專利名稱：用連續(xù)脈沖非調(diào)制非突發(fā)神經(jīng)刺激器改進(jìn)功效和感覺耐受性的方法
本申請(qǐng)作為參考引用下述申請(qǐng)并要求其優(yōu)先權(quán)1995年6月19日申請(qǐng)的題為“用于癲癇發(fā)作和大腦腫脹的治療裝置”的與1988年3月22日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?71837的美國專利申請(qǐng)相關(guān)的臨時(shí)美國專利申請(qǐng)60/000317，美國專利申請(qǐng)171837是1996年12月9日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)939950的部分繼續(xù)申請(qǐng)，專利申請(qǐng)939950又是1986年11月申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)934568的部分繼續(xù)申請(qǐng)；1995年6月19日申請(qǐng)的題為“用于心率不齊的治療裝置”的與1988年3月22日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)171837相關(guān)的臨時(shí)美國專利申請(qǐng)60/000,300，美國專利申請(qǐng)171837又是1986年12月9日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)939950的部分繼續(xù)申請(qǐng)，美國專利申請(qǐng)939950又是1986年11月申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)93456的部分繼續(xù)申請(qǐng)；1995年6月19日申請(qǐng)的題為“用于劇烈燒傷的治療裝置”的與1988年3月22日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)171837相關(guān)的臨時(shí)美國專利申請(qǐng)60/000299，美國專利申請(qǐng)171837又是1986年12月9日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)939950的部分繼續(xù)申請(qǐng)，美國專利申請(qǐng)939950又是1986年11月申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)934568的部分繼續(xù)申請(qǐng)；1995年6月19日申請(qǐng)的題為“利用繼續(xù)脈沖的非調(diào)制非短脈沖群方式的視經(jīng)刺激器改進(jìn)效力和感覺承受的方法”的臨時(shí)美國專利申請(qǐng)60/000318；1995年7月10日申請(qǐng)的題為“利用由連續(xù)脈沖非調(diào)制非短脈沖群方式神經(jīng)刺激器調(diào)節(jié)的四端形分布穩(wěn)定磁場(chǎng)的對(duì)局部痛覺消失和/或感覺消失施感的方法”的臨時(shí)美國專利申請(qǐng)60/001012；以及1992年4月28日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)07/844904以及1996年1月16日申請(qǐng)的其繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及電子治療裝置領(lǐng)域，更具體地說涉及治療人體疼痛的裝置，其通過向人體表面施加適當(dāng)電流密度的電刺激脈沖和由磁場(chǎng)調(diào)制的響應(yīng)，以控制A類纖維和C類纖維的傷害感受器的周圍神經(jīng)元的激勵(lì)率(firing rate)，從而始終如一地控制慢性疼痛和劇痛而不會(huì)由于刺激而不適。
Maurer等人在1994年(專利4431002號(hào))指出，疼痛可以通過向人體表面或者埋置于體內(nèi)的電極施加電脈沖得以減輕是公知的。他的發(fā)明公開了一種經(jīng)皮的電神經(jīng)刺激裝置，其中按照規(guī)定的方式在時(shí)間和強(qiáng)度兩方面對(duì)刺激脈沖進(jìn)行調(diào)制，脈沖幅值和寬度降低，而脈沖重復(fù)率增加；或者相反。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)據(jù)說是在足以產(chǎn)生肌肉收縮和深傳入神經(jīng)的刺激以引起被認(rèn)為能抑制疼痛的諸如內(nèi)啡肽等內(nèi)生阿片制劑的釋出的水平下產(chǎn)生產(chǎn)生舒服和愉快的感覺。
