專利名稱：用于將脈沖壓力施加到身體局部區(qū)域的裝置和其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說(shuō)明書(shū)涉及一種用于將脈沖壓力(pulsating pressure)施加到身體局部區(qū)域的裝置和其應(yīng)用。該裝置可用于增加身體局部區(qū)域的血流，且在優(yōu)選實(shí)施例中提供了一種用于調(diào)節(jié)患者的核心體溫(core body tempertature)的裝置。
背景技術(shù)：
施加壓力和/或熱經(jīng)常用于治療各種醫(yī)學(xué)癥狀。
已知通過(guò)對(duì)具有水腫的肢體施加壓力來(lái)治療水腫。例如，已知將肢體浸入到柔性的袋中充有水銀的室中。經(jīng)由水銀室施加壓力來(lái)治療水腫。最近，在US-A-4,648,392描述了對(duì)于該系統(tǒng)的改善來(lái)減少在室中所需的水銀的量。
在US-A-5,074,285中公開(kāi)了組合施加壓力和溫度，用于治療諸如碰傷和肌肉僵硬等的運(yùn)動(dòng)損傷。在該系統(tǒng)中，將可以為熱或冷的熱源，引入接近佩戴者皮膚的袋中，且將壓力施加到沿肢體設(shè)置的一系列的氣袋(air pocket)，且設(shè)計(jì)對(duì)肢體反復(fù)施加壓力梯度。
體溫過(guò)低是由于體溫驟降引起的癥狀且根據(jù)過(guò)冷量程度不同。已經(jīng)公知許多治療體溫過(guò)低的方法。總體而言，這些方法包括通過(guò)一些裝置將熱引入身體的核心部位來(lái)提高體溫。簡(jiǎn)單的治療可以利用熱飲。有時(shí)經(jīng)由空氣毯圍繞身體吹熱空氣。這樣的系統(tǒng)在醫(yī)院中使用已久，且以品名Bair Hugger銷(xiāo)售。該系統(tǒng)依賴于加熱身體的外表面且利用患者的血流來(lái)將熱汲取入身體的核心部位。
體溫過(guò)低的第一生理反應(yīng)之一是末梢血管收縮，其減少了身體外圍的血液量。這使得難于通過(guò)將熱施加到身體表面從而將熱引入身體。已知在負(fù)壓的條件下使得包括毛細(xì)管、細(xì)動(dòng)脈、主動(dòng)脈、動(dòng)脈、venole、靜脈的血管發(fā)生舒張。發(fā)生血管舒張的皮膚區(qū)域，特別在前臂上的皮膚區(qū)域，可構(gòu)成有效的熱傳導(dǎo)表面。
在US-A-5,683,438中公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其對(duì)肢體施加負(fù)壓來(lái)減少末梢血管收縮，同時(shí)加熱患者的外圍來(lái)治療體溫過(guò)低，該系統(tǒng)由Aquarius MedicalCorp.以商標(biāo)Thermostat銷(xiāo)售。在該系統(tǒng)中，患者的肢體放置于密封的室中且減小該室內(nèi)的壓力到處于-20到-80mmHg(-2.7到-10.7kPa)之間的負(fù)壓。同時(shí)，利用加熱毯、加熱燈或化學(xué)加熱元件，將熱能傳遞到肢體表面。在WO-A-01/80790中描述了對(duì)于該系統(tǒng)的進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的裝置通常利用液體來(lái)對(duì)身體局部區(qū)域施加脈沖壓力，由此增加在身體局部區(qū)域中的血流。這可以有益于對(duì)患者提供治療處理，該患者可能具有可能由體溫過(guò)低、體溫過(guò)高、中風(fēng)、心臟病發(fā)作、其它缺血性疾病、神經(jīng)外科、癌癥和潰瘍導(dǎo)致的一些癥狀或并發(fā)癥，但不限于此。另外，本發(fā)明的裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)從而提供治療作用，包括增加身體的局部部位的相反流體(contrast fluid)的分布；增加靜脈循環(huán)；增加淋巴循環(huán)；因?yàn)榫植康馗淖兊难骱涂赡艿臄U(kuò)散(diffusion)而引起全身性地和局部地改變藥物的藥理分布；由增加的血流來(lái)促進(jìn)組織的治愈；通過(guò)增加的血流、淋巴流和擴(kuò)散來(lái)增加抗原抗體接觸；通過(guò)增加擴(kuò)散而增加血管和細(xì)胞之間的物質(zhì)流動(dòng)。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，該裝置采取壓力室的形式，在其中可以放置身體的肢體來(lái)將其與外部隔離密封。壓力室通常具有內(nèi)壁，其至少部分限定用于容納液體的容器，借此在使用中該肢體可以浸入到壓力室中的液體中。該液體圍繞肢體且與肢體接觸，其時(shí)容器的上部區(qū)域中的液體上方存在空氣隙。該裝置還包括一種與容器的上部區(qū)域連通的元件，用于改變液體上方的壓力以在該室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖。由液體上方的壓力的變化產(chǎn)生的該壓力脈沖通過(guò)液體被直接傳輸?shù)街w。
通過(guò)參考以下詳細(xì)的描述和附圖，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)和特征以及使用本發(fā)明的裝置的方法將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員更加顯見(jiàn)。


圖1顯示了用于對(duì)肢體施加脈沖壓力的優(yōu)選的裝置的實(shí)例；圖2a到2e示出了依據(jù)身體的狀態(tài)可使用的各種壓力曲線；圖3顯示了肱動(dòng)脈中血液速度對(duì)時(shí)間的曲線，示出了當(dāng)脈沖壓力打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)血液速度的改變；圖4示出了壓力脈沖對(duì)于血液速度的影響，脈沖為大致10秒(負(fù)壓)，隨后釋放和7秒的無(wú)壓力(正?；?。
圖5更詳細(xì)示出了該裝置的優(yōu)選實(shí)施例；圖6a-6d進(jìn)一步示出了圖5的裝置中所使用的壓力施加裝置的細(xì)節(jié)；圖7a-7c顯示了該壓力施加裝置如何能夠以不同角度操作；圖8a-8d顯示了適于用于患者的小腿和足的優(yōu)選壓力施加裝置；圖9示出了在液體和患者的皮膚之間引入阻擋層的再一裝置的實(shí)例；圖10顯示了在患者的手術(shù)期間，本發(fā)明的優(yōu)選裝置和常規(guī)的裝置之間對(duì)核心體溫的影響的比較。
圖11顯示了經(jīng)受脈沖壓力的臂和參照臂的比較；圖12顯示了經(jīng)受常壓、恒定壓力和脈沖壓力的臂以及參照臂的血液速度的比較；和圖13顯示了在治療體溫過(guò)低期間患者的鼓膜溫度隨時(shí)間的變化。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的裝置在廣義上一般為用于對(duì)身體局部區(qū)域施加脈沖壓力的裝置。本裝置的各種實(shí)施例采取壓力室的形式，在其中可以放置身體的肢體來(lái)將其與外部隔離密封。這些實(shí)施例的壓力室一般具有內(nèi)壁，其至少部分地限定用于容納液體的容器，由此在使用中可以將肢體浸入容納在壓力室中的液體中，使得液體圍繞肢體且與肢體接觸，在容器的上部區(qū)域中的液體上方存在空氣隙，其中設(shè)置一元件與室的上部區(qū)域連通，用于改變液體上的壓力以使在室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖，且其中通過(guò)液體將壓力脈沖傳輸?shù)街w。換言之，這些裝置的特征為壓力室不包括另外的裝置(例如，注水墊)來(lái)將液體從肢體的表面分離。因此可比在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中所使用的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，由此減少了制造成本。容器壁優(yōu)選為壓力室的內(nèi)壁，也就是說(shuō)，避免提供另外的液體封攔表面或室，使得裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在該室中傳輸脈沖負(fù)壓，且優(yōu)選地，脈沖頻率低于受驗(yàn)者的心率。通過(guò)使得脈沖的周期高于心的脈動(dòng)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)施加的有節(jié)奏的壓力的影響可以改善循環(huán)。一般地，脈沖應(yīng)大于一秒，優(yōu)選地為五秒或更多秒的量級(jí)，但是優(yōu)選小于二十秒。注意也可以改變脈沖的周期。實(shí)際上，脈沖壓力驅(qū)動(dòng)血液以簡(jiǎn)單方式流動(dòng)到泵。這一般由在不同的壓力下靜脈和動(dòng)脈以不同的速率舒張和收縮的作用引起。壓降導(dǎo)致局部血液的靜脈積聚(pooling)，其隨后當(dāng)壓力增加時(shí)被推動(dòng)通過(guò)靜脈的網(wǎng)絡(luò)，由此改善局部循環(huán)。因此本發(fā)明提供了一種裝置，用于通過(guò)對(duì)皮膚的一區(qū)域施加脈沖壓力來(lái)增加身體局部區(qū)域的血流。也可以引起其它的健康益處。
通過(guò)液體的直接接觸，良好地將壓力脈沖傳遞到皮膚，該液體優(yōu)選為水。本發(fā)明提供了一種裝置，其簡(jiǎn)單且容易構(gòu)建，且就已實(shí)現(xiàn)的改善局部血液流動(dòng)方面而言改進(jìn)了上述的公知裝置。作為壓力脈沖的傳輸體的諸如水的液體的使用，意味著液體可以與皮膚直接接觸，而不產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)慕】滴ｋU(xiǎn)。
本發(fā)明還延伸到一種操作這樣的裝置的方法和一種對(duì)身體局部區(qū)域施加脈沖壓力的方法，具體而言，一種增加身體局部區(qū)域中的血流的方法，其通過(guò)提供一種如上述具有壓力室的裝置，將肢體引入壓力室使得將其與外部隔離密封，用液體填充或部分填充壓力室來(lái)將肢體浸入液體中，使得它大致被液體圍繞且與液體接觸，在室內(nèi)產(chǎn)生脈沖壓力，且通過(guò)液體將壓力脈沖傳輸?shù)街w。該方法在醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)情況中具有應(yīng)用。
在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，液體在裝置中循環(huán)且圍繞肢體的表面(即，與皮膚直接接觸)。以該方法，可以調(diào)整液體的溫度來(lái)影響肢體的表面層中的血液的溫度。循環(huán)液體使得溫度得到準(zhǔn)確地控制。
