Увеличение электрической проводимости и сокращаемости с помощью двухфазного кардиостимулятора, введенного в сердечное кровяное депо

Номер патента: 3163

Опубликовано: 27.02.2003

Автор: Моуэр Мортон М.

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, а полярность первой фазы положительная.

2. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что первая фаза стимуляции и вторая фаза стимуляции применяются к сердечному кровяному депо последовательно.

3. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что амплитуда первой фазы представляет собой максимальную подпороговую амплитуду.

4. Способ электрической кардиостимуляции по п.3, отличающийся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В.

5. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы.

6. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы составляет примерно от 1 до 9 мс.

7. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что продолжительность второй фазы составляет примерно от 0,2 до 0,9 мс.

8. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что амплитуда второй фазы составляет приблизительно от 2 до 20 В.

9. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что первая фаза стимуляции инициируется более чем через 200 мс после завершения цикла сердцебиения.

10. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем амплитуда первой фазы меньше, чем амплитуда второй фазы.

11. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем амплитуда первой фазы изменяется от базового значения до второго значения.

12. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что второе значение равно амплитуде второй фазы.

13. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что второе значение составляет максимальную подпороговую амплитуду.

14. Способ электрической кардиостимуляции по п.13, отличающийся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В.

15. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы.

16. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы составляет приблизительно от 1 до 9 мс.

17. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность второй фазы составляет приблизительно от 0,2 до 0,9 мс.

18. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что амплитуда второй фазы составляет приблизительно от 2 до 20 В.

19. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В.

20. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В.

21. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем первая фаза стимуляции дополнительно содержит серию стимулирующих импульсов заранее определенной амплитуды, полярности и продолжительности и серию периодов покоя.

22. Способ электрической кардиостимуляции по п.21, отличающийся тем, что применение первой фазы стимуляции дополнительно включает использование периода покоя нулевой амплитуды после, по крайней мере, одного импульса стимулирования.

23. Способ электрической кардиостимуляции по п.22, отличающийся тем, что период покоя имеет продолжительность, равную продолжительности импульса стимулирования.

24. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, а полярность первой фазы положительная.

25. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью последовательного применения первой фазы стимуляции и второй фазы стимуляции к сердечному кровяному депо.

26. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, амплитуда первой фазы которых представляет собой максимальную подпороговую амплитуду.

27. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.26, отличающееся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В.

28. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, продолжительность первой фазы которых, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы.

29. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, продолжительность первой фазы которых составляет примерно от 1 до 9 мс.

30. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, продолжительность второй фазы которых составляет примерно от 0,2 до 0,9 мс.

31. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, амплитуда второй фазы которых составляет приблизительно от 2 до 20 В.

32. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что первая фаза стимуляции инициируется более чем через 200 мс после завершения цикла сердцебиения.

33. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, при этом амплитуда первой фазы меньше, чем амплитуда второй фазы.

34. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, причем амплитуда первой фазы изменяется от базового значения до второго значения.

35. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что второе значение равно амплитуде второй фазы.

36. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что второе значение составляет максимальную подпороговую амплитуду.

37. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.36, отличающееся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В.

38. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность первой фазы, по крайней мере, такая же, ъръ продолжительность второй фазы.

39. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность первой фазы составляет приблизительно от 1 до 9 мс.

40. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность второй фазы составляет приблизительно от 0,2 до 0,9 мс.

41. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что амплитуда второй фазы составляет приблизительно от 2 до 20 В.

42. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В.

43. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, при этом продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В.

44. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, при этом первая фаза стимуляции дополнительно содержит серию стимулирующих импульсов заранее определенной амплитуды, полярности и продолжительности и серию периодов покоя.

45. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.44, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что применение первой фазы стимуляции дополнительно включает использование периода покоя нулевой амплитуды после, по крайней мере, одного импульса стимулирования.

46. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.45, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что период покоя имеет продолжительность, равную продолжительности импульса стимулирования.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение представляет собой частичное продолжение патентной заявки США, озаглавленной "Увеличение электрической проводимости и сокращаемости с помощью двухфазного кардиостимулятора", номер 08/699,552, поданной 8 августа 1996 г. Область техники Это изобретение относится в целом к способам стимуляции мышечной ткани. В частности, это изобретение относится к способу кардиостимуляции и стимулятору с двухфазными формами волн, причем стимуляция происходит через сердечное кровяное депо. Уровень техники Функция сердечно-сосудистой системы является существенной для жизнедеятельности. Через кровообращение ткани тела получают необходимые питательные вещества и кислород и выводят ненужные вещества. При отсутствии кровообращения клетки начинают подвергаться необратимым изменениям, которые приводят к смерти. Мышечные сокращения сердца - движущая сила кровообращения. В сердечной мышце волокна связаны между собой в разветвленную сеть, которая распространяется через сердце во всех направлениях. Когда какая-либо часть этой сети возбуждена,волна деполяризации проходит ко всем ее частям, и вся структура сокращается, как единое целое. Прежде чем волокно мышцы может быть возбуждено для сжатия, его мембрана должна быть поляризована. Волокно мышцы обычно остается поляризованным, пока оно не стимулируется некоторым изменением в его окружении. Мембрана может быть стимулирована электрически, химически, механически или при помощи изменения температуры. Минимальная сила стимуляции, необходимая для того, чтобы вызвать сокращение, называется порогом стимуляции. Максимальная амплитуда стимуляции,которая может быть приложена, не вызывая при этом сокращения, называется максимальной подпороговой амплитудой. Когда мембрана стимулируется электрически, амплитуда импульса, требуемая для того,чтобы вызвать реакцию, зависит от множества факторов. Во-первых, это продолжительность протекания тока. Так как полный перемещенный заряд равен амплитуде тока на продолжительность импульса, увеличенная продолжительность стимуляции связана с уменьшением амплитуды порогового тока. Во-вторых, часть прикладываемого тока, который фактически пересекает мембрану, обратно пропорциональна размеру электрода. В-третьих, часть прикладываемого тока, который фактически пересекает мембрану, прямо пропорциональна близости электрода к ткани. В-четвертых, амплитуда импульса, требуемая для того, чтобы вызвать реакцию, зависит от времени стимуляции в пределах цикла возбуждения. 2 Почти повсюду в сердце находятся пучки и волокна особой ткани сердечной мышцы. Эта ткань содержит в себе проводящую систему сердца и служит для того, чтобы инициировать и распределять волны деполяризации по всему миокарду. Любое вмешательство или блокировка проводимости сердечного импульса могут вызвать аритмию или заметное изменение темпа или ритма работы сердца. Иногда пациенту, страдающему от расстройства проводимости, можно помочь электрокардиостимулятором. Такое устройство содержит питаемый малой батареей электрический стимулятор. Когда установлен искусственный кардиостимулятор, электроды обычно протянуты сквозь вены в правый желудочек, или в правое предсердие и правый желудочек, а стимулятор установлен под кожей в плече или в брюшной полости. Питающие подводы установлены в тесном контакте с сердечной тканью. Кардиостимулятор передает ритмичные электрические импульсы сердцу, и миокард отвечает, ритмично сжимаясь. Имплантируемые медицинские устройства для стимуляции сердца хорошо известны и использовались для лечения людей приблизительно с середины 1960 гг. Для стимуляции миокарда могут использоваться как катодный, так и анодный токи. Однако, анодный ток, как полагают, не может использоваться клинически. Катодный ток содержит электрические импульсы отрицательной полярности. Этот тип тока деполяризует мембрану клетки, разряжая мембранный конденсатор, и непосредственно уменьшает потенциал мембраны до порогового уровня. Катодный ток,непосредственно уменьшая потенциал покоя мембраны до порогового, имеет величину от половины до одной трети нижнего порогового тока в последней диастоле по сравнению с анодным током. Анодный ток содержит в себе электрические импульсы положительной полярности. В результате действия анодного тока происходит гиперполяризация покоящейся мембраны. После резкого завершения анодного импульса мембранный потенциал возвращается до уровня покоя, перерегулируется до порогового и происходит распространяемая реакция. Использованию анодного тока для стимуляции миокарда обычно препятствует более высокий порог стимуляции, который приводит к использованию более высокого тока, приводя к истощению батареи имплантированного устройства и его недолговечности. Кроме того, использованию анодного тока