상체의 임의의 일부분에서의 혈류에 관한 정보를 수신할 수 있다. 이러한 센서는 시스템의 기타 작용 파라메터, 예컨대 기압 커프 내의 기압, 커프에 의해 적용되는 압력의 직접적인 도수, 또는 장력 밴드의 일부분 내의 장력에 관한 정보를 또한 수신할 수 있다.
기압 커프는 커프 내의 압력을 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 종종 커프 압력은 커프 아래에 있는 사지의 혈관 내에 존재하는 압력을 직접적으로 가리킨다. 종종 시스템의 제어기는 본원에서 논의된 바와 같은, 사이클의 허혈 기간 동안 유지되어야 하는 특정 커프 압력을 표적으로 하도록 프로그래밍된다. 기압 커프를 포함하는 실시양태에서, 커프의 가압 공간, 공기 호스, 또는 심지어 작동기 자체 내의 임의의 장소에 압력 센서가 놓일 수 있다. 커프와 대상체의 사지의 외부 표면 사이의 압력을 직접적으로 측정하도록 커프의 내부 표면 상에 압력 센서가 또한 놓일 수 있다. 사용 시, 관심 혈관의 압력의 더욱 직접적인 측정을 제공하도록, 압력 센서가 대상체의 동맥 바로 위에 놓이도록 커프가 배향될 수 있다.
한 실시양태에서, 시스템이 코로트코프 음을 확인하기 위한 하나 이상의 진동 및/또는 초음파 센서 28을 또한 포함할 수 있다. 코로트코프 음은 수축기와 확장기 사이의 압력이 대상체의 동맥에 외부적으로 적용될 때 존재하는 것으로 일반적으로 이해된다. 수축기 압력은 대상체의 혈관을 지나는 혈류를 완전히 폐색시키는 압력 값과 관련되고, 이와 관련하여, 언제 시스템 내의 압력이 혈류를 허용하도록 충분히 낮은지 또는 혈류를 폐색시키도록 충분히 높은지를 확인하는 피드백으로서 시스템에 의해 사용될 수 있다.
커프가 제공되는 사지에서의 혈류의 중단 또는 재관류를 확인하기 위해 하나 이상의 센서가 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 맥박 산소측정기 30이 커프가 제공되는 사지의 원위부, 예컨대 사지의 손가락 또는 발가락 상에 놓일 수 있다. 맥박 산소측정기는 대상체의 혈관을 통해 박동하는 혈액 및 산소로 포화된 헤모글로빈의 백분율에 관한 정보를 제공할 수 있다. 맥박 산소측정기는 사지를 지나는 혈류가 발생하지 않을 때 맥박의 부재를 검출하여 혈류의 폐색을 입증할 것이다. 또한, 맥박 산소측정기는 산소로 포화된 헤모글로빈의 백분율을 또한 검출할 수 있고, 이는 사지를 지나는 혈류가 중단됨에 따라 하강할 것이다. 광혈류측정 변환기, 초음파 유동 변환기, 온도 변환기, 적외선 검출기, 및 근적외선 변환기와 같은 기타 센서가 혈류의 중단을 입증하기 위해 또한 사용될 수 있음을 이해하여야 하는데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다.
상기 언급된 바와 같이, 시스템은 제어기를 통해 시스템의 작용을 지시하는 프로토콜을 포함한다. 프로토콜의 실시양태는 커프 작동, 허혈 기간, 커프 해제, 및 재관류 기간을 포함하는 사이클을 포함한다. 프로토콜의 다수의 실시양태에서, 사이클이 여러번 반복될 수 있다. 추가적으로, 프로토콜의 일부 실시양태는 수축기 압력 확인을 포함한다.
사이클의 커프 작동 부분은 대상체의 사지 주위에서 커프를 수축시켜 사지를 지나는 혈류를 폐색시키는 것을 포함한다. 커프의 수축은 제어기가 프로토콜로부터의 명령, 예컨대 커프 압력의 표적 설정점을 판독한 후, 제어기가 커프를 표적 설정점으로 가져도록 개시시킴으로써 달성된다. 표적 설정점의 도달은 본원에 기술된 센서 및 기술들 중 임의의 것을 통해 감지될 수 있다.
사이클의 허혈 단계 동안, 압력이 대상체의 사지 주위에서 유지되어 사지를 지나는 혈류의 재관류를 방지한다. 허혈 기간으로 명명되는 허혈 단계의 길이는 전형적으로 의사 또는 기타 의료 전문가에 의해 정의되고, 프로토콜 내로 프로그래밍된다. 허혈 기간은 수초만큼 짧을 수 있거나, 또는 20분 또는 심지어 그 초과만큼 길 수 있는데, 이는 본 발명의 측면들이 이와 관련하여 제한되지 않기 때문이다. 일부 실시양태에서는 허혈 기간이 동일한 프로토콜 동안 사이클마다 다르지만, 다른 실시양태에서는 허혈 기간이 일정하게 유지된다.
제어기는 커프에 의해 적용되는 압력을 대상체의 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시키는 작용을 한다. 커프의 실시양태들이 경시적으로 대상체의 사지에 대해 이완됨으로써 압력이 감소되고 결국 재관류를 허용할 수 있다. 이는 대상체의 사지 내의 근육의 이완, 사지 주위에서의 커프의 신축, 공기 누출 (의도적 또는 비-의도적) 등이 포함되는 다양한 요인에 의해 야기될 수 있다. 이를 위해, 센서가 제어기에 대한 피드백으로서 압력 도수를 제공할 수 있다. 제어기는 설정점과 실제 압력 도수 사이의 임의의 차이를 측정할 수 있고, 오차를 보정하도록 작동기에 임의의 필요한 지시를 제공할 수 있다.
다양한 접근법이 허혈 기간 동안 제어기에 대한 적합한 설정점을 정의하는데 사용될 수 있다. 한 실시양태에 따르면, 설정점이 의사 (또는 기타 의료 전문가)에 의해 프로토콜 내로 수동으로 등록된다. 별법적으로, 의사가 대상체의 수축기 혈압에 관하여 설정점을 선택할 수 있다. 한 실시양태에서, 설정점이 대상체의 수축기 압력을 초과하는 고정된 압력 양, 예컨대 대상체의 수축기 압력보다 5 mmHg, 10 mmHg, 15 mmHg, 20 mmHg, 25 mmHg, 30 mmHg, 또는 임의의 기타 고정된 양만큼 높은 압력으로 설정될 수 있다. 다른 실시양태에서, 설정점이 대상체의 수축기 혈압의 백분율, 예컨대 수축기의 102％, 105％, 110％, 115％, 및 기타 백분율로서 정의될 수 있는데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다. 수축기 압력을 초과하는 지점은 의료 전문가에 의해 설정될 수 있고, 대상체의 사이즈, 대상체의 사지의 사이즈, 대상체의 혈압, 혈류 중단의 확증 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 여러 요인에 좌우될 수 있다.
일부 실시양태에 따르면, 프로토콜은 대상체의 수축기 혈압을 확인하는 단계를 포함한다. 센서가 코로트코프 음 또는 진동의 발현에 대해 사지를 모니터링하는 동안 체계적인 방식으로 수축기 압력을 초과할 것으로 여겨지는 지점으로부터 환자의 사지 주위에서 커프가 느슨해지도록 허용될 수 있다. 수축기 압력이 확인되면, 프로토콜이 정상적인 과정으로 계속될 수 있다.
수축기 압력의 확인은 프로토콜 동안 임의 시점에 임의적으로 발생할 수 있거나, 또는 전혀 발생하지 않을 수 있다. 일부 실시양태에 따르면, 각각의 사이클은 대상체의 수축기 혈압의 확인으로 시작된다. 다른 실시양태에서, 수축기 압력이 프로토콜의 시작 부분 동안 1회만 확인될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 커프가 각각의 사이클의 커프 해제 부분 동안 해제될 때 수축기 압력이 확인될 수 있다. 또한, 본원에서 논의된 바와 같이, 수축기 압력이 프로토콜 동안 전혀 확인되지 않을 수 있는데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다.
허혈 기간 동안 압력 설정점을 조정하도록 시스템이 설정될 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 시스템은 재관류의 발현을 검출하는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 코로트코프 음 또는 진동의 존재를 검출함으로써 달성될 수 있다. 허혈 기간 동안의 코로트코프 음의 존재는 커프 압력이 수축기 압력 밑으로 떨어졌거나 수축기 압력이 이전에는 수축기 압력을 초과한 설정점 위로 상승하였음을 가리킬 수 있다. 흐름의 존재 또는 부재를 검출하는 숫자 장치가 예를 들어 포함되는 기타 장치가 추가적으로 또는 별법적으로 사용될 수 있다. 이같은 상황에서, 제어기는 새롭게 확인된 수축기 압력 및/또는 기타 정보를 기초로 설정점을 조정할 수 있고, 이와 관련하여, 그렇지 않으면 발생할 원치 않는 재관류를 확인하고 방지할 수 있다.
