加强呼吸肌的系统和方法技术方案

本公开涉及加强呼吸肌的系统和方法。本公开描述了用于刺激患者的呼吸肌的方法和系统。本文中的所述方法可包括将刺激器定位在能够激活所述呼吸肌的神经附近；启动所述刺激器以使所述呼吸肌收缩；以及停止所述刺激器的所述启动，持续一段时间。可针对各种应用对所述刺激的水平和时间进行调节。可重复所述方法中的一个或多个步骤。本文中的所述系统可包括刺激器，所述刺激器用于定位在能够激活所述呼吸肌的神经附近；信号发生器，所述信号发生器用于向所述刺激器提供刺激能量；传感器，所述传感器用于检测所述呼吸肌对所述刺激能量的响应；和控制器，所述控制器被编程以控制所述信号发生器以便提供具有期望水平和时间的刺激。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加强呼吸肌的系统和方法相关申请本申请要求于2017年12月11日提交的美国专利申请第15/837,519号的优先权，所述专利申请的全部公开内容特此通过引用整体并入。通过引用并入一般来说，本说明书中提及的所有出版物、专利申请和专利均通过引用整体并入本文中，其程度就如同每个单独的文件被明确地单独指出通过引用并入一样。
本公开总体上涉及用于增加呼吸肌的力量和/或最大吸气力和/或耐力的方法和设备(包括系统)。在一些实施例中，本公开描述了用于增加呼吸肌的力量直至生物(例如患者)能够无需有创或无创机械通气或者无需其它外部呼吸支持而呼吸的方法。在某些实施例中，本公开描述了用于在几天或几周的时期内以一定时间间隔或以低占空比(dutycycle)向呼吸肌传递能量以增加其最大力量和/或改善疲劳阈值直至生物可在减少或没有外部呼吸支持的情况下呼吸的系统和方法。另外，本公开描述了减轻生物中呼吸肌的最大吸气力量的损失并且更具体地降低当患者正在接受外部呼吸支持时这种力量损失程度的系统和方法。
技术介绍
重症监护患者，特别是需要有创机械通气(MV)的那些患者，已知经历较高水平的膈肌、肺、脑、心脏和其它器官损伤。呼吸肌(例如膈肌、胸锁乳突肌、斜角肌、胸小肌、肋间外肌、肋间内肌、腹肌、方肌等)已知在MV期间会迅速失去质量和力量。肺部遭受呼吸机诱发的创伤；包括高压和低压损伤。MV的认知作用被认为是由若干因素引起的，包括异常的神经信号转导和炎症反应。心脏需要更努力地工作，因为：a)呼吸设备如机械呼吸机增加血流阻力，b)呼吸肌收缩减少提供较少的静脉血流支持，以及c)长时间的呼气末正压产生血流阻力。患者接受MV的时间越长，这些问题中的每个就会越加严重。为了防止这些负面副作用，重要的是使患者尽可能短时间地接受MV。然而，MV患者的快速呼吸肌萎缩使得许多患者远离MV依赖的转变成为挑战。如今，尚无可商购的方案来加强重症监护患者的呼吸肌，特别是对于那些接受MV的患者，以使得他们能够在没有外部呼吸支持的情况下迅速恢复呼吸能力。在许多情况下，被镇静并连接到机械呼吸机的患者无法正常呼吸，因为对膈肌和辅助呼吸肌的中枢神经驱动通常受到抑制。尽管对于患有呼吸衰竭的患者，MV可以是一种救生干预，但是长期的MV可促进呼吸肌萎缩。特别关注的是由于长期接受机械通气而导致的膈肌萎缩和收缩功能障碍，称为呼吸机诱发的膈肌萎缩(VIDD)。这种类型的膈肌损伤和伴随的膈肌无力被认为是造成MV撤机困难的可能因素。在一项对脑死亡的ICU患者进行的具有里程碑意义的研究中，所述患者维持MV仅18至69小时直至其捐赠器官被收获为止，膈肌纤维已收缩到其正常大小的一半以下(Levine等,NewEnglandJournalofMedicine,358:1327-1335,2008)。当这种严重萎缩进展数天或数周时，被认为是导致大量MV患者撤机失败的主要原因(Demoule等,RelevanceofVentilator-inducedDiaphragmDysfunctioninICUpatients,ClinicalPulmonaryMedicine,第19卷,第6期(2012年11月))。已经证明，即使是短时间的机械通气也可能会导致肺部损伤(例如气压伤、肺不张伤等)，肺部感染(例如肺炎)，脑部损伤(例如认知功能障碍、痴呆等)和心脏损伤。