для кардиостимуляции препятствуют предположения, что анодный вклад в деполяризацию может, особенно при более высоких напряжениях, вносить вклад в порождение аритмии. Фактически вся искусственная кардиостимуляция производится при использовании стимулирующих импульсов отрицательной полярности, или в случае биполярных систем, катод 3 находится ближе к миокарду, чем анод. Там, где используют анодный ток, он обычно выступает как заряд незначительной величины, используемый для рассеивания остаточного заряда на электроде. Он не оказывает действия и не воздействует на состояние миокарда непосредственно. Такое применение описано в патенте США номер 4,543,956 на имя Herscovici. Использование трехфазной формы волны было раскрыто в патентах США, номера 4,903.700 и 4,821,724 на имя Whigham и др. и патенте США номер 4,343,312 на имя Cals и др. Здесь первая и третья фазы сами по себе не имеют никакого отношения к миокарду, а предложены только для того, чтобы воздействовать непосредственно на поверхность электрода. Таким образом, заряд, используемый в этих фазах,имеет очень низкую амплитуду. Наконец, двухфазная стимуляция раскрыта в патенте США номер 4,402,322, на имя Duggan. Цель изобретения состоит в том, чтобы произвести удвоение напряжения без потребности в большом конденсаторе в выходной цепи. Фазы описанной двухфазной стимуляции имеют равную величину и продолжительность. Существует потребность в улучшенных средствах для стимуляции мышечной ткани,причем таких, чтобы увеличить получаемое сокращение и уменьшить повреждение прилегающей к электроду ткани. Увеличенная функция миокарда получена посредством двухфазной стимуляции согласно настоящему изобретению. Комбинация катодных и анодных импульсов с целью или стимулирования или улучшения состояния организма,сохраняет улучшенную проводимость и сокращаемость при использовании анодной стимуляции при исключении недостатка в виде увеличенного порога стимуляции. Результатом является волна деполяризации увеличенной скорости распространения. Эта увеличенная скорость распространения приводит к превосходному сердечному сокращению, ведущему к улучшению кровотока. Улучшенная стимуляция при более низком уровне напряжений также приводит к снижению потребления энергии и увеличенному сроку службы батарей кардиостимулятора. Наконец, улучшенная стимуляция, достигнутая при применении настоящего изобретения,позволяет получить кардиостимуляцию без необходимости помещать питающие подводы в непосредственный контакт с сердечной тканью. Обычные стимулы, поступающие в сердечное кровяное депо, не могут эффективно захватывать миокард, так как не достигают порога стимуляции. Если увеличить напряжение генератора импульса таким образом, чтобы происходил захват миокарда, он обычно является настолько большим, что также стимулирует скелетные мышцы, вызывая болезненные сокращения грудной клетки в то время, как требуется только стимуляция сердца. При использовании настоя 003163 4 щего изобретения, как будет описано ниже,можно увеличить функцию миокарда посредством стимуляции сердечного кровяного депо. Как и сердечная мышца, поперечнополосатая мышца также может быть стимулирована электрически, химически, механически или при помощи изменения температуры. Там,где волокно мышцы стимулировано мотонейроном, нейрон передает импульс, который активизирует все волокна мышцы в пределах ее управления, то есть волокна мышцы в ее двигательной единице. Деполяризация в одной области мембраны стимулирует смежные области, которые тоже деполяризуются, и волна деполяризации распространяется по мембране во всех направлениях от места стимуляции. Таким образом, когда мотонейрон передает импульс, все волокна мышцы в ее двигательной единице стимулированы на одновременное сжатие. Минимальная сила, требуемая для того, чтобы вызвать сокращение, называется порогом стимуляции. Как только этот уровень стимуляции достигнут, есть уверенность, что увеличение уровня не будет увеличивать сокращение. Кроме того, так как волокна мышцы в пределах каждой мышцы организованы в двигательные единицы, и каждая двигательная единица управляется отдельным мотонейроном, все волокна мышцы в двигательной единице стимулируются одновременно. Однако мышца в целом управляется многими различными двигательными единицами, которые отвечают на различные пороги стимуляции. Таким образом, когда данный раздражитель прикладывается к мышце,одни двигательные единицы могут ответить, а другие - нет. Комбинация катодных и анодных импульсов согласно настоящему изобретению также обеспечивает улучшенное сокращение поперечно-полосатых мышц, там, где электрическая мышечная стимуляция предписана из-за неврального или мышечного повреждения. Когда нервные волокна были повреждены из-за травмы или болезни, волокна мышцы в областях,питаемых поврежденным нервным волокном,имеют тенденцию подвергаться атрофии и отмиранию. Мышца, которая не может быть тренируема, может уменьшаться до половины ее обычного размера за несколько месяцев. Когда