사이클의 커프 해제 부분은 허혈 기간의 말기에 발생하고, 확장기 압력 미만의 지점으로의 커프의 해제를 포함한다. 일부 실시양태에 따르면, 커프 해제는 커프의 압력 또는 장력을 해제하는 것을 포함한다. 기압 커프를 사용하는 실시양태에서, 간단하게 이는 공기 해제 밸브를 완전히 열린 위치로 이동시켜 커프 압력의 신속한 감소 및 대상체의 사지 주위에서의 커프의 상응하는 신속한 이완을 허용하는 것과 관련될 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 커프 이완이 더 느리고 더 제어된 방식으로 발생할 수 있음을 이해하여야 하는데, 이는 본 발명의 측면들이 이와 관련하여 제한되지 않기 때문이다. 추가적으로, 본원에 논의된 바와 같이, 코로트코프 음 또는 진동의 발현에 대해 모니터링하여 대상체의 수축기 압력을 확인 또는 확증하는 것이 커프 해제에 동반될 수 있다.
사이클의 실시양태들에서 커프 해제에 재관류 기간이 이어진다. 사지를 통한 재관류가 재관류 기간으로 명명된 기간 동안 허용된다. 허혈 기관과 같이, 재관류가 짧게는 5초, 1분 또는 그 초과, 길게는 20분 또는 심지어 그 초과로 다양한 길이의 시간 동안 허용될 수 있다. 재관류 기간은 공통 프로토콜 동안 사이클마다 일정하게 유지될 수 있거나, 또는 각각의 사이클 간에 변할 수 있는데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다.
프로토콜은 임의의 횟수의 사이클을 포함할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 공통 사이클이 단순하게 여러번, 예컨대 2회, 3회, 4회 또는 이를 초과하는 횟수로 반복되어 프로토콜이 완료될 수 있다. 별법적으로, 프로토콜의 사이클들이 상이한 파라메터, 예컨대 상이한 허혈 기간, 재관류 기간, 허혈 기간 동안의 압력 설정점 등으로 프로그래밍될 수 있다.
일부 실시양태에서, 시스템은 프로토콜의 모든 단계 동안 시스템 파라메터, 예컨대 커프 압력 또는 장력을 기록하는 데이터 로깅(logging) 특색을 포함할 수 있다. 작용 시간의 날짜가 또한 기록될 수 있다. 기타 특색, 예컨대 대상을 확인하기 위한 개인 정보가 시스템에 의해 또한 기록될 수 있다.
시스템의 실시양태들은 대상체 또는 의료 전문가에게 프로토콜의 진행에 관해 알리기 위한 다양한 특색을 통합시킬 수 있다. 들을 수 있거나 볼 수 있는 지표물이 프로토콜의 단계들 중 임의의 것에 동반될 수 있다. 예를 들어, 시계가 프로토콜의 소정의 부분 또는 전체 프로토콜에 대해 경과된 시간 또는 남은 시간의 양을 나타낼 수 있다. 실시양태들은 대상체 및/또는 의료 전문가가 계속 알게 하는 기타 특색을 또한 포함할 수 있는데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다.
일부 실시양태에 따르면, 시스템은 대상체에 의한 변조성 또는 우연한 리프로그래밍을 방지하는 특색을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 리프로그래밍가능한 특색은 암호를 입력한 후에만 액세스될 수 있다. 이는 대상체가 실수로 프로토콜을 리프로그래밍하는 것 또는 다른 방식으로 시스템의 작용을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 우연한 리프로그래밍을 방지하도록 전자 열쇠, 기계적 자물쇠 등과 같은 기타 장치가 또한 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
시스템은 다양한 환경에서의 사용에 대해 설정될 수 있다. 예를 들어, 용이한 이동을 촉진하는 다리 바퀴가 있는 휴대용 스탠드 상에 시스템이 설치될 수 있다. 스탠드에 제어기, 사용자 인터페이스, 및 대상체에 대한 편리한 높이에서의 커프의 연결부가 놓일 수 있다. 다른 실시양태에서, 휴대용 사용에 대해 시스템이 설정될 수 있다. 이같은 실시양태에서, 시스템이 용이한 운송을 위해 여행가방 내로의 손쉬운 배치를 위해 구성될 수 있다.
또한 시스템은 도 1의 실시양태에 도해된 성분들에 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도해된 것과 같은 다른 실시양태에 따르면, 별법적인 메커니즘을 통해 대상체의 사지를 죄이도록 커프가 구성될 수 있다. 도해된 실시양태에서, 커프는 래칫식(ratcheting) 메커니즘이 한쪽 끝에 놓인 밴드로서 구성된다. 사용 시, 밴드가 대상체의 사지 주위를 감싸고, 이때 밴드의 자유로운 끝부분이 래칫식 메커니즘을 통과한다. 이같은 실시양태에서, 밴드의 자유로운 끝부분을 래칫식 메커니즘을 통과하여 더 잡아당겨 사지 주위에서 커프를 오그리거나, 또는 래칫식 메커니즘을 풀어서 밴드를 해제시키고, 차례로 사지로부터 밴드를 해제시키는 메커니즘을 작동기가 포함할 수 있다. 또 다른 메커니즘, 예컨대 지혈대 메커니즘이 가능한데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다.
도 3을 참조로 상기 기술된 바와 같이, 일부 실시양태에는 대상체의 사지 주위에서 팽창하기보다는 또 다른 메커니즘에 의해 죄여지는 밴드를 포함하는 커프가 있을 수 있다. 이같은 실시양태에서, 작동기는 밴드를 팽팽하게 놓도록 밴드의 한쪽 끝을 밴드의 다른 쪽 끝에 대해 이동시키도록 구성된 텐셔닝(tensioning) 메커니즘을 포함할 수 있다. 제시된 바와 같이, 이러한 메커니즘은 하우징 내에서 서로 근접하게 유지되는 마주보는 롤러들을 포함할 수 있다. 하우징은 밴드의 자유로운 끝부분을 받기 위한 슬롯, 및 밴드의 반대쪽 끝부분에 대한 고정된 부착을 위한 고정점을 포함한다. 밴드의 자유로운 끝부분이 슬롯 내로, 그리고 롤러들 사이에서 통과된다. 하우징을 지나 자유로운 끝부분을 잡아당겨서 대상체의 사지 주변에서 밴드를 조이기 위해, 예컨대 전기 모터에 의해, 서로에 대해 회전하도록 롤러들이 기계적으로 작동될 수 있다.
텐셔닝 메커니즘은 래칫식 자유 회전 메커니즘 상에 설치된 마주보는 롤러들을 포함할 수 있다. 자유 회전 메커니즘은 밴드가 최소의 저항성으로 한 방향으로 슬롯을 통해 잡아당겨 지도록 하여, 밴드가 대상체의 사지 주위의 딱 맞는 위치로 신속하게 잡아당겨 질 수 있다. 자유 회전 메커니즘은, 메커니즘이 해제되거나 또는 마주 보는 롤러들이 작동되지 않는 한, 밴드가 느슨해지는 방향으로 슬롯을 통해 이동하는 것을 또한 방지한다. 모든 실시양태가 자유 회전 메커니즘을 포함하지는 않을 것으로 이해되어야 하는데, 이는 이와 관련하여 본 발명의 측면들이 제한되지 않기 때문이다.
마주 보는 롤러들은 사용 동안 밴드를 조이는 방향 및 느슨하게 하는 방향으로 회전한다. 필요한 경우, 밴드가 특정 장력에 도달할 때까지 롤러들이 신속하게 회전할 수 있다. 사용 동안 밴드에서의 장력에 대한 미량의 조정을 만들도록 롤러들이 추가로 작동될 수 있다. 커프가 대상체의 사지로부터 해제되어야 하는 경우, 마주 보는 롤러들이 자유롭게 움직이도록 허용하여 장력을 신속하게 해제하도록, 래칫식 메커니즘 또는 클러치(clutch)가 해제될 수 있다.
따라서 본 발명의 한 측면은 시스템이 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프; 커프에 연결되고, 작동되는 경우, 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하여 이를 지나는 혈류를 감소시키는 작동기; 및 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하는 제어기를 포함하고, 각각의 처치 사이클이 작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동; 작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는, 약 1분 이상 동안 지속되는 허혈 기간; 작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및 커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는, 1분 이상 동안 지속되는 재관류 기간을 포함하는, 원격 허혈 프리컨디셔닝을 위한 시스템 또는 장치를 제공한다. 원격 위치는 사지일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
장치는 운동선수 환경에서 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 예를 들어, 팔 또는 다리와 같은 원격 위치에 고정되는 방식으로 커프가 구성될 수 있다. 예를 들어, 탄성화된 하우징과 결합될 수 있거나, 또는 그 자체가 탄성화될 수 있다 (단, 본 발명에 의해 구현되는 허혈성 사건 및 재관류 사건에 영향을 미치지 않는다). 별법적으로 또는 추가적으로, 전체적으로 또는 부분적으로 양말, 신발, 러닝 의상 (러닝 수트(suit), 러닝 재킷, 러닝 팬츠), 수영 의상 (예를 들어, 패스트스킨(fastskin) 수트 등이 포함되는 수영복) 등이 포함되는 의복에 부착되거나 이러한 의복 내로 통합될 수 있다. 전신 수트의 경우, 장치가 수트의 팔(들) 및/또는 다리(들) 부분 내에 있을 수 있다. 전력원 코드가 연결될 수 있거나 장치의 다른 요소 (예를 들어, 제어기, 전력원 등)가 연결될 수 있는 외부 코드 또는 출구를 제공하도록 수트가 구성될 수 있다. 별법적으로, 수트 내에 포함된 2개의 층 또는 2개의 물질 사이에 장치가 꿰일 수 있도록 수트가 구성될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 지탱을 제공하기 위해 어깨 하니스 및/또는 벨트가 장치와 결합될 수 있다. 장치가 내수성 하우징을 포함할 수 있거나, 또는 내수성이도록 다른 방식으로 디자인될 수 있거나, 또는 내수성 요소가 있을 수 있다. 장치는 땀과 같은 체액으로부터 이를 보호하는 하우징을 포함할 수 있다 (예를 들어, "내한성(sweat-proof)"일 수 있다). 이러한 실시양태 및 기타 실시양태에서, 장치는 플라스틱 또는 기타 방수성 하우징을 포함할 수 있다.