依據(jù)各種實(shí)施例，本發(fā)明的裝置是壓力室的形式，其中可以產(chǎn)生液體流。壓力室具有開(kāi)口，用于將肢體引入該室，將其浸入在室中提供的液體流內(nèi)。該裝置提供有一元件或裝置來(lái)同時(shí)在室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖，且由此在肢體浸入液體流時(shí)將脈沖壓力施加到肢體的表面上。在上述的方法中，該方法可以還包括在室內(nèi)并圍繞浸入液體中的肢體的表面循環(huán)液體的步驟。
更具體而言，在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，脈沖壓力施加裝置包括殼體，限定具有壁和用于接收肢體的開(kāi)口的壓力室。設(shè)置密封件用于將該室與外部隔離密封，密封件被設(shè)置圍繞開(kāi)口，用于與肢體密封接合?？梢栽O(shè)置通過(guò)室壁的連接件來(lái)連通室和壓力源，該壓力源處在不同于大氣壓力的壓力下，用于調(diào)節(jié)室內(nèi)壓力。在殼體中可以提供入口和出口用于將液體引入和排出該室。優(yōu)選地，入口和出口通過(guò)流道彼此連通，流道由肢體被引入該室內(nèi)時(shí)該室的內(nèi)壁和肢體的表面限定，使得在使用中液體從入口流入該室，圍繞肢體的表面循環(huán)且與肢體的表面接觸，然后通過(guò)出口被排出。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，與皮膚接觸的液體處于不同于核心體溫的溫度。因此，該液體是一種熱傳導(dǎo)介質(zhì)，其依據(jù)其溫度是否處于比核心體溫更熱或更冷從而分別將熱傳入或?qū)С錾眢w。熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度和熱傳導(dǎo)的速率可以足夠?qū)⒑诵捏w溫維持在特定的溫度，例如正常體溫，或在該特定溫度的上下一度或兩度內(nèi)。熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度和熱傳導(dǎo)的速率也可以較大以使實(shí)現(xiàn)例如患者的治療對(duì)象的核心體溫的變化。
因此還提供一種用于調(diào)節(jié)核心體溫的方法和設(shè)備，其包括同時(shí)對(duì)身體上的部分皮膚施加熱傳導(dǎo)介質(zhì)和脈沖壓力，其中熱傳導(dǎo)介質(zhì)是液體，且該液體與皮膚直接接觸。將脈沖壓力通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的上述的裝置施加到皮膚。核心體溫調(diào)節(jié)可以在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有用。
通過(guò)該裝置獲得了許多優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)比用于調(diào)節(jié)核心體溫的公知的裝置簡(jiǎn)單得多。更好的進(jìn)行從液體到肢體的表面的熱傳導(dǎo)，因?yàn)槠涫侵苯咏佑|且因?yàn)榇嬖诟蟮臒醾鲗?dǎo)表面面積。該裝置比公知的裝置易于安裝，因?yàn)槔缭谑覂?nèi)沒(méi)有熱毯。還可以將該裝置使用于臂或腿上，而不需不同形狀和尺寸的熱毯。因此，本發(fā)明的裝置比公知的裝置更適于用于肢體的不同的肢體和尺寸?？梢詫我坏难b置用于不同的應(yīng)用，減小設(shè)備成本和存儲(chǔ)費(fèi)用。
本發(fā)明提供了多種不同形式和/或應(yīng)用的治療益處。例如，可以將本發(fā)明的裝置用于增強(qiáng)和最大化對(duì)或從患者的肢體的熱傳導(dǎo)。肢體與液體的直接接觸增加了能量傳輸?shù)揭后w或從液體傳輸?shù)街w的傳輸?shù)乃俾省Ｒ话愕?，熱能傳輸?shù)乃俾收扔诎l(fā)生傳輸?shù)谋砻婷娣e。通過(guò)將整個(gè)肢體浸入液體中，最大化了熱傳導(dǎo)發(fā)生的表面面積。
圍繞肢體的表面的液體循環(huán)也改善了液體和肢體之間的熱傳導(dǎo)。首先，循環(huán)允許精確的溫度控制?？梢詫⒈灰胧覂?nèi)且循環(huán)的液體保持在精確的溫度下。
循環(huán)還允許發(fā)生強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)制對(duì)流使得比使用傳導(dǎo)的方法(例如，將肢體放置與加熱的水墊接觸)或使用自然對(duì)流的方法(例如，將肢體浸入靜止的加熱水體中)更好地進(jìn)行能量傳導(dǎo)。當(dāng)能量傳導(dǎo)至或從與另一靜止材料直接接觸的一個(gè)靜止材料傳導(dǎo)出時(shí)，發(fā)生傳導(dǎo)。例如，如果將肢體放置與加熱的水墊直接接觸，熱將從水墊傳導(dǎo)到肢體。當(dāng)能量被傳導(dǎo)到一大的物質(zhì)或從一大的物質(zhì)傳導(dǎo)到周邊的環(huán)境(諸如空氣或水)時(shí)，對(duì)流發(fā)生。例如，如果將肢體浸入靜止的加熱的水體中，熱將從水體傳導(dǎo)到肢體。當(dāng)能量被傳導(dǎo)到一大的物質(zhì)或從大的物質(zhì)傳導(dǎo)到周邊流動(dòng)的環(huán)境(諸如空氣或水)時(shí)，強(qiáng)制對(duì)流發(fā)生。在本發(fā)明中使用了強(qiáng)制對(duì)流，當(dāng)將肢體放置于圍繞肢體的表面循環(huán)的加熱的水體中。與使用傳導(dǎo)或自然對(duì)流的現(xiàn)有的方法相比，強(qiáng)制對(duì)流允許最大化地進(jìn)行熱傳導(dǎo)。
相似地，液體介質(zhì)比空氣介質(zhì)允許更好的熱能傳輸。具有較高熱導(dǎo)率和比熱的介質(zhì)比其它介質(zhì)允許更好地進(jìn)行熱傳導(dǎo)。水的熱導(dǎo)率和比熱大致比空氣大100-200倍。因此，本發(fā)明比強(qiáng)制空氣和其它方法更好地傳導(dǎo)能量。因此，通過(guò)循環(huán)液體而不是空氣，最大化地進(jìn)行能量傳輸。
本發(fā)明的裝置還通過(guò)對(duì)肢體施加脈沖負(fù)壓從而增加了局部血液速度。脈沖負(fù)壓比恒定的單獨(dú)的負(fù)壓更好地增加了肢體中的血液速度。血液速度的增加是有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)樵谥w中加熱的血液可以迅速地從肢體傳導(dǎo)到身體的其它部分。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)是液體且優(yōu)選為水，因?yàn)樗阋恕o(wú)毒且具有高比熱容。在使用中，水可能導(dǎo)致皮膚起皺，但是該系統(tǒng)的益處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)該弱點(diǎn)。起皺在去除水之后幾分鐘消失。一些患者報(bào)告在用該裝置治療之后改善了他們的皮膚狀況。沒(méi)有人報(bào)告負(fù)面效應(yīng)。
水可以包括添加劑來(lái)最小化該效應(yīng)和減小對(duì)患者的不適，例如止疼劑或局部麻醉劑?？梢赃x擇添加劑來(lái)減小戰(zhàn)栗或促進(jìn)血液動(dòng)脈中的血管舒張。這些可以全身地或局部地施加，且可以在使用本發(fā)明之前或同時(shí)施加，例如，通過(guò)靜脈注射、內(nèi)動(dòng)脈、口服、直腸等。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，在將肢體插入室之前施加止疼劑或局部或部位的麻醉劑。
從另一方面看，在廣義上本發(fā)明提供了一種將熱傳導(dǎo)到身體或從身體傳導(dǎo)出的方法，該方法包括將患者的肢體引入液體流內(nèi)，液體處在與患者的核心體溫不同的溫度下，而且同時(shí)將脈沖壓力施加到暴露于液體流的肢體的表面。
因此，在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種將熱傳導(dǎo)到身體或從身體傳導(dǎo)出的方法。該熱傳導(dǎo)的方法一般包括提供本發(fā)明的用于對(duì)肢體施加脈沖壓力的裝置。如前所述，這樣的裝置的實(shí)施例包括室，具有密封件；連接件，將該室連通到壓力源，該壓力源處于與大氣壓力不同的壓力下；以及液體入口和出口。接下來(lái)，將肢體引入該室且密封件密封該肢體來(lái)提供封閉的環(huán)境。一旦肢體密封于該室中，將液體通過(guò)入口引入該室且隨后通過(guò)出口排出。液體順著由室的側(cè)壁和肢體的表面限定的流道流動(dòng)，使得液體圍繞肢體的表面循環(huán)且與肢體的表面接觸且同時(shí)在該室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)身體局部區(qū)域施加脈沖負(fù)壓的方法來(lái)提供治療方法?？梢詫⑦@些治療方法給予受驗(yàn)者，通過(guò)首先提供壓力室，然后可以將肢體引入壓力室，使得將肢體與外部隔離密封。一旦該肢體密封于該室中，可以將液體引入壓力室，使得肢體大致被液體圍繞且與液體直接接觸。最后，在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓，由此通過(guò)與液體的直接接觸將負(fù)壓傳輸?shù)街w。
交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓通常包括交替持續(xù)預(yù)定的時(shí)間間隔產(chǎn)生負(fù)壓且持續(xù)預(yù)定的時(shí)間間隔釋放負(fù)壓。例如，在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓包括交替以約1和20秒之間、優(yōu)選為約5和15秒之間的時(shí)間間隔產(chǎn)生負(fù)壓，且以約2和15秒之間、優(yōu)選為約5和10秒之間的時(shí)間間隔釋放負(fù)壓。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓包括交替以約10秒的時(shí)間間隔產(chǎn)生負(fù)壓，且以約7秒的時(shí)間間隔釋放負(fù)壓。
相似地，在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓包括交替產(chǎn)生在10mmHg和-120mmHg之間的負(fù)壓，優(yōu)選為-20mmHg和-80mmHg，并且釋放該負(fù)壓。例如，在優(yōu)選的實(shí)施例中，在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓包括交替產(chǎn)生約-40mmHg的負(fù)壓并釋放該負(fù)壓。
引入本發(fā)明的裝置的壓力室的液體一般包括一種或更多的液體，其具有與核心體溫不同的溫度。例如，可以在本發(fā)明的裝置中利用具有與核心體溫不同的溫度的水。在某些實(shí)施例中，該方法還包括圍繞肢體的表面循環(huán)液體來(lái)將熱傳導(dǎo)到肢體或從肢體傳導(dǎo)出。該方法可以還包括在將肢體引入壓力室內(nèi)之前對(duì)肢體施加麻醉劑。
