专利名称：细胞材料的体内刺激的制作方法
技术领域：
本发明涉及细胞材料的体内剌激。特别地，本发明涉及一种体内 刺激细胞和组织的方法，包括向所述细胞或组织施加剌激的步骤，其 提升细胞活性。
背景技术：
使用电磁场脉冲(EMFP)来治疗慢性病，如关节炎、腱炎和炎症 已广为人知。例如，见美国专利No. 5,376,065、 No. 4,266,532、 No. 4,461,663、 No. 4,535，775、 No. 3,890,953、 No. 3,893,462、 No. 3,952,751 和No. 4,667,809。在某些上述方法中，待治疗的身体的一部分，如四 肢，被置于环形线圈中。然后在临床可用的频率内施加EMFP，以通过 刺激软骨和/或结缔组织产生内源性再生。例如，见美国专利No. 3,270,746、 No. 3,329,149和No. 3,952,751。应当理解上述方法是为应 用兆赫范围内的EMFP脉冲群(bursts)的现有技术中成就的反映，其 与现有技术中的其他应用千赫或更低范围的电磁波脉冲群(burst of pulses)的成就完全不同。
在过去的十年间，相对高频的EMFP已用于多种病症的治疗中(例 如，见美国专利No. 4,454,882、 No. 4，674，482、 No. 4,998,532禾卩No. 5,014,699)。在近年内也使用了射频EMFP的临床应用。在这些领域， 已应用了正弦或其他形式的脉冲群(pulse burst)。使用的频率通常为约 27 MHz,其中每个脉冲群通常表现出65微秒的宽度，并且每群含有 1,100至10,000个脉冲，其中脉冲群重复频率在0.01至1,000赫兹范 围内。
然而，虽然在使用EMFP治疗多种病症上有大量研究，对于可用 于治疗的最有效参数仍存在高度不确定性。这一点由反映过多已试验 的可能参数的为数众多的专利加以说明(见美国专利No. 4,467,808， 其利用由交流电源产生的20至100KHz信号，用于治疗骨头中的骨质疏松症；美国专利No. 4,266,532和No. 4，461，663，其描述了单向低电 压脉冲的应用；和美国专利No. 4,535，775，其描述了非侵袭 (non-invasive)电容器耦合的信号。
因此，可见仍有对正确定义了临床应用参数的用于体内EMFP的 治疗方案的持续需要。
发明内容
发明人已表明，通过应用外生EMFP (其模拟真实的体育锻炼的效 果)，有可能原位治疗细胞、组织和器官。特别地，发明人已确定具体 的电仿生剌激，其等效于与锻炼相关的真实的生理条件。
因此，在本发明的第一个方面，提供一种体内刺激细胞和组织的 方法，包括对所述细胞和组织施加电仿生刺激的步骤，其中与未接受 所述刺激的细胞和组织相比，增强了所述细胞和组织的生长特性。
电仿生刺激包括造成增强的生长特性的特定配置的时间变化 EMFP的模式。
在第二个方面，本发明提供一种体内刺激细胞和组织的方法，该 方法包括对所述细胞和组织施加电仿生刺激的歩骤，所述电仿生剌激 包括复数的时间段，其中每个时间段包括复数的电磁场脉冲块，所述 脉冲块被无电磁场脉冲的间隔分隔，每个电磁场脉冲块包括复数的有 确定持续时间的电磁场脉冲，其中复数的电磁场脉冲中的每个电磁场 脉冲被时间可变的脉冲间隔(space)分隔，其中每段时间之间的所述 间隔在时间长度上变化，和其中电磁脉冲的持续时间是均一的。
优选地，电仿生刺激包括2至4个时间段，更优选地为2至3个 时间段，和最优选地为3个时间段，其中每个时间段包括多个电磁场 脉冲块，其各不相同。本领域技术人员可以理解，设计时间段以模拟 通常的锻炼模式"热身"、"最大量运动"和"平静下来"。在某些具体 实施方式中，时间段模拟平缓行走(时间段1)、剧烈运动(explosive exercise)(时间段2)，然后是轻松慢跑(时间段3)，其中传输电磁场 脉冲块的速率或频率扮演重要角色。因此，将定制每个时间段的持续 时间至所需结果并且模拟以上列出的锻炼模式。在某些具体实施方式
中，电仿生刺激包括3个时间段，其中时间段1具有2分钟至9分钟
7的持续时间，时间段2具有10分钟至18分钟的持续时间，时间段3
具有6分钟至12分钟的持续时间。
应当理解的是，当每一时间段的持续时间变化时，在每个时间段 内电磁场脉冲块或"模式"的数目也将会变化。设计电磁场脉冲块以 复制当经受普通生理应力水平时，在完全水合的结缔组织中观察到的 压电响应。用无电磁场脉冲间隔来分隔每个电磁场脉冲块。分隔电磁 场脉冲块的间隔将为可变的时间长度，其取决于治疗的要求。在某些
具体实施方式
中，在时间段1中每个电磁场脉冲块之间的间隔将为14 毫秒至200毫秒，而时间段2中的间隔将为5毫秒至80毫秒，时间段 3中的间隔为20毫秒至100毫秒。