장치가 경주 품종 (예를 들어, 개, 말 등)과 같은 동물에 사용되는 경우, 이같은 용도를 위해 적절하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 경기 전에 동물 (예를 들어, 말)을 따뜻하게 유지시키는데 사용되는 덮개 (예를 들어, 망토) 내에 장치가 제공되거나 넣어질 수 있다.
본원에서 사용된 의복은 임의 형태의 의류 또는 의상이다. 의복은 신체 활동 동안 또는 신체 활동 전의 준비운동 기간 동안 착용되는 의류 또는 의상일 수 있다. 장치 (또는 시스템)는 대상과 접촉하도록 의복의 내부 층 또는 표면 상에 제공될 수 있다. 장치 (또는 시스템)는 대상과 접촉하지 않도록 의복의 층들 사이에 제공될 수 있다. 의복과 결합되어 제공되는 경우, 장치 (또는 시스템)은 커프 및 임의적으로 작동기를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 장치가 전력원 (예를 들어, 배터리 및/또는 코드)을 포함하지 않을 것이고/이거나, 장치가 제어기를 포함하지 않을 것이다. 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 수행되려는 때에 커프-포함 장치가 작동기 및/또는 제어기 및/또는 전력원에 연결될 수 있다. 따라서 커프-포함 장치 (작동기 및/또는 제어기 및/또는 전력원 없음)의 통합은 의복에 부가되는 질량 (또는 중량)을 제한할 것이고, 이에 의해 의복이 훈련 및 수행 기간에 걸쳐 착용되도록 허용한다. 일부 경우에, 커프가 1회용일 수 있다. 의복이 휴대용 자급식 (독립형) 작동기 및/또는 휴대용 자급식 (독립형) 제어기 및/또는 휴대용 자급식 (독립형) 전력원 또는 전력 공급 장치와 함께 제공될 수 있다. 따라서, 장치의 하나 이상의 요소 (예를 들어, 커프)가 의복과 결합될 수 있고/있거나 (따라서, 의복에 필수적이거나 의복 내에 통합된 것으로 지칭됨), 장치의 하나 이상의 요소 (예를 들어, 전력원 또는 전력 공급 장치)가 의복으로부터 물리적으로 분리될 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명은 의복 및 장치의 임의의 물리적으로 분리된 요소 (작동기, 제어기, 및/또는 전력원 또는 전력 공급 장치 포함)를 포함하는 키트를 구현한다.
본 발명은 직접적인 연결을 통해 또는 무선으로 장치를 작용시키는 것을 추가로 구현한다. 무선 작용은 장치의 무선 제어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기가 커프 및 작동기로부터 물리적으로 분리될 수 있지만, 한쪽 또는 양쪽 요소와 무선 접촉 상태일 수 있다. 이러한 구성은 커프 및/또는 작동기가 원거리에서 제어되도록 허용하고, 장치의 전체적인 중량을 감소시킬 수 있다. 프로그래밍될 수 있고/있거나 작동기 및/또는 커프의 작용을 제어할 컴퓨터 애플리케이션을 업로딩할 수 있는 스마트폰 및 기타 무선 소형 장치가 포함되는 이동식(mobile) 장치를 무선 제어기가 포함한다. 또한 무선 제어기는 전력원 또는 전력 공급 장치가 꺼지도록 및/또는 켜지도록 지시할 수 있다. 시판되는 무선 제어기의 비-제한적인 예는 아이폰(iPhone)™, 아이팟(iPod)™, 아이패드(iPad)™, 블랙베리(Blackberry)™ 등이다. 명백할 바와 같이, 이같은 무선 장치들은 커프 및/또는 작동기의 원격 제어를 허용할 것이다. 이같은 예에서, 커프 및/또는 작동기는 의복을 착용하고 있는 대상체 (또는 근처의 사람)이 원격 명령을 번복하도록 허용하는 번복 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 측면들은 본원에 설명된 커프의 실시양태에 제한되지 않는다.
실시예
실시예
1: 경쟁적
운동선수에서의
운동 수행
정예 운동선수, 특히 수영선수에서의 운동 수행은 골격, 심장 및 호흡 근육 피로에 의해 제한되는 것으로 생각된다. 여기에서, 본 발명가들은 허혈 및 재관류의 반복 사이클의 신중한 유도가 이같은 정예 운동선수의 수행을 강화시킬 수 있음을 나타낸다.
요약
13세 내지 18세의 국내 수준의 수영선수 11명을 실제 프리컨디셔닝 또는 허위 프리컨디셔닝으로 무작위화하였다. 프리컨디셔닝 프로토콜은 상지 허혈 (5분 - 초과-수축기 압력으로 팽창된 표준 혈압대) 및 재관류 (5분)의 사이클 4회로 구성되었다. 허위 프리컨디셔닝 개입은 동일한 프로토콜로 구성되었지만, 커프가 10 mmHg의 압력으로 팽창되었다. 다음주에 모든 대상을 교차시켰다. 연구 1에서, 대상들이 2회의 표준화된 준-최대 증가식 수영 수행 테스트를 수행하였고, 이때 각각의 증가 사이에 수영 속도, 혈액 락테이트, 및 심박수를 측정하였다. 연구 2 (n=8)는, 최대 운동 수행에 대한 효과를 평가하기 위해, 수영선수가 선호하는 수영법을 사용하는 2회의 연속적인 경쟁적 100미터 수영 동안의 RIPC의 효과를 시험하였다. 모든 측정을 처치 프로토콜에 대해 맹검인 관찰자에 의해 기록하였다.
연구 1에서 증가식 준-최대 운동 수행에 대한 RIPC의 효과가 없었다. 임계 속도 (수영 속도와 심박수 사이의 관계)는 허위 후 1.36 ± 0.12 대 RIPC 후 1.35 ± 0.12 m/s (p= 0.50)이었다. 유사하게, 락테이트 (13.6 ± 2.4 대 12.9 ± 2.7 mmol/L, p=0.22) 및 최대 심박수 (187.0 ± 9.9 대 188.0 ± 10.0, BPM, p=0.60)가 또한 변하지 않았다. 그러나, 연구 2에서, RIPC와 관련된 스트로크 횟수에서의 증가는 유의하지 않았지만 (28.6 ± 8.8 (허위) 대 29.6 ± 8.3 str/50 m, p=0.17), 유의하게 개선된 수영 시간이 관찰되었다 (64.9 ± 3.9 (허위) 대 64.0 ± 3.7s, p<0.05). 이러한 개선은 증가된 락테이트 생산을 희생하지 않았다 (p=0.46). 반복된 측정 및 처치 순서 할당에 대해 조정된 선형 회귀 모델을 사용하여, RIPC로 경쟁적 수영 시간에서의 0.93 ± 0.35s 감소가 있었다 (p=0.009).
개론
허혈은 특정 기관 또는 조직으로의 혈류 및 따라서 산소 공급의 갑작스러운 중지에 의해 야기된다. 허혈-재관류 손상은 다수의 질환에 연루되었고, 여러 메커니즘에 의해 야기될 수 있으며, 가장 통상적인 메커니즘은 폐색성 혈병, 불량한 신체 관류 및 혈관 손상이다. 예를 들어, 성인 사망률의 선도적인 원인 (참고문헌 1)인 허혈성 심근 질환은 손상된 심장 동맥 또는 우회 혈관을 폐색시키는 혈병에 의해 야기된다. 허혈 프리컨디셔닝은 허혈-재관류 손상에 대해 조직을 보호하는 것으로 입증된 가장 강력한 내인성 메커니즘이다. 이러한 국소적인 허혈 프리컨디셔닝의 보호 효과는 표적 조직에 대한 짧은, 비-치사성 허혈성 에피소드로부터 초래된다 (참고문헌 2, 3). 그러나, 표적 기관에서의 단기 허혈을 요구하여, 보호를 요구하는 바로 그 기관에서의 기능장애를 잠재적으로 초래하기 때문에, 프리컨디셔닝은 치료적으로 적용되기 어려울 수 있다.