Deyo等人(NEJM)斷定，經(jīng)皮電神經(jīng)刺激(Transcutaneous ElectricalNeere Stimulation)(TENS)對(duì)患慢性后背下部疼痛的病人來說與利用安慰劑治療相比并不更有效，TENS對(duì)僅只通過鍛煉所獲得的收效沒有明顯的附加效果，很明顯，這些研究是在沒有適當(dāng)應(yīng)用和使用所述技術(shù)的情況下作出的。另外很明顯，需要易于理解和操作人員使用的技術(shù)。
通過共同激活機(jī)械刺激感受性A類纖維造成的C類纖維輸入效能的降低是構(gòu)成經(jīng)皮膚電神經(jīng)刺激(TENS)的原理。所涉及的機(jī)理稱為“疼痛感受門控理論”(Gate Control Theory of Pain Perception)(見圖8)。TENS涉及機(jī)械刺激感受性纖維的電激活(electrival activation)。機(jī)械刺激感受性A類纖維比C類纖維在更低的電刺激強(qiáng)度下被激活，即A類纖維具有較低的閾值。因此，A類纖維可利用低強(qiáng)度電刺激選擇性地激活而不增加C類纖維的激勵(lì)率，即A類纖維可以在不增加C類纖維的激勵(lì)率的情況下利用低強(qiáng)度的電刺激選擇性的激活。當(dāng)刺激強(qiáng)度的增加時(shí)，可以激活機(jī)械激感受性和傷害感受性纖維兩者。因此，為了使目前的TENS操作可施加的刺激大小有一定限制。使用TENS裝置的病人充分意識(shí)到，如果連續(xù)增加刺激強(qiáng)度，他們會(huì)感到更疼痛而不是減輕疼痛。由于刺激增加疼痛是由于C類纖維激活。在某些情況下，可簡單地通過重新定位電極和降低通過組織的電流通量同時(shí)仍達(dá)到A類纖維閾值就可以降低達(dá)到減輕疼痛所需的刺激強(qiáng)度。在另外一些情況下，不可能在足夠低的強(qiáng)度下選擇性地激活A(yù)類纖維達(dá)到減輕疼痛。在這些情況下，疼痛可能增加，而TENS被說成是失效。在這些失效的情況下，現(xiàn)有資料認(rèn)為，TENS失效主要是由于不適當(dāng)?shù)碾姌O位置和在預(yù)期刺激點(diǎn)的電流或電流密度不足。
文獻(xiàn)、臨床觀察以及隔離的神經(jīng)細(xì)胞制備數(shù)據(jù)表明，在刺激區(qū)以高電流密度以高頻進(jìn)行連續(xù)刺激能夠使這種裝置的效力達(dá)到最大。A類纖維的起搏(pacing)連同C類纖維激活的同時(shí)抑制保證可靠地控制疼痛綜合癥。為了能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效力，按照四邊形陣列排布由正極和負(fù)極組成的四極陣列，從而正極和負(fù)極彼此適當(dāng)密切地接近，這樣在待起搏的神經(jīng)纖維區(qū)域可以得到高的電流密度。本發(fā)明的另一目的是增加A類纖維激活率的同時(shí)抑制C類纖維的激活率。這一目的是通過將一Magna BlocTM裝置放置在刺激電極內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。這種裝置，正如在后將予以說明的那樣，能令人驚奇地控制和降低C類纖維激勵(lì)。這種對(duì)C類纖維激勵(lì)的效果示意表示在圖8中。當(dāng)Magna BlocTM裝置被放置在刺激電極上時(shí)，志愿人員在兩倍于電壓(轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?時(shí)感受到疼痛閾值。根通過種操作法，頻率經(jīng)編碼的正常激勵(lì)模式傳輸?shù)街袠猩窠?jīng)系統(tǒng)，從而感導(dǎo)舒適而不是疼痛。
本發(fā)明裝置每單元由四個(gè)電極組成。各電極包括交替極性的四個(gè)電極，包括兩個(gè)正極和兩個(gè)負(fù)極。電極裝置(electrode head)的正極和負(fù)極找平在基本上單一一個(gè)平面內(nèi)并且按四邊形構(gòu)形定位，各正極定位得彼此對(duì)角相對(duì)，各負(fù)極定位得彼此對(duì)角相對(duì)。嵌入每個(gè)電極的是美國專利5312321號(hào)(這里引作參考)中的Magna BlocTM裝置。這種裝置能使A類纖維刺激達(dá)到最大，而不會(huì)因C類纖維疼痛和肌肉收縮而不適。Magna BlocTM控制神經(jīng)肌肉的應(yīng)激性并阻止C類纖維激勵(lì)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是維持一電流密度，其足以將A類纖維搏動(dòng)傳輸?shù)教弁淳C合癥中包含的C類纖維的神經(jīng)分布區(qū)域中的背側(cè)角，處于足夠的強(qiáng)度以阻止C類纖維輸入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。這通過用在強(qiáng)度上升到通常的C類纖維閾值之上時(shí)控制C類纖維激勵(lì)的Magna BlocTM，將各電極放置得彼此正確地鄰近，以及通過將一電流探測(cè)器放置在四個(gè)電極之間的中點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。該探測(cè)器通過旋轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)四個(gè)電極以及通過改變輸入進(jìn)行補(bǔ)償來平衡電流密度，使得皮膚中的電流密度或者電流維持恒定。這一回路將具有范圍監(jiān)測(cè)器和告警系統(tǒng)。各電極中的電流將每經(jīng)兩秒改變，在