нет никакой стимуляции, мало того, что волокна мышцы уменьшаются в размере, но они становятся фрагментированными и вырождающимися и заменяются соединительной тканью. Посредством электростимуляции можно поддерживать такой мышечный тонус, чтобы после заживления или регенерации нервного волокна ткани мышцы остались бы жизнеспособными. Увеличенное сокращение мышцы получается благодаря двухфазной стимуляции согласно настоящему изобретению. Комбинация катодных и анодных импульсов для или стимулирования или улучшения состояния организма приводит к 5 сокращению большего числа двигательных единиц при более низком уровне напряжения, приводя к превосходной мышечной реакции. Сущность изобретения Следовательно, цель настоящего изобретения - обеспечить улучшенную стимуляцию сердечной ткани. Другая цель настоящего изобретения увеличить производительность сердца через повышенное сокращение сердца, ведущее к большему ударному объему. Другая цель настоящего изобретения увеличить скорость распространения импульса. Другая цель настоящего изобретения - удлинить срок службы батареи кардиостимулятора. Далее цель настоящего изобретения - получить эффективную кардиостимуляцию при более низком уровне напряжений. Далее цель настоящего изобретения - исключить необходимость размещения электрических питающих подводов в тесном контакте с тканью для получения стимуляции ткани. Другая цель настоящего изобретения обеспечить улучшенную стимуляцию мышечной ткани. Далее цель настоящего изобретения обеспечить сокращение большего числа мышечных двигательных единиц при более низком уровне напряжений. Способ и устройство для мышечной стимуляции в соответствии с настоящим изобретением включают проведение двухфазной стимуляции ткани мышцы, при этом осуществляются и катодный, и анодный импульсы. Согласно одному из аспектов этого изобретения, эта стимуляция проводится с миокардом, чтобы усилить функцию миокарда. Согласно другому аспекту этого изобретения, эта стимуляция подводится к сердечному кровяному депо и затем проводится к сердечной ткани. Это позволяет проводить кардиостимуляцию без необходимости размещения электрических подводов в тесном контакте с тканью сердца. Согласно дальнейшему аспекту этого изобретения, стимуляция проводится для ткани поперечно-полосатой мышцы, чтобы вызвать мышечную реакцию. Электроника для стимулятора для использования в способе по настоящему изобретению хорошо известна из уровня техники. Электронику для существующих в настоящее время стимуляторов можно запрограммировать на получение различных импульсов, включая описанные здесь. Способ и устройство по настоящему изобретению включают первую и вторую фазы стимуляции, при этом каждая фаза стимуляции имеет полярность, амплитуду, форму и продолжительность. В предпочтительном варианте осуществления первая и вторая фазы имеют отличающиеся полярности. В первом альтернативном варианте осуществления эти две фазы 6 имеют отличающиеся амплитуды. Во втором альтернативном варианте осуществления эти две фазы имеют отличающуюся продолжительность. В третьем альтернативном варианте осуществления первая фаза выполнена в форме прерывающейся волны. В четвертом альтернативном варианте осуществления амплитуда первой фазы изменяется во времени. В пятом альтернативном варианте осуществления первая фаза проводится более чем через 200 мс после завершения сердечного цикла биение/ накачивание. В предпочтительном альтернативном варианте осуществления первая фаза стимуляции представляет собой анодный импульс с максимальной подпороговой амплитудой большой продолжительности, а вторая фаза стимуляции - катодный импульс малой продолжительности и с высокой амплитудой. Отмечено,что вышеупомянутые альтернативные варианты осуществления могут быть скомбинированы различным образом. Также нужно отметить, что эти альтернативные варианты осуществления приведены в качестве примеров и не ограничивают рамки изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - схематическое представление опережающей анодной двухфазной стимуляции; фиг. 2 - схематическое представление опережающей катодной двухфазной стимуляции; фиг. 3 - схематическое представление опережающей анодной стимуляции, низкого уровня и большой продолжительности, сопровождаемой обычной катодной стимуляцией; фиг. 4 - схематическое представление опережающей анодной стимуляции, переменной во времени, низкого уровня и большой продолжительности, сопровождаемой обычной катодной стимуляцией; фиг. 5 - схематическое представление опережающей анодной стимуляции, низкого уровня и малой продолжительности, проводимой серией, с последующей обычной катодной стимуляцией; фиг. 6 - зависимость скорости проводимости поперек волокон от продолжительности стимуляции, происходящей от опережающего анодного двухфазного импульса; фиг. 7 - зависимость скорости проводимости параллельно волокну от продолжительности стимуляции, происходящей от опережающего анодного двухфазного импульса. Детальное описание изобретения Настоящее изобретение относится к двухфазной электростимуляции мышечной ткани. Фиг. 1 демонстрирует двухфазную электростимуляцию, в которой первая фаза стимуляции,включающая анодный возбудитель 102, проводится с амплитудой 104 и продолжительностью 106. За первой фазой стимуляции немедленно следует вторая фаза, включающая катодную стимуляцию 108 равной интенсивности и продолжительности. 7 Фиг. 2 изображает двухфазную электростимуляцию, в которой первая фаза стимуляции, включающая катодную стимуляцию 202,проводится с амплитудой 204 и продолжительностью 206. За первой фазой стимуляции немедленно следует вторая фаза стимуляции,включающая анодную стимуляцию 208 равной интенсивности и продолжительности. Фиг. 3 представляет предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором первая фаза стимуляции включает низкоуровневую, с большой продолжительностью анодную стимуляцию 302 с амплитудой 304 и продолжительностью 306. За этой первой фазой стимуляции немедленно следует вторая фаза стимуляции, включающая катодную стимуляцию 308 обычной интенсивности и продолжительности. В альтернативном варианте осуществления изобретения анодная стимуляция 302 проходит при максимальной подпороговой амплитуде. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения анодная стимуляция 302 составляет менее чем 3 В. В следующем альтернативном варианте осуществления изобретения анодная стимуляция 302 имеет продолжительность примерно от 2 до 8 мс. В ином альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 308 имеет малую продолжительность. В следующем альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 308 составляет примерно от 0,3 до 0,8 мс. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 308 имеет высокую амплитуду. В последующем альтернативном варианте осуществления изобретения, катодная стимуляция 308 находится в примерном диапазоне от 3 до 20 В. В следующем альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения катодная стимуляция 308 имеет продолжительность меньше чем 0.3 мс и напряжение больше чем 20 В. В другом альтернативном варианте осуществления анодная стимуляция 302 проводится более чем через 200 мс после биения сердца. Таким образом, максимальный потенциал мембраны без активации достигается в первой фазе стимуляции, как показано приведенными вариантами осуществления, а также очевидными возможными изменениями и дополнениями. Фиг. 4 демонстрирует альтернативный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором первая фаза стимуляции, включающая анодную стимуляцию 402, проводится в течение периода 404 с возрастающим уровнем интенсивности 406. Наклон возрастающего уровня интенсивности 406, может быть линейным или нелинейным, наклон может изменяться. За этой анодной стимуляцией немедленно следует вторая фаза стимуляции,включающей катодную стимуляцию 408 обычной интенсивности и продолжительности. В альтернативном варианте осуществления изо 003163 8 бретения анодная стимуляция 402 повышается до максимальной подпороговой амплитуды. Еще в одном альтернативном варианте осуществления изобретения анодная стимуляция 402 повышается до максимальной амплитуды, которая составляет менее чем 3 В. В следующем альтернативном варианте осуществления изобретения анодная стимуляция 402 имеет продолжительность примерно от 2 до 8 мс. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения, катодная стимуляция 408 имеет малую продолжительность. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения,катодная стимуляция 408 составляет примерно от 0,3 до 0,8 мс. Еще в одном альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 408 имеет высокую амплитуду. В следующем альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 408 находится в примерном диапазоне от 3 до 20 В. В другом альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения катодная стимуляция 408 имеет продолжительность меньше чем 0,3 мс и проводится при напряжении больше чем 20 В. В следующем альтернативном варианте осуществления анодная стимуляция 402 проводится более чем через 200 мс после биения сердца. Таким образом, максимальный потенциал мембраны без активации достигается в первой фазе стимуляции, как показано приведенными вариантами осуществления, а также очевидными возможными изменениями и дополнениями. Фиг. 5 представляет двухфазную электростимуляцию, при которой первая фаза стимуляции, включающая серию 502 анодных импульсов, проводится при амплитуде 504. В одном варианте осуществления период покоя 506 имеет равную продолжительность с периодом стимуляции 508 и проводится при нулевой амплитуде. В альтернативном варианте осуществления период покоя 506 имеет продолжительность, отличающуюся от периода стимуляция 508, и проводится при нулевой амплитуде. Период покоя 506 имеет место после каждого периода стимуляции 508 за исключением того, что вторая фаза стимуляции, включающая катодную стимуляцию 510 обычной интенсивности и продолжительности, немедленно следует за завершением серии 502. В альтернативном варианте осуществления изобретения полный заряд, перемещенный за серию 502 анодной стимуляции,имеет максимальный подпороговый уровень. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения первый импульс стимуляции серии 502 проводится более чем через 200 мс после биения сердца. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения, катодная стимуляция 510 имеет малую продолжительность. А в другом альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 510 составляет приблизительно от 0,3 до 0,8 9 мс. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 510 имеет высокую амплитуду. А в другом альтернативном варианте осуществления изобретения,катодная стимуляция 510 находится в примерном диапазоне от 3 до 20 В. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения катодная стимуляция 510 имеет продолжительность меньше чем 0,3 мс и проводится при напряжении более чем 20 В. Пример 1. Характеристики стимуляции и распространения миокарда изучались на изолированных сердцах с использованием импульсов различных полярностей и фаз. Эксперименты были выполнены на пяти изолированных, препарированных по Лангендорфу сердцах кроли 003163 10 ков. Скорость проводимости на эпикарде была измерена с использованием ряда биполярных электродов. Измерения были проведены между 6 и 9 мм от места стимуляции. Трансмембранный потенциал был измерен с использованием плавающего внутриклеточного микроэлектрода. Были исследованы следующие протоколы: однофазный катодный импульс, однофазный анодный импульс, опережающий катодный двухфазный импульс и опережающий анодный двухфазный импульс. Табл. 1 приводит значения скорости проводимости поперек направления волокон для каждого проведенного протокола стимуляции со стимуляцией при 3, 4 и 5 В и продолжительностью импульсов 2 мс. Таблица 1 Скорость проводимости поперек направления волокон, продолжительность 2 мс 3V 4V 5V Катодный однофазный 18,92,5 см/с 21,42,6 см/с 23,33,0 см/с Анодный однофазный 24,02,3 см/с 27,52,1 см/с 31,31,7 см/с Опережающий катодный двухфазный 27,11,2 см/с 28,22,3 см/с 27,51,8 см/с Опережающий анодный двухфазный 26,82,1 см/с 28,50,7 см/с 29,71,8 см/с Табл. 2 приводит значения скорости проводимости вдоль направления волокон для каждого проведенного протокола стимуляции со Таблица 2 Скорость проводимости вдоль направления волокон, продолжительность 2 мс 3V 4V 5V Катодный однофазный 45,30,9 см/с 47,41,8 см/с 49,71,5 см/с Анодный однофазный 48,11,2 см/с 51,80,5 см/с 54,90,7 см/с Опережающий катодный двухфазный 50,80,9 см/с 52,61,1 см/с 52,81,7 см/с Опережающий анодный двухфазный 52,62,5 см/с 55,31,5 см/с 54,22,3 см/с Различия в скоростях проводимости между катодным однофазным, анодным однофазным,опережающим катодным двухфазным и опережающим анодным двухфазным были найдены значительными (р 0.001). Из измерений трансмембранного потенциала, был найден максимумdV/dt)max) потенциала действия, который хорошо коррелирует с изменениями скорости проводимости в продольном направлении. Для импульса в 4 В при продолжительности в 2 мс,(dV/dt)max был 63,52,4 В/с для катодного и 75,55,6 В/с для анодного импульсов. Пример 2. Влияние различных протоколов стимуляции на кардиальную электрофизиологию было проанализировано, используя препарированные по Лангендорфу изолированные сердца кроликов. Стимуляция применялась к сердцу при постоянном прямоугольном импульсе напряжения. Были исследованы следующие протоколы: однофазный анодный импульс, однофазный катодный импульс, опережающий анодный двухфазный импульс и опережающий катодный двухфазный импульс. Применяемое напряжение увеличивалось с шагом в 1 В от 1 до 5 В как для анодной, так и для катодной стимуляции. Продолжительность увеличивалась с шагом в 2 мс от 2 до 10 мс. Были измерены скорости проводимости эпикарда вдоль и поперек направления волокна левого желудочка на расстоянии от 3 до 6 мм от свободной левой стенки желудочка. Фиг. 6 и 7 изображают зависимость продолжительности импульса стимуляции и протокола проводимой стимуляции от скорости проводимости. На фиг. 6 показаны скорости, измеренные между 3 и 6 мм, поперек направления волокон. В этой области катодная однофазная стимуляция 602 демонстрирует самую медленную скорость проводимости для каждой тестируемой продолжительности импульса стимуляции. За ней следует анодная однофазная стимуляция 604 и опережающая катодная двухфазная стимуляция 606. Самая большая скорость проводимости показана для опережающей анодной двухфазной стимуляции 608. На фиг. 7 показаны скорости, измеренные между 3 и 6 мм, параллельно направлению волокон. В этой области катодная однофазная 11 стимуляция 702 показывает самую медленную скорость проводимости для каждой тестируемой продолжительности импульса стимуляции. Результаты по скоростям анодной однофазной стимуляции 704 и опережающей катодной двухфазной стимуляции 706 подобны результатам для анодной однофазной стимуляции, показывающей немного более высокие скорости. Самая большая скорость проводимости