本领域技术人员可以理解，在每个电磁场脉冲块中均将有复数的 独立的电磁场脉冲。每个电磁场脉冲对体内细胞和组织提供生长改变 特性(growth altering characteristics)。同样地，可以使用任意磁场强度， 只要其对细胞和组织提供生长改变特性。在某些具体实施方式
中，使 用的磁场强度为1高斯至100高斯，即0.0001特斯拉至0.01特斯拉。 优选地，磁场强度为约1高斯至100高斯，更优选为3高斯。应当理 解这也可以用mV/cm表示。在这种情况下，优选的强度为1.3mV/cm。
如上讨论，电磁脉冲块复制至完全水合的结缔组织的压电响应。 同样地，每个电磁场脉冲的持续时间可变。优选地，脉冲持续时间为 200微秒至380微秒。
在每个电磁脉冲块内，存在复数的电磁场脉冲。优选地，在每个 块中的电磁场脉冲的数目为1至50，优选为10至30，最优选为约20。 在某些具体实施方式
中，在每个块内电磁场脉冲的数目为20，每个脉 冲的脉冲持续时间为约100微秒。
在每个块内的每个电磁场脉冲可由可变时间间隔分隔。通常，每
个电磁场脉冲间的时间间隔为0至300000微秒。在某些优选的具体实 施方式中，20电磁场脉冲具有下述间隔Pl - 1至25500微秒；P2 - 0 至24000微秒；P3 - 0至22000微秒；P4 - 0至20000微秒；P5 - 0至 20000微秒；P6 - 0至20000微秒；P7 - 0至20000微秒；P8 - 0至20000 微秒；P9-0至22000微秒；P10 - 0至24000微秒；Pll-O至25500微 秒；P12-0至24000微秒；P13-0至22000微秒；P14 - 0至22000微秒；P15-0至24000微秒；P16-0至12000微秒；P17-0至15000微 秒；P18 - 0至20000微秒；P19 - 0至21000微秒和P20 - 0至22000微
在第三个方面，本发明提供一种原位处理组织的方法，包括采 集选定的部分组织，和保证所述部分组织邻近能量传输元件；从所述 能量传输元件传输电仿生刺激；和传输所述电仿生刺激至所述部分组 织内的目标细胞，直至与未接受所述剌激的细胞和组织相比，所述细 胞和组织的生长特性被改变。
在第四个方面，本发明提供体内处理组织的系统，该系统包括 能量源；用于提供电仿生刺激的能量传输元件；和适合支撑组织的支 撑机构(holdingmechanism),以使得由所述能量传输元件发出的电仿 生刺激处理所述组织。
在第五个方面，本发明提供处理个体的方法，包括下述步骤提 供包括电磁场脉冲发生器的装置；将装置放置于个体身体组织附近； 和在一定频率下以及在个体中引起治疗响应的有效峰下操作装置一段 时间，其中装置相对于个休放置，以使得装置在身体组织中诱导出电 仿生刺激。
优选地，该个体具有骨、关节、软组织或结缔组织病症，且治疗 响应包括个体的骨、关节、软组织或结缔组织中的炎症和/或疼痛的缓 解或消除。
优选地，个体具有选自粘连性关节囊炎、网球肘、骨关节炎、背 痛、多发性硬化、腱炎或腕管综合症的病症，且治疗响应包括与该病 症相关的炎症和/或疼痛的缓解或消除。
图1为在小于1周/秒的步行频率和被施加小于体重1.5倍的负重 动态下通常关节内动态负载的骨中记录的生物电结果的图示。
图2为在移动阶段过程中，发生在普通成年人体内胫骨区域中生 物电结果的图示。
图3是为了剌激特定有益过程用作仿生信号的生物电疗信号和其 他物理参数的组合刺激的图示。图4示出用于治疗踝部损伤的治疗方案的图示。 图5示出用于治疗骨病症的治疗方案的图示。 图6示出用于治疗网球肘的治疗方案的图示。
图7示出用于治疗髋部损伤的治疗方案的图示。 图8示出用于治疗膝部损伤的治疗方案的图示。 图9示出用于治疗下背部拉伤(lower back strain)的治疗方案的 图示。
图IO示出用于治疗中背部拉伤(mid back strain)的治疗方案的图示。
图11示出用于治疗颈部拉伤的治疗方案的图示。 图12示出用于治疗骨关节炎的治疗方案的图示。 图13示出用于治疗肩部损伤的治疗方案的图示。 图14示出用于治疗血管疾病的治疗方案的图示。 图15示出用于治疗腕部损伤的治疗方案的图示。
具体实施例方式
在详细描述本发明之前，应当理解本发明并不限于特定列举的细 胞培养技术、血清、介质或方法，并且当然可变。还应当理解本文中 使用的术语仅是为了描述本发明的特定具体实施方式
的目的，并无意 限制仅将由所附权利要求加以限制的事项。
本文中引用的所有出版物、专利和专利申请(无论在上文或下文)， 均全文并入本文作为参考。然而，引用本文中提到的出版物是为了描 述和公开在这些出版物中报道和可与本发明相关使用的记录 (protocols)、试剂、载体(vector)的目的。本文中任何内容均不可解 释为承认本发明无权预期依靠在先发明公开的内容。