本發(fā)明的另外的方法還包括一種對(duì)身體局部區(qū)域施加脈沖負(fù)壓的方法。該方法還包括提供容納有氣體的壓力室。一旦提供了容納有氣體的壓力室，可以將肢體引入壓力室內(nèi)，使得將肢體與外部隔離密封。接下來(lái)，用液體部分地填充壓力室，使得肢體大致被液體圍繞且與液體直接接觸，而且在室的上部區(qū)域中的液體的上方留下氣袋。然后該氣袋被連續(xù)供給恒定的負(fù)壓，隨后在預(yù)定的時(shí)間間隔將正壓引入氣袋來(lái)暫時(shí)釋放室內(nèi)的負(fù)壓。
本發(fā)明還提供了一種將熱傳導(dǎo)到身體和從身體傳導(dǎo)出的方法。例如，將熱傳導(dǎo)到身體和從身體傳導(dǎo)出，通過(guò)首先提供一容器，然后將肢體引入容器，使得將肢體與外部隔離密封。一旦在容器中將肢體與外部隔離密封，將熱交換液體放入容器中，使得肢體完全被液體圍繞且與液體直接接觸。引入的熱交換液體一般具有不同于核心體溫的預(yù)定的溫度。接下來(lái)，引入的熱交換液體圍繞肢體的表面循環(huán)，由此液體將熱傳輸?shù)街w或從肢體傳輸出。然后在容器內(nèi)傳輸脈沖負(fù)壓，由此通過(guò)與液體的直接接觸將脈沖負(fù)壓傳輸?shù)街w。最后，循環(huán)的熱交換液體可以從容器排出。
另外，本發(fā)明的裝置還提供了一種治療患者的身體內(nèi)溫度過(guò)低的方法。治療體溫過(guò)低的方法一般包括將肢體引入壓力室，使得將肢體與外部隔離密封。一旦將肢體密封于壓力室中，將熱交換液體引入壓力室中來(lái)將肢體浸入液體中，使得肢體大致被液體圍繞且與液體接觸。熱交換液體將一般具有比核心體溫的更暖的溫度，使得將液體中的熱傳輸?shù)街w。接下來(lái)，在室內(nèi)交替地產(chǎn)生在約-10mmHg和-120mmHg之間的、優(yōu)選為約-20mmHg和-80mmHg之間的負(fù)壓，持續(xù)約1和20秒之間的、優(yōu)選為約5和15秒之間的時(shí)間間隔，并且釋放該負(fù)壓，持續(xù)約2和15秒之間的、優(yōu)選為約5和10秒之間的時(shí)間間隔。
脈沖壓力的效果，至少在一優(yōu)選實(shí)施例中，被認(rèn)為如下。首先，產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致了透壁壓力的增加。這導(dǎo)致了因?yàn)閴航狄鸬难艿臋C(jī)械局部舒張。由于其壁的更好的彈性特性，靜脈比動(dòng)脈擴(kuò)張得更多。在幾秒內(nèi)負(fù)壓導(dǎo)致血液的局部靜脈積聚。在此期間，在動(dòng)脈中血流也由于擴(kuò)張而增加。血液的積聚被認(rèn)為在從皮下到更中心的靜脈的所有的層(血管叢)中存在。靜脈中血液的積聚將更多的血液帶到更靠近皮膚表面，且由此使得它更容易熱傳導(dǎo)(增加/損失)。通過(guò)更多的末梢靜脈回流血液減少了供給動(dòng)脈和回流靜脈之間的熱交換，相反的流動(dòng)也實(shí)現(xiàn)。當(dāng)壓降回零(相對(duì)于大氣壓力)時(shí)，靜脈收縮且血液強(qiáng)制流向具有最低抵抗力的方向。靜脈瓣將有效地強(qiáng)制血液只流向心臟。如果加入正壓力，則透壁壓力將下降。壁內(nèi)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)脈中的壓力。這導(dǎo)致與動(dòng)脈比較相對(duì)較大的靜脈的收縮，且該靜脈“缺少”血液。靜脈現(xiàn)在容易接收更多的血液，且壓力開(kāi)始再次降低。微脈管系統(tǒng)的毛細(xì)血管也被影響，且還可能淋巴系統(tǒng)也被影響，且淋巴流增加。淋巴循環(huán)被認(rèn)為被脈沖壓力以與靜脈相同的方式影響，因?yàn)樵撁}管也具有單向瓣。因?yàn)槊}管壁比靜脈中的更薄，只使用在淋巴系統(tǒng)的系統(tǒng)可以由在更低的壓力(包括正壓力)下運(yùn)行來(lái)利用，但是遵循相同的脈沖模式，由此最小化對(duì)動(dòng)脈/靜脈的影響(因?yàn)樵黾拥难骺梢詫?duì)水腫等具有不良影響)。這樣的實(shí)例可以是施加具有小于20mmHg(2.7kPa)的15秒開(kāi)和15秒關(guān)的脈沖。
利用超聲多普勒(Doppler)測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的實(shí)施例可以在肱動(dòng)脈中改善血液速度達(dá)到至少30％。在試驗(yàn)中，已經(jīng)觀測(cè)到血液速度平均至少50％的增加和單一受驗(yàn)者(single subject)200％的增加。通過(guò)脈沖壓力，促進(jìn)了血液速度的即時(shí)和重復(fù)地增加，而不引入作為靜脈積聚的結(jié)果的反射性收縮。該現(xiàn)象在公知的恒定負(fù)壓裝置中常出現(xiàn)。該反射在腿中更明顯，可能因?yàn)樗乐拐玖r(shí)血液積聚。在-40mmHg(-5.3kPa)的恒定的負(fù)壓下，發(fā)現(xiàn)血流減小達(dá)到20％。這可能由于當(dāng)靜脈被擴(kuò)張時(shí)引起的靜脈動(dòng)脈反射。靜脈的壁中的感受器(receptor)感到舒張，且通過(guò)脊髓反射弓使供給的細(xì)動(dòng)脈收縮。在本發(fā)明中，脈沖壓力旨在防止該現(xiàn)象，且還增加了血流。在沒(méi)有任何藥理學(xué)或其它阻滯劑的情況下，因?yàn)闇p小的反射收縮效應(yīng)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在臂上工作得最好。在腿中反射受阻或減小的情況中，可獲得比臂中更好的循環(huán)，且存在更大的熱傳導(dǎo)的總面積。
血流的增加取決于患者的熱狀態(tài)。如果患者冷，收縮皮膚的血管來(lái)消除熱損失。皮下脂肪組織也是有效的絕熱體。以該方式，限制了通過(guò)皮膚的熱傳導(dǎo)(增加/損失)。在這些條件下，本發(fā)明可以非常有效。“強(qiáng)制”血管循環(huán)血液，且可以有效地恢復(fù)與熱傳導(dǎo)介質(zhì)的熱交換。
在溫暖的狀態(tài)中，血管已經(jīng)舒張。在該情況中，可能減小了增加流量的潛能。但是，施加正壓力可以幫助靜脈將血液倒空到心臟。如果局部地施加冷水來(lái)冷卻溫暖的患者，存在血管收縮的趨勢(shì)。脈沖壓力將保持血管敞開(kāi)，且?guī)椭x開(kāi)身體的有效的熱傳導(dǎo)。
局部施加的熱局部地影響循環(huán)。冷水可以局部地收縮血管且熱水可以舒張血管。這可以有時(shí)造成對(duì)患者的不利。通過(guò)施加脈沖壓力，可以“強(qiáng)制”循環(huán)通過(guò)，同時(shí)皮膚充當(dāng)熱傳導(dǎo)表面，即，作為散熱體。
可以以多種不同的方法利用增加的血液流動(dòng)。本發(fā)明的潛在應(yīng)用很多?？梢詫⒈景l(fā)明使用于下列的幾個(gè)重要臨床問(wèn)題·通過(guò)對(duì)身體的熱傳導(dǎo)(熱增加)防止體溫過(guò)低·通過(guò)對(duì)身體的熱傳導(dǎo)(熱增加)治療體溫過(guò)低·通過(guò)從身體的熱傳導(dǎo)(熱損失)防止體溫過(guò)高·通過(guò)從身體的熱傳導(dǎo)(熱損失)治療體溫過(guò)高·引起體溫降低來(lái)治療中風(fēng)患者、心臟病和其它肌肉萎縮疾病，用于神經(jīng)外科等
·全身和局部地引起體溫升高來(lái)治療癌癥患者·通過(guò)局部地增加血流治療難于生長(zhǎng)的潰瘍(腿潰瘍)·因?yàn)榫植康馗淖兊难骱涂赡艿臄U(kuò)散，全身地和局部地改變藥物的藥理學(xué)分布·增加對(duì)身體的局部部位的相反流體(contrast fluid)的分布·增加靜脈循環(huán)·增加淋巴循環(huán)·通過(guò)增加血流促進(jìn)組織的治愈·通過(guò)增加的血流、淋巴流和擴(kuò)散來(lái)增加抗原抗體接觸·通過(guò)增加的擴(kuò)散來(lái)增加脈管和細(xì)胞之間的物質(zhì)流負(fù)壓在身體上的生理學(xué)上的影響已經(jīng)成為研究的主題，主要結(jié)論為90％的負(fù)壓分布到下面的組織，增加透壁壓、舒張血管并且改變靜脈和動(dòng)脈循環(huán)。
這里對(duì)所使用的“肢體”的涵義應(yīng)當(dāng)解釋為人體或動(dòng)物體的任何部分，其可以容易地被引入裝置，例如，臂或腿、或部分的臂或腿，例如前臂、手、小腿、足或如情況許可的可能的多于一個(gè)的這樣的身體部分。在某些情況中，可以優(yōu)選地使用多于一個(gè)裝置來(lái)增加熱傳導(dǎo)的量。為了將熱傳導(dǎo)到患者或從患者傳導(dǎo)出，皮膚的表面面積接觸得越大，且皮膚的面積越有效從患者傳導(dǎo)熱能或?qū)醾鲗?dǎo)到患者，以及因此從患者的核心傳導(dǎo)出熱能或?qū)醾鲗?dǎo)到患者的核心越有效，則越好。為此，優(yōu)選在該裝置中使用患者的前臂。而且在前臂中比在患者的腿中有更小的反射收縮，引起改善的熱傳導(dǎo)。在需要最大的熱傳導(dǎo)的情況下，該裝置應(yīng)當(dāng)足夠大來(lái)容納整個(gè)臂或至少盡可能地向上到上臂，例如，上臂的中間。例如密封帶的密封件優(yōu)選地安裝在肘的上方，圍繞患者的二頭肌和三頭肌，余下的臂和手延伸入該裝置。這樣作不僅最大化了皮膚暴露于液體的表面面積，而且還意味著當(dāng)血液流過(guò)上臂、前臂和手時(shí)，血液在靠近液體的擴(kuò)張的靜脈叢中流動(dòng)持續(xù)得更長(zhǎng)。因此以該方法，可以最大化血液的體積和血流的速率。
在使用該裝置來(lái)傳導(dǎo)只有小量的熱能的情況下，例如，為了準(zhǔn)備體育活動(dòng)溫暖身體、為了舒適在熱天冷卻身體或在冷天溫暖身體等，較小的熱傳導(dǎo)面積可能就足夠，例如只是手和足。例如，該裝置可以取手套或靴的形式。因此，對(duì)于例如需要較小熱傳導(dǎo)程度的應(yīng)用，密封帶可以更接近于肢體的端部密封，或可當(dāng)臂或腿到位時(shí)，提供裝置外部的手足的第二密封件。
進(jìn)入該裝置和熱傳導(dǎo)的需求將大體決定該裝置在哪里可以施加到身體上。如果在身體的頂部分上作開(kāi)刀手術(shù)，則優(yōu)選在患者的腿上使用該裝置，使得該裝置不阻礙外科醫(yī)生。但是，為了該裝置特別在治療中和防止體溫過(guò)低時(shí)有效地工作，必須能以比患者通過(guò)正常的生物學(xué)過(guò)程可以損失或產(chǎn)生熱的速率更快的速率將熱傳導(dǎo)到患者或從患者傳導(dǎo)出。從初步的研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用只包圍小腿和足的裝置在健康的一般人中不能總實(shí)現(xiàn)該效果，雖然在某些情況中可以獲得一些益處。在理論上，可以設(shè)想適當(dāng)尺寸的和具有適當(dāng)密封件的裝置可以容納患者的兩條腿以最大化熱傳導(dǎo)。
在使用中，氣袋保留在該室中的液體的表面的上方。通過(guò)改變?cè)谠摎獯械目諝鈮毫亩淖冊(cè)谠撌覂?nèi)的壓力。在該室內(nèi)的壓力和壓力的改變通過(guò)液體被傳導(dǎo)到肢體的表面。
對(duì)這里使用的作為壓力調(diào)節(jié)介質(zhì)的“空氣”的涵義決不旨在限制本發(fā)明于僅使用空氣的裝置。其它氣體，例如，惰性氣體也是適當(dāng)?shù)?，盡管將顯著增加運(yùn)行該裝置的成本。
優(yōu)選地該氣體是空氣且壓力源是真空管，其在醫(yī)院中是常見(jiàn)的。在僅有壓縮空氣的情況中，可以使用轉(zhuǎn)換器來(lái)將其轉(zhuǎn)化為負(fù)壓源。如此的壓力源處于大致恒定的壓力且因此需要提供調(diào)節(jié)裝置來(lái)產(chǎn)生脈沖壓力。泵可以直接提供壓力脈沖或可以與調(diào)節(jié)裝置結(jié)合使用來(lái)產(chǎn)生壓力脈沖。在該裝置用于非醫(yī)院的環(huán)境，例如，作為援救設(shè)備的部分，則它可以需要使用泵，其可以具有其自身的動(dòng)力源或手動(dòng)地操作。通過(guò)位于該室中的攪拌器可以獲得液體的循環(huán)。
優(yōu)選地，壓力源處于低于大氣壓力的壓力，由此造成室內(nèi)的壓降來(lái)對(duì)肢體施加負(fù)壓(即，低于大氣壓力的壓力的量)。應(yīng)當(dāng)配置該室來(lái)經(jīng)受至少-80mmHg(-10.7kPa)的負(fù)壓，優(yōu)選顯著更大。即，該室內(nèi)的-80mmHg(-10.7kPa)的負(fù)壓相應(yīng)于基于760mmHg(101.3kPa)的大氣壓力的標(biāo)準(zhǔn)值的680mmHg(90.7kPa)的內(nèi)部壓力。
優(yōu)選地，壓力源處于-80mmHg(-10.7kPa)的負(fù)壓，更優(yōu)選地為-60mmHg(-8.0kPa)或更低，且最優(yōu)選為大約-40mmHg(-5.3kPa)以減小可能的被認(rèn)為由于施加更高的負(fù)壓產(chǎn)生的并發(fā)癥。負(fù)壓的目的是促進(jìn)肢體表面的局部的血管擴(kuò)張，因而應(yīng)當(dāng)選擇負(fù)壓來(lái)最大化此效果同時(shí)最小化可能的并發(fā)癥的危險(xiǎn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)脈沖負(fù)壓促進(jìn)血流且為此優(yōu)選地在該室中產(chǎn)生0到-40mmHg(0到-5.3kPa)的脈沖負(fù)壓。
優(yōu)選地，壓力源處于恒定的壓力，優(yōu)選地為恒定的負(fù)壓，且空氣通過(guò)閥被引入該室來(lái)降低室內(nèi)的壓力回到或趨向大氣壓力。因?yàn)殚y打開(kāi)持續(xù)的時(shí)間或空氣可以通過(guò)閥引入的速率，該室可能在壓力脈沖之間不完全返回到大氣壓力且小量的負(fù)壓可能每次在脈沖結(jié)束時(shí)保留于室中。這可能為例如0和-20mmHg(0和-2.7kPa)之間，或更優(yōu)選為0和-10mmHg(0和-1.3kPa)之間，且還更優(yōu)選為0和-5mmHg(0和-0.67kPa)之間。最優(yōu)選地，調(diào)整空氣通過(guò)閥進(jìn)入的速率和脈沖周期使得在每個(gè)壓力脈沖期間室內(nèi)的壓力回到大氣壓力。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，室壓力的改變大致是瞬間的，使得改變壓力所花的時(shí)間僅占據(jù)打開(kāi)閥的時(shí)間的小部分，例如，小于50％，更優(yōu)選小于25％，且更優(yōu)選為壓力脈沖期間閥打開(kāi)的時(shí)間的10％。優(yōu)選的是壓力對(duì)時(shí)間的曲線圖遵循大致的鋸齒曲線，在壓力改變處具有突變。實(shí)際上，可能發(fā)生一些圓滑轉(zhuǎn)變。相似地，壓力源應(yīng)具有充分的容量來(lái)盡可能快地使壓力達(dá)到期望的負(fù)或正壓力，且優(yōu)選地在與閥相似的工作水平內(nèi)。
對(duì)于某些應(yīng)用，可以優(yōu)選使壓力在大氣壓力(或大致的大氣壓力)和幅值相應(yīng)于在以上給出的負(fù)壓閥的正壓力之間改變。在其它應(yīng)用中，在正和負(fù)壓之間振蕩壓力可能是有益的。例如，壓力脈沖可以為-40mmHg(-5.3kPa)和+15mmHg(+2kPa)之間，時(shí)間順序?yàn)?秒壓降到-40mmHg(-5.3kPa)、7秒壓力升到0mmHg(0kPa)且在接下來(lái)的5秒繼續(xù)增加壓力到+15mmHg(+2kPa)，接下來(lái)在隨后的2秒降低到0mmHg(0kPa)，重復(fù)所述順序且壓力在接下來(lái)的7秒下降到-40mmHg(-5.3kPa)。
在多個(gè)早期已知的將振蕩壓力施加到患者的系統(tǒng)中，被認(rèn)為最好與心跳合拍改變壓力。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于振蕩更長(zhǎng)的周期更好。即，每個(gè)負(fù)壓施加步驟應(yīng)持續(xù)多于一秒，優(yōu)選地多于三秒，更優(yōu)選地多于五秒或更長(zhǎng)，最優(yōu)選地多于七秒或更長(zhǎng)。但是存在最佳值，因?yàn)榇笥?0秒的較長(zhǎng)的脈沖和恒定的脈沖趨于減小血流。壓力釋放到大氣壓力應(yīng)當(dāng)對(duì)于相應(yīng)的周期，盡管其可能有稍微不同的持續(xù)時(shí)間。
優(yōu)選地閥打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)間不相同，且因此負(fù)/正壓力的脈沖和大氣壓力不相同。優(yōu)選地，負(fù)/正壓力脈沖的長(zhǎng)度比當(dāng)壓力處于大氣壓力或返回到大氣壓力時(shí)的“靜止”周期更長(zhǎng)。
優(yōu)選地它為長(zhǎng)5％或更大，更優(yōu)選為比長(zhǎng)10％更大，且最優(yōu)選為比長(zhǎng)25％更大。在一實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)建立負(fù)壓持續(xù)7秒且釋放持續(xù)10秒的時(shí)間工作得特別好。
閥可以位于到壓力源的連通路徑中，但優(yōu)選地設(shè)置于該室殼體中，且當(dāng)其在使用中位于接近該室的頂部使得空氣被引入氣袋(air pocket)而不是液體。在負(fù)壓的條件下，如果閥設(shè)置于液面的下方，它將在液體中產(chǎn)生氣袋，且可能影響液體的溫度。在正壓力條件下，浸沒(méi)閥可以造成液體從該室噴出?？梢跃幊涛⑻幚砥鱽?lái)操作閥，且可以為不同的應(yīng)用存儲(chǔ)不同的設(shè)置。
殼體可以是任何形狀，例如，矩形，即，盒狀形狀，但優(yōu)選為管，且為圓或橢圓橫截面，即，大體為柱形。圓角的表面更能夠經(jīng)受負(fù)壓且允許殼體從一端到另一端輕微地?fù)u動(dòng)來(lái)減輕對(duì)患者的不適。密封件可以限制肢體相對(duì)于室的移動(dòng)，因而肢體的小量的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)輕微地?fù)u動(dòng)殼體而被吸收。這對(duì)于具有平側(cè)面的三角或四方橫截面的殼體是不可能的，其中在某些情況中可能需要更柔性的密封系統(tǒng)或搖動(dòng)表面。如果該裝置具體旨在用于患者的小腿和足，則它可以包括兩個(gè)部分一個(gè)管狀部分來(lái)容納患者的腿和在端部的一個(gè)盒形部分，該盒形部分為較大的尺寸來(lái)容納患者的足。管狀部分可以允許該裝置被從一端到另一端搖動(dòng)時(shí)表面的盒形部分懸吊于操作臺(tái)的一邊。重要的優(yōu)點(diǎn)是該室的形狀對(duì)于裝置的操作是不重要的，除了它必須有足夠容納患者的肢體的尺寸。因此，它可以制造得比現(xiàn)有裝置更便宜，但仍可以獲得改善的對(duì)患者的熱傳導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。
在殼體包括具有彎曲的側(cè)壁和平端尾部(wail)的圓形橫截面的細(xì)長(zhǎng)的圓柱體的實(shí)施例中，優(yōu)選地在殼體的彎曲的側(cè)尾部提供到壓力源的連接件，用于在使用中定位為最高點(diǎn)。以該方法，減小了液體被負(fù)壓吸出該室的可能性。更優(yōu)選地在殼體的側(cè)壁中提供兩個(gè)連接件，一個(gè)接近殼體的端部壁，且另一個(gè)接近在殼體的另一端的密封件和開(kāi)口。因?yàn)榭赡茈y于定位患者使得該肢體為精確的水平，所以可以升高殼體的一端比另一端稍高。在殼體中通過(guò)配有Y連接器的共有空氣管線提供連接到壓力源的兩個(gè)連接件保證了連接器的至少一個(gè)與液體的表面上方的氣袋連通。優(yōu)選地Y連接器定位于液體的表面以上的高度，使得如果連接件之一被浸沒(méi)，例如，當(dāng)重新定位患者的肢體時(shí)，液體不被抽入空氣管線之一。在-40mmHg(-5.3kPa)的負(fù)壓下，為此優(yōu)選為50mm或更多的高度。可替換地，可以定位閥來(lái)選擇用于連接到壓力的連接器的一個(gè)或另一個(gè)或兩者。
密封件可以是能夠密封該室的開(kāi)口和肢體的部分之間的間隙的任何形式，例如，橡膠帶等。在負(fù)壓條件下，大氣壓力可以幫助密封件和肢體的密封接合。優(yōu)選使用諸如氯丁橡膠O環(huán)的軟材料?？梢詫⒚芊饧谥w插入室之前圍繞肢體安裝，且然后一旦將肢體定位在內(nèi)部，可以將密封件連接到該室來(lái)將其密封。該裝置的優(yōu)選用途之一是用于治療體溫過(guò)低，其中對(duì)于從肢體的周邊區(qū)域圍繞身體且到核心來(lái)循環(huán)溫暖的血液是重要的。密封件過(guò)緊則成為壓脈器且限制了該循環(huán)。在該裝置被用于施加正壓的情況，可能需要另外的裝置來(lái)防止空氣的泄漏。在一設(shè)置中，空氣管線圍繞密封件安裝，使得正壓的增加導(dǎo)致在該室處于更高的內(nèi)壓時(shí)的步驟中將更大的壓力施加到密封件。在另一實(shí)施例中，使用了可膨脹帶，優(yōu)選為膠乳等。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于交替正負(fù)壓的優(yōu)選的設(shè)置，其中密封件為T(mén)形，優(yōu)選由橡膠/硅膠等制成，且提供有兩個(gè)“翅片”，翅片以薄片的形成從中心的密封構(gòu)件延伸以與肢體密封接合。一個(gè)薄片或“翅片”延伸于該室內(nèi)部且由正壓推向皮膚表面，而在負(fù)壓期間該室外部的薄片或“翅片”將被吸向皮膚。
密封件也是重要的，因?yàn)樗谪?fù)壓期間在密封件下面的皮膚中產(chǎn)生了相對(duì)局部缺血的組織的區(qū)域。當(dāng)壓力被釋放時(shí)，血管活性的物質(zhì)(鉀、ADP、腺苷等)與血液一起傳輸且舒張密封件下的動(dòng)脈來(lái)增加血流。
