神经运动功能障碍治疗的方法和系统
阅读：653发布：2020-05-13
专利汇可以提供神经运动功能障碍治疗的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于改善 脊椎动物 的神经通信障碍和影响周围身体部分的运动活动的有效系统和方法包括配置成在周围身体部分提供脉冲周围刺激 信号 的第一信号提供部件，配置成向运动皮层区域提供脉冲运动皮层刺激信号的第二信号提供部件，配置成在神经脊髓结提供直流脊髓刺激信号的实质上DC信号提供部件，和配置成控制脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时的 控制器 部件。，下面是神经运动功能障碍治疗的方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种用于改善脊椎动物的神经通信障碍和影响周围身体部分的运动活动的系统，所述系统包含：
配置成在周围身体部分提供脉冲周围刺激信号的第一信号提供部件；
配置成向运动皮层区域提供脉冲运动皮层刺激信号的第二信号提供部件；
配置成在神经脊髓结提供直流脊髓刺激信号的实质上DC信号提供部件；以及配置成控制脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时的控制器部件；控制所述脉冲周围刺激信号的和所述脉冲运动皮层刺激信号的定时，使得当所述神经脊髓结正被实质上DC信号刺激时，来自周围身体部分的脉冲运动信号和来自运动皮层区域的脉冲运动信号实质上同时存在于所述神经脊髓结。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述实质上DC信号提供部件也配置成向与所述脊髓结有关的区域提供阴极刺激。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器部件配置成：
在所述脉冲周围刺激信号和脉冲运动皮层刺激信号之前，在所述神经脊髓结提供所述直流脊髓刺激信号；
随后提供第一脉冲作为周围刺激信号以影响远端区域中的肌肉；
在提供所述第一脉冲之后的时间延迟之后，提供第二脉冲作为所述周围刺激信号以影响所述远端区域中的所述肌肉；以及
在提供所述第一脉冲和所述第二脉冲之后另一个时间延迟之后，提供所述脉冲运动皮层刺激信号；
选择所述时间延迟和所述另一个时间延迟，使得当所述神经脊髓结正被所述实质上DC信号刺激时，来自所述远端区域中的所述肌肉的运动信号和来自所述运动皮层的所述脉冲运动信号实质上同时存在于神经脊髓结。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述脉冲运动皮层刺激信号是磁场信号。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述时间延迟和所述另一个时间延迟的和大约为
30ms；并且其中所述另一个时间延迟是从大约17ms到大约28ms。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述脉冲运动皮层刺激信号是磁场信号。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述时间延迟和所述另一个时间延迟的和大约为
30ms；并且其中所述另一个时间延迟是从大约18ms到大约27ms。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述脉冲运动皮层刺激信号是磁场信号。
9.如权利要求2所述的系统，其中所述实质上DC信号提供部件包含海绵电极。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述海绵电极的特征尺寸是基于预先确定的电流密度来选择。
11.一种用于改善脊椎动物的神经通信障碍和影响周围身体部分的运动活动的方法，所述方法包含：
在所述周围身体部分提供脉冲周围刺激信号；
向运动皮层区域提供脉冲运动皮层刺激信号；
在神经脊髓结提供直流脊髓刺激信号；以及
选择所述脉冲周围刺激信号的和所述运动皮层刺激信号的定时，使得当所述神经脊髓结正被所述直流脊髓刺激信号刺激时，来自所述周围身体部分的运动信号和来自所述运动皮层区域的脉冲运动信号实质上同时存在于所述神经脊髓结。
12.如权利要求11所述的方法，其中在所述脉冲周围刺激信号和所述脉冲运动皮层刺激信号之前，在所述神经脊髓结提供所述直流脊髓刺激信号；其中随后提供第一脉冲作为周围刺激信号以影响远端区域中的肌肉；其中，在从提供所述第一脉冲的时间延迟之后，提供第二脉冲作为周围刺激信号以影响所述远端区域中的所述肌肉；以及其中，在从提供所述第一脉冲和所述第二脉冲的另一个时间延迟之后，提供所述脉冲运动皮层刺激信号；选择所述时间延迟和所述另一个时间延迟，使得当所述神经脊髓结正被所述直流脊髓刺激信号刺激时，来自所述远端区域的运动信号和来自所述运动皮层的所述脉冲运动皮层信号实质上同时存在于所述神经脊髓结。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述脉冲运动皮层刺激信号是磁场信号。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述时间延迟和所述另一个时间延迟的和大约为
30ms；并且其中所述另一个时间延迟是从大约17ms到大约28ms。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述脉冲运动皮层刺激信号是磁场信号。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述时间延迟和所述另一个时间延迟的和大约为
30ms；并且其中所述另一个时间延迟是从大约18ms到大约27ms。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述脉冲运动皮层刺激信号是磁场信号。
18.如权利要求12所述的方法，其中所述影响所述肌肉包括所述脉冲周围刺激信号正施加到所述周围身体部分处的神经以用于刺激所述肌肉。
19.如权利要求12所述的方法，其中将所述脉冲周围刺激信号施加到所述周围身体部分处的神经干以用于刺激与所述神经有关的肌肉。
20.如权利要求3所述的系统，其中所述影响所述肌肉的影响包括所述脉冲周围刺激信号正施加到所述周围身体部分处的神经以用于刺激所述肌肉。
21.如权利要求3所述的系统，其中所述脉冲周围刺激信号施加到所述周围身体部分处的神经以用于刺激所述肌肉。
22.如权利要求3所述的系统，其中所述脉冲周围刺激信号施加到所述周围身体部分处的神经干以用于刺激与所述神经有关的肌肉。
神经运动功能障碍治疗的方法和系统
背景技术
[0001] 本发明教导总体上涉及提供中枢神经系统组织、肌肉、神经或其组合的刺激的领域，以及更具体地涉及通过多点刺激改善神经或神经肌肉通信障碍的系统和方法。
[0002] 神经系统包含中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统由脑和脊髓组成，并且周围神经系统由所有其他的神经元组成，即脑和脊髓以外的神经和神经节。
[0003] 神经系统的损伤可能是由比如穿透伤或钝伤这样的外伤，或者包括但不限于先天缺陷、大脑性麻痹、阿尔茨海默病、多发性硬化、亨廷顿氏舞蹈症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、糖尿病性神经病、老年性痴呆、中风和缺血这样的疾病或紊乱造成的。
[0004] 脊髓损伤(SCI)之后，中枢神经系统的幸免区能够自发地修复损坏的通路，即使这个过程是非常有限的。此外，尽管许多有前途的治疗策略改善损坏的脊髓两端的连接，但受损脊髓的连接强度和功能恢复仍然不能另人满意。
[0005] 中枢神经系统和周围神经系统的电刺激改善神经元连通性，并且在神经元损伤之后可以用于提高功能恢复。促进反应性芽生是有效的方法，通过反应性芽生，功能连接数量的增加是可能的。通过加强虚弱的现有突触和/或通过促进突触发生，电刺激也可以改善功能连接。新兴概念中的一种是神经系统包含可以被电刺激或药理操纵唤醒的潜在通路。
[0006] 使用电刺激的大多数方法利用单点或双点范式，其中单极或双极刺激在有缺陷的神经通路的点处传送。这种刺激的有效性取决于动作电位的主动传播。
[0007] 非常希望提高电刺激的有效性，以便更成功地治疗或甚至逆转神经运动功能障碍。治疗系统可能非常复杂。需要降低风险同时也满足治疗系统更简单操作的需要的装置，该装置仍然安全地提高运动控制和功能。
发明内容
[0008] 这里在下面公开了用于改善脊椎动物的神经通信障碍并且影响周围身体部分的运动活动的有效系统和方法。
[0009] 脊髓连接运动皮层并且将由运动皮层发出的动作电位通信到我们的远端肌肉以驱动运动活动。脊髓沿着脊柱延伸并且分支到上肢和下肢以将这样的动作电位信号运送到与旨在被促动的肌肉有关的神经。我们将这种神经传输路径称为“神经通路”。
[0010] 联合刺激基于赫布(Hebbian)构思的穗时序依赖型可塑性来引起神经系统的持久变化。根据本发明，经脊髓直流电刺激(tsDC)调整联合可塑性。在本发明的实践中——在其各种实施例中——通过增加到达功能障碍肌肉处的目标神经的皮层诱发动作电位信号的振幅，将联合刺激与tsDC结合起来对运动恢复具有主要且持久的影响。
[0011] 为了这个描述的目的，可以概括的是，神经通路从与感兴趣的远端周围肌肉相关的运动皮层区域运行到脊髓或可以被从与感兴趣的远端周围肌肉相关的运动皮层区域跟踪到脊髓，然后通路分支到臂或腿并且在与感兴趣的肌肉有关的控制神经处终止。我们在这里把这个神经分支的脊髓位置称为神经通路的“脊髓结(spinal junction)”。通过发出沿着通路传播并且通过脊髓结直到目标神经以唤起感兴趣的肌肉的活动的信号，运动皮层唤起肌肉活动。
[0012] 在本发明的几种实践中，功能障碍神经运动通路的三重刺激经证明在减轻功能障碍中是非常有效的。在说明性实施例中，用脉冲刺激信号(脉冲“远端刺激”)刺激与感兴趣的功能障碍肌肉有关的远端神经，用实质上连续不变的信号(恒定的“脊髓结刺激”)刺激感兴趣的神经通路上的脊髓结，并且用脉冲刺激信号(“脉冲皮层刺激”)刺激那个神经通路上的脊髓结上方的位置，皮层动作电位穿过该位置。
[0013] 例如，通过电脉冲或磁脉冲的施加，可能施加脉冲皮层刺激。脉冲皮层刺激施加在运动皮层上，或如果使用脉冲磁刺激，则沿着感兴趣的神经通路从在脊髓结上方的位置——在脊髓结上方大约10厘米——的运动皮层传下来，或者如果使用电刺激，则从脊髓结上方的任何地方传下来，假定如果结在腰部，那么布置是在胸到颈位置之间的任何地方。对于脊髓结的颈位置，可以在乳突的水平(双侧地)施加脉冲皮层电刺激以激活皮质脊髓束。(施加到颅的脉冲磁刺激被称为经颅磁刺激(“TMS”))。
[0014] 远端和皮层刺激各自诱发响应信号，即沿着感兴趣的神经通路朝着脊髓结通信的诱发脉冲远端刺激信号和诱发脉冲皮层刺激信号。脊髓结刺激信号首先施加到脊髓结位置，然后远端刺激和皮层刺激的施加各自定时，使得它们的诱发信号同时到达那个功能障碍神经通路上的已经刺激的脊髓结。
[0015] 根据本发明，比如tsDC这样的恒定的脊髓结刺激，当其与联合刺激结合时调整联合可塑性，对运动恢复有主要且持久的影响。本发明解决、逆转或改善神经运动功能障碍。例如，这样的功能障碍通常表现在表现不佳的肢体上，比如痉挛、虚弱或瘫痪的臂或腿、手或脚。可以刺激大和小的神经。在我们的三重刺激系统、方法和装置的实施例的实践中，与联合刺激配对的我们的tsDC、皮层和周围神经系统的组合，已经说明了功能障碍的实质减轻。
[0016] 在一个或多个实施例中，这些教导的系统包括配置成在感兴趣的周围身体部分提供脉冲周围刺激信号的第一信号提供部件，配置成提供脉冲运动皮层刺激信号以引起运动皮层动作电位信号的第二信号提供部件，配置成提供直流(DC)电流、或定向磁通刺激、在神经脊髓结处的信号的实质连续水平信号提供部件，和配置成控制脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时的控制器部件；控制脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时，使得当神经脊髓结正被实质上连续的DC脊髓信号刺激时，来自周围身体部分的周围信号和来自运动皮层区域的脉冲运动信号实质上同时存在于神经脊髓结。
[0017] 后面的DC信号也被称为阴极经脊髓直流电刺激——tsDC，并且从水平连续DC刺激信号源的阴极施加，DC信号可以包括在信号持续期间的开始和结束时的小斜坡。施加到脊髓结的定向刺激能源的其他实践也在本发明的范围和实践内，其被说明但不限制本发明的保护范围，如果是这样设计的，则在一个实施例中可以包括重复TMS，或阴极极化刺激等效。
[0018] 在一个或多个实施例中，这些教导的方法包括在周围身体部分提供脉冲周围刺激信号，向运动皮层区域提供脉冲运动皮层刺激信号，并且在神经脊髓结处提供实质上直流电阴极脊髓刺激信号，选择脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时，使得当神经脊髓结正被脊髓刺激信号刺激时，来自周围身体部分的后向运动信号和来自运动皮层区域的脉冲运动信号实质上同时存在于神经脊髓结。
[0019] 公开了各种其他实施例。
附图说明
[0021] 图1示出这些教导的系统的一个实施例；
[0022] 图2a、2b示出这些教导的系统和方法的一个实施例的应用；
[0023] 图3示出这些教导的系统的另一个实施例；
[0024] 图4示出这些教导的系统的部件的一个实施例；
[0025] 图5A-D示出用于tsDC+皮层坐骨神经和脊髓坐骨神经(CSA)方案的这些教导的系统的一个实施例；
[0026] 图6A-C示出用于tsDC+脊髓坐骨神经(SSA)方案的这些教导的系统的一个实施例；
[0027] 图7A-D示出这些教导的方法和系统的一个示例性应用的结果；
[0028] 图8示出正常受试者的钉板测试(peg test)，在此情况下手治疗产生缩短的钉板时间；
[0029] 图9示出在完整的治疗之后显著增加的腕关节的运动加速度；
[0030] 图10示出具有大脑性麻痹的一个受试者的强度改善的三周评估：未治疗侧没有变化。治疗侧证实显著提高强度的手抓握能力；
[0031] 图11a-f示出一个受试者(CP)之前、期间和之后的结果；
[0032] 图12A-B示出11a-f的CP受试者的三周评估；
[0033] 图13A-D示出根据图10-12的相同CP受试者的前三角肌记录的纵向电生理变化；
[0034] 图14a-b示出在关于不同CP受试者治疗(6周)之前和之后在钉板测试任务期间的右手抓握；
[0035] 图15A-B示出关于中风受试者的左肘关节的3D运动的改善。
具体实施方式
[0037] 如在这里所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该”包括复数参考，除非文中另有明确规定。
[0038] 除非另有说明，在说明书和权利要求中使用的表示成分的量、反应条件等等的所有数字，都应当理解为在所有实例中由术语“大约”所修饰。
[0039] 这里在下面公开了用于改善脊椎动物的神经通信障碍并且影响周围身体部分的运动活动的有效系统和方法。
[0040] 本发明教导、方法和装置的一个实施例，提供用于麻痹治疗的系统和方法，该系统和方法通过改进从运动皮层到远端肌肉的运动信号传输来解决移动功能障碍。在实验老鼠和人类受试者中已经证明麻痹的和相关功能障碍的实质逆转。在各种实施例中，本发明教导的移动性治疗是通过公开的刺激治疗中心的操作实施。
[0041] 本发明移动性治疗的一个实施例应用于推测运动通路以逆转显然是延缓肌肉功能的神经运动信号传输紊乱。治疗功能障碍，而不管这样的功能障碍的初始原因。根据各种病理，治疗已经证明麻痹的或其他退化的移动性条件的逆转。
[0042] 治疗是基于定时皮层、脊髓和相关神经/肌肉刺激的组合。在一个实例中，三个同时刺激信号沿着被诊断为失败的神经运动通路施加到关键位置以改善到远端肌肉的传输运动信号。在说明性治疗中，恒定水平经脊髓直流电(tsDC)刺激施加到脊髓神经结上方的表面区域，在此情况下受试者神经通路分支到目标肌肉。海绵电极或接触凝胶用于确保在脊髓结的连续恒定水平经脊髓DC刺激的传递以及管理施加刺激的电流密度。
[0043] 在本发明的说明性实施中包括刺激的组合，包括与功能障碍目标肌肉有关的运动皮层区域的脉冲刺激和施加到与功能障碍目标肌肉有关的神经区域的脉冲刺激。运动皮层刺激是非接触式脉冲磁刺激，或者可选地用脉冲DC电刺激刺激。用脉冲DC刺激周围神经。用常规电极实现电刺激。
[0044] 在说明性实施例中，运动皮层和远端肌肉的刺激通常被称为配对联合刺激(PAS)。我们在三重刺激方案期间，通过在一个周期中施加两个脉冲以创造双重周围脉冲从而诱发在皮层(长延时脉冲)和在脊髓(短延时脉冲)的变化来使用修改形式的PAS。同时tsDC和任何PAS的独特组合的效果实质上提高失败的通路内的运动信号传输。现在增强的运动信号施加到感兴趣的肌肉，其结果是测量的移动性改进(可测量的强度、速度、运动范围，和/或敏捷等)。
[0045] 在一个或多个实施例中，这些教导的系统包括配置成在周围身体部分提供脉冲周围刺激信号的第一信号提供部件，配置成向运动皮层区域提供脉冲运动皮层刺激信号的第二信号提供部件，配置成在神经脊髓结提供相对恒定水平直流脊髓刺激信号的实质上恒定电流DC信号提供部件，和配置成控制脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时的控制器部件。在一种实践中，每个皮层脉冲发生几个周围脉冲。脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时是由控制器控制的，使得当神经脊髓结已经以及正在被实质上恒定DC信号刺激时，来自周围身体部分的后向运动信号和来自运动皮层的下行运动信号实质上同时存在于神经脊髓结。
[0046] 在一种配置中，实质上DC信号提供部件活性电极在脊髓结提供阴极刺激。在另一个实例中，控制器部件配置成在脉冲周围刺激信号和脉冲运动皮层刺激信号施加之前，在神经脊髓结提供直流脊髓刺激信号，并且随后向感兴趣的肌肉处的神经提供第一脉冲作为周围刺激信号，并且在提供第一脉冲之后的时间延迟之后，向肌肉处的神经提供第二脉冲作为周围刺激信号，并且在提供第一和第二脉冲之后的另一个时间延迟之后，提供脉冲运动皮层刺激信号，选择时间延迟和另一个时间延迟使得当神经脊髓结正被实质上DC信号刺激时，来自肌肉的刺激神经的后向运动信号和来自运动皮层的脉冲运动信号实质上同时存在于神经脊髓结。
[0047] 在图1a的实施例中，周围刺激器103通过+/-导线向病人发出脉冲DC刺激，+/-导线示出从i/o连接器161延伸。导线贴在与功能障碍肌肉有关的神经处。周围刺激电极定位在神经上并且可以放置在主要神经干处以刺激一大群肌肉。布置是在与肌肉或具有功能障碍的肌肉有关的神经处。例如，电极可以放置在腿上、膝盖后面、脚上、臂上、手腕或肩部上，完全取决于那个病人的靶区。
[0048] 各种实施例
[0049] 这些教导的系统的一实施例在图1-4中示出，其中刺激系统100包括提供运动皮层刺激的第一刺激器101。在一个示例性实施例中，第一刺激器101可以是——例如但不限于——传统的脉冲磁刺激器或传统的脉冲DC刺激器。第二刺激器102向神经脊髓结提供连续的经脊髓DC刺激。在一示例性实施例中，第二刺激器可以是——但不限于——连续DC刺激的常规源，其能够以最小的变化传递连续选择的低电流信号，并且使用海绵电极并且在刺激的开始和结束具有短的倾斜上升和倾斜下降，全部为了减轻启动和关闭伪迹。第三刺激器103提供与功能障碍区域/感兴趣的肌肉有关的周围神经的刺激。在一示例性实施例中，第三刺激器可以——但不限于——能够传递脉冲DC刺激的传统脉冲刺激器。
[0050] 刺激器101向运动皮层提供脉冲刺激。例如，这可以是脉冲磁刺激或DC电刺激，并且可以是独立单元或者集成在控制中心105内。在系统100的说明性实施例中，磁刺激器101包括为用于到运动皮层的脉冲磁刺激的非接触传递的独立的磁刺激系统。
[0051] 控制中心105进一步地包括配置成控制刺激器101、102、103和/或使它们同步的系统控制器/同步装置104，并且在一个实施例中，包括非暂时性计算机可用介质(比如，但不限于，RAM(随机存取存储器))和I/O部件104A以向外部刺激器——比如向第一刺激器101——提供来自控制器104的同步、控制和或定时信号。在图1的说明性实施例中，根据下面进一步讨论的本发明的实践，控制器/同步装置104在I/O 104A传递触发信号127以触发刺激器101。
[0052] 在说明性实施例中，系统进一步地包括支撑设备，支撑设备包括通道放大器106、数据记录器107(其也可以包括肌肉运动诱发电位的和EMG(肌电图)的捕获)、和计算机108，其中计算机进一步地支持同步、控制和/或刺激和数据采集。如在图4进一步地所示，在一个实施例中，计算机108和或系统控制器/同步装置104可以包括一个或多个处理器
120和计算机可用介质130，在此情况下，计算机可用介质具有包含在其中的计算机可读代码，当计算机可读代码在一个或多个处理器中执行时，使多个处理器中的一个执行这些教导的方法。在图4所示的实施例中，借助于比如计算机总线135这样的连接部件，一个或多个处理器120可操作地连接到计算机可用介质130。
120和计算机可用介质130，在此情况下，计算机可用介质具有包含在其中的计算机可读代码，当计算机可读代码在一个或多个处理器中执行时，使多个处理器中的一个执行这些教导的方法。在图4所示的实施例中，借助于比如计算机总线135这样的连接部件，一个或多个处理器120可操作地连接到计算机可用介质130。
[0053] 图2a示出本发明的另一个实施例，其包括经脊髓刺激器102、放置在适当的脊柱段上的提供阴极刺激的海绵电极115。在本发明的实施例的实践中，对于上肢刺激，海绵电极115放置在C6到T1的区域中的颈段处，并且对于下肢刺激，放置在T10和L1脊髓水平的区域中。如本领域技术人员将领会到的，这些区域具有已知的与感兴趣的目标肌肉有关的远端神经的关联。返回电极放置在比如小腿这样的骨的位置。
[0054] 在说明性实施例中，在治疗期间，病人舒服地就座在扶手椅中。阴极tsDC电极115施加在比如段113这样的适当的脊柱段的上方。TMS线圈放置在上肢组的上肢的运动皮层代表的上方或在下肢组的下肢的代表的上方。周围电极放置在感兴趣的神经的上方。
[0055] 在说明性实践中，tsDC和TMS刺激在会话的开始时施加并且在持续期间内继续保持，同时伴随多脉冲周围刺激。如本领域技术人员将领会到的，传统的10/20系统用于将线圈(或可选的电极)刺激的适当布置定位于皮层。典型的刺激会话运行20分钟并且根据需要并且根据治疗的感兴趣的肌肉的改善的每个水平重复，每周几次、在数周期间几次。
[0056] 诱发电位或诱发响应是在刺激的呈现之后生成的神经系统的电位，与如由脑电描记法(EEG)、肌电描记法(EMG)、或其他电生理记录法检测的自发电位不同。在本发明的实践中，在刺激期间，运动诱发电位(MEP)通常通过2.5cm的固定电极间距离的双极表面电极记录，并且EMG是根据需要从上肢和下肢的同侧和对侧(相对于受激运动皮层)肌肉记录。
[0057] 在说明性实施例中，刺激强度调整到大约活动阈值的115％。活动运动阈值定义为产生一致的运动诱发响应的最小刺激强度。在说明性实施例中，以0.3Hz的频率施加刺激器101的磁刺激。如图2a和图3所示，说明性“8字形”磁刺激器线圈140用于施加这样的刺激，后者作为说明性系统100的一部分连同比如医用座椅142这样的病人平台操作，两者在会话期间都将提供用于病人的舒适性。在一个示例性实施例中，如图2a和图3所示，使用定位在M1区域上方的线圈140，执行运动皮层刺激。在其他示例性实施例中，使用一个或多个用于产生运动皮层刺激的电极执行运动皮层电刺激。
[0058] 在说明性但非限制的实施例中，用定位在M1区域(如同本领域技术人员已知的这样的区域)上方的8字形线圈140完成TMS。受试者舒服地就座在扶手椅中。头部用带固定到头枕上以防止相对于线圈140的运动。线圈切向地放置到颅骨。线圈由允许容易调整的线圈架诸如此类稳定地支撑。
[0059] 在说明性实施例中，刺激器102传递经脊髓直流刺激(tsDC)到感兴趣的脊髓结113并且以范围达大约5mA或更高的安全恒定电流保持，这取决于病人感觉效果的耐受性。
典型会话是二十分钟。刺激器102的活性阴极电极102(刺激器102“-”)放置在脊柱的脊髓段的选择的上部或下部区域的上方。如图11a的非限制性图示中所示，对于上肢运动功能障碍问题的治疗，海绵电极115围绕C6到T1施加到上脊柱，并且如图所示，返回海绵电极117放置在比如腿的骨部这样的非关键、非神经位置的上方。海绵电极用于在没有不舒服的伪迹的情况下在脊髓结传递恒定水平的经脊髓DC刺激。大的海绵电极117用在腿处的正返回电极上。
典型会话是二十分钟。刺激器102的活性阴极电极102(刺激器102“-”)放置在脊柱的脊髓段的选择的上部或下部区域的上方。如图11a的非限制性图示中所示，对于上肢运动功能障碍问题的治疗，海绵电极115围绕C6到T1施加到上脊柱，并且如图所示，返回海绵电极117放置在比如腿的骨部这样的非关键、非神经位置的上方。海绵电极用于在没有不舒服的伪迹的情况下在脊髓结传递恒定水平的经脊髓DC刺激。大的海绵电极117用在腿处的正返回电极上。
[0060] 如本领域技术人员将领会到的，活性阴极海绵电极115的尺寸，即呈现给脊柱处的皮肤的表面区域的量，是根据鉴于正施加的能量水平、电流密度、能量耗散考虑和病人的已知特征数据的安全考虑而选择。这样的病人特征的说明性、非限制性示例，例如可以包括体型、体重、年龄、诊断结论、先前病史和特殊需要。在说明性实施例中，这样的数据118在控制中心105加载到系统100中。
[0061] 本发明的实施例来源于在感兴趣的脊髓结处的脊髓神经元的同时调节，该调节通过以下完成：通过在脊髓结施加恒定的经脊髓DC刺激结合施加到运动皮层或其延长部分或代替物因此用于引起皮层脉冲的重复刺激来影响皮层，以及通过施加到目标肢体和感兴趣的肌肉的远端神经的脉冲周围刺激对以用于引起多个周围诱发脉冲，周围诱发脉冲一个用于皮层刺激并且另一个用于脊髓刺激。在脊髓结处的经脊髓刺激的连续施加期间，目标肢体的周围刺激与运动皮层刺激同步。
[0062] 通常，远端电极放置在上肢的神经上或围绕上肢的神经以用于上肢治疗，并且放置在下肢的神经上或围绕下肢的神经以用于下肢治疗。电极放置在神经区域两端，以便通过其传递电流。在说明性实施例中，脉冲DC刺激施加到肢体肌肉(腿、臂等)。传统的刺激电极定位在感兴趣的肢体神经处。在大的目标中，一个电极可以靠近主要神经干放置以刺激大群肌肉，并且另一个电极在这样的神经区域偏置以限定远端神经刺激路径。
[0063] 在这里公开刺激器、刺激、电极和磁场产生部件的示例性和说明性实施例。应该注意的是，这些教导不仅限于这些实施例，并且呈现这些实施例以进一步地阐明这些教导，而没有限制公开的发明的广度和保护范围。
[0064] 在本发明的实施例的实践中，将线圈140的所需位置限定为TMS刺激引起最强的对侧肢体MEP的位置。通过粘附电极的使用，可以以腹部拼版(belly montage)的方式从肌肉记录表面肌电图(EMG)。通过确定比如前三角肌、肱二头肌、肱三头肌、尺侧腕屈肌、指伸肌和拇短展肌这样的上肢的肌肉的静息和活动运动阈值来测量运动皮层兴奋性。如本领域技术人员将会理解的，在治疗之后，评估该群肌肉的变化给出整个上肢的功能变化的理解。
[0065] 在说明性、但非限制性的实施例中，将阈值限定为在或者静息或者肌肉收缩期间引起可检测的MEP所需的刺激的强度。通过监控EMG没有超过低于0.5mV的低水平并且没有超过0.01mV来确定静息。当受试者维持对抗重力的收缩时，测量每个感兴趣的肌肉的活动阈值。例如，在这个图示中，当测试腕伸肌阈值时，受试者可以保持腕关节在近全范围中。
[0066] 在这个实施例中，使用MagStin Rapid2刺激器执行经颅刺激。通过2.5cm的固定电极间距离的双极表面电极来记录肌肉运动诱发电位。根据上肢或下肢的同侧和对侧(相对于受激运动皮层)肌肉来记录EMG。强度调整为活动阈值的115％。这也等于静息运动阈值的95％。将活动运动阈值限定为产生一致的运动诱发响应的最小刺激强度。
[0067] 在说明性实施例中，成人的运动皮层的脉冲刺激在100-400mA范围内，在200附近，脉冲宽度100-300微秒，在200附近，0.5到3Hz重复率，操作电压400-800。对于儿童，在100毫秒的70-100毫安是目标。如本领域技术人员将会理解的，类似地施加磁刺激。在说明性脉冲磁刺激中，其以0.5到3Hz的速率、200微秒脉冲宽度传递，达到等于电刺激的刺激电流水平。
[0068] 为了校正周围刺激，我们增加脉冲DC到如病人可以忍受的高水平，调整电流强度直到整个目标肌肉群抽搐，然而这是基于病人耐受性调整的。两个标准用于调整病人耐受性的和肌肉收缩的周围脉冲强度。收缩的越多，增强的越高。病人疼痛耐受性和肌肉收缩量之间必须存在平衡以产生所需的结果。这些耐受性水平是会话特定的并且必须在每个会话中检测。
[0069] 在本发明的实践中，使用产生1.5特斯拉的磁通密度的磁刺激器线圈。在最大值的大约75-85％的刺激以0.3Hz的频率达到目的，即每3秒一个脉冲，继续会话。用于平均正常刺激的非限制性最大刺激水平设置为1.5特斯拉。
[0070] 在一个实施例中，用Digitimer Stimulator(DS7AH型)提供周围刺激以刺激周围肌肉。刺激电极靠近主要神经干定位以刺激大群肌肉，或靠近单个神经定位以更严密地将这个治疗集中于一个目标肌肉。电极放置在上肢上用于上肢方案，放置在下肢上用于下肢方案。
[0071] 在一个或多个实施例中，这些教导的方法包括在周围身体部分提供脉冲周围刺激信号，向运动皮层区域提供脉冲运动皮层刺激信号，并且在神经脊髓结提供恒定直流脊髓刺激信号，选择脉冲周围刺激信号的和脉冲运动皮层刺激信号的定时使得当神经脊髓结正在被恒定直流脊髓刺激信号刺激时，来自受激周围身体部分的后向运动信号和来自运动皮层区域的脉冲运动信号实质上同时存在于神经脊髓结。
[0072] 参考图11a连同图11b，示出这些教导的系统和方法的一个实施例的应用，其中神经通路110由从运动皮层111沿着脊髓112到神经脊髓结113的位置的虚线所标识，因此，神经通路110从脊髓分支并且延伸到周围上肢，即延伸到臂109和感兴趣的远端神经/肌肉114。神经通路110通过脊髓结113将运动皮层111连接到远端神经/肌肉114。通过刺激产生放大的运动活动和改善的功能和移动性的脊髓神经运动兴奋性，本发明刺激增加到达远端神经/肌肉114的运动皮层动作电位。
[0073] 在本发明的说明性实践中，直流脊髓刺激信号提供在神经脊髓结113以开始方案，然后施加脉冲周围刺激信号和脉冲运动皮层刺激信号。更具体地说，在施加脊髓刺激之后，系统控制器/同步装置104A向刺激器103施加第一刺激信号以向与远端区域中的感兴趣的表现不佳的肌肉有关的周围神经施加第一刺激脉冲。在提供第一脉冲P1之后的第一时间延迟之后，向服务远端区域中的感兴趣的肌肉的神经提供作为下一个周围刺激信号的第二脉冲P2。在由提供第二脉冲产生的第二时间延迟之后，施加脉冲运动皮层刺激信号。选择第一和第二时间延迟，使得神经通路上的所谓的“后向”移动运动信号从远端区域中的神经/肌肉流向神经脊髓结，同时脉冲运动信号从运动皮层流向神经结，全部在感兴趣的神经通路上，结果，当神经脊髓结正被连续经脊髓直流刺激信号刺激时，它们实质上同时存在于脊髓结。时间延迟调整用于从开始到结束的信号传送中的延迟，例如，从朝着脊髓结的周围信号同意的开始到到达脊髓结。如下面进一步地讨论，实际时间延迟取决于要到达的距离并且相应地调整。
[0074] 脉冲运动皮层刺激可以是电的或其他方式的。在说明性实例中，通过由TMS生成的脉冲磁场信号提供脉冲运动皮层刺激。有时，为了方便起见，脉冲运动皮层刺激在下文被称为——但不限于——TMS。将要理解的是，这样的TMS刺激可以由本发明的实施例的范围的实践内的非TMS脉冲刺激提供。
[0075] 在说明性实施例中，首先施加提供为经脊髓直流刺激(tsDC)的直流脊髓刺激信号并以连续且固定水平的DC电流(即，实质上不变化)保持，同时其他刺激信号同时施加到感兴趣的目标脊髓结。向与远端区域中的目标需要肌肉有关的神经提供第一脉冲P1作为第一周围刺激。在P1之后的第一时间延迟，向那个神经提供第二脉冲P2作为第二周围刺激信号。在提供第二周围刺激信号之后的第二时间延迟之后，脉冲运动皮层刺激信号(例如，TMS)提供到运动皮层区域。选择第一时间延迟和第二时间延迟使得当脊髓结正同时被直流脊髓刺激信号刺激时，从目标远端肌肉处的神经传送到脊髓结的运动信号和从运动皮层到脊髓结的脉冲运动信号实质上同时存在于脊髓结。在正常神经信号流是从脊髓结到感兴趣的神经的意义上来说，从目标远端肌肉处的神经传送到脊髓结的运动信号可以说是后向反射或传送。
[0076] 因此，将要理解的是，在说明性实施例中，远端神经是双重刺激的，同时神经的第一诱发响应提供将传送到脑并且激活躯体感觉皮层以增强来自控制器/同步装置104的下一个直接皮层刺激的效果的第一刺激信号，然后由控制器/同步装置104施加定时信号以引起运动皮层的下一个直接刺激以生成预定到脊髓结的脉冲刺激信号，并且控制器/同步装置104向远端神经施加定时信号以引起脉冲信号，脉冲信号将在神经通路上朝着脊髓结后向传送，两者定时以与在脊髓结的tsDC刺激同时影响脊髓结。
[0077] 在证明运动改善的另一个实施例中，比如在脊髓损伤之后，在本发明的实施例的实践中，阴极tsDC结合在皮质坐骨神经联合(CSA)刺激方案内，即，在本发明的实践中，在tsDC期间存在来自与神经肌肉功能障碍有关的远端神经的诱发脉冲刺激和来自运动皮层的另一个诱发脉冲刺激，两者穿过连接神经通路并且在tsDC刺激期间同时存在于脊髓结。在说明性实施例中，神经是双重刺激的，同时神经的第一诱发响应提供第一刺激信号，然后控制器/同步装置104施加定时信号来引起运动皮层的下一个直接刺激以生成预定到脊髓结的脉冲刺激信号，并且定时信号施加到远端神经以引起脉冲信号，脉冲信号将在神经通路上朝着脊髓结后向传送，两者定时以与在脊髓结的tsDC刺激同时影响脊髓结。
[0078] 在证明运动改善的另一个实施例中，比如在脊髓结损伤之后，在本发明的实施例的实践中，阴极tsDC与脊髓坐骨神经联合(SSA)刺激方案结合，即，在tsDC期间引起在目标远端神经的脉冲刺激和在脊髓位置引起的脉冲皮层刺激，如在运动皮层的直接刺激的局部代替。另外，方案与CAS类似地进行，但在没有运动皮层上的直接刺激的情况下实现皮层刺激。
[0079] 用tsDC刺激施加SSA或CSA，仅与SSA或CSA相比，显著地提高它们的即刻和长期效果。在每个方案中，刺激分别产生诱发脊髓和皮层输出的即刻增强，这取决于刺激间隔的持续时间，在该持续时间中重复SSA或CSA刺激分别产生脊髓和皮层输出的长期增强作用。在tsDC刺激期间施加SSA或CSA显著地提高它们的刻即和长期效果。
[0080] 在一个实施例中，用单侧SCI使老鼠产生行为表现，CSA加上tsDC的四个连续的20分钟会话，显著地降低水平阶梯步行测试的错误率。这种形式的人工增强联合连接转换为不依赖实践或经验的运动再学习形式。显著地，短期看到有利的结果。在另一个实施例中，重复SSA加上tsDC诱发与基线数据相比在应用期间的显著的改善，以及与预先测试相比的后续测试性能的显著增加。
[0081] 对于运动皮层的直接电刺激，阴极放置在运动皮层位置，然后参比电极放置在附近。EEG电极可以连同导电凝胶一起用于皮层刺激。
[0082] 对于SSA刺激，使用运动皮层的延长部分或代替物。在说明性实施例中，对于上肢治疗，电极放置在头部上的乳突位置。在另一个说明性实施例中，对于下肢，可以使用胸椎。在任何一种情况下，脊髓结位于感兴趣的通路上的皮层和周围刺激点之间。
[0083] 如图5-6所示，附加使用也在本发明的实践范围内，其中在受试者的治疗期间，三重刺激或者与SSA或者与CSA成功地结合。对该图5-6的文本做出参考。
[0084] 这里在下面公开了更多示例性实施例。这些教导不仅限于示例性实施例，而且示例性实施例提供用于阐明这些教导。
[0085] 在图2b所示的同步定时方案的说明性实施例中，用由刺激器103施加到服务感兴趣的远端肌肉的周围神经的第一远端刺激脉冲(P1)发起刺激周期。在一些时间延迟之后，运动皮层脉冲(TMS)通过刺激器101施加到运动皮层。在施加那个TMS脉冲之前，第二脉冲(P2)通过刺激器103施加到同一周围神经。在神经处的P2脉冲较早地施加，因为生成的周围神经信号将花费比TMS生成的皮层脉冲到达脊髓结将花费的时间更长的时间到达脊髓结。tsDC连续地施加到脊髓结的区域以用于会话。
[0086] 施加到周围神经的第一脉冲在刺激位点发起感觉响应。在当皮层脉冲将施加到运动皮层时的时间期间，这个感觉响应将传送到脑并且激活有效果的躯体感觉皮层。在本发明的实施例中，因此设置定时以实现作为本发明的一部分的脊髓结所需的同时三重刺激。
[0087] 在治疗臂的功能障碍肌肉的一个说明性实施例中，在皮层脉冲之前施加两个周围脉冲。一个周围脉冲在皮层脉冲之前以大约30ms传递，并且，第二周围脉冲在TMS脉冲之前用3到12ms之间的范围的延迟传递。现在，运动皮层发出的脉冲将在大约4-6ms内到达神经结以与来自臂的周围脉冲相遇。这种范式的一个影响是加强主要运动皮层和脊髓之间的连接。
[0088] 表格1.周围延迟：评估刺激间时间间隔(ISI)
[0089]
[0090] 从刺激位点到达存在于脊髓中的运动神经元的细胞体的周围延迟的估算的说明性实施例(逆向动作电位)，依靠已知的F-波文献。F-波代表下面过程的时间：1)在刺激位点的动作电位产生；2)动作电位向后传播(朝着脊髓或逆向)；3)在轴突的原点的初始段的发起时间；4)到周围位点的前向传播(顺行)时间。在所有这些过程中，具有显著延迟的两个是逆向和顺行。在考虑所有这些过程之后，在表格1中示出最后估算的周围延迟。
[0091] 估算中枢延迟(皮质脊髓束)：这是从已知的文献获得，在文献中脊髓电位响应于皮层运动刺激而直接从脊髓的表面记录。根据这些报告，在颈部记录的用电刺激的皮质脊髓抽射的延迟是4.17ms，而用TMS的是4.0。从腰髓记录的皮质脊髓抽射的延迟是从8延续到14ms。
[0092] 上面的数据——周围和皮质脊髓延迟——用于估算ISI，ISI应该用于使联合事件在脊髓水平发生。如上面的数据所看到的，周围延迟总是比中枢的长。因此，周围电脉冲应该总是在皮层脉冲之前开始，并且ISI应该等于周围延迟减去皮质脊髓延迟。
[0093] 回顾每个受试者的运动诱发电位(MEP)，总延迟(周围加上皮质脊髓)将等于那个受试者的MEP延迟。不同身体位置的初始ISI的图表在表格1中示出。这个ISI在计算机中编程以用于生成刺激方案。
[0094] 脉冲DC或磁刺激已经用在皮层上。在没有负效应的情况下，DC可以直接施加到脑，但磁刺激是有利的，因为在皮肤表面没有伪迹。脉冲DC用于周围刺激。在这些教导的方法的一个实施例中，为了改善的运动功能，方法包括脊髓tsDC，并且具有运动皮层和远端周围刺激(用从远端肌肉到运动皮层的电诱导躯体感觉刺激增加)，以治疗具有中风、大脑性麻痹诸如此类的受试者，以及健康受试者。
[0095] 为了进一步地阐明这些教导，在下面提供来自示例性人体研究的实施例，其中十一个(11)受试者(N＝11)作为CP/中风(“CP/S”)研究的一部分治疗。CP/S研究由六个健康受试者加上在六周期间进行治疗的四个CP受试者和一个中风病人组成，六个健康受试者在两周期间进行两次会话治疗(一种是假的，一种是真实的)。
[0096] 来自CP/S研究的分析数据与从我们的动物研究搜集的临床前数据一致，证明行为恢复可以由结合且定时的皮层、脊髓和本方案的相关肌肉刺激诱发，并且这种类型的人工诱导联合连接转换成不依赖于实践或经验的运动学习形式。
[0097] 最明显的作用机制——通过该作用机制，用本发明治疗已经发生行为改善——是基于通过施加到多余或新芽生的下行运动连接对侧到损伤处的tsDC加上PAS的神经运动通路的直接加强。这代表神经可塑性和传递的积极表达，在此情况下，一个电路中的可塑性促进另一个电路中的并发或随后可塑性。
[0098] 在《神经科学期刊(J.Neurosci.)》2013年3月13日；33(11)：4935-46的出版物上讨论了本发明的实践，为了所有目的，通过引用其全部内容的方式合并于此，并且作为参考临时申请的一部分。
[0099] 人体的更多治疗
[0100] I.正常受试者：N＝6
[0101] 电生理学评估：
[0102] 六个正常人(“健康的”)参加两次会话(每周一次)。一个会话是假的。在本方案的活动会话中，治疗六个正常的受试者并且他们被证明皮层诱发肌肉收缩和放大的电位，参照图7a-d的混合图。假治疗的受试者示出没有放大。在假实验中，受试者以与在真实治疗中相同的方式准备，除了tsDC+(-)快速地打开和关闭。(未示出假的。)[0103] 本方案之前和之后的敏捷测试结果的回顾证明钉板测试和8位置测试两者中的时间的缩短。图8示出治疗之后在三个级别的难度下完成的缩短的手指插板时间。钉板测试难度级别：可变反向(V-R)、恒定反向(C-R)和无序(N-O)。此外，提高了肌肉强度(抓握和捏)(未示出)。
[0104] 图9示出在完整治疗之后腕关节的运动的加速度显著地增加。在治疗之后的较长的条表示较大的加速度和更好的抓握功能。如图9所示，在本方案的一个会话之后，关节运动的速度(加速度)显著地改善。在治疗之后，在腕关节的运动的加速度显著地增加。作为改善的运动控制和功能的测量，在治疗之后的较长的条表示较大的加速度。
[0105] II.具有大脑性麻痹的受试者：N＝4