必须注意到，如本文中和附属的权利要求中所使用的，单数形式 的"一"("a,"、 "an,")以及"该，，("the")包括复数指代，除非上下 文清楚地做了其他表明。因此，例如引用"一细胞"包括复数的该细 胞，引用"一电仿生脉冲"为引用一个或多个脉冲，等等。除非另行 定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本领域技术人员的通 常理解相同的含义。虽然与本文中描述的那些类似或等价的任意材料和方法可用于实践或测试本发明，仍将优选的材料和方法描述如下。
本发明最广泛的方面涉及通过施加电仿生刺激，体内刺激细胞和 组织的方法。
本文中使用的术语"体内"特指在个体或动物体内刺激细胞和组
织。本文中使用的术语"刺激"("stimulation ")和"刺激"("stimulating ")
可互换，意味着电仿生刺激影响动物的细胞或组织，使得相对于没有 被本发明的电仿生刺激刺激到的细胞或组织，这些细胞的"生长特性" 得到改进。本领域技术人员可容易地确定细胞和组织的改进的生长。
本文中使用的术语"电仿生刺激"指由电磁场脉冲产生的时间变 化的剌激，其模拟细胞和组织在真实体育锻炼过程中产生的生物电作 用。
本领域技术人员可以理解，包括电磁场脉冲(EMFP)的电仿生刺 激可具有任意磁场强度，只要其提供体外培养细胞的生长特性的改变。 在某些具休实施方式中，磁场强度为约1高斯至约100高斯，即，0.001 微特斯拉至1微特斯拉，优选3高斯和类似通量以诱导1.0至2.0 mv/cm， 优选1.4 mv/cm的自由选定白勺导4本(free standing conductor)。
在这点上，应当注意对磁场而言场强的国际制(SI)单位为特斯 拉(T)。将一特斯拉(IT)定义为每安培电流每米导体产生一牛顿力 的场强
T = Nw A一1 . m一1 = kg . s_2 . A-1
然而，某些其他非国际制单位，如高斯(G)，在本文中可互换地 使用。某些对于解释较早的科技文本是重要的，但是不鼓励其使用。 表1示出了从一种单位到另一种单位的换算因子
特斯拉(T)微特斯拉(pT)高斯(G)晕咼其Jf (mG)
110000001000010000000
O達OOl1100010
O扁l0.00111000
O細OOOl0.010.0011
本文中使用的术语"时间变化"是指其中将电仿生刺激的模式原 位传递至细胞、组织和器官，从而根据治疗的需要变化时间长度的现
11本发明是通过模拟由真实身体活动在结缔组织中诱导出的生物-电 -现象的刺激，通过在个体的身体主要关节的具体和可预测的生物响应 的刺激起作用。
为了提供最优的仿生刺激以促进在身体的多个关节和组织组
(group)的普通损伤和过度使用病变的消除(resolution),本发明人提 供了特别设定的时间变化电磁场脉冲以模拟通过最有益的锻炼在那些 组织组中所产生的那些(剌激)。
如在上下文中描述的，电仿生刺激包括多个包括电磁场脉冲块的 时间段，其各不相同。设计这些时间段以模拟通常的锻炼模式"热身"、
"最大量运动"和"平静下来"。在某些具体实施方式
中，时间段模拟 平缓行走(时间段1)、剧烈运动(时间段2)和然后是轻松慢跑(时 间段3)，其中电磁场脉冲块传输的速率或频率扮演了重要的角色。
每个时间段的持续时间将被定制至所需结果。例如，如下文中的 实施例1至12所述，不同关节、身体部分等等将需要略有不同的时间 段。然而，通常有三个时间段，其中第一时间段(时间段1)具有2 分钟至9分钟的持续时间，第二时间段(时间段2)具有10分钟至18 分钟的持续时间，和第三时间段(时间段3)具有6分钟至12分钟的 持续时间。
每个时间段内的电磁场脉冲块或"模式"也可变化。设计电磁场 脉冲块以复制当经受普通生理应力水平时，在完全水合的结缔组织中 观察到的压电响应。用无电磁场脉冲间隔来分隔每个电磁场脉冲块。 分隔电磁场脉冲块的间隔将为可变的时间长度，其取决于治疗的要求。 在某些具体实施方式
中，在时间段1中每个电磁场脉冲块之间的间隔 将为14毫秒至200毫秒，而在时间段2中的间隔将为5毫秒至80毫 秒，和在时间段3中的间隔为20毫秒至100毫秒。
一旦设计了特定的治疗方案，使用电仿生刺激处理个体。本文中 使用的术语"个体"指哺乳类的任意成员，包括但不限于人类和其他 灵长类，包括非-人灵长类如黑猩猩和其他无尾猿和猴类；农畜如牛、 羊、猪、山羊和马；驯养的哺乳动物如狗和猫；试验动物包括啮齿动 物如小鼠、大鼠和天竺鼠。这些术语并未指示特定的年龄。因而，意在覆盖成年个体和新生个体。