원격 프리컨디셔닝 (RIPC)은 더욱 임상적으로 적절한 자극이다. 이러한 개념은 동물 심장의 여러 영역에서 최초로 기술되었다 (참고문헌 4). 최근 본 발명가들은 표준 혈압대를 수축기 혈압보다 높게 팽창시킴으로써 유도된 사지 골격근에 대한 5분 허혈 에피소드 4회가 심폐 우회술을 사용하는 심장 수술을 받은 아동에서 허혈-재관류 손상에 대해 심장 및 폐를 보호한다는 것을 나타내어, 이러한 개념이 인간에게 확장될 수 있음을 실연하였다 (참고문헌 5).
본 발명은 운동 수행을 강화하기 위한 RIPC의 용도에 관한 것이다. 특히, 수영이 독특한 생리학적 문제를 나타낸다. 수영선수는 격렬한 운동 동안 이의 호흡 빈도에 놓인 제한과 싸워야 하여, 근육 생리학과 기술과 환기 간의 독특한 상호작용을 초래한다. 운동 과다호흡이 고강도 수영 동안 제한되는데 (참고문헌 6), 이는 호흡하기 위해 고개를 돌리거나 들어올리는 것이 적합한 스트로크의 실행을 위태롭게 할 수 있기 때문이다 (참고문헌 7). 고강도 수영 동안, 빈도가 제어되지 않은 호흡 (PaO2 미변화, pH 미변화, PaCO2 감소)과 비교하여, 호흡 멈추기는 동맥 산소 분압 (PaO2)에서의 상당한 감소, 감소된 혈액 pH (증가된 [H+]), 그러나 변화되지 않은 동맥 이산화탄소 분압 (PaCO2)을 초래할 수 있다 (참고문헌 8). 수영은 운동 선수가 높은 속도의 에너지 지출 및 호흡 정지 (호흡 멈추기를 통해)를 경주의 약 20 내지 30％ 동안 견디는 것을 요구한다 (참고문헌 9). 이러한 제한 및 이의 생리학적 결과를 고려하여, 운동-유도 동맥 저산소혈증 (EIAH)이 경쟁적 수영 동안 발생할 것이다. 이러한 EIAH는 최대 수영 운동에서의 생리학적 제한을 담당하는 골격, 호흡 및 심장 근육에서의 피로의 발달에 유의하게 기여할 수 있다 (참고문헌 10).
본 발명가들은 여기에서 운동 전의 원격 프리컨디셔닝이, 대체로 허혈에 대한 조직 응답을 변형시키는 방식으로, 조직을 극심한 운동의 불리한 대사 효과에 더욱 저항성이게 한다는 것과 따라서 수영 수행이 원격 프리컨디셔닝에 의해 변형될 수 있다는 것을 실연하였다.
방법
더 호스피탈 포 식 칠드런(The Hospital for Sick Children)의 연구 윤리 위원회가 연구 개시 전에 등록된 프로토콜 (식별자: NCT00761566)을 허가하였다. 캐나다 토론토의 경쟁적 수영 팀으로부터 대상을 선택하였다. 전국 선수권 자격 기준 이내의 수영 수행 시간을 기존에 달성한 13세 내지 18세의 건강한 남성 또는 여성 수영선수가 연구에 포함되었다. 당뇨병, 최근의 질환, 최근의 수술 또는 임의의 연구일 이전의 48시간 내의 임의의 의료 개입이 있는 대상체는 제외되었다. 사전 동의서가 연구 등록 전에 수득되었다.
무작위화 목록이 컴퓨터로 생성되었다. 무작위화 코드를 불투명한 봉투에 밀봉하였다. 연구에 포함된 후 운동선수들에게 봉투가 배정되었다. 재관류 5분이 사이에 있는 상지 허혈 5분의 사이클 4회 또는 허위 절차를 받도록 대상들이 무작위화되었다. 수축기 동맥 압력보다 15 mmHg 큰 압력으로 팽창된 혈압대를 사용함으로써 허혈이 달성된 반면, 허위 절차에 대해서는 동일한 사이클링 프로토콜을 사용하여 혈압대가 10 mmHg으로만 팽창되었다. '재관류' 기간은 완전한 커프 공기 방출 후 5분으로 구성되었다. 이전의 연구일로부터 1주일 떨어진 후속 연구일에, 대상체가 이들이 받지 않은 개입에 제시되었다. 모든 연구 조사관 및 참여자가 연구 기간 동안 처치 할당에 대해 맹검이었다. 군 할당이 통계 분석이 끝날 때까지 조사관에게 밝혀지지 않았고, 운동선수들에게 어떤 팽창이 이들의 수영 수행에 이로울 수 있는지를 말하지 않았다. 상이한 수영 수행 테스트들 전에, 수영선수들이 이들의 일반적인 준비운동을 수영하였다.
이러한 실시예에서 사용된 준-최대 운동 수영 프로토콜이 기존에 입증되었다 (참고문헌 7, 11). 긴 코스 수영장 (즉, 50미터 길이)에서 테스트가 수행되었다. 수영 테스트 전에, 참여자의 체중 및 신장을 측정하였다 (참고문헌 12). 각각의 준-최대 수영 테스트는 푸시 스타트(push start)로부터 시작하여 6분의 페이스(pace) 타임으로 7 × 200미터 수영 세트로 구성되었다. 이는 후속 노력 전의 휴식 기간의 길이가 200미터를 완주하는데 걸린 시간의 양에 의해 결정되었음을 의미하였다. 연구원은 테스트 전에 각각의 200미터 수영에 대한 필요한 속도를 계산하였고, 참여자는 이러한 표적 속도를 테스트가 시작하기 전에 통보받았다. 각각의 표적 속도는 참여자의 최고 기록의 고정된 백분율을 기초로 하였다. 예를 들어, 최초의 200미터를 개인의 최고 기록 + 35초와 등가인 시간을 초래할 속도로 수영하였다. 그후, 각각의 후속 200미터가 선행하는 것보다 5초 빠르게 완주되었다. 최종 (7번째) 200미터 수영은 "전력" 최대 노력 수행이었다. 각각의 수영 증가에 대해 시간, 심박수, 스트로크 속도 및 혈액 락테이트를 측정하고 기록하였다. 수영선수에게 수행 테스트를 자신의 최상의 수영법 스타일 (예를 들어, 자유형, 배영, 평영, 접영, 개인 혼영)로 수영하도록 요청하였다.
최대 수영 수행 테스트를 긴 코스 수영장에서 또한 완료하였다. 수영선수들에게 100％ 노력으로 자신의 최상의 수영법 스타일을 사용하여 100미터를 수영하도록 요구하였다. 혈액 락테이트를 테스트 전 및 후에 측정하였다. 시간 및 스트로크 속도를 또한 측정하였다.
이러한 연구의 1차 종점은 준-최대 운동 테스트 동안의 프리컨디셔닝된 대상체의 임계 속도 (평균 심박수와 수영 속도 사이의 관계로 정의됨)에서의 개선이었다. 최대 운동 테스트에 대한 1차 종점은 수영 시간 (100미터를 수영하는데 요구되는 초 단위의 전체 시간으로서 계산됨)이었다. 2차 종점은 피크 혈액 락테이트 수준에서의 감소 및 스트로크 속도에서의 개선이었다.
통계 분석
데이터는 적합하게 평균과 표준 편차, 중앙값과 최대값 및 최소값, 및 빈도로서 제시된다. 군들 간의 미조정 차이를 피셔(Fisher)의 정확 카이-제곱 및 페어드(paired) t-테스트를 사용하여 평가하였다. 무작위화를 넘어서는 군들 사이의 차이를 평가하기 위해 반복 측정 및 처치 순서 할당에 대해 조정된 선형 회귀 모델이 생성되었다. 성별, 스타일, 테스트 시의 연령, 신장, 체중 및 국제 순위에 대한 회귀 모델에서의 추가적인 조정은 결과를 변화시키지 않았다. 통계 분석은 양쪽 연구 개입을 완료한 환자에 제한되었다. 모든 통계 분석은 SAS 통계 소프트웨어 v9.1 (더 에스에이에스 인스티튜트(The SAS Institute), 노스캐롤라이나주 캐리)을 사용하여 수행되었다.
결과
총 12명의 운동선수가 무작위화에 적격이었다. 준-최대 운동 테스트를 먼저 수행하였고 (도 4), 11명의 대상체가 양쪽 개입을 완료하였다. 이어서, 8명의 대상체가 연구에 두번째 부분인 최대 운동 수행 테스트에 대한 양쪽 개입을 받았다 (도 5). 1명의 운동선수는 질병으로 인해 제2 테스트일에 연구를 그만두었다. 3명의 운동선수가 이들의 경기 스케쥴과의 상충으로 인해 최대 수행 테스트에 참여할 수 없었다. 표 1은 연구에 포함된 정예 수영선수들의 특징을 제공한다. 프로토콜 편차가 없었다.
이러한 소형 연구는 정예 운동선수에서의 준-최대 운동 수행에 대한 RIPC의 관찰가능한 효과를 실연하지 않았다. 처치 순서 할당에 대해 조정된 모델 및 조정되지 않은 모델 양쪽에서, 본 발명가들은 운동 수행의 지표 중 어떠한 것에 대해서도 RIPC의 어떠한 유의한 효과도 발견할 수 없었다. 표 2는 준-최대 수행의 모든 지표에 대한 RIPC의 효과를 나타낸다. 수영 속도와 심박수 사이의 관계로 정의되는 임계 속도에 대한 관찰가능한 효과가 없었다. 최대 심박수 및 심박수 경사가 프리컨디셔닝 프로토콜에 의해 변화되지 않은 것으로 나타났다. 마지막으로, 4 mmol/L의 락테이트 농도에서 수득된 속도가 또한 외관상 영향을 받지 않았다. 표 3은 반복된 측정 및 처치 순서 할당에 대해 조정된 선형 회귀 모델을 사용한 동일한 운동 준-최대 수행 지표에 대한 RIPC의 효과를 나타낸다.
정예 수영 선수에서, RIPC가 락테이트 생산에서의 변화 없이 최대 수행에서의 개선과 관련되었다. 표 4는 최대 수행의 지표에 대한 RIPC의 효과를 나타낸다. RIPC가 100미터에 대한 경쟁적 수영 시간에서의 유의한 개선 및 증가된 스트로크 횟수에 대한 경향과 관련되었다. 또한, 수영 시간에서의 이러한 개선이 증가된 락테이트 생산을 희생하여 달성되지 않았다. 마지막으로, 반복된 측정 및 처치 순서 할당에 대해 조정된 선형 회귀 모델을 사용하여, 경쟁적 수영 시간에서의 0.93 ± 0.35s 감소가 있었다 (p=0.009) (표 5).
허위 개입 또는 RIPC 개입에 대해 유해 사례가 언급되지 않았다.
토의
이러한 연구에서, 최초로 운동 수행에 대한 프리컨디셔닝의 효과를 평가하기 위해, RIPC가 정예 수영선수에서의 개선된 최대 수행과 관련되었다. RIPC가 100％ 노력으로 100미터를 수영하기 위해 필요한 시간에서의 0.93초 (±0.35, p=0.009) 만큼의 감소와 관련되었다.
RIPC는 심장 수술 또는 심근 경색 동안 발생하는 것과 같은, 일반적으로 조직 베드(bed)로의 혈류의 중단의 결과로서의 허혈 및 재관류 손상으로부터 조직을 보호하는 것으로 공지된 현상이다. 운동은 충혈과 관련되지만, 본 발명가들은 RIPC가 운동 근육의 응답을 변형시킬 수 있을 것으로 가정하였고, 여기에서 이를 실연하였다. 임의의 특정 이론 또는 메커니즘에 한정되기를 의도하지 않으면서, RIPC가 미토콘드리아에 의한 아세틸-CoA (당분해의 붕괴 생성물)의 더 신속한 흡수를 허용하여, 락테이트 축적을 대사적으로 허용가능한 수준으로 유지시키고 호기성으로 생성된 ATP를 운동에 기여시키는 것으로 가설된다.
메커니즘과 관계없이, 시간에서의 0.93초 감소는 통계적으로 유의하고, 또한 수영선수에게 생리학적 및 경쟁적으로 중요한데, 이는 수영 시간에서의 1.45％ 개선을 나타내기 때문이다. 경쟁 수행에서의 0.4％ 개선이 '경쟁적으로 유의한' 변화인 것으로 기존에 시사되었다 (참고문헌 16). 수영 수행을 개선시키는 것으로 지금까지 제시된 가장 중요한 요인은 훈련이다. 그러나, 호흡 근육 훈련 (참고문헌 11) 및 패스트스킨 수트 (참고문헌 17)와 같은 기타 보조물이 수영 수행을 개선시키는 것으로 또한 증명되었다. 예를 들어, 전신 패스트스킨 수트를 입고 수영하는 운동선수는 평균 2％만큼 수행이 개선되어, 경기에서 광범위하게 사용되게 되었다. 본 발명가들의 데이터는 RIPC가 수행 강화에 대한 유용한, 그리고 이의 '천연' 메커니즘을 고려하여 합법적인 보조물임을 나타낸다.
실시예
2: 경쟁적 운동선수에 대한
업데이트
연구
요약
13세 내지 27세의 국내 수준의 수영선수를 교차시키면서 RIPC (5분 팔 허혈/5분 재관류의 사이클 4회) 또는 허위에 무작위화하였다. 연구 1에서, 대상체 (n=16)이 2회의 증가식 준-최대 수영 테스트를 수행하였고, 이때 수영 속도, 혈액 락테이트, 및 심박수를 측정하였다. 연구 2를 위해, 대상체 (n=18)이 2회의 최대 경쟁 수영을 수행하였다. 가능한 메커니즘을 시험하기 위해, RIPC 전 및 후에 채취된 혈액 샘플을 투석하였고, 랑겐도르프(Langendorff) 제제 내의 마우스 심장 (n=10)에 관류시키는데 사용하였다. 경색 크기를 RIPC 전 및 후에 운동선수가 아닌 대조군으로부터 수득된 투석액과 비교하였다. RIPC는 마우스에서 경색 크기를 감소시킨 보호 인자를 혈류 내로 방출하였다 (대조군 대상체 및 수영선수에 대해 p<0.05). 준-최대 운동 수행에 대한 RIPC의 효과가 없었다. 그러나, RIPC가 0.7초의 100미터에 대한 최대 수영 시간의 평균 개선 (p=0.04), 개인 최고 기록에 관한 수영 시간에서의 개선 (p=0.02), 및 평균 국제 수영 연맹 점수에서의 유의한 개선 (p=0.01)과 관련되었다.
RIPC는 정예 수영선수에서 경쟁적 수행을 개선시킨다. 이러한 기술은 다른 운동 및 운동 내성이 제한된 임상 증후군에 적용가능하다.
방법
이중 맹검 교차 무작위 대조군 시험을 수행하였다. 더 호스피탈 포 식 칠드런의 연구 윤리 위원회가 연구 개시 전에 등록된 프로토콜 (식별자: NCT00761566, 2008년 11월 등록)을 허가하였다. 국내 및 국제 수준 양쪽 모두의 캐나다의 경쟁적 수영 팀으로부터 대상을 선택하였다. 전국 선수권 자격 기준 이내의 수영 수행 시간을 기존에 달성한 13세 내지 27세의 건강한 남성 또는 여성 수영선수가 연구에 포함되었다. 수영선수들의 최상의 수행을 여러 수영 사건 (자유형, 배영, 평영, 접엽, 및 개인 혼영) 중 임의의 것에서의 남성 및 여성 수영선수에 의한 수행의 비교를 허용하는 국제 수영 연맹 (FINA)이 인정한 국제 점수 시스템 (참고문헌 27)을 사용하여 평가하였다. 이러한 시스템은 1000점에 비례하는 점수를 각각의 수영에 배당한다 (1000점의 점수는 이러한 사건에 대한 이력에서의 8회의 가장 빠른 시간의 평균과 등가이다). 점수가 700점을 초과하는 대상체가 연구에 포함되었다. 당뇨병, 최근의 질환, 최근의 수술 또는 임의의 연구일 이전의 48시간 내의 임의의 의료 개입이 있는 대상체는 제외되었다. 사전 동의서가 연구 등록 전에 수득되었다. 이와 별도로, 본 발명가들은 대조군 대상체 및 수영선수의 하위군에서 실험 연구를 수행하여, RIPC 동안의 체액성 프리컨디셔닝 인자의 방출을 평가하였다. 혈액 샘플을 동일한 RIPC 프로토콜을 사용하여 RIPC 전 및 후에 수득하였고, 본 발명가들의 기존에 기술된 랑겐도르프 방법을 사용하는 시험관내 평가에 대비시켰다 (참고문헌 21).
무작위화 목록이 컴퓨터로 생성되었다. 무작위화 코드가 불투명한 봉투에 밀봉되었고, 운동선수가 연구에 등록된 후 운동선수들에게 배정되었다. 재관류 5분이 사이에 있는 상지 허혈 5분의 사이클 4회 또는 허위 절차를 받도록 대상들이 무작위화되었다. 측정된 수축기 동맥 압력보다 15 mmHg 큰 압력으로 혈압대를 팽창시킴으로써 허혈이 달성되었다. 허위 절차에 대해서는, 혈압대가 10 mmHg으로만 팽창되었다. '재관류' 기간은 완전한 커프 공기 방출 후 5분으로 구성되었다. 이전의 연구일로부터 1주일 떨어진 후속 연구일에, 대상체가 이들이 받지 않은 개입에 제시되었다. 모든 연구 조사관 및 참여자가 연구 기간 동안 처치 할당에 대해 맹검이었다. 군 할당이 통계 분석이 끝날 때까지 조사관에게 밝혀지지 않았고, 운동선수들에게 어떤 팽창이 이들의 수영 수행에 이로울 수 있는지를 말하지 않았다. 상이한 수영 수행 테스트들 전에, 수영선수들이 이들의 일반적인 준비운동을 수영하였고, 이는 각각의 테스트 경우에 동일하였다. 도 7 및 8은 준-최대 및 최대 운동 테스트 프로토콜 양쪽에 대한 환자 모집 및 무작위화의 상세사항을 나타낸다 (하기 참조).