該室中的液體是用于將熱傳導(dǎo)到肢體或從肢體傳導(dǎo)出。如上述，該液體優(yōu)選為水。為了治療體溫過(guò)低，使用了40到45℃之間的溫水，優(yōu)選為43℃。一些患者會(huì)在大于43.5℃感到疼痛。為了治療體溫過(guò)高，使用了在35℃以下的溫度的冷卻水或冷水，更優(yōu)選為30℃以下。15℃以下的水可以導(dǎo)致神經(jīng)“疼痛”纖維開(kāi)始激活。
在可獲得的熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度或熱傳導(dǎo)表面的量不足以影響核心體溫的足夠快的改變的情況中，可以對(duì)肢體施加局部麻醉劑，由此阻滯自熱感受器的信號(hào)以減小交感神經(jīng)對(duì)血管的活動(dòng)，防止血管收縮。通過(guò)用對(duì)臂的全面外科麻醉防止戰(zhàn)粟，例如當(dāng)試圖引起體溫降低時(shí)采用陪替丁(pethidin)，可以改善從身體核心的熱傳導(dǎo)。作為上述的本發(fā)明的優(yōu)選的特征的局部麻醉和冷卻的組合被認(rèn)為自身就具有新穎性。
因此這里公開(kāi)的本發(fā)明的第二實(shí)施例提供了一種系統(tǒng)，用于影響患者的核心體溫的改變，包括在將肢體經(jīng)受脈沖壓力(優(yōu)選為脈沖負(fù)壓)時(shí)從肢體同時(shí)傳導(dǎo)熱，其中在熱能的傳導(dǎo)之前將麻醉劑施加到患者來(lái)減小患者的肢體中的交感神經(jīng)的反應(yīng)?？梢越Y(jié)合這里所公開(kāi)的其它實(shí)施例的裝置來(lái)使用第二實(shí)施例。
因此參考本發(fā)明的第一實(shí)施例所描述的以上方法中，例如，通過(guò)將麻醉劑施加到患者，優(yōu)選包括了將區(qū)域麻醉劑提供到肢體的步驟。
在優(yōu)選的設(shè)置中，在將本發(fā)明的方法施加到患者的臂之前，在臂叢中給予局部麻醉劑。局部麻醉劑具有以下的主要效應(yīng)·阻滯對(duì)血管的交感神經(jīng)活動(dòng)，由此舒張臂中的血管(傳出信號(hào))。這對(duì)于本方法的有效操作是重要的。
·阻滯從在臂中的所有感受器到中央神經(jīng)系統(tǒng)的傳入神經(jīng)信號(hào)。它們?cè)跍囟日{(diào)節(jié)中心上具有效應(yīng)，該中心減小了告訴身體開(kāi)始產(chǎn)熱/戰(zhàn)栗/收縮的信號(hào)。
·緩解患者的痛苦，其對(duì)于血壓控制可以是重要的。
通過(guò)在將肢體插入上述的裝置中之前麻醉肢體，例如，患者的臂，可以使用比那些在前建議的更高或更低溫度的液體，即大于43.5℃，更優(yōu)選地大于45℃，或小于30℃，更優(yōu)選地低于10℃，來(lái)提供橫跨患者的皮膚的更大的熱能轉(zhuǎn)換。
在小于25℃的溫度且優(yōu)選地小于23℃的溫度，其中存在至少14℃的溫度梯度的情況下，局部的麻醉尤其有益，因?yàn)檫@給予患者的核心體溫上的控制的量，例如，維持或降低核心體溫。另外，在通過(guò)在23℃操作該裝置來(lái)維持低的核心體溫之前，可以將冷凍的流體給予患者，(例如，4℃)來(lái)降低體溫幾(2-3)度。引起體溫降低(例如，用于中風(fēng)治療)和治療體溫過(guò)高均可以用該方法。
本發(fā)明的第二實(shí)施例還有采用一些現(xiàn)有技術(shù)裝置的應(yīng)用，且可以提供對(duì)于那些裝置現(xiàn)在可獲得的不良熱傳導(dǎo)率的解決方案。
另外，當(dāng)將肢體放置到本發(fā)明的裝置中時(shí)，可以發(fā)生由皮膚長(zhǎng)期暴露于液體造成的皮膚的起皺的情況。但是，可以將物質(zhì)加到液體來(lái)最小化該情況且減輕導(dǎo)致的任何不適。例如可以將本領(lǐng)域公知的軟化劑和保濕劑加到液體來(lái)減小皮膚的起皺。另一解決方案是使用注水墊，其被設(shè)置在傳導(dǎo)熱能的同時(shí)來(lái)提供同時(shí)的對(duì)與墊接觸的肢體施加壓力脈沖。從現(xiàn)有技術(shù)已知這些系統(tǒng)。但是，普通的熱毯(注入水的)將具有過(guò)多的空氣和非接觸的面積而不能足夠有效地可靠地調(diào)節(jié)體溫。
對(duì)該問(wèn)題的解決方案是利用“雙”吸，其中將負(fù)壓分為“內(nèi)”和“外”負(fù)壓。將只有幾mmHg，例如小于-5mmHg(＜-0.67kPa)的內(nèi)壓施加到皮膚和裝置的注水的部分之間(例如，毯)。這會(huì)將材料吸向皮膚，且最大化水隔間和皮膚之間的接觸。具有相對(duì)高熱導(dǎo)率的彈性或非彈性的薄材料為，例如，硅膠、乳膠等。任何將外部脈沖壓力(例如，負(fù)壓的脈沖)施加到水毯的外部。該雙壓力被認(rèn)為對(duì)于最大化熱傳導(dǎo)效應(yīng)是關(guān)鍵的。因此該系統(tǒng)在不期望與水直接接觸的應(yīng)用中提供一種將熱傳導(dǎo)到受驗(yàn)者或從受驗(yàn)者傳導(dǎo)出的方法，同時(shí)提供脈沖壓力。該裝置取本發(fā)明的第一實(shí)施例中所使用的形式，除了取代將肢體浸入室內(nèi)所容納的液體中，而該肢體被室內(nèi)所容納的液體圍繞但是通過(guò)柔性材料的層與該液體分開(kāi)。
因此，在這里公開(kāi)的本發(fā)明的第三實(shí)施例中，提供有一種裝置，用于對(duì)身體的肢體上的皮膚的區(qū)域施加脈沖壓力，其包括壓力室，可以將該肢體插入該室內(nèi)；柔性材料的阻擋層，容納于室內(nèi)，用于與皮膚接合，該阻擋層在室內(nèi)限定內(nèi)部區(qū)域，用于接收與室內(nèi)的液體流分開(kāi)的肢體，其中該裝置包括用于在室內(nèi)產(chǎn)生脈沖壓力的元件或裝置；和用于在阻擋層和皮膚區(qū)域之間產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)保持阻擋層與皮膚的區(qū)域接觸。優(yōu)選地，阻擋層取套管(sleeve)的形式，該套管沿裝置的中心延伸，例如，沿柱體壓力室的中心軸延伸。這保證了與現(xiàn)有技術(shù)裝置相比在肢體的更大表面面積上的接觸，現(xiàn)有技術(shù)裝置可以接觸小于50％的肢體，例如，通過(guò)只接觸臂的一側(cè)。液流可以部分地被充當(dāng)限制容器的壓力室的壁限制或限制于注水墊內(nèi)。
采用該實(shí)施例，最重要的特征是保持皮膚和水阻擋層之間的區(qū)域大致沒(méi)有空氣(真空)。這保證即使有施加的外部脈沖壓力，限制水的薄材料將貼附于表面上。在該區(qū)域中的“真空”可以為常數(shù)而不與外部壓力一起脈沖。來(lái)自患者的皮膚的汗液將在皮膚和阻擋層之間的該區(qū)域聚集，幫助熱傳導(dǎo)。
本發(fā)明還提供了一種利用上述的裝置將脈沖壓力施加到身體的肢體上的皮膚的區(qū)域的方法，得到相關(guān)于其它發(fā)明所述的益處。本方法包括的步驟為在阻擋層和皮膚的區(qū)域之間產(chǎn)生負(fù)壓；在鄰近皮膚的壓力室內(nèi)產(chǎn)生液體流，在室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖，優(yōu)選為負(fù)壓脈沖，且將壓力脈沖通過(guò)阻擋層傳輸?shù)狡つw。優(yōu)選地本方法包括將熱傳導(dǎo)到皮膚或從皮膚傳導(dǎo)出，同時(shí)施加壓力脈沖。因此，用熱傳導(dǎo)介質(zhì)圍繞肢體，或者通過(guò)將其浸入介質(zhì)中或由薄柔性膜與介質(zhì)分開(kāi)，該柔性膜通過(guò)吸力被緊密地吸引到皮膚上，提供了最大化可獲得的熱傳導(dǎo)面積的共同的優(yōu)點(diǎn)，使得該裝置在影響核心體溫上更有效。另外，提供麻醉劑減小或防止至少在肢體的局部的交感神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)，提供了最大化橫跨可獲得的面積的熱傳導(dǎo)，又使得該裝置在影響核心體溫上更有效。
還設(shè)想了該裝置的其它可能性。例如，該裝置可以具有容納鹽的壁，其在被催化之后，可以提供放熱反應(yīng)產(chǎn)生熱。這在需要迅速開(kāi)始加熱和可能沒(méi)有外部動(dòng)力源的緊急情況中是有益的。該加熱裝置可以附加于其它加熱源，例如，被用作緊急熱源。
緊急設(shè)備的另一可能性是將整個(gè)裝置由重量輕的可膨脹的材料制成。例如高壓源，可以將該裝置膨脹使得壁變硬。然后可以使用高壓源(例如，加壓的氣體)來(lái)向脈沖壓力供能一段時(shí)間直到可以從其它地方提供外部動(dòng)力。
一個(gè)另外的可能性是在裝置內(nèi)在不同的隔間中提供不同的壓力和/或溫度，使得例如可以將患者的手保持溫暖以使得當(dāng)血液返回到核心時(shí)血液流到表面的血管，但是在血液的回途上，可以然后將血液冷卻，因?yàn)檫@時(shí)更加容易。認(rèn)為這可以改進(jìn)核心冷卻速率。
通過(guò)舉例說(shuō)明和參考附圖的圖1-13，現(xiàn)將描述某些優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了用于將脈沖壓力施加到身體局部區(qū)域的系統(tǒng)。裝置3被安裝到患者2的臂1，裝置3包括具有開(kāi)口5的壓力室4，在開(kāi)口5的一端插入臂1。配到臂1的密封件6將壓力室4與外部隔離密封。壓力室4提供有入口7和出口8，用于將液體9，例如溫水，供入或引出壓力室4?？梢詫⑦B接器10、11分別安裝到入口7和出口8來(lái)容易地連接液體流。如可以在這些位置使用閥(未顯示)來(lái)控制液體流。圖1所示，將臂1浸入液體9中，但是空氣隙12存在于液體9的上方。在一實(shí)施例中，壓力室4只有四分之三用液體9填充。脈沖調(diào)制該空氣隙中的壓力來(lái)產(chǎn)生壓力脈沖，將壓力脈沖通過(guò)液體9傳輸?shù)交颊?的臂1。
在示出的實(shí)施例中，壓力室4是柱形的形狀且周壁13的區(qū)域提供有與壓力源15連通的連接件14。優(yōu)選地兩個(gè)連接件14用于連接器16?？梢蕴峁╅y來(lái)按需要(例如，取代連接器16)隔離連接件14。壓力源15優(yōu)選為吸力裝置，其將空氣吸出壓力室4，即，在壓力室4中產(chǎn)生負(fù)壓。
為了脈沖調(diào)制該壓力，將空氣從外部引回入壓力室。可以提供具有控制閥18的連接件17處的空氣入口來(lái)將空氣引回入空氣隙12。可替換地，且更優(yōu)選地，可以將空氣引入壓力管線19，壓力管線19，例如，通過(guò)調(diào)整器20將壓力源15通過(guò)連接件14連接到裝置3。對(duì)于兩種設(shè)置，連接件17還可以提供入口，該入口用于在啟動(dòng)泵之前用水填充壓力室4。提供具有出口22的壓力記錄器21來(lái)監(jiān)視裝置3內(nèi)的壓力?？梢杂眠m當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)23來(lái)控制調(diào)整器20(例如，包括磁閥)和任何另外的閥。