圖1中B到A和C到D,C到A和B到D。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是每個(gè)TENS單元具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的這種四電極陣列。
除了上面指出的以外，該單元使用采用具有如下參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)TENS電子裝置1)各參數(shù)為輸入電流強(qiáng)度0-100mA，頻率0-200Hzt，脈沖寬度400微秒。該裝置對(duì)背柱或者傳入神經(jīng)束以及疼痛敏感區(qū)是有效的。固定四個(gè)電極、四個(gè)Magna BlocTM裝置和電流密度探測(cè)器以及電極墊的容置裝置提供了按治療要求將交變電極DC頻率調(diào)制裝置放置在減輕疼痛的人體上的方法，調(diào)制裝置很好地控制電流密度，其中C類纖維激勵(lì)利用沿“2”軸產(chǎn)生60°到70°的磁通場(chǎng)梯度的Magna BlocTM予以控制。
這一方面還實(shí)現(xiàn)了這些步驟的重復(fù)，以將另外的容置體于另外的放置位置放置到人體上。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的治療裝置各電極的透視圖。
圖2是向圖1中所示電極供電的治療裝置的平面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的電刺激裝置的簡圖(該圖隨后提交)。
圖4是圖2中的裝置的電路圖-待定，將隨后提交。
圖5表示設(shè)置本發(fā)明的電極的使用位置。
圖6是以圖形方式表示該裝置中電極的四極磁性部分的磁場(chǎng)強(qiáng)度，是通過在位于Magna BlocTM裝置的平面上方0.3cm的一系統(tǒng)平行平面內(nèi)進(jìn)行掃描測(cè)定的。
圖7是疼痛感覺的門理論以及圖8是當(dāng)利用Magna BlocTM制療時(shí)關(guān)于電刺激的軀體感覺閾值變化圖。
圖9-16下面詳細(xì)解釋本發(fā)明的目前的一些優(yōu)選實(shí)施例，其實(shí)例表示在附圖中。遍及各圖，對(duì)相同的部件使用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
在圖1中示意表示本發(fā)明的治療裝置的復(fù)合電極。治療裝置電極10包括一附著裝置11，用于固定各電極12和各Magna BlocTM裝置13與人體保持接觸。根據(jù)本發(fā)明，電極12最好由4個(gè)電極組成，其中的2個(gè)為正電極、2個(gè)為負(fù)電極，所有電極為限定四邊形對(duì)角頂點(diǎn)的電極。每一電極墊包含一個(gè)利用鋁扣扣合就位的Magna BlocTM。
如這里所體現(xiàn)的，Magna BlocTM13(磁通發(fā)生器)包含四個(gè)保持在一塑料容放裝置內(nèi)的基本相同的磁極，該裝置按照所需的構(gòu)形固定各磁體(見美國專利5312321號(hào))并沿“Z”軸形成60°到70°的梯度(gradient)(見圖5)。該梯度是磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離變化的斜率。
本發(fā)明的該實(shí)施例還包含導(dǎo)線15和16，它們通過接頭20連接到電極導(dǎo)線21。導(dǎo)線15和16包含在傳導(dǎo)電纜14中。本發(fā)明中還包含一帶電極連接電纜22的電壓探測(cè)器17，電纜22最終容納在電纜19中。
由于該系統(tǒng)能夠在予以治療的疼痛綜合癥所包含的A類纖維和C類纖維的區(qū)域內(nèi)以連續(xù)方式在電極之間維持適當(dāng)?shù)碾娏髅芏然螂娏?，故能產(chǎn)生本發(fā)明的有益效果。利用由范圍監(jiān)測(cè)器(在外殼內(nèi))和告警系統(tǒng)控制的電極墊12維持所需的電流強(qiáng)度。利用電壓監(jiān)測(cè)器17確定電流強(qiáng)度。在電極B到A、C到D,C到A和B到D中的電流每2秒鐘改變一次。由于Magna BlocTM裝置13放置在電極12中，較之傳統(tǒng)的TENS，電流強(qiáng)度可以在更高的水平上操作。當(dāng)超過C類纖維閾值時(shí)(見圖8)，Magna BlocTM13完全解除C類纖維激勵(lì)(firing)引起的不適。Magna BlocTM13阻止C類纖維激勵(lì)，因此，能對(duì)A類纖維/C類纖維比形成有利的平衡，因此使得這種裝置在減輕疼痛方面十分有效(見圖6中所示治療的各種位置建議)。對(duì)于Magna BlocTM控制C類纖維激勵(lì)，其在“Z”軸方向必須具有大于45°而小于90°的場(chǎng)梯度。