준-최대 운동 수영 프로토콜이 기존에 입증되었다 (참고문헌 11, 28). 긴 코스 수영장 (즉, 50미터 길이)에서 테스트가 수행되었다. 수영 테스트 전에, 참여자의 체중 및 신장을 측정하였다 (참고문헌 12). 각각의 준-최대 수영 테스트는 7회의 순차적인 200미터 수영으로 구성되었다. 각각의 200미터 수영은 6분 간격으로 개시되었고, 푸시 스타트로부터 시작되었다. 코치는 테스트 전에 각각의 200미터 수영에 대한 필요한 속도를 계산하였고, 참여자는 이러한 표적 속도를 테스트가 시작하기 전에 통보받았다. 각각의 표적 속도는 참여자의 최고 기록의 고정된 백분율을 기초로 하였다. 예를 들어, 최초의 200미터를 개인의 최고 기록 + 35초와 등가인 시간을 초래할 속도로 수영하였다. 그후, 각각의 후속 200미터가 선행하는 수영보다 약 5초 빠르게 완주되었다. 각각의 수영 증가에 대해 시간, 심박수 (RS 800, 폴라 일렉트로 인코포레이티드(Polar Electro Inc.)), 스트로크 속도 및 혈액 락테이트를 측정하고 기록하였다. 각각의 수영을 완료하고 나서 약 2분 후에 손가락 천자로부터 혈액 샘플을 수득하고, 락테이트 프로(Lactate Pro)™ LT-1710 분석기 (아크레이 엘티(Arkray Lt.), 일본)를 사용하여 분석하였다. 수영선수에게 수행 테스트를 자신의 최상의 수영법 스타일 (예를 들어, 자유형, 배영, 평영, 접영, 개인 혼영)로 수영하도록 요청하였다.
최대 수영 수행 테스트를 긴 코스 수영장에서 또한 완료하였다. 수영선수들에게 100％ 노력으로 자신의 최상의 수영법 스타일을 사용하여 선호하는 수영 길이인 100미터 (n= 16) 또는 200미터 (n=2)를 수영하도록 요구하였다. 혈액 락테이트를 테스트 전 및 후에 측정하였다. 시간, 혈액 락테이트 및 스트로크 속도를 또한 측정하였다. 수영을 완료하고 나서 약 2분 후에 손가락 천자로부터 혈액 샘플을 수득하고, 락테이트 프로™ LT-1710 분석기 (아크레이 엘티, 일본)를 사용하여 분석하였다. 최대 수영 수행 테스트를 대학 수영 경기에서 또는 '타임 트라이얼(time trial)' 경기 환경에서 수행하였다. 양쪽 경우에, 준비운동 절차가 양쪽 테스트 조건에서 동일하였다. 준-최대 연구의 1차 종점은 증가식 운동 테스트 동안의 프리컨디셔닝된 대상체의 최대 심박수와 수영 속도 사이의 외삽 교차점으로 정의되는 임계 속도에서의 개선이었다. 최대 운동 테스트에 대한 1차 종점은 수영 시간이었다. 본 발명의 2차 종점은 피크 혈액 락테이트 수준에서의 변화 및 스트로크 속도에서의 변화였다.
랑겐도르프 프로토콜에 관한 모든 동물 프로토콜은 토론토의 더 호스피탈 포 식 칠드런의 동물 관리 및 사용 위원회에 의해 허가되었고, NIH의 문헌 [Guide for the Care and Use of Laboratory Animals, NIH publication NO. 85-23 (1996년 개정)]을 따랐다. 혈액 샘플 (30 ㎖)을 9명의 쥬니어 국내 수준 수영선수 및 4명의 대조군인 건강한 비-운동선수 대상체에서 RIPC 전 및 후에 수득하였다. 본 발명의 실험 방법이 기존의 문헌에 상세하게 기술되어 있다 (참고문헌 21). 간략하게, 혈액을 헤파린처리 튜브에서 수집하고, 즉각적으로 얼음 상에 놓은 후, 실온에서 20분 동안 3000 rpm에서 원심분리하였다. 백혈구 연층을 교란하지 않으면서 혈장 분획을 조심스럽게 제거하고, 12-14 KD 투석관 (스펙트라포(Spectrapor), 미국) 내에 놓고, 10배 또는 20배 부피의 크렙스-헨셀라이트(Krebs-Henseleit) 용액에 대해 투석하였다. 랑겐도르프 시스템에서 사용하기 위해, 염을 조정함으로써 투석액을 등장성이게 만들었다: 10× 크렙스-헨셀라이트 완충제 스톡 내의 NaCl 130 mmol/L, MgSO4ㆍ7H2O 0.5 mmol/L, KCL 4.7 mmol/L, CaCl2 1.0 mmol/L, KH2PO4 1.2 mmol/L, HEPES 20 mmol/L. 마지막으로, 중탄산나트륨 (NaHCO3) 및 글루코스의 첨가에 의해 pH를 7.4로 조정하였다. 투석액을 37℃로 평형화시키고, 20분 동안 산소로 처리한 후, 마우스 랑겐도르프에서 사용하였다. 마우스를 펜토바르비탈 (60 mg/kg ip)로 마취하고, 심장을 적출하고, 저온 염수로 차갑게 하고, 현미경 하에 대동맥을 통해 삽관하였다. 그 후, 119 NaCl, 4.8 KCl, 1.3 CaCl2, 1.2 KH2PO4, 1.2 MgSO4, 25 NaHCO3 (mM 단위)으로 구성된 37℃의 크렙스-링거(Krebs-Ringer) 완충제를 랑겐도르프 방식으로 심장에 관류시켰다. 물이 채워진 라텍스 풍선을 승모판막을 통해 좌심실 내강 내에 놓았다. 이러한 풍선이 압력 변환기에 연결되었고, 6 mmHg의 일정한 압력에서 유지되었다. 피크 좌심실 발생압 (LVP)을 계속 모니터링하였다. 각각의 심장에 초기의 20분 안정화 기간이 진행되었다. 그 후, 심장에 인간 투석액을 관류시키고, 이어서 30분의 전체적인 혈류-제로(zero-flow) 허혈에 이어지는 60분의 허혈후 재관류를 적용하였다. 심박수 (HR), 피크 좌심실 압력 (LVP), 압력 증가의 최대 속도 (+dP/dt최대), 압력 감소의 최대 속도 (-dP/dt최대), 및 관상 혈류가 포함되는 혈류역학 측정치를 실험 전반에 걸쳐 기록하였다. 랑겐도르프 프로토콜의 완료 후, 심장을 고칼륨 용액에 잠기게 한 후 액체 질소로 동결시키고 나서, -80℃에서 보관하였다. 그 후, 심장을 슬라이서 매트릭스 내로 놓고, 1 내지 2 ㎜ 두께의 슬라이스로 절단하였다. 슬라이스를 1.25％ 2,3,5-트리페닐-테트라졸륨 클로라이드 (TTC) (시그마(sigma) T8877)에 함침시키고, 40℃의 수조에서 15분 동안 유지시켰다. 그 후, 슬라이스를 10％ 포르말린에 고정시켰다. 고정된 슬라이스의 사진을 찍고, 포토샵을 이용하여 스캐닝하고, 경색 면적의 백분율을 전체 좌심실 면적에 대한 비율로 표현하였다.
통계 분석
데이터는 적합하게 평균과 표준 편차, 중앙값과 최대값 및 최소값, 및 빈도로서 제시된다. 실제 RIPC와 허위 RIPC 간의 운동 수행에서의 차이가 페어드 t-테스트에서 평가되었다. 정예 수영선수의 투석액 및 일반인 대조군의 투석액이 관류된 마우스 심장 간의 경색 크기의 차이가 스튜던트(Student) t-테스트를 사용하여 평가되었다. 대상체의 연령, 성별, 개인 최고 기록, FINA 순위, 경쟁 수준, 스트로크 및 무작위 순서가 포함되는 잠재적인 혼돈요인의 효과가 복합 대칭 공분산 구조를 통해 반복 측정에 대해 조정된 선형 회귀 모델에서 평가되었다. 모든 통계 분석은 SAS 통계 소프트웨어 v9.1 (더 에스에이에스 인스티튜트, 노스캐롤라이나주 캐리)을 사용하여 수행되었다.
결과
총 27명의 운동선수가 무작위화에 적격이었다. 캐나다 도처 (밴쿠버, 토론토, 겔프)의 4가지 상이한 수영 팀으로부터, 16명이 준-최대 운동 테스트를 완료하였고 (도 7), 22명의 대상체가 최대 운동 개입을 완료하였다 (도 8). 3명의 운동선수가 이들의 경기 스케쥴과의 상충으로 인해 최대 수행 테스트에 참여할 수 없었다. 6명의 수영선수가 제2 연구일에 부정 출발 및/또는 질병으로 인해 분석에서 제외되었다. 부정출발한 대상체는 정시에 출발하지 않음으로써 실제 수행과 독립적으로 자신의 수영 시간을 유의하게 변형시켰기 때문에 연구에서 제외되었다 (238). 표 6은 준-최대 운동 프로토콜의 연구 분석에 포함된 정예 운동선수의 특징을 제공하고, 표 7은 최대 운동 프로토콜을 완료한 이들에 대한 특징을 기술한다. 표 8은 최대 운동 프로토콜을 위한 2일의 개입일 사이의 환자 특징의 차이를 설명한다. 프로토콜 편차가 없었다. 준-최대 증가식 수영 테스트 결과: 본 발명가들은 준-최대 운동 수행의 지표들 중 어느 것에 대해서도 RIPC의 어떠한 유의한 효과도 실연하지 않았다 (표 9). 특히, 본 발명가들의 1차 종점인 임계 속도, 또는 최대 심박수에 대한 효과가 없었다. 4 mmol/L의 락테이트 농도에서 달성된 속도가 또한 영향을 받지 않았다.