圖2a到2e示出依據(jù)身體的狀態(tài)和被處理的條件可以在裝置3內(nèi)產(chǎn)生壓力曲線的五個(gè)例子。在圖2a中，壓力在0和-40mmHg(0和-5.3kPa)之間變化，分別持續(xù)7和10秒的周期。在圖2b中，脈沖在約10秒的完整循環(huán)時(shí)間中持續(xù)5秒。在圖2c中，脈沖為大約7秒的長(zhǎng)度。在圖2d中，壓力在0和-40mmHg(0和-5.3kPa)之間振蕩，每個(gè)脈沖為約3秒。在圖2e中，負(fù)壓脈沖持續(xù)時(shí)間約兩倍于處于大氣壓力的時(shí)間。
在圖3中，顯示了在肱動(dòng)脈中對(duì)時(shí)間的血液速度(本質(zhì)上為血液流量)以及在脈沖負(fù)壓的影響下和當(dāng)脈沖壓力被關(guān)閉時(shí)這如何改變。利用超聲多普勒和激光多普勒測(cè)量技術(shù)來(lái)測(cè)量血液速度/流量。測(cè)量血液速度的超聲多普勒是重要的技術(shù)因?yàn)樵谘b置的外部作出測(cè)量。如果作出合理的假設(shè)，即血管的直徑是常數(shù)，則速度將正比于流量(體積/時(shí)間)。通過(guò)ECG記錄將該值傳送到計(jì)算機(jī)，速度可以被逐一取樣。如圖3所示，脈沖壓力導(dǎo)致測(cè)量的動(dòng)脈血液速度/流量的平均值的顯著增加。
圖4顯示了詳細(xì)的一分鐘記錄。將負(fù)壓持續(xù)10秒且釋放持續(xù)7秒(上部分)。在壓力室4的外部測(cè)量肱動(dòng)脈中血液速度。血液速度在降低之前增加到一定點(diǎn)，約-25mmHg(-3.4kPa)。這被認(rèn)為因靜脈積聚的動(dòng)脈的反射收縮所引起。使壓力再次降低，促進(jìn)血液速度的即時(shí)和重復(fù)地增加，而沒(méi)有在用恒定負(fù)壓下可能發(fā)生的反射限制血液流量。
圖5示出了本裝置的另一實(shí)施例。在圖1中使用的相同的附圖標(biāo)記已經(jīng)被用于其中它們相應(yīng)的本實(shí)施例。壓力室4包括丙烯酸管。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該管具有16cm的之間和50cm的長(zhǎng)度。密封件6包括作為支撐內(nèi)氯丁橡膠密封件25的延伸件的切割的POM的環(huán)24(直徑16cm×10cm)和外部的橡膠密封件26。提供入口7和出口8來(lái)通過(guò)供給管線27供給液體，例如水。這些連接到用于控制液體的溫度的水浴28和泵29，例如用于循環(huán)液體的蠕動(dòng)泵。
供給管線27優(yōu)選為硅膠，除了其延伸通過(guò)水浴的部分。在水浴28中，使用銅管來(lái)保證好的熱傳導(dǎo)。銅管優(yōu)選為約6m長(zhǎng)，保證了水浴和管中的水之間的水溫的平衡。水浴可以將水加熱到45℃且冷卻到4℃。如需要可以選擇更高或更低的工作溫度。可以使用絕緣材料來(lái)保持操作溫度。水浴28可以包括溫度計(jì)30和警報(bào)器31來(lái)警告危險(xiǎn)的操作溫度。
優(yōu)選地使用蠕動(dòng)泵29來(lái)循環(huán)液體且優(yōu)選地將其設(shè)置于比壓力室4低的水平，由此使重力和由泵產(chǎn)生的吸力供給泵。因?yàn)楸?9的該位置，進(jìn)入壓力室4的水量總與進(jìn)入泵29的水的體積匹配，防止在壓力室中水的積聚。通過(guò)比較，其它泵似乎需要更先進(jìn)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)匹配輸入/輸出。
溫度傳感器32、33可以記錄患者1的皮膚溫度和耳鼓溫度。
為了在壓力室4內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，打開(kāi)了調(diào)整器20的閥B，連接壓力室4的內(nèi)部與吸力裝置15。在一段時(shí)間之后，優(yōu)選為10秒，閥B關(guān)閉且閥A打開(kāi)。閥A將空氣引入壓力室4，將壓力室4返回大氣壓力。閥A保持打開(kāi)持續(xù)另一段時(shí)間，優(yōu)選為幾秒。然后關(guān)閉閥A和打開(kāi)閥B來(lái)重復(fù)該循環(huán)。
圖6a顯示了用于圖5的壓力施加裝置3的分解圖。聯(lián)接螺旋夾34保留在切割的的POM延伸件24上的氯丁橡膠密封件25。
為了將壓力室4安裝到患者的臂1，受限將漸細(xì)的軟管形式的橡膠密封件26滑帶到該臂上。然后將臂1插入壓力室，且貼附延伸件24來(lái)密封壓力室。將橡膠密封件26滾壓在氯丁橡膠密封件25、延伸件24和壓力室4的頂部來(lái)保證適當(dāng)?shù)拿卦E。然后溫水或冷水循環(huán)于壓力室4且在壓力室4內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖。
圖7a到7c顯示了以不同的角度操作的壓力施加裝置3。提供兩個(gè)連接到壓力管線19的連接件14保證了連接件14的至少之一位于空氣隙12中。這是重要的，因?yàn)榛颊?可以處于下傾或上傾位置來(lái)幫助操作。
圖8a到8d顯示了壓力施加裝置3，其適合用于腿上的使用。依據(jù)膝部的寬度，選擇最合適尺寸的氯丁橡膠密封件25a、25b和25c且安裝到患者。然后橡膠密封件26將安裝于延伸件24的一端。如圖8c所示，壓力室4包括用于患者的腿的柱形部分35和用于足的盒形部分36。柱形部分35將允許裝置3被從一側(cè)到另一側(cè)輕微地?fù)u動(dòng)來(lái)減輕患者的不適。在本實(shí)施例中，提供單個(gè)連接件14，用于與壓力源15連通。在盒形部分36的底部提供入口7和出口8，用于在裝置3內(nèi)循環(huán)水。
圖9示出了具有套管37的另一裝置3，套管47為諸如乳膠的柔性的材料來(lái)提供循環(huán)水和患者的皮膚之間的阻擋。如此的裝置可以用于避免皮膚的起皺。套管37將壓力室4分為兩個(gè)隔間用于接收肢體的內(nèi)隔間和用于循環(huán)的液體的外隔間。提供與內(nèi)隔間連通的連接38來(lái)產(chǎn)生小的負(fù)壓，優(yōu)選為0.5-1.0mmHg的負(fù)壓(-0.065到0.13kPa)。這將套管37吸附而與肢體全接觸來(lái)保證良好的熱傳導(dǎo)。將壓力脈沖以普通的方法通過(guò)經(jīng)由壓力管線19連接到外隔間來(lái)施加到循環(huán)水。因此可以減小外隔間中的壓力，但是這可能是不需要的。泄漏的可能性減小且系統(tǒng)的清潔更容易。
也可以使用結(jié)合于加熱元件的類似的柔性套管作為將熱能提供給患者(未顯示)的方法。對(duì)于這樣的設(shè)置，電纜則需要提供有足夠的長(zhǎng)度來(lái)允許在患者將其臂插入壓力室4之前將套管安裝到患者?？商鎿Q地，某些形式的誘發(fā)加熱也是可能的。
圖10示出了本發(fā)明的裝置和強(qiáng)制空氣加溫的公知系統(tǒng)之間的比較的結(jié)果，該系統(tǒng)在注冊(cè)商標(biāo)“Bair Hugger”下銷(xiāo)售。Bair Hugger由毯制成，所所述毯覆蓋在操作中沒(méi)有使用的任何身體部分。在腹部的手術(shù)中，這可是問(wèn)題，因?yàn)樯眢w的較大部分，例如，頭、頸、腹和腿不能由強(qiáng)制空氣加溫器溫暖，因?yàn)樾枰糜谄渌僮?。腹部手術(shù)經(jīng)常持續(xù)久，例如，多于兩個(gè)小時(shí)且患者感染體溫過(guò)低是一個(gè)巨大的問(wèn)題。體溫過(guò)低可以導(dǎo)致患者的嚴(yán)重的問(wèn)題，包括心律失常以及增加的感染和缺血性心臟病的危險(xiǎn)。在研究中，將如圖1所示的壓力施加裝置施加到患者的臂，足夠保持患者溫暖。
在一個(gè)另外的測(cè)試試驗(yàn)中，在左臂施加了叢麻醉劑來(lái)阻滯從熱感受器到中央神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)且由此減小血管的交感神經(jīng)活動(dòng)。在引起局部麻醉之后，脈沖調(diào)制該室內(nèi)的壓力且在壓力室中循環(huán)10℃的水來(lái)引起體溫過(guò)低。在0和-40mmHg(0和-5.3kPa)之間脈沖化室內(nèi)的壓力。核心溫度從36.9℃降低到36.3℃。為了產(chǎn)生麻醉，醫(yī)生使用了40毫升0.1％利多卡因(Xylocain)。這不給予臂的完全局部麻醉，且受驗(yàn)者在冷卻的最后部分開(kāi)始有些戰(zhàn)栗。用陪替丁，可對(duì)該臂完全手術(shù)麻醉從而防止戰(zhàn)栗。認(rèn)為如果全身麻醉時(shí)在患者上使用相同的過(guò)程，則可能將更容易引起體溫降低。
利用超聲多普勒儀和激光多普勒儀完成血液流量的測(cè)量。在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用超聲多普勒儀技術(shù)來(lái)測(cè)量血液速度(m/sec)。如果血管直徑上沒(méi)有變化，速度正比于流量(體積/時(shí)間)。也可以使用激光多普勒儀來(lái)記錄皮膚中的血液流量(a.u.)。將讀數(shù)通過(guò)A/D卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)且以50Hz取樣。利用同時(shí)的ECG記錄，速度被按心率逐一取樣。在另一試驗(yàn)中，還使用計(jì)算機(jī)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉閥，產(chǎn)生脈沖壓力(10、11)。
在另外的測(cè)試試驗(yàn)中，研究了施加局部的脈沖負(fù)壓對(duì)動(dòng)脈血液速度的影響。在測(cè)試試驗(yàn)中，使受驗(yàn)者舒適地仰臥于床上，他們的右臂彎曲70-90度且將右臂定位于相似于圖1所示的裝置的特制的管狀透明樹(shù)脂玻璃室內(nèi)。通過(guò)氯丁橡膠套環(huán)該室密封于上臂，將該環(huán)貼附于適配器(adapter)。彈性橡膠軟管覆蓋適配器/氯丁橡膠套環(huán)且在該臂上延長(zhǎng)大約5cm且在該管上長(zhǎng)度約5cm。將該室連接到可調(diào)節(jié)的醫(yī)學(xué)吸氣裝置。將一對(duì)計(jì)算機(jī)控制的磁閥連接于該室和吸氣裝置之間，使得可以控制該室內(nèi)的壓力。將每個(gè)單獨(dú)受驗(yàn)者的每次試驗(yàn)分為3階段，每個(gè)包括在前的2分鐘的測(cè)量階段和隨后的1分鐘的基線記錄(見(jiàn)圖11)。在每個(gè)階段期間，室內(nèi)的壓力或是0(環(huán)境壓力)，或是-40，或是在0和-40mmHg之間脈沖。將脈沖的壓力施加到右臂(試驗(yàn)臂)且沒(méi)有壓力被施加到左臂(參照臂)。以10秒開(kāi)和7秒關(guān)的順序脈沖施加到右臂的壓力。在每個(gè)試驗(yàn)中的周期的次序是隨機(jī)化的。當(dāng)肱動(dòng)脈血液流量顯示大的波動(dòng)，指示受驗(yàn)者處于熱平衡的狀態(tài)時(shí)，基線記錄開(kāi)始。