показана для опережающей анодной двухфазной стимуляции 708. В одном аспекте изобретения, электростимуляция производится для сердечной мышцы. Анодная компонента стимуляции двухфазной электростимуляции увеличивает кардиальную сокращаемость, гиперполяризуя ткань до возбуждения, что приводит к более быстрой проводимости импульса, большему внутриклеточному выделению кальция и результирующему превосходному сердечному сокращению. Катодная компонента стимуляции устраняет недостатки анодной стимуляции, приводя к эффективной кардиостимуляции при более низком уровне напряжений, чем требовалось бы при только анодной стимуляции. Это, в свою очередь, увеличивает срок службы батарейки кардиостимулятора и уменьшает повреждение ткани. Во втором аспекте изобретения двухфазная электростимуляция подводится к сердечному депо крови, т.е. крови, входящей в сердце и окружающей его. Это позволяет проводить кардиостимуляцию без необходимости размещения электрических подводов в тесном контакте с сердечной тканью, уменьшая, таким образом,вероятность повреждения этой ткани. Пороговый уровень двухфазной стимуляции, подведенной к сердечному депо крови, имеет то же значение, как и для обычной стимуляции, подведенной непосредственно к сердечной мышце. Посредством применения двухфазной электростимуляции сердечное депо крови может выполнять увеличенное сердечное сокращение без сокращения скелетных мышц, повреждения сердечной мышцы или неблагоприятного воздействия на кровяное депо. В третьем аспекте изобретения двухфазная электростимуляция применяется к ткани поперечно-полосатой мышцы. Комбинация анодной и катодной стимуляций приводит к сокращению большего числа мышечных двигательных единиц при более низком уровне напряжений, приводя к улучшенной мышечной реакции. Описанная концепция изобретения понятна специалистам, и детальное изложение служит только для иллюстрации. В рамках данного изобретения возможны различные изменения и дополнения, очевидные для специалистов в данной области техники. Описанная здесь техника создания импульсов стимуляции находится полностью в пределах способностей существующей электроники кардиостимуляторов при 12 задании соответствующей программы. В соответствии с вышесказанным изобретение ограничивается только нижеприведенными пунктами формулы и их эквивалентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, а полярность первой фазы положительная. 2. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что первая фаза стимуляции и вторая фаза стимуляции применяются к сердечному кровяному депо последовательно. 3. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что амплитуда первой фазы представляет собой максимальную подпороговую амплитуду. 4. Способ электрической кардиостимуляции по п.3, отличающийся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В. 5. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы. 6. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы составляет примерно от 1 до 9 мс. 7. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что продолжительность второй фазы составляет примерно от 0,2 до 0,9 мс. 8. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что амплитуда второй фазы составляет приблизительно от 2 до 20 В. 9. Способ электрической кардиостимуляции по п.1, отличающийся тем, что первая фаза стимуляции инициируется более чем через 200 мс после завершения цикла сердцебиения. 10. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем амплитуда первой фазы меньше, чем амплитуда второй фазы. 11. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем амплитуда первой фазы изменяется от базового значения до второго значения. 12. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что второе значение равно амплитуде второй фазы. 13 13. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что второе значение составляет максимальную подпороговую амплитуду. 14. Способ электрической кардиостимуляции по п.13, отличающийся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В. 15. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы. 16. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность первой фазы составляет приблизительно от 1 до 9 мс. 17. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность второй фазы составляет приблизительно от 0,2 до 0,9 мс. 18. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что амплитуда второй фазы составляет приблизительно от 2 до 20 В. 19. Способ электрической кардиостимуляции по п.11, отличающийся тем, что продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В. 20. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В. 21. Способ электрической кардиостимуляции, при котором непосредственно на сердечное кровяное депо оказывают двухфазное воздействие, фазы которого имеют противоположные полярности, причем первая фаза стимуляции дополнительно содержит серию стимулирующих импульсов заранее определенной амплитуды, полярности и продолжительности и серию периодов покоя. 