因此，提供的是哺乳动物如人类，以及对人类具有经济重要性和/ 或社会重要性的那些哺乳动物，例如，非人类的食肉动物(如猫和狗)、 猪类(猪、肉猪和野猪)、反刍动物(如牛、黄牛、绵羊、长颈鹿、鹿、 山羊、野牛和骆驼)和马的治疗。
通常，本文中使用术语"处理(treating)"、"治疗(treatment)"、 "治愈"等等意指影响个体或目标体，其组织或细胞，以得到所需的 药理学和/或生理学效果。该效果在骨、关节、软-组织或结缔组织病症 的部分或全部治愈方面通常是治疗的。本文中使用的"处理"覆盖哺 乳动物(特别是人)体内的任意病症治疗，并包括(a)抑制骨、关 节、软-组织或结缔组织病症的发展，S卩，阻止其发育；或(b)缓解或 改善骨、关节、软-组织或结缔组织病的症状，即，使得病的症状消退。 特别地，治疗响应将包括与个体的骨、关节、软-组织或结缔组织 有关的炎症和/或疼痛的减缓或消除。这将部分由细胞和组织生长的改 进带来。
在某些具体实施方式
中，病症选自粘连性关节囊炎、网球肘、骨 关节炎、背痛、多发性硬化、腱炎或腕管综合征，且治疗响应包括与 该病症有关的炎症和/或疼痛的减缓或消除。
在本申请的整个说明书和权利要求书中，词"包括"("comprise") 和该词的变形，如"包括"("comprising")和"包括"("comprises"), 无意排除其他添加剂、组分、整体(integers)或步骤。
现在，将通过仅参考下述非限制性的图来进一步描述本发明。然 而，应当理解，下述描述仅为解释说明，不应以任何方式被当作对上 述发明整体的限制。
现在参照图1，其中图示了普通成年人的腿通过普通移动步态的阶 段(stagers),其中1.1表示落地相(heel strike phase), 1.2表示体重过 渡相(weight transition phase)，禾tU .3表示起步相(lift-off phase)。
1.4为在移动过程中腿中观察到的生物电现象响应中的频率中的 相对变化的图示。
施加到腿上的压力在歩法进展的各相过程中变化，这些力作用以 改变响应的普通频率。已知生理学法(如骨生成)将被该移动刺激，观察到的生物响应必定依赖于该生物电现象的出现，而不依赖于固定
的持续刺激，如McLeod等人在美国专利5,318,561和Markoll在美国 专利5,453,073中提出的。
此外，在儿童中观察到的生物电现象响应的频率完全不同于在成 年人中观察到的，然而公知的是，生理学过程如骨生成由相同的真实 体育锻炼刺激。该生理学过程被该广泛变化的生物电现象刺激的证据 表明驻波或无变化波形式的单一刺激模式不复制仿生现象的复杂性 质，只有复杂的剌激(如所公开的)，可模拟真实的生物电现象。
现在参照图2，该示了在不同类型的移动中观察到的生物电现
2.1图示了典型的成年人歩行，其为1跨步或1周/秒，其中施加约 1.5倍体重的负载影响，并用以刺激生理学过程。
通常公知的是，产生在2.1中描述的生物电现象的组合模式的歩 行，刺激多个有益的生理学过程，包括血管扩张，炎症响应的屏蔽或 改善，多个ATP通道的开启，以及某些前体激素和化学信息素(chemical messenger)的释放。 2.2图示了在对慢跑形式的移动的响应中在成年人中观察到的生 物电现象。在图示的情况中，使用.8周/秒的跨歩或周速率，压力等于 约2.0倍体重。已知该组合模式产生生理学影响，包括但不限于，排列 力(aligning forces)的生成，其有助于新合成的生物材料的组织，免 疫响应的抑制和新陈代谢持水力(water-binding forces)的松弛。
2.3图示了在对跑步形式的移动的响应中在成年人中观察到的生 物电现象。在该图示的情况下，使用2.3周/秒的跨步或周速率，压力 等于约3.0倍体重。已知该复杂组合剌激模式在多种组织中，以统计上 高于采用其他复杂刺激模式的速率刺激生物合成。
现在参照图3，其图示了一种形式的应用仿生，其中应用复杂组合 形式的电疗法(可能但非必要的，时间变化电磁型)，以及在环境物理 参数(例如但不限于温度、压力和湿度)方面的变化的组合来唤起和 引起复杂有益的生理学过程。
3.1图示了一种可能的用作仿生信号的生物电模拟类型，其目的为 了刺激血管扩张、炎症响应的屏蔽或改善、多个ATP通道的开启，以及某些前体激素和化学信息素(chemical messenger)的释放，而没有 与真实体育锻炼有关的细胞损伤和组织损害。
3.2图示了一种可能的用作仿生信号的生物电模拟形式，其目的为 了刺激对新合成的生物材料排列(alignment)的组织影响，免疫响应 的抑制，和新陈代谢持水力的松弛，而没有与真实体育锻炼有关的细 胞损伤和组织损害。
