[发明专利]一种电刺激方法、相关装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学工程领域，尤其涉及一种电刺激方法、相关装置及系统。

背景技术

人体骨骼肌自出生后，随年龄增加持续生长，至到成年就会趋于稳定。骨 骼肌的主要作用包括：实施运动、保持姿势和呼吸功能。然而，某些因素包括 直接创伤(如剧烈体育运动和撕裂)或间接损伤(如神经肌肉功能失调和先天 性疾病)均能导致肌肉不同程度的损伤。如果没有得到及时修复，这些损伤便 会引起肌肉重量下降、运动功能低下，甚至会导致死亡。虽然，肌肉在受到损 伤刺激后，可以逐渐自行修复，但是这种修复再生过程是要通过肌肉卫星细胞 来完成。

肌肉卫星细胞因附着于肌细胞胞浆膜和基底膜之间而得名。肌肉卫星细胞 通过持续激活增殖来维持出生后的骨骼肌不断生长。至到成年后，肌肉卫星细 胞激活增殖逐渐减少，直至处于静息状态。当肌肉受到损伤刺激后，肌肉卫星 细胞就会激活、增殖和进一步分化为生肌细胞，互相融合形成多核性肌管或融 入受损肌纤维(肌细胞)补充其丢失的区域。另一部分肌肉卫星细胞则保持或 重返静息状态，为今后的修复再生提供来源。然而，肌肉卫星细胞数目和修复 能力不是无限的。反复频发的肌肉损伤会导致肌肉卫星细胞储备数量的枯竭。

众多肌肉损伤和疾病与肌肉卫星细胞失调有关。如先天性肌肉病变-杜氏 肌营养不良症(Duchenne muscular dystrophy，DMD)是一种遗传性肌肉退化表现。 每3500个新生男孩中即有一个出现DMD表现。症状为进行性肌肉无力和萎缩， 至7-12岁丧失走路能力，20岁左右因心肺肌肉衰竭而死亡。在DMD进展过 程中，持续的肌肉降解-再生循环造成肌肉卫星细胞过度使用直至枯竭，以致 受损肌纤维不能得到继续修复。另外，人体衰老过程中亦伴随着骨骼肌肌力下 降和重量减轻，即增龄性肌量减少症(Sarcopenia)。肌肉萎缩和肌力不稳易致老 年人摔倒，引起骨折及其它并发症，从而进一步丧失自理能力和增加死亡率。

研究发现，衰老过程中的细胞和外界环境变化可以降低肌肉卫星细胞激活 能力以及下降步骤，新形成的肌纤维较细，对肌肉收缩活动的刺激更加脆弱。 此外，肌肉卫星细胞失调还可见于多种失负荷性肌肉萎缩过程中，如失重、神 经损伤、长期卧床、肢体制动等环境下。这种失负荷性肌肉萎缩伴随着严重的 卫星细胞数量下降和增殖分化能力不足，  导致萎缩的肌肉不能得到及时有效的 修复。剧烈运动可引起肌肉撕裂或断裂，其修复过程亦依赖于卫星细胞的参与。 如果卫星细胞不能及时形成新的肌纤维或对受损肌纤维进行补充，损伤部位就 会被无收缩功能的疤痕组织(纤维组织)所替代，从而降低肌力和其它功能， 最终导致运动员成绩下降。

众多例子表明，肌肉卫星细胞失调与多种肌肉损伤和疾病过程密切相关。 这就给临床防治肌肉损伤和疾病的研究提供了一个重要线索：促进卫星细胞数 量和增殖分化能力具有防治多种肌肉损伤和疾病的良好前景。

研究发现，电刺激治疗可以改变肌肉组织学特征和增强肌力。尤其在防治 失负荷性肌肉萎缩方面功效甚佳。更令人振奋的是，慢性低频电刺激治疗被发 现可以提高老年大鼠和甲状腺功能低下的大鼠肌肉卫星细胞数量和增殖分化功 能，但对其它环境下(如失负荷性肌肉萎缩)卫星细胞的作用尚不清楚。

尽管临床上已经采用电刺激来预防和治疗多种肌肉病变，但是电刺激参数 如频率从低频到中频不等、波形从方波到指数波波形各异、波宽不均、通断比 不同、治疗时间长短甚异。虽然也有采用低频电刺激方法，但频率设置差别很 大。电刺激对肌肉损伤修复的疗效取决于所选用的刺激参数。因此有必要对电 刺激参数，尤其是刺激频率和刺激时间进行确定。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题关键在于，通过一种电 刺激系统在较低频率和较长时间的条件下，对受损性骨骼肌进行电刺激，达到 改善肌细胞和肌肉卫星细胞数量及增值分化功能的目的。并提供一种采用该系 统对受损性骨骼肌进行电刺激的方法及其装置。

为了达到以上技术效果，本发明提供了一种电刺激方法、相关装置及系统，

第一方面本发明提供的一种电刺激系统，包括：

输出模块，获得低频率、长时间的电刺激参数，并传输给刺激模块；

刺激模块，根据所述电刺激参数产生的电刺激信号，作用于骨骼肌，引起 骨骼肌的收缩。