在圖2中所示的這種治療裝置的控制機(jī)構(gòu)包含一個(gè)TENS發(fā)生器單元23，其包含電池電源，脈沖發(fā)生器，強(qiáng)度控制器25，頻率控制器26，持續(xù)時(shí)間控制器27，電流密度調(diào)制極性轉(zhuǎn)換裝置，帶有公接頭28和母接頭29的電流密度調(diào)制電纜19。電纜14的公接頭插入母接頭24。在殼體內(nèi)包含開-關(guān)和告警燈。
支持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)目錄Ⅰ引言a疼痛b疼痛途徑和疼痛感覺c疼痛搏動(dòng)(impulse)發(fā)生Ⅱ疼痛搏動(dòng)的中斷方法a電刺激bMagnaBlocTMTMNSⅢ圖Ⅳ索引總結(jié)和結(jié)論在這一文件中的數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明裝置將能夠阻止C類纖維間接疼痛以及向志愿人員皮下注射辣椒辣素所引起的痛覺過敏。圖10中的電流密度(電流或電流密度是通過從刺激電極到治療區(qū)任何位置的電壓計(jì)算的，電阻是由歐姆電路計(jì)算的，而利用電壓和電阻，就可易于計(jì)算電流密度)量響應(yīng)曲線以及圖12和13所顯示內(nèi)容已經(jīng)很好地證明這種響應(yīng)，在該裝置已經(jīng)關(guān)閉5分鐘之后痛覺過敏區(qū)域增加(A-B-A觀測(cè))。圖12和13表明本發(fā)明對(duì)一個(gè)通常途徑即傷害感受器輸入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的協(xié)同影響。Ⅰ引言在這一文件中的數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明裝置將能夠阻止C類纖維間接疼痛以及向志愿人員皮下注射辣椒辣素所引起的痛覺過敏。圖10中的電流密度(電流或電流密度是通過從刺激電極到治療區(qū)任何位置的電壓計(jì)算的，電阻是由歐姆電路計(jì)算的，而利用電壓和電阻，就可易于計(jì)算電流密度)量響應(yīng)曲線以及圖12和13所顯示內(nèi)容已經(jīng)很好地證明這種響應(yīng)，在該裝置已經(jīng)關(guān)閉5分鐘之后痛覺過敏區(qū)域增加(A-B-A觀測(cè))。圖12和13表明本發(fā)明對(duì)一個(gè)通常途徑即傷害感受器輸入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的協(xié)同影響。A．疼痛。疼痛是一種多因素知覺。疼痛研究國際學(xué)會(huì)將疼痛定義為“與實(shí)際的或潛在組織損傷相關(guān)的不舒服的和情緒上的感受?！盉疼痛途徑和疼痛感覺疼痛途徑刺激的中樞神經(jīng)系統(tǒng)整合發(fā)生在大腦皮質(zhì)。圖9中示出與疼痛感覺相關(guān)的解剖聯(lián)系的示意表示。搏動(dòng)的發(fā)生通常始于周邊的傷害感受器。主傳入神經(jīng)元主要是A三角(A-delta)和C類纖維。疼痛強(qiáng)度與沿該途徑的搏動(dòng)的激勵(lì)頻率相關(guān)。沿疼痛途徑具有聯(lián)系的各種結(jié)構(gòu)影響最終的疼痛強(qiáng)度和感覺。十分復(fù)雜的回路影響包含興奮性和抑制性關(guān)系的兩種疼痛感覺。C疼痛搏動(dòng)發(fā)生疼痛搏動(dòng)(pain impulse)(即動(dòng)作電位的肌肉抽搐)可以發(fā)生在神經(jīng)末稍(即疼痛感受區(qū))或者沿著疼痛途徑的某一部位。導(dǎo)致傳入神經(jīng)元細(xì)胞壁的重復(fù)去極化的任何刺激或創(chuàng)傷將導(dǎo)致導(dǎo)向中樞神經(jīng)系統(tǒng)的動(dòng)作電位的肌肉抽搐。