3.3图示了一种可能的用作仿生信号的生物电模拟形式，其目的为 了剌激生物合成，而没有与真实体育锻炼有关的细胞损伤和组织损害。
实践本发明主旨的进一步的细节由下述实施例提供，但是，这些 实施例不应被解释为对本发明范围加以任何种类的限定。
实施例1踝部的治疗
在普通关节中，踝部被施加特定的负荷。为了提供最健康的生理 学以促进快速的组织转化(turn-over),如下施加电仿生刺激
时间段1持续吋间 8分钟
时间段2持续时间 10分钟
时间段3持续吋间 12分钟
时间段l间隔 40毫秒
时间段2间隔 20毫秒
时间段3间隔 50毫秒
脉冲持续时间 300微秒
Plxl00微秒 200
P2xl00微秒 100
P3 x 100微秒 80
P4xl00微秒 60
P5xl00微秒 40
P6X100微秒 20
P7xl00微秒 10
P8xl00微秒 5
P9xl00微秒 5
P10xl00微秒 5
15Pllxl00微秒 5
P12xl00微秒 40
P13 x 100微秒 60
P14xl00微秒 100
P15xlOO微秒 120
P16xl00微秒 120
P17xl00微秒 140
P18xl00微秒 160
P19xl00微秒 200
P20xl00微秒 200
上述动态(regime)在图1中图示。 实施例2骨的治疗
使骨经受恒定和连续的改型，已知骨生成是通过锻炼来刺激。为 了提供最健康的生理学以促进快速骨-生长，如下施加电仿生刺激
时间段l持续时间2分钟时间段2持续时间18分钟时间段3持续时间10分钟时间段l间隔90毫;秒
时间段2间隔40亳;秒
时间段3间隔ioo;毫秒
脉冲持续时间300微秒
Plx IOO微秒4
P2x IOO微秒4
P3xlOO微秒4
P4x IOO微秒4
P5 x 100微秒4
P6x IOO微秒4
P7x IOO微秒4
P8x 100微秒4
P9x IOO微秒4P10xl00微秒 50
Pllxl00微秒 50
P12xl00微秒 50
P13xl00微秒 50
P14xlOO微秒 50
P15xl00微秒 50
P16xl00微秒 50
P17xl00微秒 50
P18xl00微秒 50
P19xl00微秒 50
P20xl00微秒 50
上述动态在图2中图示。 实施例3肘部的治疗
肘部经受过度使用和外伤伤害，并连接多个组织组。为了提供最
健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，如下施加电仿生剌激
时间段l持续时间 3分钟
时间段2持续时间 17分钟
时间段3持续时间 10分钟
时间段l间隔 100毫秒
时间段2间隔 14毫秒
时间段3间隔 75毫秒
脉冲持续时间 300微秒
PlxlOO微秒 255
P2xl00微秒 200
P3xl00微秒 100
P4xl00微秒 卯
P5xl00微秒 80
P6xl00微秒 70
P7xl00微秒 60
P8xl00微秒 50P9x IOO微秒40
P10x IOO微秒30
Pll x 100微秒10
P12x 100微秒11
P13 x 100微秒9
P14x 100微秒8
P15x IOO微秒7
P16x IOO微秒6
P17x IOO微秒5
P18x IOO微秒4
P19x IOO微秒3
P20x 100微秒2
上述动态在图3中图示。
实施例4髋部损伤的治疗
髋部是复杂的关节，主要在垂直面经受压力。髋部经受退化和外 伤，包括结缔组织和关节面。为了提供最健康的生理学以促进快速修
复和炎症减缓，如下施加电仿生刺激
时间段1持续时间8分钟
时间段2持续时间12分钟
时间段3持续时间10分钟
时间段l间隔35毫秒
时间段2间隔5毫秒
时间段3间隔術 o
脉冲持续时间220微秒
Plx IOO微秒200
P2x IOO微秒200
P3xl00微秒200
P4x IOO微秒200
P5x IOO微秒200
P6x IOO微秒200P7xl00微秒 180
P8xl00微秒 160
P9xl00微秒 140
P10xlOO微秒 120
PllxlOO微秒 100
P12xl00微秒 80
P13xlOO微秒 60
P14xl00微秒 40
P15xl00微秒 20
P16xl00微秒 10
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20x腦微秒 0
上述动态在图4中图示。 实施例5膝部损伤的治疗
膝部经受多种损伤，通常可由于退化、疼痛和活动性丧失而变得 更严重。为了提供最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，如下
施加电仿生刺激
时间段1持续时间 2分钟
时间段2持续时间 18分钟
时间段3持续时间 10分钟
时间段1间隔 200毫秒
时间段2间隔 80毫秒
时间段3间隔 250毫秒
脉冲持续时间 200微秒
PlxlOO微秒 255
P2xl00微秒 240
P3xl00微秒 220 P4xl00微秒 200P5xl00微秒 180
P6xl00微秒 100
P7xl00微秒 50
P8xl00微秒 20
P9xl00微秒 10
P10xlOO微秒 5
PllxlOO微秒 1
P12xlOO微秒 5
P13xl00微秒 20
P14xlOO微秒 50
P15xl00微秒 80
P16xl00微秒 100
P17xl00微秒 150
P18xl00微秒 200
P19xl00微秒 210
P20xl00微秒 220
上述动态在图5中图示。 实施例6下背部拉伤的治疗
下背部经受急性和慢性疾病，包括过度使用损伤、外伤和退化疾 病。为了提供最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，如下施加
电仿生刺激
时间段1持续时间8分钟
时间段2持续时间12分钟
时间段3持续时间10分钟
时间段l间隔35毫秒
时间段2间隔5毫秒
时间段3间隔50毫秒
脉冲持续时间220微秒
Pl x 100微秒1
P2x IOO微秒10
20P3xl00微秒 20
P4xl00微秒 40
P5xl00微秒 80
P6xl00微秒 120
P7xl00微秒 160
P8xl00微秒 200
P9xl00微秒 220
P10xlOO微秒 240
PllxlOO微秒 255
P12 x 100微秒 240
P13xl00微秒 220
P14xl00微秒 200 P15xlOO微秒 160
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述动态在图6中图示。 实施例7中背部拉伤的治疗
中背部区域经受结缔组织退化和姿势的过度使用疾病，这些疾病 通常是慢性的。为了提供最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，
如下施加电仿生刺激
时间段1持续时间 9分钟
时间段2持续时间 15分钟
时间段3持续时间 6分钟
时间段1间隔 70毫秒
时间段2间隔 5毫秒
时间段3间隔 50毫秒
脉冲持续时间 380微秒Plxl00微秒 4
P2xl00微秒 4
P3xlOO微秒 4
P4xl00微秒 4
P5xl00微秒 4
P6xl00微秒 4
P7xl00微秒 20
P8xlOO微秒 40
P9xl00微秒 80
P10xlOO微秒 100
PllxlOO微秒 120
P12xl00微秒 180
P13xlO(H敛秒 200
P14x腦微秒 220
P15xlOO微秒 0
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述动态在图7中图示。 实施例8颈部拉伤的治疗
颈部是复杂器官，其经受过度使用和外伤疾病，包括多种肌-腱插 入以及腱-骨插入点病症。关节面顶的退化和外伤也在颈部病理学中起 一定作用。为了提供最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，如
下施加电仿生刺激
时间段l持续时间 8分钟
时间段2持续时间 12分钟
时间段3持续时间 10分钟
时间段1间隔 40毫秒时间段2间隔 25毫秒
时间段3间隔 50毫秒
脉冲持续时间 220微秒
Plxl00微秒 200
P2xl00微秒 200
P3xl00微秒 200
P4xl00微秒 200
P5 x 100微秒 200
P6x簡微秒 200
P7xl00微秒 200
P8xl00微秒 20
P9xl00微秒 40 P10xlO(H散秒 100 PllxlOO微秒 120 P12xl00微秒 180 P13xlOO微秒 200 P14xlOO微秒 220 P15xl00微秒 240 P16xl00微秒 0 P17xl00微秒 0 P18xl00微秒 0 P19xl00微秒 0 P20xl00微秒 0
上述动态在图8中图示。 实施例9骨关节炎的治疗
骨关节炎是一种退化病，其可影响任意多的关节或身体区域。下 述病理学通常包括由于在基质的形成和退化之间失去平衡而引起的关 节面的损失。为了提供最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓， 如下施加电仿生刺激时间段1持续时间 5分钟
时间段2持续时间 15分钟
时间段3持续时间 10分钟
时间段1间隔 40毫秒
时间段2间隔 20毫秒
时间段3间隔 50毫秒
脉冲持续时间 200微秒
Plxl00微秒 50
P2xl00微秒 25
P3xlOO微秒 3
P4xl00微秒 3
P5xlOO微秒 3
P6xl00微秒 3
P7xl00微秒 3
P8xlOO微秒 3
P9xl00微秒 3
P10xlOO微秒 3
PllxlOO微秒 3
P12xl00微秒 3
P13 x 100微秒 3
P14xlOO微秒 3
P15xl00微秒 3
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述动态在图9中图示。 实施例10肩部损伤的治疗
肩部通常出现慢性过度使用综合症，其可限制活动范围并严重降低生活质量。肩部经受过度使用和外伤疾病，包括多种肌-腱插入和腱-骨插入点病症，也可包括骨质疏松症和其他骨相关的综合症。为了提 供最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，如下施加电仿生刺激
时间段1持续时间 8分钟
时间段2持续时间 12分钟
时间段3持续时间 10分钟
时间段1间隔 35毫秒
时间段2间隔 5毫秒
时间段3间隔 50毫秒
脉冲持续时间 200微秒 Plx腦微秒 1
P2xl00微秒 10
P3xl00微秒 20
P4xl00微秒 40
P5xl00微秒 80
P6xl00微秒 120
P7xl00微秒 160
P8xl00微秒 200
P9xlOO微秒 220
P10xlOO微秒 240
PllxlOO微秒 220
P12xl00微秒 20
P13 x 100微秒 40
P14xl00微秒 60
P15xlOO微秒 80
P16xl00微秒 100
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述动态在在图10中图示。实施例11血管病症的治疗
血管机能不全症(Vascular insufficiency disorders)在慢性肌-骨骼 疾病中是常见的，可影响该病症在缺乏支撑毛细血管弓形组织 (supporting capillary arcade)的情况下完全解决(resolve)的能力。包 括诱导的电-骨生成的血管刺激在这些情况中是特别有益的。为了提供
最健康的生理学以促进快速修复和炎症减缓，如下施加电仿生刺激
时间段1持续时间 5分钟
时间段2持续时间 15分钟
时间段3持续时间 10分钟
时间段l间隔 14毫秒
时间段2间隔 10毫秒
时间段3间隔 20毫秒
脉冲持续时间 380微秒
PI x 100微秒 4
P2xl00微秒 0
P3xl00微秒 0
P4xl00微秒 0
P5xl00微秒 0
P6xl00微秒 0
P7xl00微秒 0
P8 x 100微秒 0
P9xl00微秒 0
P10xl00微秒 0
Pllxl00微秒 0
P12xl00微秒 0
P13xlOO微秒 0
P14xl00微秒 0
P15xl00微秒 0
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
26P18x IOO微秒 P19x IOO微秒 P20x IOO微秒
上述动态在在图11中图示。 实施例12腰部损伤的治疗
腰部是高度活动的关节，经受许多外伤和损害影响。腰部通常出 现过度使用和关节面伤害，以及骨和风湿症。为了提供最健康的生理 学以促进快速修复和炎症减缓，如下施加电仿生剌激
时间段1持续时间8分钟
时间段2持续时间12分钟
时间段3持续时间10分钟
时间段l间隔35毫秒
时间段2间隔5毫秒
时间段3间隔50毫秒
脉冲持续时间220微秒
Pl x IOO微秒200
P2xl00微秒200
P3x IOO微秒200
P4x 100微秒200
P5xl00微秒10
P6x IOO微秒20
P7x IOO微秒40
P8xl00微秒80
P9x雨微秒120
P10x IOO微秒140
Pll x 100微秒160
P12x IOO微秒200
P13xlOO微秒220
P14x IOO微秒0
P15x IOO微秒0P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述动态在图12中图示。
权利要求
1、一种用于体内刺激细胞和组织的方法，该方法包括对所述细胞和组织施加电仿生刺激的步骤，其中与未接受所述刺激的细胞和组织相比，改进了所述细胞和组织的生长特性。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中所述电仿生刺激包括造成改 进的生长特性的特定配置的时间变化EMFP的模式。
3、 一种用于体内刺激细胞和组织的方法，该方法包括对所述细胞 和组织施加电仿生剌激的步骤，所述电仿生刺激包括复数的时间段， 其中每个时间段包括复数的电磁场脉冲块，所述脉冲块被无电磁场脉 冲的间隔分隔，每个电磁场脉冲块包括复数的有确定持续时间的电磁 场脉冲，其中复数的电磁场脉冲中的每个电磁场脉冲被吋间可变的脉 冲间隔分隔，其中每段时间之间的所述间隔在时间长度上变化，并且 其中电磁脉冲的持续时间是均 一 的。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中所述电仿生剌激包括2至4 个时间段，其中每个时间段包括多个电磁场脉冲块，其各不相同。
5、 根据权利要求3所述的方法，其中所述电仿生剌激包括2至3 个时间段，其中每个时间段包括多个电磁场脉冲块，其各不相同。
6、 根据权利要求3所述的方法，其中所述电仿生刺激包括3个时 间段，其中每个时间段包括多个电磁场脉冲块，其各不相同。
7、 根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中时间段模拟平 缓行走、剧烈运动和然后是轻松慢跑，其中电磁场脉冲块的传输速率 或频率变化。
8、 根据权利要求3所述的方法，其中所述电仿生刺激包括3个时间段，其中时间段1具有2分钟至9分钟的持续时间，时间段2具有 10分钟至18分钟的持续时间，和时间段3具有6分钟至12分钟的持 续时间。
9、 根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其中每个电磁场脉 冲块被无电磁场脉冲的间隔分隔。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中分隔电磁场脉冲块的间隔 具有可变的时间长度。
11、 根据权利要求9所述的方法，其中在时间段1中每个电磁场 脉冲块之间的间隔为14毫秒至200毫秒，而在时间段2中的间隔为5 毫秒至80毫秒，在时间段3中的间隔为20毫秒至100毫秒。
12、 根据权利要求3至11中任一项所述的方法，其中使用的磁场 强度为1高斯至100高斯。
13、 根据权利要求12所述的方法，其中所述磁场强度为约1高斯 至100高斯。
14、 根据权利要求12所述的方法，其中所述磁场强度为约3高斯。
15、 根据权利要求3至14中任一项所述的方法，其中脉冲持续时 间为200微秒至380微秒。
16、 根据权利要求3至15中任一项所述的方法，其包括复数的电 磁场脉冲。
17、 根据权利要求16所述的方法，其中每个块中电磁场脉冲的数 目为1至50。
18、 根据权利要求16所述的方法，其中每个块中电磁场脉冲的数目为10至30。
19、 根据权利要求16所述的方法，其中每个块中电磁场脉冲的数 目为约20。
20、 根据权利要求3至19中任一项所述的方法，其中每个块内的 电磁场脉冲被变化的时间间隔分隔。
21、 根据权利要求20所述的方法，其中每个电磁场脉冲之间的时 间间隔为0至300000微秒。
22、 一种原位处理组织的方法，该方法包括 (i) 采集选定的部分组织，和(ii) 保证所述部分组织邻近能量传输元件；从所述能量传输元件 传输电仿生刺激；以及传输所述电仿生剌激至所述部分组织内的目标 细胞，直至与未接受所述刺激的细胞和组织相比，所述细胞和组织的 生长特性被改变。
23、 一种体内处理组织的系统，该系统包括能量源；用于提供 电仿生刺激的能量传输元件；和适合支撑组织的支撑机构，以使得由 所述能量传输元件发出的电仿生刺激处理所述组织。
24、 一种处理个体的方法，其包括下述步骤(i) 提供包括电磁场脉冲发生器的装置；(ii) 将装置放置于个体的身体组织附近；和(iii) 在一定频率下以及在个体中引起治疗响应的有效峰下操作装 置一段时间，其中装置相对于个体放置，以使得装置在身体组织中诱 导出电仿生剌激。
25、 根据权利要求24所述的方法，其中所述个体具有骨、关节、 软-组织或结缔组织病症，并且治疗响应包括个体的骨、关节、软-组织 或结缔组织中的炎症和/或疼痛的缓解或消除。
26、根据权利要求25所述的方法，其中所述个体具有选自粘连性 关节囊炎、网球肘、骨关节炎、背痛、多发性硬化、腱炎或腕管综合 症的病症，并且治疗响应包括与该病症相关的炎症和/或疼痛的缓解或 消除。
全文摘要
本发明涉及细胞材料的体内刺激。特别地，本发明涉及一种体内刺激细胞和组织的方法，包括向所述细胞和组织施加电仿生刺激的步骤，其中与未接受所述刺激的细胞和组织相比，改进了所述细胞和组织的生长特性。
文档编号A61N1/36GK101437572SQ200780016633
公开日2009年5月20日 申请日期2007年4月4日 优先权日2006年4月7日
发明者C·J·吴, J·D·爱德华兹, K·F·陈 申请人:全球能源医药私人有限公司