최대 경쟁 수영 테스트 결과: RIPC가 경쟁적 수영 시간에서의 개선과 관련되었다 (도 9). 표 10은 최대 수행의 지표들에 대한 RIPC의 효과를 나타낸다. RIPC가 평균 0.7초 (66.98±21.28초 대 66.28±21.08초, p=0.04)의 100미터에 대한 경쟁적 수영 시간에서의 유의한 개선, 및 개인 최고 기록과 관련하여 우수한 수영 시간 (+4.66±3.76％ 대 +3.55±3.31％, p=0.02)과 관련되었다. 또한, 수영 시간에서의 이러한 개선이 증가된 락테이트 생산 또는 증가된 심박수를 희생하여 달성되지 않았다. 그러나, 스트로크 회수에서의 증가를 향한 경향이 있었고 (p=0.12), 심박수가 증가되지 않았다 (n=5) (180±11 bpm, 180±8 bpm, p=0.96). RIPC가 개인 최고 수영 기록과 비교하여 더 작은 평균 절대차, 및 더 높은 평균 FINA 점수 (627±69 대 650±64, p=0.01)와 또한 관련되었다 (표 10). 경주 시간과 RIPC 사이의 관계의 혼돈인자인 것으로 확인된 인자가 없었다. 하위 분석에서, 대상체의 경쟁 수준 (국내 대 국제)이 RIPC와 개선된 최대 수행 간의 관계에 영향을 미치지 않았다 (+0.006 sec, p=0.52).
랑겐도르프 실험: 운동선수 및 대조군 대상체에서 RIPC 전 및 후에 혈액 샘플을 채취하였다. RIPC전 투석액 대 RIPC후 투석액을 비교했을 때, 경색 크기가 대조군 대상체에 대해서는 51.2±10.9％에서 27±2.2％ (p=0.06)로 감소하였고, 수영선수에서는 41.3±5.2％에서 29.7±2.7％ (p=0.05)로 감소하였다 (도 10). 대조군과 정예 운동선수 간에 유의한 차이가 없었다 (RIPC전 및 RIPC후에 대해 각각 p=0.40 및 p=0.68). 그러나, 좌심실 발생압이 수영선수로부터의 RIPC후 투석액이 관류된 마우스 심장에서 25분 내지 60분의 재관류로부터 더 높았다 (각각 89.9±2.1 mmHg, 83.5±2.9 mmHg, p=0.04). 다른 종점들은 RIPC 개입에 의해 유의하게 영향을 받지 않았다. 실제 또는 허위 원격 프리컨디셔닝 개입와 관련된 유해 사례 또는 부작용이 없었다.
토의
이러한 연구에서, RIPC는 증가식 준-최대 운동에서의 개선과 관련되지 않았지만, 정예 수영선수에서의 유의하게 개선된 최대 수행과 관련되었다. 한가지 가설은 격렬한 운동이 생리학적 형태의 허혈성 손상을 나타내고, 따라서 허혈 프리컨디셔닝에 의한 변형을 받을 수 있다는 것이었다. 이러한 연구에서, 본 발명가들은 정예 수영선수의 군에서 일시적인 상지 허혈에 의한 본 발명의 간단한 원격 허혈 프리컨디셔닝 방법을 사용하였다. 수영은 호흡 제어 및 매우 높은 속도의 에너지 변환이 PaO2에서의 현저한 감소에 이르고, 이때 측정된 O2 포화도가 고도로 훈련된 개인에서 80-85％ 사이로 떨어지는 독특한 운동이고 (참고문헌 10), 따라서 RIPC의 효과를 테스트하기 위한 이상적인 모델을 나타낸다. 실제로, 수영 수행은, 적어도 부분적으로, 운동-유도 동맥 저산소혈증에 의해 제한되는 것으로 생각된다 (참고문헌 28). 동맥 pH의 하락 및 정맥 락테이트의 실질적인 상승이 이와 관련되어 (참고문헌 31), 조직 저산소혈증 및 대사성 산증을 반영한다. 본 발명가들은 RIPC가 이러한 조직 저산소증에 대한 골격 근육 내성을 변화시킴으로써 최대 및 준-최대 운동 수행을 개선시킬 수 있을 것으로 가정하였다. RIPC는 심장 수술 (참고문헌 29) 또는 심근 경색 (참고문헌 30) 동안과 같이, 조직 베드로의 혈류의 중단의 결과로서 발생하는 허혈 및 재관류 손상에 대해 조직을 보호하는 것으로 공지된 현상이다. 따라서, 비록 더욱 손쉽고 임상적으로 적절한 방식이기는 하지만, 이는 국소적인 프리컨디셔닝의 효과를 재현한다. 인간 운동 수행의 추후 연구에서, 각각의 다리의 '국소적인' 프리컨디셔닝이 건강한 일반인 대상체에서의 자전거 운동 테스트 동안 피크 산소 소비를 개선시키는 것으로 나타났다 (참고문헌 26). 현재의 연구는 '원격' 프리컨디셔닝의 자극으로서 일시적인 상박 허혈을 사용하였다. 최근 본 발명가들은 일시적인 사지 허혈에 의해 유도된 RIPC가 심장보호 인자 또는 인자들이 동물 및 인간의 혈류 내로 방출되도록 한다는 것을 나타냈다 (참고문헌 21). 이러한 인자의 효과는 토끼 랑겐도르프 모델에서의 심근 허혈-재관류 손상에 대한 증가된 내성으로서 명시되었다. 이러한 연구에서, 본 발명가들은 이러한 체액성 메커니즘이 정예 수영선수에서 지속되고, 모든 근육 군이 사용되고 있는 수영선수의 극심한 운동 동안의 운동-유도 저산소혈증 및 산증에 대한 개선된 내성에 아마도 기여하거나 이를 설명할 것임을 확증하였다. 흥미롭게도, 동일한 개체에서 증가식 준-최대 운동 내성에 대한 유의한 효과가 없었다. 본 발명가들의 연구가 세포하 메커니즘을 탐구하도록 디자인되지는 않았지만, 관찰된 차이가 준-최대 운동 동안 및 최대 운동에서의 에너지 활용 경로에서의 차이와 관련되는 것이 가능하다. 준-최대 운동 동안은 에너지가 호기성 산화 경로에 의해 주로 생산되는 반면, 최대 수행 동안에는 에너지가 호기성 산화 시스템에 더하여 포스포크레아티닌의 파괴에 의해서, 뿐만 아니라 혐기성 해당 경로에 의해서 또한 생산된다 (참고문헌 31). 예상되는 운동 능력이 여러 대사 경로에 의해 에너지 (ATP)를 생산하는 능력에 의해 결정된다는 것이 수행 모델로부터 공지되어 있다 (참고문헌 10). 흥미롭게도, IPC가 미토콘드리아의 ATP 민감성 K-채널의 개방 및 산화적 인산화의 언커플링(uncoupling)에 이른다는 것을 생체내 연구가 제시하였다 (참고문헌 14). 그 결과, 본 발명가들은 RIPC가 미토콘드리아에 의한 아세틸-CoA (당분해의 붕괴 생성물)의 더 신속한 흡수를 허용하여, 락테이트 축적을 대사적으로 허용가능한 수준으로 유지시키고 호기성으로 생성된 ATP를 운동에 기여시키는 것으로 추측하였다. 수영후 혈액 락테이트 수준에서의 변화없이 더 높은 스트로크 속도 및 개선된 수영 시간을 향한 경향이 본 발명가들에 의해 관찰되어 이러한 가설을 지지하였다.
시간에서의 0.70초 감소는 통계적으로 유의할 뿐만 아니라, 또한 수영 시간에서의 1.11％ 개선을 나타내어 수영선수에게 크게 생리학적 및 경쟁적으로 중요하였다. 경쟁 수행에서의 0.4％ 개선이 '경쟁적으로 유의한' 변화인 것으로 기존에 시사되었다 (참고문헌 16). 이같은 개선은 구조화된 훈련 프로그램에 의해 일반적으로 생성된다. 정예 수영선수에서, 훈련 계획과 경쟁 수행 간의 관계가 잘 기술되어 있다 (참고문헌 27). 테스트 데이터로부터, 본 발명가들이 관찰한 경쟁적 수영 시간에서의 0.7초 개선은 평균적으로 이러한 고도로 훈련된 개인에서의 2년 훈련을 나타낸다 (참고문헌 16).