利用超聲多普勒儀和激光多普勒儀測(cè)量血液速度。從右腋動(dòng)脈測(cè)量右臂的血液速度且從左肱動(dòng)脈測(cè)量左臂的血液速度。以脈沖調(diào)制的模式操作具有手持10MHz探頭的雙向超聲多普勒速度計(jì)(SD-100，GE Vingmed Ultrasound，Horton Norway)。將超聲束以大致45°的角度引導(dǎo)到該臂的中間的血管上，距離腋窩約5cm。如前所述，作為參考，也在左肱動(dòng)脈進(jìn)行血液速度測(cè)量。右手側(cè)上的SD-100具有內(nèi)置的三引線表面心電圖(ECG)，其被貼附到右和左肩以及左中鎖骨線中的胸腔的下邊緣。記錄來(lái)自左臂的第二手指髓(pulpa)的激光多普勒通量(LDF)(MBF3DMoor Instruments，Devon，UK)。另外，利用體積描記裝置(Ohmeda 2300 Finapres，Madison，WI，USA)從左第三手指獲得即時(shí)動(dòng)脈血壓(BP)。采用數(shù)字壓力計(jì)(Piezoresistive Transmitter Serie23，Keller AG， Switzland)監(jiān)視室壓力。將來(lái)自所述儀器的讀數(shù)在線送到個(gè)人計(jì)算機(jī)且以不同的頻率記錄。將同一計(jì)算機(jī)預(yù)編程來(lái)控制磁閥。在計(jì)算機(jī)的屏幕上實(shí)時(shí)顯示記錄。
由ECG R波控制，通過(guò)超聲多普勒儀計(jì)算來(lái)自腋和肱動(dòng)脈的即時(shí)橫截面平均速度，且逐次時(shí)間平均地與LDF、BP和室壓力的讀數(shù)一起在線送到計(jì)算機(jī)。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)且由計(jì)算機(jī)以2Hz和50Hz記錄。程序基于ECG信號(hào)計(jì)算心率(HR)。
圖11A-E顯示了來(lái)自一個(gè)受驗(yàn)者的兩臂的壓力室、HR、BP和血液速度的同時(shí)記錄。其顯示了與左(參照)臂一段時(shí)間上的血液速度比較的右(試驗(yàn))臂一段時(shí)間上的血液速度。在脈沖階段期間，右腋動(dòng)脈中血液速度顯示了大的波動(dòng)，其與壓力中的波動(dòng)同步。在恒定負(fù)壓的開(kāi)始和末端，存在血液速度的大的變化。當(dāng)施加負(fù)壓時(shí)存在血液速度的短暫增加，持續(xù)約15秒。在釋放負(fù)壓時(shí)存在速度的短暫持續(xù)降低。接下來(lái)為隨著另一壓力增加的另一較長(zhǎng)的15秒的速度的增加。參照臂中的血液速度與相對(duì)臂中的基線記錄為約相同的值。在參照臂中的速度沒(méi)有大的變化。在試驗(yàn)期間MAP和HR沒(méi)有變化，對(duì)所有試驗(yàn)都一樣。因此，與常壓相比，脈沖負(fù)壓導(dǎo)致了血液速度的增加。
圖12A-C顯示了來(lái)自每個(gè)右(試驗(yàn))臂和左(參照)臂在常壓，恒定負(fù)壓和脈沖負(fù)壓期間室壓力與相對(duì)血液速度的比較。第一列繪制了常壓，第二列繪制了恒定負(fù)壓且第三列繪制了脈沖負(fù)壓。當(dāng)施加脈沖負(fù)壓時(shí)右(試驗(yàn))臂的平均血液速度比在常壓下的平均血液速度高47.4％。當(dāng)施加恒定負(fù)壓時(shí)平均血液速度比在常壓下的平均血液速度高16.9％。左(參照)臂中的平均血液速度在每個(gè)情況中大致相同。因此，脈沖負(fù)壓比恒定負(fù)壓導(dǎo)致血液速度極高的增加。
還可以使用本發(fā)明來(lái)冷卻體溫過(guò)高的患者。圖13顯示了體溫過(guò)高的患者的一段時(shí)間的鼓膜溫度。將患者暴露于40-50℃溫暖的空氣和40％的相對(duì)濕度持續(xù)1-2小時(shí)，且患者體溫降低為具有38.5℃的鼓膜溫度。體溫最初測(cè)量到37.0℃。在施加該裝置且計(jì)算機(jī)上的記錄開(kāi)始之后，溫度已經(jīng)升到37.5℃。在圖13的點(diǎn)A，鼓膜溫度已經(jīng)升到38.5℃且患者報(bào)告變?yōu)椴皇娣⒒颊叩谋鄯胖糜诒景l(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例的室中。將循環(huán)水設(shè)定為23℃且以在-40mmHg 10秒和在0mmHg 7秒的順序?qū)⒚}沖壓力施加到臂。在治療期間維持40-50℃溫暖的空氣和40％的相對(duì)濕度。四十分鐘之后，鼓膜溫度被減小到37.5℃。因此，本發(fā)明可以被用于治療具有體溫過(guò)高的患者。
其它在本發(fā)明內(nèi)設(shè)想的可能性為使得壓力室4在解剖學(xué)上更加適當(dāng)作成“單一尺寸適合所有”的模型；一個(gè)或多件；提供“門(mén)”來(lái)更容易地放入臂/腿等。除了治療體溫過(guò)高之外，本發(fā)明還可用于許多不同的臨床問(wèn)題?？芍委熑毖缘淖??；蛑委煷蟮耐葷儊?lái)避免截肢。應(yīng)用很多。
權(quán)利要求
1.一種用于將脈沖壓力施加到身體局部區(qū)域的裝置，所述裝置包括一壓力室，在其中可放置身體的肢體以將其隔離外部密封，其中使用中所述肢體浸入到所述壓力室中容納的液體中，使得所述液體圍繞肢體且與所述肢體接觸，其中，設(shè)置元件以在所述室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖，所述壓力脈沖通過(guò)所述液體被傳輸?shù)剿鲋w。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述壓力室的內(nèi)部至少部分地限定用于容納液體的容器，其中在使用中所述容器大致填充有所述液體，使得在所述容器的上部區(qū)域中所述液體的上方存在空氣隙，且其中所述脈沖產(chǎn)生元件與所述容器的上部區(qū)域相連通，用于改變液體上的壓力而在所述室內(nèi)產(chǎn)生所述壓力脈沖。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述壓力室包括細(xì)長(zhǎng)的殼體，優(yōu)選為柱形或盒狀殼體，其在一端具有用于容納肢體的開(kāi)口，并且圍繞所述開(kāi)口設(shè)置用于密封所述肢體的密封件。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述殼體中設(shè)置一入口和出口，用于將所述液體引入并排出所述室。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述入口和所述出口通過(guò)流道彼此相連通，所述流道由所述室的內(nèi)部和被引入所述室的所述肢體的表面限定，使得在使用中所述液體從所述入口流入所述室，圍繞所述肢體的表面循環(huán)并與所述肢體的表面接觸，然后通過(guò)所述出口排出。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其中，一泵，優(yōu)選為蠕動(dòng)泵，通過(guò)所述入口和所述出口連接到所述壓力室以產(chǎn)生在所述室內(nèi)且圍繞所述肢體循環(huán)的液體的流動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述液體在進(jìn)入所述壓力室之前通過(guò)一熱交換單元流通來(lái)控制所述液體的溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述熱交換單元包括容納于一水浴內(nèi)的多個(gè)熱交換管。
9.如任何一個(gè)在前的權(quán)利要求所述的裝置，其中，在所述壓力室的上部中設(shè)置連接件，且優(yōu)選地在所述上部設(shè)置通過(guò)Y連接器耦接的兩個(gè)所述連接，使所述室與一壓力源相聯(lián)以用于調(diào)節(jié)所述室內(nèi)的壓力，所述壓力源處于不同于大氣壓力的壓力。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述壓力源是吸力裝置，優(yōu)選為真空泵或真空管線。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，設(shè)置所述壓力源來(lái)產(chǎn)生-20mmHg和-80mmHg(-2.7kPa和-10.7kPa)之間的、優(yōu)選為-40mmHg(-5.3kPa)的負(fù)壓。
12.如權(quán)利要求10或11所述的裝置，其中，設(shè)置與所述壓力室連接的一閥，優(yōu)選在所述室和所述壓力源之間設(shè)置該閥，間隔地將空氣引入所述壓力室來(lái)由此產(chǎn)生負(fù)壓脈沖。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述閥由一計(jì)時(shí)系統(tǒng)控制以將空氣引入所述室，每次持續(xù)時(shí)間在2和15秒之間，優(yōu)選地每次在5和10秒之間，更優(yōu)選地為7秒。
14.如權(quán)利要求12或13所述的裝置，其中，所述閥由所述計(jì)時(shí)系統(tǒng)控制以關(guān)閉，每次持續(xù)時(shí)間在1和20秒之間，優(yōu)選地每次在5和15秒之間，更優(yōu)選地為10秒，以使得建立負(fù)壓。
15.一種用于將脈沖壓力施加到身體局部區(qū)域的方法，包括以下步驟設(shè)置一壓力室；將肢體引入所述壓力室，使得所述肢體隔離外部密封；用液體填充或部分填充所述壓力室以將所述肢體浸入所述液體中，使得所述肢體大致被所述液體圍繞且與所述液體接觸；以及在所述室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖，且將所述壓力脈沖直接通過(guò)所述液體傳輸?shù)剿鲋w。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，在所述壓力室內(nèi)產(chǎn)生-20mmHg和-80mmHg(-2.7kPa和-10.7kPa)之間的、優(yōu)選為-40mmHg(-5.3kPa)的負(fù)壓。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，以在5和10秒之間、優(yōu)選為10秒的時(shí)間間隔產(chǎn)生每個(gè)負(fù)壓脈沖。
18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，每次以在5和10秒之間、優(yōu)選為7秒的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓，以產(chǎn)生所述負(fù)壓脈沖。
19.如權(quán)利要求15至18所述的方法，其中，所述液體在所述壓力室內(nèi)循環(huán)來(lái)產(chǎn)生與所述肢體直接接觸的液流。
