[发明专利]神经肌肉刺激系统和方法

说明书

提供采用宽脉冲宽度、高频率、神经肌肉电刺激(“WPHF‑NMES”)的系统和方法，以用于患有神经肌肉损伤、疾病或病症的受试者的康复、治疗或恢复。

技术领域

本发明总体涉及包括创伤性和/或非创伤性脊髓损伤、中风或脑损伤的神经康复领域。提供方法以促进具有脊髓损伤、脑损伤或神经病症的人的姿势、上肢和下肢运动和站立以及肌肉和骨质流失、心血管和呼吸功能的恢复。

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背景技术

在美国，脊髓损伤(SCI)每年影响数千个体，导致其失去对肌肉的自主控制、严重肌肉萎缩和骨质流失。已经观察到SCI后6周，低于病变水平的骨骼肌的剖面面积减小并且开始向快速纤维表型转变。由于小梁骨骺的恶化和皮质壁的变薄，所以患有SCI的个体将通常损失其骨矿物质密度(BMD)的50％至60％。由于这种快速的肌肉骨骼恶化，患有SCI的个体具有2％的几率遭受下肢骨折，这是一般人群骨折风险的两倍。

神经肌肉电刺激(NMES)是用于尤其患有SCI的患者的神经康复的方法。NMES通过在放置在肌腹或周围神经干上方的皮肤上的刺激电极下去极化轴突而生成收缩。传统上，NMES使用相对窄的脉冲宽度(0.05ms至0.4ms)和相对低的频率(20Hz至40Hz)来递送。这种传统类型的NMES有利于运动轴突的激活，并且因此主要通过不包含中枢神经系统(CNS)的外周通路生成收缩。因此，传统的NMES以非生理方式募集运动单元，其中运动单元类型的募集顺序随机并且所有运动单元同步放电。

然而，传统的NMES具有许多缺点。随机募集顺序使得抗疲劳肌纤维相对不活跃，这些肌纤维在瘫痪后最容易发生与失用相关的并发症。同步放电意指所有运动单元同时放电，因此，放电率必须异常高，以产生足够振幅的平滑收缩，从而产生机能上有意义的收缩。与类似振幅的自主收缩相比，此类高放电率增加对个体运动单元的代谢需求。在NMES期间运动单元募集的这两个非生理方面(随机募集顺序、同步放电)限制NMES对康复的益处和广泛使用。

另外，NMES一次通过至少一个肌肉递送，通常在参与者仰卧时。此类传统的NMES方法导致例如大腿或下肢的收缩，而不是两肢的多肌肉刺激。进一步，收缩也不同于由来自中枢神经系统的输出产生的自主收缩，因此潜在地造成肌肉肥厚的不利平台。即便如此，低强度NMES循环对患有急性或慢性SCI的个体的BMD没有影响。相比之下，高强度NMES循环被示出为使患有慢性SCI的个体的股骨远端和胫骨近端处的BMD增加大约10％至14％。

因此，本领域需要多个肌肉群的NMES，其涉及中枢神经系统并且利用高强度NMES来提高遭受导致瘫痪的神经肌肉损伤、疾病或病症的患者的康复功效。另外，NMES将与机能性任务组合，诸如躯干伸展和坐立活动等。

发明内容

本发明涉及采用用于生成NMES的刺激器对患有神经肌肉损伤、疾病或病症的受试者进行康复、治疗或恢复的方法，其中NMES的特征为具有宽脉冲宽度并且处于高频率。此类宽脉冲宽度、高频率的NMES在本文中被称为“WPHF-NMES”。该方法包含在受试者上设置表面电极以用于刺激多个肌肉群；以及施用：a)多个介入会话，该多个介入会话中的每个包括对肌肉群的WPHF-NMES的组合，以及b)根据协议的特定身体活动状态。

本发明还涉及用于患有神经肌肉损伤、疾病或病症的受试者的康复、治疗或恢复的系统。该系统包括多个表面电极；耦合到多个表面电极的刺激器；以及耦合到刺激器的控制器，其中控制器适于控制刺激器以根据协议对多个肌肉群同时施用WPHF-NMES。

附图说明

图1描绘根据本发明的NMES系统的示例性实施例。

具体实施方式