据估计，到2020年，将有超过600,000名美国患者依赖呼吸机并需要长期机械通气，这将给美国医疗系统造成超过600亿美元的损失(Zilberberg等,“Growthinadultprolongedacutemechanicalventilation:implicationsforhealthcaredelivery,”CritCareMed.,2008年5月,36(5):1451-55)。因而，短期和长期使用机械呼吸机都增加了医疗费用，并且大大增加了患者的发病率和死亡率。对包括接受MV超过12小时的来自20个国家的5183例患者的MV实践进行的一项国际性前瞻观察性研究揭示，患者在撤机过程中平均耗费MV持续时间的40％(Esteban等,Evolutionofmechanicalventilationinresponsetoclinicalresearch,Am.J.Respir.Crit.CareMed.,2008年1月15日；177(2):170-7)。解决呼吸衰竭或从手术中恢复后，大多数接受MV治疗的患者很容易从呼吸机支持中解放出来，但是大约三分之一的患者在恢复自主呼吸能力方面遇到了挑战。对于初次尝试成功撤机的患者来说预后良好(简单撤机-ICU死亡率为约5％)，但对于其余患者来说预后较差(困难或长期撤机-ICU死亡率为约25％)(Boles等,Weaningfrommechanicalventilation,Eur.Respir.J.,2007年5月；29(5):1033-56)。MV撤机困难是世界各地众多研究工作的主题，因为在许多情况下，患者能够从原本要求他们接受MV的病状中恢复过来，但是由于MV的影响，他们无法恢复全面健康。一些研究人员研究了减少膈肌萎缩的方法。Reynolds等证实频繁的膈神经刺激可帮助缓解动物模型中的膈肌萎缩(Reynolds等,MitigationofVentilator-inducedDiaphragmAtrophybyTransvenousPhrenicNerveStimulation,Am.J.Respir.Crit.CareMed.,2017年2月1日；195(3):339-348)。LungpacerMedical已公开了几种预防膈肌萎缩的设备、系统和方法。有关使患者从机械通气中撤机的文献集中在患者恢复膈肌耐力的需要上。一种理论是患者需要呼吸肌耐力来长时间支持独立呼吸。
技术实现思路
本公开的实施方案尤其涉及用于在传递给患者或由患者需要的一小部分呼吸中刺激呼吸肌以加强肌肉和/或增加肌肉耐力的系统、设备和方法。本文公开的每个实施方案可包括结合任何其它公开的实施方案描述的一个或多个特征。本公开包括用于刺激患者的呼吸肌的方法。在一些方面，所述方法可包括：(a)将刺激器定位在能够激活所述呼吸肌的神经附近；(b)启动所述刺激器以使所述呼吸肌仅收缩100次或不到100次；(c)停止所述刺激器的所述启动，持续一个或多个小时；以及(d)重复步骤(b)和步骤(c)至少一次。所述患者可起始步骤(b)的至少一次呼吸肌收缩。在一些实施例中，所述方法还可包括选择患者的最大吸气压力的预定值，并且重复步骤(b)和步骤(c)，直至患者的最大吸气压力增加到所述预定值。所述预定值可以是至少30cmH2O。所述神经可以是第一神经，并且所述呼吸肌可以是第一呼吸肌，并且所述方法还可包括相对于第二神经和第二呼吸肌执行步骤(a)至步骤(d)。所述刺激器可包括经血管电极、透皮电极、皮下电极或被配置成与神经接触定位的电极中的一者或多者。在一些实施例中，所述方法还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于刺激患者的呼吸肌的方法，所述方法包括：/na.将刺激器定位在能够激活所述呼吸肌的神经附近；/nb.启动所述刺激器以使所述呼吸肌仅收缩100次或不到100次；/nc.停止所述刺激器的所述启动，持续一个或多个小时；以及/nd.重复步骤(b)和步骤(c)至少一次。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 US 15/837,5191.一种用于刺激患者的呼吸肌的方法，所述方法包括：
a.将刺激器定位在能够激活所述呼吸肌的神经附近；
b.启动所述刺激器以使所述呼吸肌仅收缩100次或不到100次；
c.停止所述刺激器的所述启动，持续一个或多个小时；以及
d.重复步骤(b)和步骤(c)至少一次。