22. Способ электрической кардиостимуляции по п.21, отличающийся тем, что применение первой фазы стимуляции дополнительно включает использование периода покоя нулевой амплитуды после, по крайней мере, одного импульса стимулирования. 23. Способ электрической кардиостимуляции по п.22, отличающийся тем, что период покоя имеет продолжительность, равную продолжительности импульса стимулирования. 24. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которо 003163 14 го имеют противоположные полярности, а полярность первой фазы положительная. 25. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью последовательного применения первой фазы стимуляции и второй фазы стимуляции к сердечному кровяному депо. 26. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, амплитуда первой фазы которых представляет собой максимальную подпороговую амплитуду. 27. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.26, отличающееся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В. 28. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, продолжительность первой фазы которых, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы. 29. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, продолжительность первой фазы которых составляет примерно от 1 до 9 мс. 30. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, продолжительность второй фазы которых составляет примерно от 0,2 до 0,9 мс. 31. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, амплитуда второй фазы которых составляет приблизительно от 2 до 20 В. 32. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.24, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что первая фаза стимуляции инициируется более чем через 200 мс после завершения цикла сердцебиения. 33. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, при этом амплитуда первой фазы меньше, чем амплитуда второй фазы. 34. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электриче 15 ского сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, причем амплитуда первой фазы изменяется от базового значения до второго значения. 35. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что второе значение равно амплитуде второй фазы. 36. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что второе значение составляет максимальную подпороговую амплитуду. 37. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.36, отличающееся тем, что максимальная подпороговая амплитуда составляет приблизительно от 0,5 до 3,5 В. 38. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность первой фазы, по крайней мере, такая же, как продолжительность второй фазы. 39. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность первой фазы составляет приблизительно от 1 до 9 мс. 40. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что продолжительность второй фазы составляет приблизительно от 0,2 до 0,9 мс. 41. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что амплитуда второй фазы составляет приблизительно от 2 до 20 В. 42. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.34, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания та ких сигналов, что продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В. 43. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, при этом продолжительность второй фазы составляет менее чем 0,3 мс, а амплитуда второй фазы больше 20 В. 44. Устройство для электрической кардиостимуляции, содержащее генератор стимулирующих сигналов, а также средства для приложения сигналов генератора непосредственно к сердечному кровяному депо, при этом генератор стимулирующих сигналов выполнен с возможностью вырабатывания двухфазного электрического сигнала кардиостимуляции, фазы которого имеют противоположные полярности, при этом первая фаза стимуляции дополнительно содержит серию стимулирующих импульсов заранее определенной амплитуды, полярности и продолжительности и серию периодов покоя. 45. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.44, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что применение первой фазы стимуляции дополнительно включает использование периода покоя нулевой амплитуды после,по крайней мере, одного импульса стимулирования. 46. Устройство для электрической кардиостимуляции по п.45, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью вырабатывания таких сигналов, что период покоя имеет продолжительность, равную продолжительности импульса стимулирования.

МПК / Метки

МПК: A61N 1/36

Метки: сердечное, введенного, депо, увеличение, помощью, кардиостимулятора, сокращаемости, проводимости, двухфазного, кровяное, электрической

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/10-3163-uvelichenie-elektricheskojj-provodimosti-i-sokrashhaemosti-s-pomoshhyu-dvuhfaznogo-kardiostimulyatora-vvedennogo-v-serdechnoe-krovyanoe-depo.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Увеличение электрической проводимости и сокращаемости с помощью двухфазного кардиостимулятора, введенного в сердечное кровяное депо</a>

Похожие патенты