실시예
3: 만성 안정 협심증이 있는 대상체에서의 운동 내성
배경
사지의 일시적인 허혈 및 재관류 (IR)에 의해 유도된 원격 허혈 프리컨디셔닝 (RIPC)이 심장, 신장 및 뇌에서의 장기 허혈 후의 IR 손상에 대해 보호하는 것으로 나타났다. 최근, 선택적 PCI 전에 수행된 RIPC가 허혈성 통증, 트로포닌 방출 ST-분절 변화, 및 이어지는 6개월에서의 불리한 심혈관 결과를 감소시키는 것으로 나타났다 (문헌 [Circulation 2009;119(6):820-7]). 이러한 연구에서, 본 발명가들은 만성 안정적 허혈성 심장 질환이 있는 환자에서의 운동 내성에 대한 RIPC의 효과를 시험하였다.
방법
60명의 환자를 재관류 5분이 사이에 있는 상지 허혈 (15mmHg 수축기 압력 초과로 팽창된 혈압대를 사용함) 5분의 사이클 4회로 구성된 RIPC로 연속 5일 동안 처치하였다. 최종 RIPC 전 및 직후의 허혈성 내성을 트레드밀 운동 테스트를 사용하여 평가하였다. Hs-CRP 및 BNP를 또한 측정하였다.
결과
개선된 최대 수행 (8.25±2.1 대 9.67±2.2 Mets, P<0.05), 및 운동 시간 (P<0.05)과 함께, 등급 II에서 III으로 브레이스(brace) 등급이 유의하게 증가하였다 (P<0.05). 이와 함께, RIPC 후 유의하게 더욱 개선된 환자에서 ST 분절 저하가 감소되었다 (값 P<0.05).
결론
5일 동안 전달된 RIPC가 만성 안정 협심증이 있는 환자에서 운동 능력에서의 유의한 개선 및 개선된 심근 내성의 증거에 이르렀다.
참고문헌
상기 기재된 명세서는 당업자가 본 발명을 실행할 수 있게 하는데 충분한 것으로 간주된다. 본 발명은 제공된 예에 의해 범주가 한정되지 않는데, 이러한 예들은 단지 본 발명의 하나 이상의 측면의 예시로서 의도되기 때문이다. 기타 기능적으로 등가인 실시양태들이 본 발명의 범주 내에서 고려된다. 본원에서 제시 및 기술된 것들에 더하여 본 발명의 다양한 변형이 상기의 기술(記述)로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 본 발명의 한정물 각각은 본 발명의 다양한 실시양태를 포함할 수 있다. 따라서, 임의의 하나의 요소 또는 요소들의 조합을 수반하는 본 발명의 한정물 각각이 본 발명의 각각의 측면에 포함될 수 있는 것으로 예상된다. 본 발명은 이의 용도 면에서 도면에 기재 또는 도해된 구성 상세사항 및 성분 배열에 제한되지 않는다. 본 발명은 기타 실시양태가 가능하고, 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 술어 및 용어는 기술 목적을 위한 것이고, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. "포함되는", "포함하는", 또는 "있는", "함유하는", "수반하는", 및 이들의 변형물의 사용은 이후 열거된 아이템들 및 이의 등가물, 뿐만 아니라 추가적인 아이템을 포함하도록 의도된다.
Claims (59)
- 최대 신체 활동 전에 건강한 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝(remote ischemic preconditioning) 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하는 방법.
- 제1항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 신체 활동의 24시간 이내에 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 신체 활동의 2시간 이내에 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 신체 활동의 20분 이내에 수행되는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 초과-수축기 압력(supra-systolic pressure) 및 재관류의 사이클 1회, 2회, 3회, 4회 또는 5회를 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클 4회 이상을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분 내지 20분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분 내지 20분의 재관류를 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 재관류를 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 초과-수축기 압력 5분 및 재관류 5분의 사이클을 포함하는 방법.
- 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 초과-수축기 압력이 수축기 압력을 15 mmHg 이상 초과하는 압력인 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 상지에서 수행되는 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 하지에서 수행되는 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 건강한 대상체가 최대 신체 활동의 결과로서 락테이트 생산에서의 증가를 경험하지 않는 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 건강한 대상체가 인간인 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 방법이 최대 신체 활동에서의 약 1.5％ 개선을 야기하는 방법.
- 신체 활동의 수행을 강화하기 위해 신체 활동 전에 심혈관 상태를 가진 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하는 방법.
- 제18항에 있어서, 심혈관 상태가 협심증인 방법.
- 제18항 또는 제19항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 초과-수축기 압력 및 재관류의 사이클 2회, 3회, 4회 또는 5회를 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분 내지 20분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 초과-수축기 압력을 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분 내지 20분의 재관류를 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 약 1분, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 또는 약 5분의 재관류를 포함하는 사이클을 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 초과-수축기 압력 5분 및 재관류 5분의 사이클을 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 초과-수축기 압력 5분 및 재관류 5분의 사이클 4회를 포함하는 방법.
- 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 초과-수축기 압력이 수축기 압력을 15 mmHg 이상 초과하는 압력인 방법.
- 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 상지에서 수행되는 방법.
- 제18항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,원격 허혈 프리컨디셔닝 요법이 하지에서 수행되는 방법.
- 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프(cuff);
커프에 연결되고, 작동되는 경우, 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하여 이를 지나는 혈류를 감소시키는 작동기; 및
1회의 또는 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하는 제어기
를 포함하는 시스템이고, 각각의 처치 사이클이
작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동;
작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 허혈 기간;
작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및
커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 재관류 기간
을 포함하며, 이때 시스템이, 사용될 때, 내수성 하우징(housing) 내에 포함되는 시스템. - 제30항에 있어서, 의복(garment) 내에 포함되는 시스템.
- 제31항에 있어서, 의복이 운동선수용 의상인 시스템.
- 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 스트랩, 하니스(harness) 또는 벨트를 포함하는 시스템.
- 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기가 원격 제어기인 시스템.
- 대상체에 의한 최대 신체 활동 전에 건강한 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하기 위해 장치를 사용하는 것을 포함하는, 신체 수행을 강화하기 위한 수축가능한 커프를 포함하는 장치의 용도.
- 대상체에 의한 신체 활동의 수행을 강화하기 위해 신체 활동 전에 심혈관 상태를 가진 대상체에 원격 허혈 프리컨디셔닝 요법을 수행하기 위해 장치를 사용하는 것을 포함하는, 신체 활동을 강화하기 위한 수축가능한 커프를 포함하는 장치의 용도.
- 제35항 또는 제36항에 있어서, 장치가 수동 장치인 장치의 용도.
- 제35항 또는 제36항에 있어서, 장치가 자동 장치인 장치의 용도.
- 제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 수축가능한 커프가 팽창가능한 커프인 장치의 용도.
- 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 스트랩, 하니스 또는 벨트를 포함하는 장치의 용도.
- 제35항, 제36항 및 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 작동기 및 제어기를 포함하는 장치의 용도.
- 제35항, 제36항 및 제38항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가
대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프;
커프에 연결되고, 작동되는 경우, 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하여 이를 지나는 혈류를 감소시키는 작동기; 및
작동기를 제어하는 제어기
를 포함하는 장치의 용도. - 제41항 또는 제42항에 있어서, 제어기가 원격 제어기인 장치의 용도.
- 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기가 1회의 또는 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하고, 각각의 처치 사이클이
작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동;
작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 허혈 기간;
작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및
커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 재관류 기간
을 포함하는 장치의 용도. - 제44항에 있어서, 허혈 기간이 약 1분 내지 20분 동안 지속되는 장치의 용도.
- 제44항 또는 제45항에 있어서, 재관류 기간이 약 1분 내지 20분 동안 지속되는 장치의 용도.
- 제36항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 위치가 사지인 장치의 용도.
- 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 커프를 포함하는, 운동선수용 의복인 의복.
- 제48항에 있어서, 각각 대상체의 원격 위치 주위에서 수축되도록 구성된 2개 이상의 커프를 포함하는 의복.
- 제48항 또는 제49항에 있어서, 수영복인 의복.
- 제48항 또는 제49항에 있어서, 러닝 수트(suit)인 의복.
- 제48항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 커프가 의복의 내부 표면 상에 위치하는 의복.
- 제48항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 커프가 의복의 층들 사이에 위치하는 의복.
- 제48항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 원격 위치가 사지인 의복.
- 제54항에 있어서, 사지가 상지인 의복.
- 제54항 또는 제55항에 있어서, 사지가 하지인 의복.
- 제48항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 작동되는 경우 대상체의 원격 위치 주위에서 커프가 수축되도록 야기하는, 커프에 연결된 작동기를 추가로 포함하는 의복.
- 제48항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 작동기를 제어하는 제어기를 추가로 포함하는 의복.
- 제58항에 있어서, 제어기가 1회의 또는 다수의 순차적으로 작동되는 처치 사이클을 포함하는 처치 프로토콜에 따라 작용하도록 작동기를 제어하고, 각각의 처치 사이클이
작동기가 대상체의 원격 위치 주위에서 커프를 수축기 압력을 초과하는 압력으로 수축시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는 커프 작동;
작동기가 원격 위치 주위에서 수축된 커프를 수축기 압력을 초과하는 설정점에서 유지시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 폐색시키는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 허혈 기간;
작동기가 커프를 해제시켜 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는 커프 해제; 및
커프가 적어도 부분적으로 이완된 상태에서 유지되어 원격 위치를 지나는 혈류를 허용하는, 약 1분 내지 20분 범위의 기간 동안 지속되는 재관류 기간
을 포함하는 의복.
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