[发明专利]用于恢复腰椎的肌肉功能的系统和方法

说明书

提供了用于恢复腰椎的肌肉功能从而治疗下背痛的系统。该系统可包括耦合到可植入脉冲发生器(IPG)的电极、被配置为将刺激命令传送到IPG的手持式激活器、以及被配置为将编程数据传送到IPG的外部编程器。刺激命令指示可编程控制器根据编程数据来刺激组织。该系统可包括基于软件的编程系统，该基于软件的编程系统在计算机上运行，使得治疗医生可编程和调节刺激参数。

技术领域

本申请一般涉及用于神经肌肉的电刺激的系统和方法，神经肌肉的电刺激包括为治疗背痛对与腰椎的控制有关的组织进行的刺激。

背景技术

人背是错综复杂的结构，其包括骨、肌肉、韧带、腱、神经和其它结构。脊柱具有交错的椎体和椎间盘，并且允许在几个平面中运动，包括屈伸、侧向弯曲、轴向旋转、纵向轴向分散压缩、前后沿弧矢向平移以及左右水平平移。脊椎为肌肉的复杂聚集提供连接点，肌肉的复杂聚集受自主控制和非自主控制二者的支配。

在背的下部或腰部区域中的背痛是常见的。在许多病例中，背痛的原因是未知的。我们认为，某些背痛的病例是由脊柱的异常力学引起的。退化变化、韧带损伤、急性创伤或反复的微创伤可通过炎症、生化和营养变化、免疫学因素、在终板或椎间盘的结构和材料上的变化以及神经结构的病理导致背痛。

脊椎稳定系统可被概念化为包括三个子系统：1)脊柱，其提供内在的机械稳定性；2)棘肌，其围绕脊柱并提供动态稳定性；以及3)神经运动控制单元，其通过协调一致的肌肉响应来评估并确定稳定性的必要条件。在带有功能性的稳定系统的患者中，这三个子系统合作从而提供机械稳定性。申请人认识到，下背痛是由三个子系统的功能障碍引起的。

脊柱由椎骨和韧带组成，例如脊椎韧带、盘环和小平面囊。在移植的尸体脊椎和样板中，存在大量的评估各种脊柱结构对稳定性的相对贡献和特定柱结构的如何受损将导致脊椎运动节段的运动范围的变化的体外工作。

脊柱也具有通过存在于韧带、小平面囊、盘环和其它结缔组织中的机械性刺激感受器来生成描述脊椎姿势、运动和负载的信号的转换器功能。这些机械性刺激感受器向神经肌肉控制单元提供信息，神经肌肉控制单元生成肌肉响应型式以激活并协调棘肌从而提供肌肉机械稳定性。韧带损伤、疲劳和粘弹性蠕变可使信号转换恶化。如果脊椎结构的受损归因于损伤、退化或粘弹性蠕变，那么必须增加肌肉稳定性以补偿和维持稳定性。

肌肉向脊柱提供机械稳定性。这通过观察脊椎的横截面图是明显的，因为围绕脊柱的肌肉的横截面的总面积大于脊柱本身面积。另外，肌肉具有比椎间盘和韧带的杠杆臂大得多的杠杆臂。

在正常情况下，机械性刺激感受器与神经肌肉控制单元交换信号以便进行解译和动作。神经肌肉控制单元基于包括了对脊椎稳定性的需求、姿势控制、平衡以及在各种脊椎组件上的应力减低的几个因素来产生肌肉响应型式。

我们认为，在一些患有背痛的患者中，脊椎稳定系统是功能失调的。在软组织损伤的情况下，机械性刺激感受器可产生关于脊骨位置、运动或负载的被恶化的信号，这导致不合适的肌肉响应。另外，肌肉本身可受损伤、疲劳、萎缩或失去它们的强度，因此加重了脊椎稳定系统的功能障碍。相反地，通过变得痉挛、当肌肉应保持不活动时收缩、或与其它肌肉顺序不一致的收缩，肌肉能够破坏脊椎稳定系统。因为肌肉通过机械性刺激感受器以肌梭和高尔基氏腱器的形式参与到反馈回路中，所以肌肉功能障碍可进一步通过反馈回路来损害正常的肌肉激活型式。

躯干肌可被分为局部肌肉和全局肌肉。局部肌肉系统包括深层肌和具有其起源或插入在椎骨上的一些肌肉中的某些部分。这些局部肌肉控制脊柱节段的强度和椎间关系。它们提供微调控制椎间运动的高效机制。具有椎骨到椎骨附接的腰部多裂肌是局部系统的肌肉的例子。另一个例子是通过胸腰筋膜直接附接到腰椎骨的腹横肌。