CN103372262A - 用于电神经阻滞的新的电极、电极布置和电刺激方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电神经阻滞的新的电极、电极布置和电刺激方法。本发明提供一种新三节点电极、新两通道电刺激构造和新的用于引起电神经阻滞的电刺激方法。系统在疼痛位置处引起最小的局部阿片效应，并在将疼痛信号传输至大脑的神经根处引起疼痛门控效应。两种效应具有附加和/或协同作用。疼痛通过疼痛位置处的阿片浓度增加来减小。减弱信号行进至大脑，在此连同相关神经根处的疼痛门控效应使信号进一步削弱。大脑对削弱的疼痛信号进行处理，从而使病人感受到的疼痛感减弱，并且使传递至疼痛位置处的疼痛响应信号减弱。通过新神经阻滞，疼痛麻木位置可以接受进一步处理，如简单的外科手术。通过该具有附加药物镇痛的构造和系统来实现总用量的减小。

Description

用于电神经阻滞的新的电极、电极布置和电刺激方法

技术领域

本发明实施例主要涉及在身体上利用已知的电刺激效应包括“局部阿片效应”和“疼痛门控效应”的系统和方法。为了实现本新发明，引入了新电极以及电极布置和电刺激波形的特定方案。本发明详细描述了对疼痛位置或治疗位置实现电神经阻滞的附加和/或协同方法。

背景技术

电刺激早已以皮肤电神经刺激(Transcutaneous Electrical NerveStimulation-TENS)的方式在利用。TENS涉及较低的能量，并且典型地涉及应用于在皮肤上的两个表面电极之间的传输的能量。该能量以0.1Hz至200Hz的拍频进行幅度调制，有时进行频率调制。已有临床文献证明了这些频率在身体上的生物细胞效应，包括肌肉收缩和松弛、血管收缩和血管舒张、以及疼痛减弱。TENS治疗受限于能够施加的能量大小，在更高能量时，能量水平可能变为疼痛的和非治疗的，甚至是有害的。TENS治疗对表层组织影响更大，而不触及更深的组织。

电刺激已经发展到包括，利用更高的频率(典型地在4000Hz以上)作为“载波”频率。在更高频率下，身体的电阻更小，从而允许更高的能量在电极之间传输而不会产生反作用。在更高频率下，载波波形可以更深地行进到身体组织内。

较新的电刺激系统用0.1Hz至200Hz之间的拍频来幅度调制在两个电极之间传输的载波频率波形。如此，更新的系统能够将生物相关拍频传递至更深的组织。波形穿透深度通过增加或减小载波频率来确定。对于肘损伤，可能4000Hz较为合适。然而，通过将载波频率增加至大约8000Hz，可以将治疗拍频更深地传递至组织。已经在使用达到并且超过20,000Hz的载波频率。这种幅度调制(有时为频率调制)的在两个电极之间传输的载波频率电刺激被称为“二极”电刺激。

近来，已经设计出四电极电刺激。在该方式中，电极典型地布置成矩形图案。一个载波频率在两个角电极之间传输。第二个载波频率在相反的角电极之间传输。在载波频率相交的地方，载波频率经历相消干涉和相长干涉。载波频率的差产生等效的合成波形。例如，如果4000Hz载波频率与4200Hz载波频率“相交”，则合成频率为200Hz的拍频(4200Hz减4000Hz＝200Hz)。拍频出现在与穿透身体的各个载波频率的深度等效的深度处。这种形式的治疗称为“四极”电刺激。

二极刺激直接作用在电极下方的组织上，并且向下至载波频率将穿透的深度处。四极刺激在波形相交的且更深入组织的深度处开始。

已经表明纯载波频率也能减轻疼痛。这在医学界广为人知。

“局部阿片效应”被描述为疼痛位置处天然阿片浓度的增加。阿片是天然的“止痛药”，是身体自身减轻疼痛的方法。

“疼痛门控效应”描述为减轻行进至大脑和从大脑发出的疼痛信号。“门”涉及源于疼痛位置处的疼痛信号行进至大脑的通道。在大脑对信号进行解释，并且将信号送回至疼痛位置处。大脑的疼痛解释决定病人对疼痛的感知水平，该感知水平根据不同的病人而有所变化。送回至疼痛位置处的信号决定很多行为，包括发炎。在很多情形下，发炎增强将导致回到大脑的疼痛信号进一步增强。这是可能变成恶性循环的反馈系统。疼痛医学涉及该反馈循环的中断。

发明内容

本发明涉及引起局部阿片效应和疼痛门控效应以实现附加和/或协同治疗价值。

本发明一个实施例涉及电刺激装置的使用，所述电刺激装置能够同时传递两个分离的电刺激治疗。典型地，将电刺激装置的每一个治疗输出称为“通道”。通过一个通道，利用任一种普通电极包括抽吸电极，将TENS、二极电刺激或四极电刺激施加在疼痛位置处。第二通道应用在将疼痛位置连接至脊柱的神经根处。将新电极用在神经根处，以完全笼罩治疗区域、疼痛门控效应引起区域、纯载波频率波形区域。两个通道同时传递治疗，尽管不一定是这种情况。

在疼痛位置处施加TENS、二极电刺激或四极电刺激，从而对已知的疼痛缓解途径产生影响。在利用二极刺激或四极刺激的位置，同时获得局部阿片效应和疼痛门控效应。在涉及TENS的位置，仅仅获得表层局部阿片效应。在任一种情形下，局部阿片频率表现为引起疼痛缓解效应的拍频范围典型地为50Hz至200Hz。在该情形下，必须把注意力集中于对传递至疼痛位置处的能量进行限制，以使肌肉收缩受限或不存在。

本发明的一个实施例在神经根处利用新三电极构造。

完整地说，系统在疼痛位置处引起最小的局部阿片效应，并且在将疼痛信号传输至大脑的神经根处引起疼痛门控效应。两种效应具有附加和/或协同作用。疼痛通过疼痛位置处的阿片浓度增加来减小。减弱的信号行进至大脑，在此连同相关神经根处的疼痛门控效应而使信号进一步被削弱。大脑对被削弱的疼痛信号进行处理，从而使病人感受到的疼痛感减弱，并且使传递至疼痛位置处的疼痛响应信号减弱。典型地在短于1小时(60分钟)的时期之后，效应达到最大。此外，通过该新神经阻滞，疼痛“麻木”位置可以接受进一步处理，如简单的外科手术。通过该具有附加药物镇痛的构造和系统来实现总用量的减小。

附图说明

图1：示出了病人的背部、脑、脊柱和骶骨、以及脊髓。

图2：示出了神经根和从骨椎之间延伸出的和从骶骨延伸出的神经，其与身体的各个部分连接。

图3：示出了离开脊柱并且在某种程度上与病人的肘连接的神经根的实例。

图4：示出了用在现代电刺激中的一个纯高频正弦波。

图5：示出了拍频可能为0.1Hz至200Hz的用于引起局部阿片效应的一个纯低频正弦波(相对于图4所示的正弦波)。

图6：示出了幅度调制(AM)的正弦波。AM正弦波是图4的载波频率与图5的拍频的组合。

图7：示出了典型的可再用或一次性的电极垫。凸起的连接器包括供电销插入进而传递治疗波形的孔或端子。

图8A和图8B：示出了典型的可再用的文氏管电极。电极包括使用电连接的管的螺纹式或扣合式连接器。管传递压缩空气，所述压缩空气从入口进入，经过开在吸盘内侧上的小孔，并且从出口排出。通过文氏管效应，将空气从吸盘下方排出，从而产生吸力，以便将电极向下保持在皮肤上。一旦抽吸电极与皮肤接触，吸盘架内的金属或导电平面就将电波形从管载送至皮肤。抽吸电极具有另外的优点，即将电解液带到表面进而增加表面的导电性，以及为体液提供营养。

图9：示出了以使TENS或二极电刺激在两个电极之间传输的方式布置的两个电极。

图10：示出了以使两个不同的载波频率在两个分离的电极组之间传输并且在中部交叉以用于传递四极刺激的方式布置的四个电极。

图11：示出了本发明的一个实施例。示出了三个电极。一个电极接收纯载波频率的一侧。另外两个电极接收纯载波频率的另一侧。三角形内的空间覆盖有纯载波频率。

图12A和图12B：示出了本发明的一个实施例。本实施例的电极包括纳入在一个电极体的三个电极表面。三个端子允许三个电销将治疗电刺激信号载送至垫，并且以图11构造的方式进入病人体内。

图13A和图13B：示出了本发明的一个实施例。本实施例的电极包括纳入一个电极体的三个抽吸电极。三个端子允许带电销的三根管载送治疗电刺激和压缩空气(或其它气体)，并且以图11构造的方式进入病人体内。

图14：再次示出了离开脊柱并且在某种程度上与病人的肘连接的神经根的实例。该示图对于最后一张示图而言是方便的参考。

图15：示出了病人身体，离开脊柱并且与病人的肘连接的神经根。在本发明一个实施例的这个例子中，病人的肘疼痛，可能是“网球肘”的情形。在肘后面的周围布置四极电极布置，从而传递拍频在0.1Hz和200Hz之间的四极电刺激。将本发明的新三平板电极放置在离开脊柱的神经根上，并且笼罩在纯载波频率的区域中，神经根将来自疼痛位置的疼痛信号载送至大脑。

