[发明专利]用于稳定承重关节、改善承重关节的活动性和控制承重关节的软骨基质退变的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是于2008年1月18日提交的共同待决的美国申请No.12/016,914的部分继续申请，并且也是于2006年8月9日提交的共同待决的美国申请No.11/500,907（下文称为’907申请）的部分继续申请，其中，于2008年1月18日提交的共同待决的美国申请No.12/016,914是已弃权的于2003年9月11日提交的美国申请No.10/659,278（下文称为’278申请）的部分继续申请。’278申请要求于2002年9月11日提交的美国临时申请No.60/409,589的权益，而’907申请要求于2005年8月9日提交的美国临时申请No.60/706,445的权益。这些申请的公开内容如同在本文中充分陈述那样通过参引全部并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及退行性关节疾病和骨性关节炎，并且更特别地涉及一种用于稳定承重关节、改善承重关节的活动性和控制承重关节的软骨基质退变的设备和方法。

背景技术

在历史上，已经采用电肌肉刺激来重新培养和重新训练受损的肌肉。运动的恢复——特别是对中风瘫痪的运动的恢复——通过称为功能性电刺激（即，实际上引起关节部段活动或关节通过其整个活动范围的电刺激）已经看到了有限的成功。功能性电肌肉刺激的目标在于恢复受到衰竭性创伤后的肌肉的功能性机能。用于功能性电肌肉刺激的主要对象包括具有下身麻痹、偏瘫和四肢麻痹的人、以及具有脊髓损伤的个体或者遭受中枢神经系统损伤，例如多发性硬化、颅脑损伤或大脑性麻痹的患者。

Keegan的美国专利No.3,083,712（下文称为“Keegan”）总体上涉及电肌肉疗法，并且更特别地涉及一种用于肌肉疗法的程序化的顺序。“Keegan”的目的是提供一种用于以肌肉的正常功能所需要的适当时间关系在拮抗肌之间产生连续编程的设备。在“Keegan”的说明性示例中，刺激通过电极施加至腓神经，这引起脚的轻微外翻（即向外翻动）和肌肉背屈。在该示例中，设置电刺激以确保当脚向前摆动时脚的脚趾将被抬起以避免脚趾的拖地，位于身体的麻痹侧的脚趾在走路时拖地是偏瘫的特征。当开关随着脚后跟碰到地面而被按下时，提供该示例的电刺激，从而桥接接触以从电池电源提供能量。相应地，“Keegan”的“连续编程”涉及一种用于在开关被按下时刺激腓神经而不按顺序刺激多个肌肉的方法。对于病人而言，仅由该类型的刺激所引起的功能性运动——如果有的话——很少成为随意性运动。

脊髓损伤的病人的最终目标是行走。相应地，可以在迈步阶段通过电刺激刺激肌肉以使关节部段前进通过其活动的范围。在站立期间也刺激肌肉，所以患者可以保持在直立位置中。尽管在关节部段的迈步阶段和站立阶段之间存在瞬时恢复期，但是因易疲劳的快速运动单元的电刺激的激活，疲劳快速地开始并且肌肉可能容易地失灵。因为脊髓的破坏促使缓慢耐疲劳肌肉纤维转换至快速易疲劳肌肉纤维，所以疲劳也会占据主导，特别是在跨过关节的承重肌肉中是这样。此外，在这种刺激期间的姿势的不稳定性可能引起跌倒。与通常将需要刺激来引起关节部段运动通过其整个活动范围的肌肉的总量相比，不稳定性涉及通过这种电刺激所刺激的少量肌肉。

相应地，已经做出尝试来克服在肢体前进通过其活动范围时因易疲劳性和因缓慢颤搐肌肉转换至快速颤搐肌肉所造成的肌肉失灵。Aleev等的美国专利No.4,165,750（下文称为“Aleev”）涉及一种以生物电的方式控制的人体肌肉的电刺激器，所述电刺激器包括振荡器和一组刺激器通道。Aleev使用活人和功能性电刺激来改善在实际上由人执行的运动与被编程的运动之间的一致性以在刺激的过程中缓解疼痛，并且能够通过在疲劳刚开始时改变刺激条件来检测在电刺激期间肌肉的易疲劳性。Aleev尝试在下述系统中实现这些目标：该系统感测编程者（programmer）的肌肉的生物电活动、操纵对应的电信号并且将该电信号施加至运动处于受控制下的人的肌肉，同时继续感测编程者的肌肉的生物电活动，该编程者与运动处于控制下的人可以是不同的人。这些目标不仅意味着恢复受损肌肉的力量，也意味着恢复失去的运动技巧（即，使人能够执行与健康的人的四肢、躯干和头的复合活动相同的四肢、躯干和头的复合活动）。