Ⅱ疼痛搏動(dòng)的中斷方法A電刺激．在試圖控制劇烈和長期疼痛時(shí)已經(jīng)采用各種電刺激方法。各種理論主要包含1)門控理論(Gate Control Theory)，以及2)阻止疼痛傳播的內(nèi)啡肽的釋出。門控理論是最廣為接受的。由于機(jī)械刺激感受性A類纖維的共同激活輸入的C類纖維的效能的降低從而增加A類纖維/C類纖維的比值是原理性機(jī)理。凈結(jié)果是增加A類纖維激勵(lì)對(duì)C類纖維激勵(lì)的頻率。這導(dǎo)致進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的傷害感受性搏動(dòng)的最終減少。機(jī)械刺激感受性A類纖維比C類纖維在更低的電刺激強(qiáng)度下被激活，即A類纖維具有低的閾值。因此，能夠在不增加C類纖維的激勵(lì)率的情況下，利用較低強(qiáng)度的電刺激選擇性地激活機(jī)械刺激感受性A類纖維。當(dāng)刺激強(qiáng)度增加時(shí)，可以激活機(jī)械刺激感受性和傷害感受性纖維兩者。這降低了A類纖維對(duì)C類纖維激勵(lì)的比率，而且當(dāng)刺激強(qiáng)度增加時(shí)，病人感受更疼痛而不是更輕，這是因?yàn)镃類纖維激活以及A類纖維/C類纖維的激勵(lì)比的降低。在某些情況下，不可能在足夠低的強(qiáng)度下通過選擇性地激活A(yù)類纖維來達(dá)到減輕疼痛。在這些情況下，隨著刺激強(qiáng)度增加疼痛可能增加，就是說TENS已經(jīng)失效。
我們已經(jīng)證明，本發(fā)明的機(jī)理包含阻止C類纖維的傷害感受輸入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。我們利用辣椒辣素模型(model)并證明該實(shí)驗(yàn)裝置阻止C類纖維間接感覺過敏和痛覺過敏(見圖10到16)。圖10顯示辣椒辣素引起的痛覺過敏和感覺過敏的面積的劑量響應(yīng)(dose response)隨著電流密度增加的變化情況。感覺過敏和痛覺過敏的面積用厘米2表示，強(qiáng)度按欠閾值、閾值和過閾值(見附錄)表示。60m的標(biāo)號(hào)是指刺激60分鐘。圖11表示在閾值電流持續(xù)15分、30分、60分和在過閾值下持續(xù)5分鐘時(shí)表面痛覺過敏和感覺過敏方面的變化。如果參照?qǐng)D10或11，各圖的其余部分是自我解釋性的。圖8表示在利用安慰劑和Magna BlocTM治療的手臂中于15分、30分、60分時(shí)的痛覺過敏的評(píng)估，在右側(cè)的數(shù)字1到5是相同的對(duì)象(1-1,2-2,3-3,4-4和5-5)，不過是用安慰劑治療的相反的手臂。我們還證明，阻止C類纖維傳播的效果與在發(fā)生疼痛區(qū)域的電流密度相關(guān)。我們還通過改變電極設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使該裝置更加有效，并且已經(jīng)證明，門控機(jī)理與我們的發(fā)現(xiàn)是一致的。
傷害感受性C類纖維通常是靜止的。然而，對(duì)組織傷害性刺激激活埋置在皮內(nèi)的自由神經(jīng)末稍。該轉(zhuǎn)導(dǎo)步驟涉及注入鈣以形成發(fā)生器電位。一旦發(fā)生器電位達(dá)到閾值，動(dòng)作電位激勵(lì)并且沿著C類纖維向中心導(dǎo)向脊髓。根據(jù)疼痛的門控理論，最后的結(jié)果是C類纖維的刺激改變A類纖維對(duì)C類纖維激活的比，這反過來增加了T細(xì)胞的激勵(lì)率(firing rate)，并導(dǎo)致疼痛感覺。疼痛強(qiáng)度與T細(xì)胞的激勵(lì)率成比率。已經(jīng)表明，在玻璃試管和體內(nèi)兩種情況下本發(fā)明都降低了C類纖維的激勵(lì)率。A類纖維/C類纖維激勵(lì)率的比的改變導(dǎo)致疼痛減輕。B．Magna BlocTMTMNS．傷害感受性C類纖維通常是靜止的。然而，對(duì)組織傷害性刺激激活埋置在皮內(nèi)的自由神經(jīng)末稍。該轉(zhuǎn)導(dǎo)步驟涉及注入鈣以形成發(fā)生器電位。一旦發(fā)生器電位達(dá)到閾值，動(dòng)作電位激勵(lì)并且沿著C類纖維向中心導(dǎo)向脊髓。根據(jù)疼痛的門控理論，最后的結(jié)果是C類纖維的刺激改變A類纖維對(duì)C類纖維激活的比，這反過來增加了T細(xì)胞的激勵(lì)率，并導(dǎo)致疼痛感覺。疼痛強(qiáng)度與T細(xì)胞的激勵(lì)率成比率。已經(jīng)表明，在試管內(nèi)和在體內(nèi)兩種情況下Magna BlocTM都降低了C類纖維的激勵(lì)率。A類纖維/C類纖維激勵(lì)率的比的改變以與TENS產(chǎn)生疼痛減輕相同的方式減輕疼痛。