具体实施方式

图1

病人身体(1000)示出为线描轮廓，并且包括脑(1005)、脊髓(1010)、以及脊柱(1015)和骶骨(1020)。

图2

离开颈椎、胸椎、腰椎和骶椎的神经根(2005)示出为覆盖在图1所示上。

图3

神经线路(3010)示出为虚线，神经根在适当位置(3015)处离开脊柱并且连接至假定的疼痛位置处，在该情形下为肘(3020)。

图4

示出了正弦波(4005)，在本发明实施例中该正弦波(4005)表现出至少4000Hz的载波频率。当该正弦波传递至病人身体时，具有零净电荷，如在正极和负极之间穿行的波形所示，在零伏上下(4010)。

图5

示出了正弦波(5005)，在本发明实施例中该正弦波(5005)表示在0.1Hz和200Hz之间的拍频。当该正弦波传递至病人身体时，具有零净电荷，如在正极和负极之间穿行的波形所示，在零伏上下(5010)。这可以是TENS波形或可以表示四极刺激的合成拍频。

图6

示出了正弦波(6010)，在本发明实施例中该正弦波(6010)表现出用拍频在0.1Hz和200Hz之间的正弦波(6015)进行幅度调制后的至少4000Hz的载波频率。这是二极刺激的实例。当该正弦波传递至病人身体时，具有零净电荷，如从正极和负极之间穿行的波形所示，在零伏上下(6005)。

图7

圆形电极(7005)为普通设计，并且在本实例中直径为1.25英寸，具有用于电销(在本实例中为2mm直径的销)连接的端子(7010)，其中端子和电销在现有技术中都很常见。电极(7005)可以由很多材料制成。在一些情形下，电极(7005)非导电，并且用导线将端子(7010)连接至电极(7005)的底部上的导电表面。在其它情形下，电极(7005)顶部导电，并且电极(7005)的下方具有粘附至皮肤的导电胶。在其它情形下，在如掺杂有大量炭黑的硅橡胶的情形下，整个电极(7005)导电。用带或其它装置将垫(7005)固定至皮肤。在一些情形下，使用导电胶乃至非蒸馏水来形成与皮肤的完全电连接。

图8A和图8B

圆形吸盘(8005)示出为顶部上具有包含带螺纹的金属杆(8010)的端子。电连接的管将压缩空气和电信号(8920)送入端子。电信号(8920)传递至导电平面(8015)。压缩空气(8920)进入带螺纹的金属杆(8010)，通过导电平面(8015)上的孔进入吸盘(8005)内，并且作为压缩空气流(8930)从杆(8010)的另一端排出。通过吸盘(8005)中的孔进入的压缩空气(8920)将空气从吸盘(8005)内排出，并且当应用于诸如皮肤的表面时，通过吸力来向下吸引吸盘(8005)。该吸力通过文氏管效应产生。当将导电平面(8015)吸引至与皮肤接触时，将电刺激(8920)传递至病人。

吸盘(8005)典型地由柔性但耐流体且为生物惰性的非导电材料制成，诸如硅橡胶。带螺纹杆(8010)与导电平面(8015)一样，典型地由金属构造。

图9

示出了配置于TENS或二极刺激的两个电极(9005)和(9010)。电刺激(9015)在两个电极(9005)和(9010)之间传输。可假定，电极(9005)和(9010)与病人皮肤接触。

图10

示出了两个电极(10，005)，由虚线表示的纯载波(10，030)在两个电极(10，005)之间传输。示出了两个额外的电极(10，010)，由实线表示的纯载波(10，020)在两个电极(10，010)之间传递。可假定，电极与病人皮肤接触。在该结构中，两个载波(10，020)和(10，030)在它们相交的地方互相作用，并且通过相长干涉和相消干涉来形成不同的波形。在该情形下，电极(10，005)和(10，010)传递四极刺激。

图11

示出了接收一个相同的电连接的两个电极(11，005)和接收电连接的另一侧的第三电极(11，010)。纯载波频率(11，020)在电极(11，005)和电极(11，010)之间传输。刺激(11，020)没有像箭头(11，020)所示的那样直接传输，而是在三角形内出现。可以假定，电极(11，005)和(11，010)与病人皮肤接触。

图12A和图12B

示出了本发明一个实施例的电极(12，005)。电极(12，005)包含具有用于电销(现有技术中常见的)连接的2mm孔的三个端子(12，010)和(12，015)。电极(12，005)的下面包含导电垫(12，020)和(12，030)。两个导电垫(12，020)接收一个相同的电连接，并且第三导电垫(12，030)接收电连接的另一侧。纯载波频率在两个导电垫(12，020)和导电垫(12，030)之间传输。刺激在由导电垫(12，020)和(12，030)形成的三角形内传输。可以假定，导电垫(12，020)和(12，030)与病人皮肤接触。

图13A和图13B

示出了本发明一个实施例的电极(13，005)。电极(13，005)包含允许传输电刺激和压缩空气的管进行连接的三个带螺纹的金属端子(13，010)和(13，015)。电极(13，005)下方包含抽吸电极(13，020)和(13，030)。两个抽吸电极(13，020)接收一个相同的电连接，并且第三抽吸电极(13，030)接收电连接的另一侧。纯载波频率在两个抽吸电极(13，020)和抽吸电极(13，030)之间传输。刺激在由抽吸电极(13，020)和(13，030)形成的三角形内传输。可以假定，抽吸电极(13，020)和(13，030)与病人皮肤接触，并且当抽吸电极(13，020)和(13，030)因文氏管效应的引力而被压缩时，抽吸电极(13，020)和(13，030)的导电平面(8015)被向下吸引至皮肤。

图14

神经线路(14，010)示出为虚线，神经根在适当位置(14，015)处离开脊柱，并且连接至假定的疼痛位置处，在该情形下为肘(14，020)。该示图与图3一致，并且是为了便于最后一张示图参考而示出。

图15

示出了本发明的一个实施例。病人身体示出为具有脑(15，020)和脊髓、以及神经(15，010)，神经表示为虚线且将肘上的疼痛位置(15，005)与合适脊柱位置(15，015)的脊髓连接。

作为本发明的实施例，在神经(15，010)离开脊柱的位置处放置包含三个导电垫或三个抽吸电极的三角形电极(15，030)。

在疼痛位置(15，005)(如“网球肘”中可能出现的情形)周围放置四个普通的电极或抽吸电极(15，025)。

本发明一个实施例的三角形电极(15，030)笼罩受纯载波频率刺激的神经(15，010)的神经根，从而引起疼痛门控效应。在肘(15，005)周围的四极电极构造(15，025)传递四极电刺激，从而引起局部阿片效应。

两种效应具有附加和/或协同作用。通过增加疼痛位置(15，005)处的阿片浓度来减小疼痛。减弱的信号行进至脑(15，020)，在此连同相关神经根(15，015)处的疼痛门控效应而使信号进一步被削弱。脑(15，020)对被削弱的疼痛信号进行处理，从而使病人感受到的疼痛感减弱，并且使传递至疼痛位置(15，005)处的疼痛响应信号减弱。典型地在短于1小时(60分钟)的时期之后，效应达到最大。此外，通过该新神经阻滞，疼痛“麻木”位置(15，005)可以接受进一步处理，如简单的外科手术。通过该表现出附加药物镇痛效果的构造和系统来实现总用量的减小。

Claims (11)

1.一种新三节点电极、新两通道电刺激构造和新的用于引起电神经阻滞的电刺激构造方法。

2.根据权利要求1所述的新三节点电极。

3.根据权利要求1所述的新电极布置构造，其传递两个分离的电刺激以引起局部阿片效应和疼痛门控效应。

4.根据权利要求1所述的新电刺激方法，其引起局部阿片效应和疼痛门控效应。

5.根据权利要求2所述的新三节点电极，其中所述电极的形状为三角形，并且包括接收相同的电信号的两个导电表面和接收电信号的另一侧的第三导电表面。

6.根据权利要求5所述的新三节点电极，其中所述导电表面具有粘性或没有粘性。

7.根据权利要求5所述的新三节点电极，其中所述导电表面嵌入在抽吸电极中。

8.根据权利要求3所述的新电极布置构造，其中将根据权利要求2所述的新三节点电极放置在将疼痛位置与脑连接的神经的神经根上，并且其中将两个或四个电极构造放置在疼痛位置周围。

9.根据权利要求4所述的新电刺激方法，其中根据权利要求2所述的新三节点电极传递纯载波频率波形，以便在所述将疼痛位置与脑连接的神经的神经根上引起疼痛门控效应。

10.根据权利要求4所述的新电刺激方法，其中所述两个或四个电极构造通过TENS、二极、四极在疼痛位置处传递电刺激，或者频率或拍频在0.1Hz与200Hz之间的其它刺激。

11.所述新三节点电极、两通道电极构造和电刺激的两通道方法，其中在至少疼痛位置处引起局部阿片效应，并且其中在所述将疼痛位置与脑连接的神经的神经根处引起疼痛门控效应。

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