20.如權(quán)利要求15至19所述的方法，其中，所述液體的溫度由一熱交換單元控制以處于患者的核心體溫以上或以下。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，當(dāng)將所述脈沖壓力施加于所述肢體時(shí)，所述液體保持在低于25℃的溫度，優(yōu)選低于10℃。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，當(dāng)將所述脈沖壓力施加于所述肢體時(shí)，所述液體保持在高于43.5℃的溫度，優(yōu)選高于45℃。
23.如權(quán)利要求20、21或22所述的方法，其中，所述方法被施加到所述患者的肢體來(lái)控制或調(diào)節(jié)所述患者的體溫。
24.如權(quán)利要求15至23所述的方法，其中，所述方法包括向所述肢體提供局部麻醉的步驟。
25.一種用于影響患者的核心體溫的變化的系統(tǒng)，包括當(dāng)使肢體經(jīng)受脈沖壓力時(shí)從所述肢體同時(shí)傳導(dǎo)熱，所述脈沖壓力優(yōu)選為負(fù)脈沖壓力，其中在傳導(dǎo)熱之前將麻醉劑施加給所述患者來(lái)減小所述患者的肢體的交感反應(yīng)。
26.一種用于將脈沖壓力施加到身體的肢體上的皮膚區(qū)域的裝置，包括一壓力室，所述肢體可插入所述室內(nèi)；容納于所述室內(nèi)用于與所述皮膚接合的柔性材料的阻擋層，所述阻擋層限定所述壓力室內(nèi)的用于接收與所述室內(nèi)的液流分開(kāi)的所述肢體的內(nèi)部區(qū)域，其中，所述裝置包括用于在所述壓力室內(nèi)產(chǎn)生脈沖壓力的一元件或裝置；和用于在所述阻擋層和皮膚的區(qū)域之間產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)保持所述阻擋層與皮膚的區(qū)域接觸的一元件或裝置。
27.一種通過(guò)將脈沖壓力施加到身體局部區(qū)域從而治療身體中溫度過(guò)低的方法，包括以下步驟提供壓力室；將肢體引入所述壓力室來(lái)將其隔離外部密封；用液體填充或部分填充所述壓力室來(lái)將所述肢體浸入所述液體中，使得所述肢體大致被所述液體圍繞且與所述液體接觸；通過(guò)熱交換單元循環(huán)所述液體來(lái)將所述液體加熱到40℃或以上的溫度；以及在所述室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓脈沖，所述負(fù)壓脈沖為-20mmHg和-80mmHg(-2.7kPa和-10.7kPa)之間，優(yōu)選為-40mmHg(-5.3kPa)，以在1和20秒之間、優(yōu)選為10秒的時(shí)間間隔產(chǎn)生每個(gè)所述負(fù)壓脈沖，并且以在2和15秒之間、優(yōu)選為7秒的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓脈沖，將所述負(fù)壓脈沖和所述液體中的熱能通過(guò)與所述液體的直接接觸而同時(shí)傳輸?shù)剿龌颊叩闹w。
28.一種通過(guò)將脈沖壓力施加到身體局部區(qū)域從而治療身體中溫度過(guò)低的方法，包括以下步驟提供壓力室；將肢體引入所述壓力室來(lái)將其隔離外部密封；用液體填充或部分填充所述壓力室來(lái)將所述肢體浸入所述液體中，使得所述肢體大致被所述液體圍繞且與所述液體接觸；通過(guò)熱交換單元循環(huán)所述液體來(lái)將所述液體加熱到30℃或更低的溫度；以及在所述室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓脈沖，所述負(fù)壓脈沖為-20mmHg和-80mmHg(-2.7kPa和-10.7kPa)之間，優(yōu)選為-40mmHg(-5.3kPa)，以在1和20秒之間、優(yōu)選為10秒的時(shí)間間隔產(chǎn)生每個(gè)所述負(fù)壓脈沖，并且以在2和15秒之間、優(yōu)選為7秒的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓脈沖，將所述負(fù)壓脈沖和所述液體中的熱能通過(guò)與所述液體的直接接觸而同時(shí)傳輸?shù)剿龌颊叩闹w。
29.一種增加身體局部區(qū)域血流的方法，包括提供壓力室；將所述身體局部區(qū)域引入所述壓力室使得所述局部區(qū)域隔離外部密封；將液體引入所述壓力室使得所述身體局部區(qū)域大致被所述液體圍繞且與所述液體直接接觸；以及在所述室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓，將所述負(fù)壓通過(guò)與所述液體的直接接觸而傳輸?shù)剿鼍植繀^(qū)域。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，在所述室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替以在1到20秒之間的時(shí)間間隔產(chǎn)生所述負(fù)壓以及以在2到15秒之間的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，在所述室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替以在約5到15秒之間的時(shí)間間隔產(chǎn)生所述負(fù)壓以及以在約5到10秒之間的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在所述室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替以約10秒的時(shí)間間隔產(chǎn)生所述負(fù)壓以及以約7秒的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
33.如權(quán)利要求27至32所述的方法，其中，在所述室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替產(chǎn)生約-20mmHg和-80mmHg之間的負(fù)壓以及釋放所述負(fù)壓。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，在所述室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替產(chǎn)生約-40mmHg的負(fù)壓以及釋放所述負(fù)壓。
35.如權(quán)利要求29至33所述的方法，其中，所述將液體引入所述壓力室的步驟包括引入具有不同于核心體溫的溫度的液體。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，還包括步驟將所述液體圍繞所述身體局部區(qū)域循環(huán)來(lái)將熱傳入或傳出所述局部區(qū)域。
37.如權(quán)利要求27至35所述的方法，其中，還包括在將所述局部區(qū)域引入所述壓力室之前對(duì)所述局部區(qū)域施加麻醉劑。
38.如權(quán)利要求27至37所述的方法，其中，所述局部區(qū)域是肢體
39.一種用于將脈沖負(fù)壓施加到身體局部區(qū)域的方法，包括以下步驟設(shè)置容納有氣體的壓力室；將肢體引入所述壓力室，使得所述肢體隔離外部密封；用液體填充或部分填充所述壓力室來(lái)將所述肢體浸入所述液體中，使得所述肢體大致被所述液體圍繞且與所述液體接觸，而且在所述室的上部區(qū)域中在所述液體上方留下氣袋；將恒定負(fù)壓連續(xù)提供入所述氣袋；以及在所述室內(nèi)，以預(yù)定的時(shí)間間隔將正壓力引入所述氣袋來(lái)暫時(shí)釋放所述負(fù)壓。
40.一種將熱能傳入和傳出身體的方法，包括設(shè)置殼體；將肢體引入所述殼體，使得所述肢體隔離外部密封；將熱交換液體引入所述殼體使得所述肢體大致被所述液體圍繞且與所述液體直接接觸，所述引入的熱交換液體具有不同于所述核心體溫的預(yù)定的溫度；圍繞所述肢體的表面循環(huán)所述引入的熱交換液體；從所述殼體排出所述循環(huán)的熱交換液體；以及在所述殼體內(nèi)同時(shí)產(chǎn)生脈沖負(fù)壓，將所述脈沖負(fù)壓通過(guò)與所述液體的直接接觸而傳輸?shù)剿鲋w。
41.如權(quán)利要求39或40所述的方法，其中，所述產(chǎn)生脈沖負(fù)壓的步驟包括在所述殼體內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替以在1到20秒之間的預(yù)定時(shí)間間隔產(chǎn)生所述負(fù)壓以及以在2到15秒之間的預(yù)定時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替以在約5到約15秒之間的時(shí)間間隔產(chǎn)生所述負(fù)壓以及以在約5到約15秒之間的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替以約10秒的時(shí)間間隔產(chǎn)生所述負(fù)壓以及以約7秒的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
45.如權(quán)利要求39至44所述的方法，其中，所述在室內(nèi)交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓的步驟包括交替產(chǎn)生約-20mmHg和-80mmHg之間的負(fù)壓以及釋放所述負(fù)壓。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述交替產(chǎn)生和釋放負(fù)壓包括交替產(chǎn)生約-40mmHg的負(fù)壓以及釋放所述負(fù)壓。
47.一種治療身體中溫度過(guò)低的方法，包括提供壓力室；將肢體引入所述壓力室使得所述肢體隔離外部密封；將熱交換液體引入和排出所述壓力室使得所述肢體大致被所述液體圍繞且與所述液體接觸，所述熱交換液體具有比所述核心體溫更高的溫度使得將所述液體中的熱傳輸?shù)剿鲋w；在所述室內(nèi)，交替以在約5到約15秒之間的時(shí)間間隔產(chǎn)生在約-20mmHg和-80mmHg之間的負(fù)壓，以及以在約5到約10秒之間的時(shí)間間隔釋放所述負(fù)壓。
全文摘要
本發(fā)明總體涉及一種用于將脈沖壓力施加到身體的肢體的裝置和其應(yīng)用。該裝置可以用于增加身體局部區(qū)域的血流，且在優(yōu)選實(shí)施例中提供了一種用于調(diào)節(jié)患者的核心體溫的裝置。本公開(kāi)的裝置包括壓力室(4)和在壓力室內(nèi)產(chǎn)生壓力脈沖。該室中的壓力可以是負(fù)的，即小于大氣壓，或是正的。將被治療的肢體或者浸沒(méi)于壓力室中含有的液體中，或通過(guò)液體阻擋層從其分開(kāi)，在該情況中，該裝置還包括用于在阻擋層和皮膚之間產(chǎn)生負(fù)壓的裝置，來(lái)保持它們相互接觸。
文檔編號(hào)A61F7/08GK1756522SQ200380110060
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者馬里厄斯·菲爾特維特, 厄林·B·賴因 申請(qǐng)人:塞莫諾爾公司