Magna BlocTM對(duì)已在志愿人員中利用辣椒辣素刺激的C類纖維的效果引言這一報(bào)告總結(jié)概括了我在1991年3月在臨床研究中所收集的數(shù)據(jù)的分析，臨床研究旨在測(cè)試本申請(qǐng)的治療裝置對(duì)于使用該裝置的人的手臂是否有療效。測(cè)試是與Joes Ochoa,MD.,phD.,DS.C在Good Samaritan Hospital andmedical Center in Portland,Oregon進(jìn)行的。Dr.Ochoa是the Peripheral NerveDisease at Unit Good Samaritan Hospital and Medical Center的主任。1對(duì)五個(gè)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行臨床研究。其中的兩個(gè)測(cè)試對(duì)象測(cè)試兩次。測(cè)試對(duì)象年齡范圍為37到50。兩個(gè)對(duì)象是女性，三個(gè)是男性。每個(gè)測(cè)試對(duì)象都健康良好。沒有一個(gè)測(cè)試對(duì)象服藥。2由測(cè)試研究者和測(cè)試助手進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)測(cè)試對(duì)象一次用“實(shí)際”磁治療裝置(Magna BlocTM)進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試中使用的“實(shí)際”治療裝置具有4個(gè)1/2英寸直徑的磁體，每個(gè)磁體具有27MG-Oe的磁能積(magnetic energyproduct)，全都封裝在一不透明的塑料殼體內(nèi)。每個(gè)測(cè)試對(duì)象還用“安慰”裝置進(jìn)行測(cè)試。該“安慰”裝置的外觀和感覺都與“實(shí)際”裝置相同，只是在該安慰裝置中，是利用4個(gè)非磁性金屬柱代替4個(gè)磁體。實(shí)際或安慰測(cè)試的順序是通過上拋硬幣按隨機(jī)方式選擇的。測(cè)試對(duì)象和測(cè)試研究人員不知道一具體測(cè)試用的是實(shí)際裝置還是安慰裝置。3每個(gè)測(cè)試對(duì)象在一個(gè)手臂上用實(shí)際磁治療裝置測(cè)試，在另一手臂上用安慰裝置進(jìn)行測(cè)試。手臂分配(是右臂先作還是左臂先作)是由上拋硬幣隨機(jī)確定的。4對(duì)每一測(cè)試遵循如下的操作程序，不管是右臂還是左臂、不管治療是利用實(shí)際的還是安慰的。
A注射點(diǎn)選定在測(cè)試對(duì)象的手掌側(cè)前臂上，距測(cè)試者的腕部沿手臂向上17.5英寸。注射點(diǎn)用墨點(diǎn)標(biāo)記。將治療裝置(實(shí)際或者對(duì)照)定中在測(cè)試對(duì)象手臂的注射點(diǎn)上方并貼靠其上15分鐘。在15分鐘之后，將治療裝置從測(cè)試對(duì)象的前臂取下，并在注射點(diǎn)處將一微克劑量的辣椒辣素注射到測(cè)試者手臂中(皮下)(一位測(cè)試對(duì)象對(duì)一微克劑量的辣椒辣素?zé)o反應(yīng)，因此注射了5微克劑量的辣椒辣素)。辣椒辣素是辛辣辣椒中的辛辣活性成分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)辣椒辣素能激活人體中的將疼痛的刺激傳輸?shù)街袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的C類傷害感受性神經(jīng)纖維。
B緊接注射之后，將治療裝置放回到辣椒辣素注射點(diǎn)上。在注射后15分鐘后，將治療裝置由測(cè)試對(duì)象的手臂上短時(shí)地取下，以便測(cè)量皮膚痛覺過敏面積(用棉拭子輕微觸擊引起的皮膚疼痛)。接著這一測(cè)量，將治療裝置立即放回在注射點(diǎn)上面。在注射后30分時(shí)重復(fù)測(cè)量皮膚痛覺過敏的操作程序。
C在注射后60分，將治療裝置由測(cè)試對(duì)象的手臂取下，第三次測(cè)量皮膚痛覺過敏的面積。在注射辣椒辣素之后15、30和60分時(shí)測(cè)量痛覺過敏面積。通過用棉拭子以通常不會(huì)引起疼痛感覺的方式輕觸皮膚來確定疼痛過敏的面積。圍繞注射點(diǎn)的所述輕觸引起測(cè)試對(duì)象疼痛的面積被找出并以平方厘米測(cè)試。測(cè)試對(duì)象的痛覺過敏面積測(cè)量結(jié)果表示在表中(痛覺過敏的面積)。5Robert A.Parker是一個(gè)生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)家，他被聘分析由上述臨床研究得到的數(shù)據(jù)。Mr.Parker 1970年獲麻省理工學(xué)院的數(shù)學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位；1976年獲the London School of Hygiene andtropical Medicine的治療統(tǒng)計(jì)學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位；1983年獲the Harvard School of Public Health的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)理學(xué)博士學(xué)位。Mr.Parker目前是the Vanderbilt University School of Medicine的副教授。6Mr.Parker發(fā)現(xiàn)，對(duì)于在15、30和60分時(shí)對(duì)痛覺過敏面積的測(cè)量來說，實(shí)際和安慰性治療之間的結(jié)果方面差別具有統(tǒng)計(jì)上的重要性。
TENS(經(jīng)皮膚電神經(jīng)刺激器)對(duì)由在志愿人員中用辣椒辣素刺激過的C類纖維調(diào)節(jié)的感覺過敏和痛覺過敏的的效果這一報(bào)告總結(jié)概括了我對(duì)在the Department of Neurology,VanderbiltUniversity Medical Center in Nashville,Tennessee于1995年收集的數(shù)據(jù)的分析。對(duì)人體的研究旨在測(cè)試TENS裝置和Magna BlocTM裝置是否抑制或者中斷人體疼痛模型中的傷害感受器(C類纖維)激勵(lì)，在人體疼痛模型中皮下注射1微克辣椒辣素并按照時(shí)間評(píng)估痛覺過敏和感覺過敏的面積。目的是評(píng)估作用的基本等同機(jī)理。1在3個(gè)測(cè)試對(duì)象利用用于研究的兩個(gè)手臂進(jìn)行臨床研究。變量是時(shí)間、電流密度以及TENS和Magna BlocTM的組合。測(cè)試對(duì)象年齡范圍為28到60歲。所有測(cè)試對(duì)象均為男性；健康良好。沒有一個(gè)對(duì)象曾服過藥。2由測(cè)試研究人員和測(cè)試助手進(jìn)行測(cè)試。我們使用具有4個(gè)刺激用電極的EPIX XLTMTENS裝置。將TENS裝置的4個(gè)電極置于一5厘米方形的各角上。每個(gè)電極的極性為與鄰角上的電極相反，與對(duì)角上的電極的極性相同。每個(gè)測(cè)試對(duì)象一次在一個(gè)手臂上用TENS以欠閾值密度進(jìn)行測(cè)試，在另一手臂上用TENS以閾值密度隨后以超閥值密度進(jìn)行測(cè)試。欠閾值量級(jí)定義為由對(duì)象所能感受的最小密度，而過閾值量級(jí)定義為由對(duì)象所能承受的描述為不舒服但不疼痛的最大密度。3對(duì)于每次測(cè)試遵循如下的操作程序A．注射點(diǎn)選定在測(cè)試對(duì)象前臂的手掌側(cè)表面上，距測(cè)試者的腕部沿手臂向上17.5英寸。將治療裝置定中在測(cè)試對(duì)象手臂的注射點(diǎn)上15分鐘。在15分鐘之后，在該注射點(diǎn)處向?qū)ο蟮氖直?皮下)注射1微克劑量的辣椒辣素。辣椒辣素是辛辣辣椒中的辛辣活性成分。已發(fā)現(xiàn)辣椒辣素能激活在人體內(nèi)的C類傷害感受性神經(jīng)纖維，通過將疼痛刺激傳導(dǎo)到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多突觸反射導(dǎo)致疼痛和二次性痛覺過敏。
B在注射辣椒辣素之后的15、30和60分鐘和在利用Magna BlocTM進(jìn)行過閾值刺激后5分鐘，測(cè)量感覺過敏(通過將棉拭子的木棍滑過皮膚造成的輕觸引發(fā)的)以及痛覺過敏(通過將棉拭子的木棍滑過皮膚造成的輕觸引發(fā)的皮膚疼痛)的面積。利用墨線標(biāo)記感覺過敏和痛覺過敏的面積并按平方厘米進(jìn)行測(cè)定。
辣椒辣素模型辣椒辣素是辛辣胡椒的“辛辣”或者“活性”部分。多位研究人員已經(jīng)證明，當(dāng)按皮下注射時(shí)，辣椒辣素僅只激活多形態(tài)傳入(C類纖維)傷害感受器。因此，傳入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的C類纖維搏動(dòng)是作為疼痛感受的。這種C類纖維激活刺激脊髓反射，脊髓反射刺激辣椒辣素注射區(qū)內(nèi)的交感神經(jīng)的C類纖維傳出神經(jīng)。C類纖維傳出神經(jīng)過度地使皮膚敏感。結(jié)果是使當(dāng)輕觸時(shí)引起疼痛感覺的皮膚的過分敏感。感覺過敏和痛覺過敏的面積是與C類纖維傳入激勵(lì)率相關(guān)的。因此通過利用這種模型，就可以評(píng)估刺激時(shí)的治療效果和由多形態(tài)傷害感受器調(diào)節(jié)的疼痛搏動(dòng)的傳導(dǎo)。
這種裝置由于能夠產(chǎn)生選擇用來刺激A類纖維和抑制C類纖維的對(duì)稱的電流密度而基本上對(duì)疼痛治療能得到始終如一的效果。
權(quán)利要求
1．一種電子治療裝置，用于通過對(duì)動(dòng)物的身體表面施加適當(dāng)電流密度的電刺激和特定的磁通發(fā)生器刺激來治療人的疼痛，包括治療裝置的一復(fù)合電極，其包括一附著裝置，用于固定所述裝置的四個(gè)電極與人體保持接觸，復(fù)合電極最好包括四個(gè)電極，它們是限定四邊形的相對(duì)對(duì)角頂點(diǎn)的兩個(gè)正電極和兩個(gè)負(fù)電極，各電極由電源裝置供電以觸發(fā)和產(chǎn)生電刺激，每個(gè)電極墊包含一個(gè)Magna BlocTM，其利用一鋁扣扣后就位。
2．如權(quán)利要求1所述的電子治療裝置，其中，所述復(fù)合電極配置有以足夠距離間隔開的各個(gè)電極墊，以便在刺激區(qū)域內(nèi)形成適當(dāng)?shù)碾娏髅芏取?br> 3．如權(quán)利要求2所述的電子治療裝置，其中，復(fù)合電極容置在單一一個(gè)連接裝置中，該裝置包括用于固定各電極與人體保持接觸的附著裝置。
4．如權(quán)利要求3所述的電子治療裝置，其中，復(fù)合電極的所述四個(gè)電極各固定一四極磁通發(fā)生器，用于調(diào)制C類纖維的活性。
5．如權(quán)利要求4所述的電子治療裝置，其中，所述四極磁通發(fā)生器由四個(gè)極性交替并沿“Z”軸產(chǎn)生大于45°和小于90°的三維磁通場(chǎng)梯度的圓形中心裝入(center charged)的釹磁極組成。
6．如權(quán)利要求5所述的電子治療裝置，其中，所述四極磁通發(fā)生器抑制C類纖維激勵(lì)，從而形成有利的Aδ/C類纖維激勵(lì)比并從而更有效地阻止周邊產(chǎn)生疼痛。
7．如權(quán)利要求6所述的電子治療裝置，其中，該復(fù)合電極由四個(gè)電極組成，其中的兩個(gè)為正極，另兩個(gè)為負(fù)極，所有電極是限定四邊形的相對(duì)對(duì)角頂點(diǎn)的電極。
8．如權(quán)利要求7所述的電子治療裝置，其中，復(fù)合電極四個(gè)電極墊的每一個(gè)都包含一四極磁通發(fā)生器(Magna BlocTM)，其利用鋁扣扣合就位。
9．如權(quán)利要求8所述的電子治療裝置，其中，磁通發(fā)生器包含四個(gè)保持在一塑料容置裝置中并沿Z軸形成60°到70°的磁通場(chǎng)梯度的相同的磁極，該裝置以預(yù)期的構(gòu)形固定各磁體。
10．如權(quán)利要求9所述的電子治療裝置，其中，磁通場(chǎng)梯度是由磁場(chǎng)強(qiáng)度隨距離變化的斜率計(jì)算得到的。
11．如權(quán)利要求10所述的電子治療裝置，其中，該系統(tǒng)在處于進(jìn)行治療的疼痛綜合癥之中的A類纖維和C類纖維的區(qū)域中以連續(xù)方式于各電極之間維持適當(dāng)?shù)碾娏髅芏然螂娏鳌?br> 12．如權(quán)利要求11所述的電子治療裝置，其中，利用由一范圍監(jiān)視器和告警系統(tǒng)控制的各電極墊維持所需的電流密度，該告警系統(tǒng)接收來自配置在治療區(qū)內(nèi)的皮膚上的電壓檢測(cè)器的檢測(cè)輸入。
13．如權(quán)利要求12所述的電子治療裝置，其中，電流在四個(gè)電極之間每兩秒改變。
14．如權(quán)利要求13所述的電子治療裝置，其中，由于Magna BlocTM設(shè)置在電極內(nèi)，電流可以比傳統(tǒng)的TENS裝置在高得多的水平上操作，磁通發(fā)生器充分地減輕C類纖維激勵(lì)的不適并且使C類纖維的閾值不致超過。
15．如權(quán)利要求14所述的電子治療裝置，其中，磁通發(fā)生器阻止C類纖維激勵(lì)，因此形成A類纖維/C類纖維激勵(lì)比的有益平衡。
16．如權(quán)利要求15所述的電子治療裝置，其中，所發(fā)生和控制裝置包含一個(gè)TENS發(fā)生器裝置，該裝置包含電池，脈沖發(fā)生器，強(qiáng)度控制器，頻率控制器，持續(xù)時(shí)間控制器，電流密度調(diào)制和極性轉(zhuǎn)換裝置以及用于所有這些功能的電連接裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于治療人體疼痛的裝置,通過向身體表面以適當(dāng)電流密度施加電刺激脈沖和由磁場(chǎng)調(diào)制的反應(yīng),以便能操縱A類纖維和C類纖維機(jī)械刺激感受性的周邊神經(jīng)細(xì)胞的激勵(lì)速率,使得可以協(xié)調(diào)地控制長期劇烈的疼痛不會(huì)由于刺激感到不適。治療裝置電極(10)包括一個(gè)附著裝置(11),用于使電極(12)和磁通發(fā)生器(13)與人體相接觸。最好該復(fù)合電極(12)由4個(gè)電極組成,其中兩個(gè)為正極,兩個(gè)為負(fù)極,分別配置在四邊形的對(duì)角頂點(diǎn)處。
文檔編號(hào)A61N1/32GK1234744SQ96180503
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1996年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月19日
發(fā)明者羅伯特·R·霍爾庫姆 申請(qǐng)人:羅伯特·霍爾庫姆