2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括选择所述患者的最大吸气压力的预定值，并且重复步骤(b)和步骤(c)，直至所述患者的所述最大吸气压力增加到所述预定值。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述预定值是至少30cmH2O。


4.如权利要求1所述的方法，其中所述神经是第一神经，并且所述呼吸肌是第一呼吸肌，并且所述方法还包括关于第二神经和第二呼吸肌执行步骤(a)至步骤(d)。


5.如权利要求1所述的方法，其中所述刺激器包括经血管电极、透皮电极、皮下电极或被配置为与所述神经接触定位的电极中的一者或多者。


6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括确定刺激阈值，其中所述确定步骤包括触诊所述呼吸肌。


7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括确定刺激阈值，其中所述确定步骤包括观察来自外部呼吸支持系统的压力数据或体积数据中的至少一者。


8.如权利要求1所述的方法，其中所述患者起始步骤(b)的至少一次呼吸肌收缩。


9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在步骤(b)的至少一部分期间使用机械呼吸机向所述患者提供呼吸支持。


10.一种用于刺激患者的呼吸肌的方法，所述方法包括：
a.将刺激器定位在能够激活所述呼吸肌的神经附近；
b.第一次启动所述刺激器以使所述呼吸肌仅收缩100次或不到100次；
c.停止所述刺激器的所述第一次启动，持续至少30秒；
d.在步骤(c)之后，第二次启动所述刺激器以使所述呼吸肌仅收缩100次或不到100次；
e.停止所述刺激器的所述第二次启动，持续一个或多个小时；以及
f.重复步骤(b)至步骤(e)至少一次。


11.如权利要求10所述的方法，其中所述神经是膈神经或迷走神经中的至少一者。


12.如权利要求10所述的方法，其中所述神经是第一神经，所述呼吸肌是第一呼吸肌，并且所述刺激器包括定位在所述第一神经附近的第一组电极和定位在能够激活所述第一呼吸肌或第二呼吸肌的第二神经附近的第二组电极，并且所述方法还包括：
g.第一次启动所述第二组电极以使所述第一呼吸肌或所述第二呼吸肌仅收缩100次或不到100次；
h.停止所述第二组电极的所述第一次启动，持续至少30秒；
i.在步骤(h)之后，第二次启动所述第二组电极以使所述第一呼吸肌或所述第二呼吸肌仅收缩100次或不到100次；
j.停止所述第二组电极的所述第二次启动，持续一个或多个小时；以及
k.重复步骤(g)至步骤(j)至少一次。


13.如权利要求12所述的方法，其中步骤(b)和步骤(g)同时发生。


14.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
感测所述呼吸肌的收缩；以及
调节至少一个刺激参数以实现所述呼吸肌的期望收缩。


15.如权利要求14所述的方法，其中所述感测和调节的步骤由控制器自动执行。


16.如权利要求15所述的方法，其中将所述控制器植入所述患者体内。


17.如权利要求10所述的方法，其中步骤(b)包括与所述呼吸肌的所述100次或不到100次的收缩相对应的100次或不到100次的刺激，并且步骤(b)包括在所述100次或不到100次的刺激的第一次刺激与所述100次或不到100次的刺激的第二次刺激之间调节至少一个刺激参数。


18.一种用于刺激患者的呼吸肌的方法，所述方法包括：
a.将刺激器定位在能够激活呼吸肌的神经附近；以及
b.启动所述刺激器以使所述呼吸肌在24小时时期内收缩不超过所述患者进行的呼吸或传递给所述患者的呼吸的20％。


19.如权利要求18所述的方法，其中步骤(b)包括启动所述刺激器以使在所述24小时时期内所述呼吸肌收缩不超过所述患者进行的呼吸或传递给所述患者的呼吸的10％。


20.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括：
在所述24小时时期内向所述患者至少60％的呼吸提供外部呼吸支持；以及
在步骤(b)之后，进行降低...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·S·塔迦尔，D·G·埃文斯，
申请(专利权)人：隆佩瑟尔医疗公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA