分形刺激方法及设备技术

本发明专利技术的名称为分形刺激方法及设备。分形刺激设备利用基于分形的图案来发出治疗刺激以用于对人类疾病的最优治疗。该设备包含微处理器，所述微处理器控制并且输出预编程的一系列刺激。刺激的类型包括电刺激、磁刺激、光刺激、机械刺激和听觉刺激。所有的刺激包含可调节的参数，所述可调节的参数包括幅度、强度、波长、频率、运动、旋律和脉冲。所述参数被调节以遵循与典型刺激设备的非分形的、周期性的、随机的或混乱的图案相对的分形图案。除了分形刺激之外，该设备可包括分形成形的递送机构并且所述递送机构可以分形的方式被定位在对象-设备接口处。这种用于刺激设备的递送方法使对人类疾病治疗的功效最优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗系统及程序，并且更具体地涉及生理治疗疗法和刺激设备以及用于人类疾病治疗的方法。
技术介绍
有许多被用于通过外部生成的刺激形式来治疗患病的或生病的人类患者的理论和实际的治疗设备。尽管一些治疗刺激处理与其他一些相比更广为人知或被理解，用于这些设备的设计和应用的最优方法仍然正被讨论。常见的治疗刺激方法是经皮电神经刺激(TENS)。TENS是非侵入式的治疗处理方法，其通过使电流通过附着于被治疗的对象的皮肤的两个或更多个表面电极来刺激神经。TENS 一般被用于治疗急性和慢性疼痛两者的目的。像脑电刺激技术那样的其他治疗处理被用于诸如中风、创伤性脑损伤、阿尔茨海默病、帕金森氏病、抑郁、痴呆、运动失调以及学习无能的情况。用于脑电刺激的方法包括经颅直流刺激(tDCS)、经颅随机噪声刺激(tRNS)以及经颅磁刺激(TMS)。光刺激能够治疗皮肤失调、非季节性抑郁、生理节奏睡眠失调、疼痛减少、痤疮、皱纹和伤口愈合。物理疗法中的振动和压力经常被用于减轻紧张和压力或减轻疼痛，而听觉或音乐疗法是能够被用于具有诸如注意力缺失症、阿尔茨海默病、自闭症或其他痴呆症的失能的人的刺激方法。尽管有若干种刺激疗法，但无论刺激的性质(电刺激、磁刺激、机械刺激、光刺激、听觉刺激)如何，刺激的最有效的时间图案仍旧未知。已发现周期性的和随机的时间图案在一定程度上是有用的，但有效的、在理论上和生物学上正当的图案仍然难以捉摸。为了找到用于刺激的通用时间图案，即生物系统最易对该通用时间图案响应并且该通用时间图案对于功能恢复和提高最优，必须探究正常的生理固有的生物动态及其特性和效用。分形(fractal)的基本描述可通过自相似结构的概念来描述，该自相似结构包含作为整体表示实体的迭代多尺度子单元。例如，在几何意义上，树的分支、雪花的结构和海贝的螺旋形图案为分形。分形的概念也能够被应用于随时间变化的过程。更具体地，可记录诸如在连续的一段时间上对个人心率的测量的生理时间序列并且可基于分形分析对个人的动态系统的生理状态得出结论。诸如神经系统、新陈代谢系统、免疫系统的所有生理系统都由共同地形成网络的、相互作用的元素组成。一种用于理解网络行为的理论框架是非线性动态的规则，其将网络中的组成元素的非线性特性考虑在内。对于最适合于生物计算和控制的网络动态的类型存在三种选择: 1.常规的或周期性的运动，其中动态系统对于导致所接收信息的迅速的、呈指数的消散的环境输入中的差异是不敏感的。因此，网络不携带动态记忆； 2混乱的运动，其中基于环境输入中的轻微差异，大的和随机的变化发生在网络内。与周期性运动类似，在这个系统中没有动态记忆并且环境信息呈指数地消散； 3.在混乱或分形动态的边缘处的运动，其中网络对于环境信息是敏感的和响应的。在分形网络中，信息的输入不会呈指数地消散，从而产生具有长记忆的系统。具有分形动态的网络与生物计算和控制是最兼容的。鉴于这些考虑，分形多尺度动态在正常的生物网络中将会是普遍的，而患病的系统将展现周期性的和/或混乱的运动的病态动态。许多证据支持这种看法: 1)从来自正常对象的不同头皮区域记录的人类EEG的图案以多尺度的分形EEG图案为特征。有诸如癫痫小发作和癫痫大发作的不同神经情况的患者显示高度周期性的动态。可参考由Robinson等人在Review ^(2002)中的“在正常的唤醒状态和癫痫发作下的大规模脑部活动的动态(Dynamics of large-scale brain activity in normal statesand epileptic seizures)” ； 2)病态周期性动态不仅在CNS中显露，也在心肺系统中、在潮式呼吸中和心力衰竭中显露。此外，即使在有白血病的患者中，周期性血细胞动态被观察到。可参考由Findley等X^SAmerican Review of Respiratory Disease 937页至939页(1984)中的“在睡眠期间按潮式呼吸的心脏异位的呼吸暂停和振荡(Apneas and oscillat1n of cardiac ectopyin Cheyne-Stokes breathing during sleep)，，以及参考由 G.Chikkappa 等人在1023页至1030页(1976)中的“在有慢性髓细胞白血病的患者中的血白细胞、血小板和网状细胞的周期性振荡(Per1dic oscillat1n of blood leukocytes, platelets, andreticulocytes in a patient with chronic myelocytic leukemia)” ； 3)除了周期性动态的出现，混乱的动态也能够在疾病状态下被观察到。心率可变性显示与心力衰竭关联的、记录在案的周期性运动，并且随机图案化的可变性能够在有心房颤动的对象中被观察到。另一方面，健康的对象展现了多尺度分形变化。这些结果示意了正常的动态分解(breakdown)成混乱和周期性的病态动态的可能性。类似地分解成混乱的情况能够在亨廷顿氏舞蹈症中以及在老年人的步态中看到。可参考由Goldberger等人在Proceedings of the Nat1nal Academy of Sciences of the United States of America2466页至2472页(2002)中的“生理学中的分形动态:随疾病和老化的变化(Fractaldynamics in phys1logy: alterat1ns with disease and aging)，，。理论上的考虑和实验的观察都指向正常生理动态的分形性质，并且背离分形是患病过程的指示器。由于分形动态位于常规的周期性运动与混乱之间，其经常被称为在混乱的边缘处的动态。在这点上，所有治疗干预，即身体上的、药理学的、外科的或其他方面的干预的根本目标是远离高度机械的周期性过程或远离高度不可预测的混乱过程地、在混乱的边缘处恢复网络分形运动。治疗刺激的动态的性质存在于这样的事实中，即持续的无尺度分形动态对于正常工作的生物系统而言是正常的操作模式，系统响应所述治疗刺激并且所述治疗刺激对于将病态系统恢复和养护回到健康状态最优。过去的研究已显示了导致病态的动态的特定刺激图案的证据: 癫痫发作已被报告为是由周期性的刺激图案诱发的。在以特定频率使用闪光灯(光诱发的发作)时、在TMS和TENS的临床应用中观察到它们。可参考由Muller等人在Brain Stimulat1n 320页到329页(2013)中的“在有病态正面感官现象的患者中的重复经颉磁刺激的安全性和可容忍性:文献综述(Safety and tolerability of repetitivetranscranial magnetic stimulat1n in patients with pathologic positive sensoryphenomena: a review of literature) ” 以及参考由 Appleton 等人在 feizare 108 页至111页(2000)中的“青少年肌肉阵挛性癫痫中的光敏性(Photosensitivit本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其特征在于，所述方法使用分形图案来改变生理治疗设备的刺激输出，以使人类疾病的治疗最优化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟崙，郑胜寿，关汉辙，
申请(专利权)人：郑伟崙，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA