用于组织再生的设备、系统及方法与流程

文档序号:21600583发布日期:2020-07-24 16:52阅读:212来源:国知局
本发明涉及一种用于使例如骨盆底肌肉组织等组织再生的设备、系统及方法。
背景技术
::人及动物的组织能够再生或自我修复,且因此使得造成潜在不期望疾病(例如失禁)的应激、损伤或受损的组织能够自我修复,且因此消除不期望的疾病。本发明利用低振动、中振动或高振动为组织创建再生或修复环境。组织的再生或修复一般来说由三个阶段组成:炎症、修复及成熟。当组织受损时,细胞要么迅速修复,要么发生坏死(细胞膜破裂,细胞内含物外流)。当出现损伤时,身体开始出现或诱发炎症,这是再生阶段所必需的。炎症导致中性粒细胞及巨噬细胞到达损伤部位。中性粒细胞及巨噬细胞负责吞噬死亡细胞碎片且产生抗炎细胞因子,这些细胞因子是下调炎症响应以防止进一步损害所必需的。此炎症响应的调节已通过许多组织(包括骨骼肌)予以阐述,并最终负责从损伤组织环境传递到组织修复中的一者。在组织修复期间,组织细胞经历成熟,这是再生的最后阶段。成熟使得获取功能成熟表型的分化细胞合并。人们可能会怀疑组织不同,则炎症、分化及成熟阶段是不同的。也可通过应用机械力转导疗法(mechanotransductiontherapy)来修复组织。机械力转导疗法对组织应用振动,以引起组织的物理变化。细胞将机械力或应力转变为细胞内信号传送及生化反应,从而容许组织细胞自我修复。当对组织应用机械应力时,组织细胞的细胞骨架的坚硬度响应于作用在不同的粘着斑部位上的力而增大。细胞能够传输力或应力,例如可在细胞骨架中产生张力的肌动球蛋白运动或其他肌球蛋白运动。然后,纤维支架能够远距离地传输应力或张力。机械应力既引起核被膜变形,也引起细胞内及周围细胞外基质(extracellularmatrix,ecm)上的其他应力感测结构变形。然后,细胞激活基因表达,产生新的蛋白质,并以负荷有关方式重塑构成细胞的组织微环境的ecm。当ecm微环境发生改变以修复细胞时,组织的粘弹性质也得以修复。本发明可治疗任何组织。可通过本发明的机械力转导性质治疗的一个特定肌肉群是骨盆底肌。骨盆底肌是由意识控制且分层的肌肉群,其环绕尿道、阴道及直肠且与括约肌一起用于控制这些开口。此肌肉组织也用于支撑尿道、膀胱及子宫且抵抗在体力活动期间所形成的任何腹压增大。肌肉群包括纵肌及环状肌两者。已证明,骨盆底肌肉组织的训练能有效地预防及治疗数种疾病,例如失禁。存在许多训练骨盆底肌肉组织的锻炼。出于多种原因,这些锻炼的效果因人而异。此外,已知,对组织应用在低于大约120hz范围内的机械振动会增强这种锻炼的训练效果。随着肌肉组织变得越来越强壮,将可通过测量肌肉组织的收缩能力来测量训练效果。测量原理及测量参数预期,较强壮的肌肉可比较弱的肌肉更能抑制其上所受到的振荡的振幅。因此,第一测量原理可测量对所施加振荡的振幅抑制。可将所测量的振幅阐述为a~a0sin(wt)。将相对振幅抑制定义为:δa=(a-ao)/ao(1)a是所测量的振幅,ao是所施加的振幅,w是所施加的振荡的角频率,且t是时间。认为所属领域的技术人员众所周知,来自加速度计的输出信号可表示加速度,可对所述加速度求积分以获得速度,且继而对速度求积分以获得位移或偏转。同样众所周知的是,量值相等且方向相反的加速度、速度及位移具有平均值零,且因此有意义的参数必须基于绝对值,例如(举例来说)最大加速度、最大速度或最大振幅。鉴于以上所述,显然,可从以毫米(mm)为单位的位移、以米/秒(m/s)为单位的速度、以米/二次方秒(m/s2)为单位的加速度和/或输入到振荡器且从加速度计输出的电信号来计算无量纲衰减δa。在任何情形下,衰减δa可以分贝(db)来表达,可根据需要且以所属领域的技术人员已知的方式加以校准从而以牛顿(n)为单位显示力等。在正常锻炼期间,肌肉细胞的体积增大且细胞的骨架变得更加坚硬。因此,在另一模型中,骨盆底肌肉组织可被视为粘弹性材料,即性质介于完全弹性材料与完全刚性且无弹性(粘性)材料之间的的材料。例如,预期松弛或虚弱的肌肉可表现出相对“弹性”的性质,而预期紧实或强壮的肌肉可产生更大的阻力且因此具有相对“粘性”的性质。在形式上:-应力是用于抵抗所施加改变的力除以所述力所作用的面积。因此,应力是压力且以帕斯卡(pa)为单位进行测量,且-应变是由应力所致的改变与物体的松弛形态之间的比率。因此,应变是无量纲量。弹性模量被定义为比率λ=应力/应变。当应力由所施加的振荡引起时,动态模量是同一比率。当在纯弹性材料上施加振荡时,所测量的伸长率与所施加的振荡同相,即应变与所施加的振荡同时发生。当在纯粘性材料上施加振荡时,应变比应力滞后达90°(π/2弧度)。粘弹性材料相当于纯弹性材料与纯粘性材料的组合。因此,应变比所施加的振荡滞后达0与π/2之间的相位差。以上说明可通过以下方程式来表达:σ=σosin(ωt)(2)ε=εosin(ωt-φ)(3)λ=σ/ε(4)其中σ是来自于所施加的振荡的应力(pa)ε是应变(无量纲)ω是振荡器频率(hz)t是时间(s),φ是在0(纯弹性)与π/2(纯粘性)之间变化的相位差,且λ是动态模量。从生物力学上看,此可被解释为更强壮的肌肉会增大抵抗振荡的力,且从而使加速度计所测量到的振动“延迟(dalay)”。这相当于强壮的肌肉比松弛、胶质且“更有弹性”的肌肉更坚硬或“更具粘性”。本领域现有技术中的一个普遍问题是装置、方法及系统未能恰当地应用机械力转导疗法,且因而未能恰当且准确地记录治疗结果。举例来说,患者呈现出各种独特的解剖结构。患者的阴道腔等可能会因遗传、损伤、年龄等存在很大差异。因此,针对一个患者的治疗装置对另一患者来说可能未必是最佳治疗装置。现有技术的另一问题是测量值常常以压力(例如以毫米水柱形式)给出。由于压力是力除以面积,因此所报告的压力将取决于测量设备的面积,且因此取决于供应商。因此,在本领域文献中,测量值常常以例如“<供应商_名称>mmh20(<supplier_name>mmh20)”的格式给出。这继而导致不能对来自不同设备的测量值直接进行比较,且因此在本发明领域中需要独立于供应商的测量值。us6,059,740公开一种用于测试及锻炼骨盆底肌肉组织的设备。所述设备包括适于插入到骨盆底口中的细长壳体。所述壳体被纵向分成两个半体,且包括振荡器以及切口及用于测量从骨盆底肌肉组织应用到壳体半体的压力的器件。所述设备以牛顿(n)为单位指示将两个半体按压在一起的力,且本质上测量径向作用在壳体上的肌肉的训练效果。需要一种可适应各种独特的解剖结构以可恰当地应用疗法的设备。还需要测量及训练与设备或骨盆底开口的纵向方向平行地伸展的肌肉组织。本发明的目标是在维持现有技术的优点的同时解决以上问题中的一者或多者。技术实现要素:根据本发明,这通过用于组织再生的设备、系统及方法来达成。本发明包括可适于治疗特定部位或位置的壳体。例如,所述壳体一般来说可以是弯曲的或柔韧的,以使其能够应用于手臂或腿部从而治疗患者的表皮或骨骼肌。壳体一般来说可能够为平坦的和/或柔韧的,以使其适用于患者的背部、胸部或腹部以治疗背部、胸部、腹部的表皮及骨骼肌。在本发明另一实施例中,壳体一般来说可以是细长的且能够在插入到患者体内的孔口或开口中之前或之后进行选择性地调适或调整。这些开口包括但不限于用于治疗骨盆底肌或组织的骨盆底开口、直肠开口、尿道开口以及耳朵的开口、鼻子的开口及喉咙的开口。开口也可包括手术部位的开口。例如,在内脏器官(例如肝、肺、膀胱、肾、胰腺、心脏及大脑)的外科治疗期间。壳体可包括可调适或可调整的外侧,所述可调适或可调整的外侧使得能够选择性地调整所述壳体以与待治疗的组织接合或接触。在另一示例性实施例中,可调整壳体可使得彼此邻近的不同组织层之间进行连续的组织接触,以容许通过多个组织层进行有效的机械力转导治疗。所述壳体可包括能够在选定的组织中产生组织再生响应或环境的一个或多个机械力转导产生器。在一个示例性实施例中,机械力转导产生器可包括能够产生振动信号的振荡器及用于从所述振荡器读取振动信号的加速度计。加速度计可连接到信号处理器,所述信号处理器被配置为传达表示从加速度计读取的值的信号。使用加速度计测量响应使得使用封闭的壳体成为可能,简化其余构造,且提高测量准确度。还可在一个或多个维度上计算相对振幅衰减、相位延迟和/或动态模量。可组合地或个别地使用这些参数以比现有技术所能做到的更准确且更详细的方式来对肌肉组织进行表征。此外,沿着数条轴线施加振荡和/或测量响应允许针对骨盆底的特定肌肉群来对训练及测试进行调适。在另一方面,本发明涉及一种使用此种设备的系统,所述设备具有被配置成对振荡的频率和/或振幅进行控制的控制器。所述系统的特征在于其还包括:控制模块,被配置成在至少一个时间间隔内确定振荡器参数,并向控制器提供所述振荡器参数;数据采集模块,被配置成从加速度计接收响应并计算结果,所述结果随振荡器参数及所接收的响应变化;分析模块,被配置成基于对振荡器参数的一系列测量及其结果来计算至少一个组值;数据存储装置,被配置成存储及检索由振荡器参数、响应、所计算的结果及组值组成的群组中的至少一个数据值;以及通信构件,被配置成在模块与数据存储装置之间递送数据值。在第三方面,本发明涉及一种使用机械力转导来治疗、测试及锻炼组织(例如,骨盆底肌肉组织)的方法,其中对肌肉组织施加振荡,所述振荡通过使用加速度计测量来自肌肉组织的响应来表征,并基于对所施加的振荡的响应来对肌肉组织进行表征。适合的测量参数(例如,相对振幅衰减、相位延迟和/或动态模量)可指示骨盆底中的各种肌肉群的力和/或弹性等等。在优选实施例中,在肌肉组织的训练期间,对组织或肌肉组织施加频率等于或接近最大响应频率的振荡。假定最大响应频率随时间改变,且尤其可单独地或与一个或多个其他参数组合地被显示和/或载录以记载训练效果。在本发明另一实施例中,应用于骨盆底的机械力转导疗法已表明能促成再生环境,并“激起(jump-start)”各种类型的组织的干细胞的增殖及分化。为使机械力转导达到最佳效果,骨盆底必须有足够的张力来达成足够的机械力转导信号传送。此张力可通过主动收缩骨盆底肌肉组织来达成。如果使用与本文中所公开的实施例中的任一者类似的屏障,则可进一步补充张力,所述屏障为组织顺应性提供更大的表面积。在本发明的一个实施例中,可使用电极来引起组织预拉伸。从随附的专利权利要求书中将明了额外的特征及实施例。附图说明下文将参考附图在具体实施方式中更详细地阐述本发明,在附图中:图1a是设备的纵向示意性截面;图1b是设备的纵向示意性截面;图1c是设备的纵向示意图;图2说明图1a所示设备中的三轴加速度计的对齐;图3(现有技术)示出振荡器的原理;图4(现有技术)示出加速度计的原理;图5示意性地说明根据本发明的系统;图6示意性地绘示系统的功能;图7是说明根据本发明的方法的流程图;图8a到图8d说明根据本发明的信号处理器的更详细实施例;以及图9a到图9b说明可扩张壳体的横截面。具体实施方式图1a是根据本发明的设备100的纵向示意性截面。所述设备由细长的圆柱形壳体101构成,圆柱形壳体101可由相对刚性的塑料材料制成。有利地,壳体101的外侧上可设置有由医用硅酮制成的外罩壳102。壳体的大小是依据骨盆底的开口来调适。在本发明的示例性实施例中,壳体101可具有可选择性调适或可选择性调整的外罩壳102,外罩壳102能够扩张以与待治疗的组织表面接合或接触。如图1a的示例性实施例中确切地说明,外罩壳102可在静置状态与扩张状态之间扩张,扩张状态的特征一般来说在于具有比在静置状态中更大的周长和/或长度。参考图1b,壳体101可包括可操作地安装在内部的膨胀器15,膨胀器15与外罩壳102流体连通。操作膨胀器15会使空气或液体进入壳体101的内表面与外罩壳102的内表面之间的空间16。膨胀器15使设备100在静置状态与扩张状态之间选择性地移动。当设备100处于扩张状态中时,其对邻近的组织应用力或应力,使得组织可被表征为处于预拉伸状态中。使组织处于预拉伸状态中的重要性将在下文予以更详细地论述。外罩壳102可均匀地(如图1a中所说明)或一般来说不均匀地(如图1b中所说明)扩张。不均匀扩张的状态使设备100能用于治疗特定的组织区域或选定的组织区域。例如,对于患有尿失禁的患者,设备100可扩张使得其能够预拉伸并治疗阴道壁的前部。患有尿失禁及大便失禁的患者将受益于对阴道前壁及阴道后壁的预拉伸及治疗。设备100可包括设置在空间16中的挡板17,挡板17与膨胀器15流体连通,使得设备100可选择性地使某些挡板17膨胀,以将选定的组织预拉伸。设备100还可包括一个或多个阀,所述一个或多个阀与膨胀器15及挡板17连通以选择性地控制挡板17。参考图1c,在本发明的又一示例性实施例中,可有一个或多个分离的通过可操作地耦合的内壳体区段18a及18b。如图9a及图9b中确切地说明,调整器20可可操作地定位在凹槽或镗孔22a及22b中,凹槽或镗孔22a及22b延伸到壳体区段18a及18b中的每一者中。调整器20可包括能够一般来说使壳体区段18a及18b彼此远离地移动使得设备100的直径或周长扩张或增大的任何类型的机构。在本发明的一个示例性实施例中,调整器20可包括电动机,所述电动机具有与每一壳体区段18a及18b相关联的一个或多个螺钉。螺钉可同时地或单独地操作,以使壳体区段18a及18b在扩张状态与静置状态之间移动。在本发明的另一示例性实施例中,调整器20可包括压缩机,所述压缩机利用空气或流体使壳体区段18a及18b在扩张状态与静置状态之间移动。前述内容仅出于说明目的,且可利用任何类型的调整器并且也可使用任何数目的壳体区段。壳体101或每一壳体区段18a及18b可包括:振荡器120或120a及120b,能够沿着一条轴线、两条轴线或三条轴线振荡;及加速度计130或130a及130b,能够沿着一条轴线、两条轴线或三条轴线测量加速度。优选为,一条或多条加速度计轴线与一条或多条振荡器轴线对齐,原因如下:假定振荡器120或120a及120b使得设备沿着轴线x的振荡,且沿着与x轴线形成角度a的轴线x'来测量响应。如果沿着x轴线的响应是b,则沿着x'轴线的响应是b'=bcosα。在cosα=1,即α=0且x'轴线平行于x轴线时,b'具有最大值。对应地,当加速度计轴线垂直于振荡(cos90°=0)时,b'=0。因此,通过将加速度计130或130a及130b的x轴线与振荡器120或120a及120b的x轴线布置成平行,预期会得到可能的最大信号且因此会得到可能的最大灵敏度。当设备100具有一条以上的轴线时,沿着y轴线和/或z轴线也是如此。此外,当轴线彼此垂直时(例如,如图1的x、y、z坐标系所示),所测量的信号之间的串扰水平被最小化。从图1a还可看出,振荡器120与加速度计130沿着设备的纵向轴线(即z轴线)相对于彼此偏移。因此,严格来说,其在x方向上具有单独的轴线,例如x及x'。然而,只要轴线彼此平行(参见先前章节),这就没有意义。因此,为方便起见,振荡器的x轴线、加速度计的x轴线及设备的x轴线被称为一条轴线:“x轴线”。这同样适用于y轴线及z轴线。图2说明三轴加速度计130,三轴加速度计130的轴线x、y及z平行于图1a、图1b及图1c中所示设备的轴线x、y及z。在优选实施例中,可沿着所述x、y及z轴线对振荡的频率(且可选地,也可以是振幅)彼此独立地加以控制。这使得可测量平行于设备主轴线(z轴线)伸展的肌肉或肌肉群的强度,而不会受到沿着图1的x轴线与y轴线的组合径向地作用在设备上的肌肉或肌肉群影响。在下文中,一维、二维或三维参数用粗体字符标示,且参数沿着x、y和/或z轴线的分量分别以x、y及z加索引。举例来说,频率ω=(ωx、ωy、ωz)。在一些实施例中,三个频率分量可具有不同的值,且分量中的一者或两者可为零,即可去除一个或两个振荡器。这同样适用于来自加速度计130或130a、130b的响应或输出信号a、所计算的结果δa、φ.a等。沿着x、y及z轴线的分量是彼此独立地测量及计算的,例如方程式(1)到(4)中所指示。可通过电力供应器110将振荡器120或120a及120b控制成以特定的频率(优选为在15hz到120hz范围内)振动。作为另外一种选择,振荡器120或120a及120b可由图1a、图1b及图1c中所示的电池111a、111c及11d驱动。可将来自加速度计130、130a及130b的输出信号传递到信号处理器140,并由此传递到计算机200(参见图5及图6)。作为另外一种选择,可由壳体101内部的单元200a来执行信号处理及数据处理的全部或部分。振荡器120、120a及120b、加速度计130、130a及130b以及信号处理器140是可买到的产品,且所属领域的技术人员有能力针对特殊目的来选择适合的模型。应理解,图1a、图1b及图1c是原理图,且组件之间的连接可包括数个通道,例如每振荡器轴线一个输入通道,且每加速度计轴线一个输出通道。在一些应用中,例如,加速度计130、130a及130b和/或信号处理器140可由通用串行总线(universalserialbus,usb)连接所供应的电力来驱动。在其他应用中,在电力供应器110中具有单独的并网变压器111可能是必要或方便的,如图6中所示。图3说明可能的振荡器120、120a及120b的原理。所示的振荡器包括布置在线圈125中的永磁体126。当对极点应用交流(alternatecurrent,ac)电压vx并通过线圈驱动电流时,会感应到可变磁场,所述可变磁场驱动永磁体126来回地往复运动。永磁体126附接到配重物122上,因此配重物122也来回地移动。当振荡器附接到壳体101时,设备100将沿着x轴线振荡。图4说明典型加速度计的原理。压电盘或压电棒133被固定地夹持在壳体131内。盘133固持地震质量块132。当壳体沿着x轴来回移动时,质量块132将作用于盘,并通过压电效应在盘133上产生通常为几pc/g的电荷。对于低于加速度计壳体的谐振频率的约三分之一的频率,此电荷将与加速度成比例。图4中将输出信号示意性地说明为ax。此类商用振动测试加速度计的频率范围通常为近似0.1khz到4khz以上,即远远超出本发明中优选的15hz到120hz的范围。本发明不依赖于任何特定类型的振荡器或加速度计。举例来说,可使用偏心配重振荡器来代替图3中示意性示出的类型。图3中所示类型的设计也可用作加速度计:在此种情形中,配重物122根据所应用的力而移动。这诱发线圈125内部的永磁体126的移动并诱发电流,所述电流可在处于vx下的极点处读取。图5说明其中计算机200通过电力供应器110对设备100的振荡器进行控制的系统。计算机200可具有任何设计。适合的计算机具有可编程处理器,且包括个人计算机、便携式单元(portableunit,pda)等。计算机200可以已知的方式连接到显示器、打印机和/或数据存储装置以显示和/或载录测量结果。来自设备100的加速度计(130或130a及130b,图1a、图1b或图1c)的信号在信号处理器140中被放大和/或处理,并被传送到计算机200以供分析和/或载录。设备100与盒子110、140之间的连接可包括数个通道,以用于沿着数条轴线彼此独立地对振荡器进行控制且用于测量单轴加速度计或多轴加速度计的响应。这同样适用于盒子110、140与计算机200之间的连接。此连接可以是usb(2.0等)连接,且在一些应用中,可通过所述usb连接从计算机供应电力。在一些实施例中,可无线地传送(未示出)信号,例如通过无线电信号、红外光或超声波信号。图8a到图8d示出根据本发明的系统的另一实施例,且确切来说示出信号处理器110、140的更详细的实施例,在所述系统中电力供应器110及信号处理器140可嵌置到单独的单元或盒子110、140中,单元或盒子110、140容纳至少一个可再充电或可替换的电池或电池包113(图8d)。信号处理器140还可包括:中央处理器(centralprocessingunit,cpu),包括合适的软件;电子电路系统,被编程有适合的算法以用于管理及控制振荡频率且可选地管理及控制振荡振幅;用于至少一个emg传感器的输入(emg=肌电图(electromyography));及用于至少一个力传感器的输入。诸如力传感器等传感器可用于测量是被应用到邻近的组织的预拉伸的量。独立单元或盒子110、140可包括电荷输入。除电荷输入之外或者在其中一个或多个电池或电池包113将在另一位置处被替换或充电的替代实施例中,独立单元或盒子110、140可包括可打开及关闭的盖114,或者单元的罩壳(壳体)或单元或盒子110的一半可被布置成容易打开及关闭(即,不需要使用工具)。来自设备100的配线115可永久地连接115a到信号处理器140的盒子110,或者作为另一种选择可被布置成可插接115b(通过插头115b)到单元110、140的输入端口或连接器116中。信号处理器140可还包括扬声器和/或显示器118以用于得到肌肉活化时的瞬时或即时生物反馈,所述肌肉活化是在肌肉作用于设备100时通过从设备100和/或emg活动读取对振荡和/或力的抑制而观测到。显示器118可具有适于满足功能性要求及放置要求的适合形状。举例来说,可使用具有约40个区段119的八角形(八边形)118b、六边形或圆形118a液晶显示器(liquidcrystaldisplay,lcd)或发光二极管(light-emittingdiode,led)显示器118。单元110、140可还包括接通/关断按钮117。另外或作为另一种选择,信号处理器140的电子电路系统可被配置成在预定的不活动时间间隔(例如,一分钟到几分钟的不活跃使用)之后关断。另外,独立单元或盒子110、140可包括cpu装置和/或校准构件(包括cpu装置及各种传感器构件中的至少一者),以允许对系统中的新设备100进行校准等。出于各种原因,单元110、140也可将实时数据例如无线地传送到计算机200。设备100可包括集成式三轴陀螺仪传感器,所述集成式三轴陀螺仪传感器与三轴加速度计130一起允许数据或信号处理器140或计算机200计算设备100的三维(three-dimensional,3d)定向。图6示意性地绘示图5中所说明的系统的组件。控制模块230(例如,计算机200中的硬件及软件)确定振荡器120的振荡器参数,即频率和/或振幅。当设备第一次使用时,控制模块230可将频率ω设定为固定的初始值,且然后以预定的增量δω增大频率。在后续使用中,控制模块230可使用先前的结果来选择其他初始值和/或频率间隔。将在下文对此予以更详细地阐述。这同样适用于振幅设定。作为另一种选择,可通过二分搜索(binarysearch)确定振荡器参数,当两个连续计算值的值比预定分辨率更接近(例如δωx=5hz)时,结束二分搜索。可由控制器112沿着x、y及z轴线彼此独立地调整频率及振幅两者。在图6中,控制器112连接到呈变压器111形式的电源,变压器111连接到电网电压v1,从而以所期望的电流及电压来输送电力p。如图1中所示,在替代方案中,电源可以是位于设备的壳体101内部的电池111a。举例来说,控制器112可通过控制在图3的极点vx处供应的信号的电流、电压及频率来对振荡器的振幅ax及频率ωx进行控制,且以类似的方式对沿着y轴线和/或z轴线振荡的振荡器的振幅及频率进行控制。对设备100周围的组织施加振荡,并通过加速度计130或130a及130b测量响应。将来自设备100的加速度计130或130a及130b的信号传递到信号处理器140,信号处理器140被设置为包括加速度计阵列的单独盒子。加速度计130或130a及130b可包括前置放大器,且单元140可包括前置放大器。其他配置也是可能的。来自信号处理器140的输出信号被示出为a,且可表示例如在所施加的振荡为ωi的测量点处沿着x、y和/或z轴线的加速度。数据采集模块210对信号进行进一步处理,并可例如对加速度求积分以获得速度,且进而获得位移、测量相位差等。可例如以已知的方式使用反馈运算放大器、固件和/或软件在信号路径中的数个位置处施行所述的对加速度求积分、相位差测量等。注意,图6的信号路径仅是例示性的。来自数据采集模块210的输出数据被示意性地示出为测量点ω、r,在所述测量点处,在所应用的频率ω下测量或计算结果r。结果r可表示以下各项中的一者或多者:上文所论述的加速度a、速度、位移、相对振幅衰减δa、相移、应力、应变和/或动态模量。在一些应用中,振荡器振幅也可变化。有利地,数据采集模块可存储测量序列,所述测量序列包括一系列测量点,每一测量点表示振荡器参数ω或a以及所测量或所计算的结果r。本文中及权利要求书中所使用的用语“数据值(datavalue)”被理解为意指任何参数值和/或其沿着x、y和/或z轴线的分量。数据总线205在计算机200的各种组件与模块之间载送数据值。举例来说,可暂时先将具有一连串测量点(ωi、r;)的测量系列存储在数据存储装置201中,然后再在分析模块220中进一步处理所述测量系列。在另一实施例中,可在稍后将测量点(ωi、r;)传递到分析模块220,并可将由(ωr、s)表示的处理结果存储在数据存储装置201中和/或显示在显示构件202上。分析模块220是处理一个或多个测量系列以使用一个或多个被认为适合的参数来对肌肉组织及其演变进行表征的模块。在优选实施例中,针对每一测量系列获得最大响应频率ωr。所述最大响应频率ωr是在所选择的测量参数指示来自设备周围的组织的最大响应(例如,最大振幅衰减、所测量的最小振幅、最大动态模量等)的情况下所施加的频率的值。将在下文对此予以更详细地论述。原则上,分析模块220可计算任何所期望的组值和/或对所获取的数据施行统计分析,例如(举例来说)统计分布、平均值或期望值、方差、最大值以及上述测量及计算结果的演变趋势。在一个实施例中,例如,组值s可表示15hz到120hz范围的子区间,最大响应频率ωr位于在所述子区间内的概率是给定的。可使用已知的统计方法从之前的测量系列计算此区间以作为置信区间,且预期随着测量系列数目的增大此区间会变得更小,且因此方差减小。计算此种子区间的目的是避免不必要的测量。例示性趋势分析是几天或几周内最大响应频率ωr的演变,最大响应频率ωr的演变可提供关于训练效果的信息。图7说明根据本发明的方法。在框710中,对肌肉组织施加由ωr表示的第一振荡。实际上,这可通过将上文所述的设备引入到骨盆底口中并为振荡器120供电来实现。可沿着一条或多条相互正交的轴线(x、y、z)施加振荡。在第一次使用时,沿着每一轴线的初始值可以是例如约15hz。在设备已使用一次或多次之后,初始值可基于先前的结果及分析而定。在框720中,通过轴线被定向成平行于振荡器轴线x、y和/或z的加速度计130、130a或130b来测量来自组织或肌肉组织的响应ai。框730说明从所施加的振荡ωi及以预定时间间隔测量的所述振荡的响应a;求出结果ri。测量点(ωi、ri)可以是测量系列的一部分,其中i=1、2、...n,且每一索引i表示一个单独的时间间隔。所施加的频率及所测量或所计算的结果两者沿着振荡器轴线皆具有不同的值。适合于对肌肉组织进行表征的结果可以是相对振幅衰减δa、动态模量λ和/或所应用的信号与所测量的信号之间的相移φ。这些值可按照上文结合方程式(1)到(4)的陈述且彼此独立地沿着一条或多条轴线x、y和/或z来进行测量和/或计算。作为此步骤的一部分,可存储或载录测量点(ωi、ri)。在框740中,计算下一测量点的振荡频率,且在判断框750中,判断是否已完成测量系列。在所述方法的第一实施例中,在框740中,例如根据ωi,=ω0+i·δω递增地增大所施加的频率,其中δω代表所期望的测量系列的分辨率,例如1hz或5hz。在此种情形中,当沿着一条或多条轴线新的频率δωi+1超过预定阈值(例如120hz)时,循环在判断框750中结束。在所述方法的替代实施例中,目标是尽可能使用最小的测量次数来找到最大响应。可通过二分搜索有效地施行。举例来说,假定来自框730的结果r随肌肉组织对所施加的振荡的响应而增大,第一区间是15hz到120hz,且沿着每一轴线所期望的分辨率是5hz。在此种情形中,可通过以下方式来执行二分搜索:将区间等分,将频率向下舍入(round)到可被分辨率除尽的最接近的整数频率,并针对区间的上部及下部中的两个频率中的每一者对框730的结果进行比较,例如ω1=15hz时为r1,且ω2=50hz时为r2。如果r2>r1,则在框740中将ω3选择为区间50hz到120hz的中心,否则在方框740中将ω3选择为区间15hz到50hz的中心。在此替代实施例中,重复进行类似的区间等分,直到判断框750指示下一区间比所期望的分辨率(例如,沿着每一轴线为5hz)窄。如果沿着多条轴线的响应彼此独立,则以沿着每一轴线5hz的分辨率在区间15hz到120hz中进行二分搜索将能够使用最多6个测量点找到近似的最大响应频率,而以5hz的分辨率在区间15hz到120hz中进行顺序搜索将需要21个测量点。如果判断框750指示测量系列尚未完成,则执行新迭代,在新迭代中框710施加具有新的频率δωi+1的振荡等。当判断框750指示测量系列已完成时,过程前进到框760。在框760中,如上文针对分析模块220所述,分析一个或多个测量系列。在优选实施例中,针对每一测量系列计算最大响应频率ωr。根据定义,这是肌肉组织对所施加的振荡响应最强烈的频率。实际上,可将最大响应频率向下舍入到可被分辨率整除的最接近的整数频率,即ωr=δω·舍入(ωr'lδω),(5)其中ωr是最大响应频率的实际值,ωr'最大响应频率的理论值或理想值,δω·是所选的分辨率,例如在以上实例中为5hz,且舍入()是向下舍入到最接近的整数的函数。已用虚线画出框770以说明所述方法可包括但不一定包括如介绍章节中所述的在用户执行骨盆底锻炼时,控制振荡器施加实际值以得到最大响应频率。因此,在优选实施例中,应将分辨率δω选择成使得实际值与真实值之间的差几乎意义无或根本无意义。举例来说,如果结果表明在所施加的振荡为62hz的情况下进行的训练与在60hz下进行的训练相比,两者之间存在明显的差异,则应将以上实例中的δω从5hz减小到1hz。所述方法可还包括存储和/或显示一个或多个振荡参数、测量值、所计算的结果和/或组值。每一数据值可存储在数据存储装置201中并在监视器202上进行显示。也可通过将参数打印在纸上来载录所述参数。因此,代替图6中所示的数据存储装置201及显示器202(例如监视器)或除数据存储装置201及显示器202之外,可选地可使用打印机(未示出)。上文所述的方法可还包括使用已知的统计方法来分析所测量及所计算的结果。在一个实施例中,最大响应频率和/或其他结果随时间的演变例如可记载训练效果。此外,在本申请或其他申请中,可估计ωr的置信区间,所述置信区间小于整个测量区间(例如15hz到120hz),但仍足够大以使最大响应频率位于所述区间内的概率p大于预定值,例如p>95%。这可减小下一测量系列中测量点的数目,所述下一测量系列可在例如一天或几天后记录并存储在数据存储装置201(图6)中。数据存储装置201可存储在一段时间内记录的数个此种测量系列(例如,1到4周内每天一个测量系列),和/或仅存储每一测量系列内的特定频率ωr,这例如会造成最大振幅衰减或相移。当然,不仅对上文所述的频率执行而且可对一个或多个所测量或所计算的结果执行统计分析、趋势分析等。专利权利要求书中所使用的表达“计算组值(calculatinggroupvalue)”旨在包括任何已知类型的统计分析、趋势分析以及对一个或多个所测量或所计算的结果(例如作为测量点(ωi、ri;)的测量系列存储在数据存储装置201中)执行的其他形式的分析。在使用期间,经常会遇到组织或肌肉缺少较好的张力量的患者。例如,女性在分娩之后其阴道组织一般来说表现出较小的粘弹性。在这些情形中,在应用机械力转导疗法之前预拉伸组织或肌肉可能是有益的。在上文所论述的本发明实施例中,用户或医生可将设备100插入到患者的阴道开口中。可操作设备100以使外罩壳102扩张。在其他实施例中,可操作调整器20以使壳体区段18a及18b从静置状态向扩张状态移动。可调整外罩壳102或壳体区段18a及18b直到对组织应用所期望的预拉伸量。在组织或肌肉处于预拉伸状态中的情况下,可对组织或肌肉应用机械力转导疗法(上文所述)。预拉伸容许通过组织细胞更有效地传输治疗以创建组织再生环境。随着患者继续接受治疗,其组织或肌肉将开始变得更具粘弹性,且预拉伸量可相应地减小。上述内容不应被视为仅限于治疗阴道失禁,而是可用于治疗任何组织、肌肉或器官。例如,在本发明的精神及范围内包括能够应用于患者的胸部以对胸部组织、肌肉、肺或心脏进行机械力转导治疗的设备。在本发明的又一实施例中,设备100的大小可减小使得其可插入到患者体内,以邻近于内部组织、肌肉或器官或直接对内部组织、肌肉或器官应用机械力转导疗法。例如,可具有足够小以通过周边插入式中心静脉导管进行插入来直接对心脏应用治疗的设备。在本发明的再一实施例中,如图1d及图1e中所说明,可通过将壳体101插入到套筒30中来实现对患者的组织的预拉伸,套筒30可用于扩张壳体101的圆周的全部或一部分。套筒30可具有恒定或变化的厚度,且可变化以适应患者的解剖结构。套筒30可具有设置在一端上以容置壳体101的开口31。套筒30可具有与开口31相对的敞开端或封闭端。参考图1e,套筒30可包括一个或多个环32a、32b及32c。环32a到32c可以是连接的或分离的,且可放置在壳体101上的任何期望位置上。环32a到32c可具有有助于瞄准特殊解剖特征的任何形状。例如,环32a到32c可具有一般来说弯曲的、肋状的或波纹状的外表面。其他配置也是可能的且应被认为处于本发明的范围内。套筒30及环32a到32c可由能够将机械力转导振动传输到患者的组织的材料制成。在一个实施例中,套筒30或环32a到32c可由柔韧材料(如硅酮等)或者刚性或半刚性材料(例如,任何已知或未知的聚合物)制造而成。在本发明的另一实施例中,可通过激活一个或多个电极或刺激器34来实现组织的预拉伸,所述电极或刺激器34耦合到壳体101、套筒30或环32a到32c或者安装在壳体101、套筒30或环32a到32c中/上。刺激器34可发射使邻近的组织收缩的电刺激。可通过多种机制(包括使组织基质变硬)来实现组织的收缩。一旦邻近的组织被刺激及预拉伸,则可应用机械力转导疗法,这使得通过组织传输的振动得以改善。刺激器34可与设置在壳体101中或外部的电源进行可操作连通。刺激器34也可适用于用于应用内部机械力转导疗法的实施例。各种图及说明公开特征及附件。然而,必须注意,这些特征本质上仅是说明性的,且可被放置在不同的位置上且放置在不同的配置及形状下,并且仍与本发明一致。另外,各个部分的形状及配置也仅是说明性的,且可在不偏离本发明的精神及范围的情况下进行更改。在本发明的另一实施例中,所公开的机械力转导疗法与干细胞组合以治疗各种医学疾病。在此实施例中,可通过使用针及注射器将干细胞引入到患者的一个位置中,且然后可应用本文所公开的机械力转导疗法来刺激干细胞分化为细胞的部分。本发明可体现为其他特定的形式,而这不背离本发明的精神或本质属性,且因此期望本发明实施例在所有方面皆被视为说明性的而非限制性的。类似地,上文所述的形成本发明的方法及技术是说明性过程,且并不旨在将制造/形成本发明的方法限制于本文中具体定义的方法。当前第1页12当前第1页12
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