[0106] 尽管全部4个病人示出功能恢复的显著改善，但如下面的图10-12所示，分析结果目前可用于CP受试者中的一个并且之前/之后图像可用于另一个CP受试者(图13)。
[0107] 图10示出具有大脑性麻痹的一个受试者的三周评估。在治疗侧(右侧)，联合治疗已经显著地改善手抓握能力的力量，同时未治疗侧的手抓握能力没有改变。使用手抓握工具，测量在五个抓握位置的力。力是以磅为单位。改善是主要和可实现的。
[0108] 在图11中，来自图10的同一受试者在治疗之前(之前)不能举起右臂或用关节连接拇指。在三周之后，受试者能够部分地举起臂但是在肩部有有限的转动；拇指不能关节连接(3周)。在六周的治疗之后，受试者能够举起并且保持臂高举，而且有效地用关节连接拇指(之后)。
[0109] 图12示出图10-11的同一CP受试者的三周评估。在A中，EMG脑描记线示出治疗的右手的外展拇短肌(治疗侧)的自发收缩。在治疗之前，如由无EMG活动所示的(A，之前)，参加者不能使右手拇指收缩到外展(向外运动)。然而，在三周治疗之后，如由EMG活动中的增加所示的(A，之后)，病人能够产生运动。
[0110] 如B所示，从外展拇短肌记录的运动诱发电位显著地改善。在治疗之前(之前)，MEP最小。在三周治疗方案之后检测到MEP的良好改善，并且在静息期间(静息之后)和活动期间(活动之后)记录，指示收缩能力的恢复，因此使拇指有用。
[0111] 图13示出从图10-12同一Cr受试者的前三角肌记录的纵向电生理变化。三角肌是肩关节的原则屈肌。数据示出这个受试者的肩部运动改善的潜在机制。受试者评估了7次(在介入期间6次并且在介入四周之后一次)。TMS脉冲强度和刺激的位置在整个评估期间保持恒定。
[0112] 画面A示出在开始6周介入之前(上部信号，蓝色)和在介入结束四周之后的评估7(下部信号，红色)期间记录的运动诱发电位(MEP)的示例。注意，在活动条件期间记录这些，在活动条件下受试者保持肩关节在对抗重力的弯曲位置。
[0113] 静息期(SP)是在刺激伪迹之后MEP描记线的平坦部分，在静息期中肌肉活动不存在(无症状的)。在画面A，静息期示出为引导到如在介入开始之前获得的垂直线(蓝色)的平坦部分。在评估7——在6周介入已经结束之后的4周——期间，记录引导到垂直线(红色)的相对较长的平坦描记线。在后者可以看到实质上增加的静息期。
[0114] 静息期(红色)的增加的持续期间表明皮层或/和脊髓抑制机制的加强。静息期是由在皮层水平的神经递质GABA调解的，其在这里明显地增加。增加的静息期可能是导致痉挛减少和更好的运动控制的潜在机制，其作为这个CP受试者的介入的结果得到证明。画面D示出7个评估的静息期的平均值。
[0115] 图13画面B示出这个CP受试者的每个评估的活动状态期间的MEP的平均值。条形图示出平均值和平均标准误差。实心圆是单独的数据点(来自每个记录会话的7到11个点)。图13画面C表明在在静息状态期间MEP的平均值，在静息状态中受试者正使肩膀轻松。
[0116] 数据表明在介入过程期间的改善性能。在评估7——在介入停止之后4周——维持明显接近介入的运动活动的电生理增强。
[0117] 图14示出不同CP受试者的治疗之前和之后。证明在治疗开始之前钉板测试期间的功能障碍右手抓握。证明了在6周介入完成之后显著改善的抓握能力。
[0118] III.具有中风的受试者：N＝1
[0119] 运动技能：
[0120] 这个中风受试者的手指插板时间从103减少到77秒(25％)。
[0121] 肌肉强度：
[0122] 下面的表格示出从中风受试者的6周治疗之前到6周治疗之后的肌肉强度变化。(注意，数字是以磅为单位，因此变化表示可实现的结果)。
[0123]MMT 左手 左手之后
肩部 14 23
肩部 28 33.5
肩部 5 17.5
肩部红外辐射 0 27.5
肩部回波测距 0 20
肘部弯曲 26 45
肘部 15 28.5
曲腕肌 10 15.5
手腕 5 25
抓握1 11.8 19.7
抓握2 17.8 29.7
抓握3 18.5 31.8
抓握4 15.7 27.8
抓握5 14.1 24.3
捏(钥匙) 14 16
极板对极板 11.4 14.4
远端到远端 6 9
肩部 14 23
肩部 28 33.5
肩部 5 17.5
肩部红外辐射 0 27.5
肩部回波测距 0 20
肘部弯曲 26 45
肘部 15 28.5
曲腕肌 10 15.5
手腕 5 25
抓握1 11.8 19.7
抓握2 17.8 29.7
抓握3 18.5 31.8
抓握4 15.7 27.8
抓握5 14.1 24.3
捏(钥匙) 14 16
极板对极板 11.4 14.4
远端到远端 6 9
[0124] 图15示出这个中风受试者左肘关节的3D运动的改善。画面A，之前示出在治疗之前的关节运动的加速度，并且之后示出治疗之后的加速度，其中已经恢复敏捷。画面B，治疗之前的运动范围的之前与治疗之后的相比较，示出实质上改善的运动范围。
[0125] 系统
[0126] 本发明将当前现有技术中已知的电和磁刺激器技术结合到新颖和非显而易见的商业可行且有意义的实施例中。将领会的是，这里描述的元件和部件可以进一步地分成附加部件或连接在一起以形成在本发明的各种实践中用于执行相同功能的较少部件。通过说明但不限制的方式提供下面的信息。
[0127] 参考图1，在这里所示的实施例中，刺激器101提供运动皮层刺激。在本发明的实施例中：第一刺激器101可以是——例如但不限于——与这里公开的实践一致的脉冲磁刺激源，并且其可以是用于提供所需的脉冲磁刺激的具有与比如是经颅磁刺激单元的已知的Magstim Rapid2磁刺激器这样的商用刺激器类似特征的自有品牌刺激器，或者可选地是比如Digitimer D185多脉冲刺激器这样的商用脉冲DC电刺激器，其用于普通的经颅刺激，并且在这里可以用来自Axelgaard Manufacturing的标准商用水凝胶电极以用于脉冲运动皮层刺激。
[0128] 刺激器102在脊髓神经结提供恒定水平的连续脊髓刺激，其可以是但不限于经脊髓直流刺激(tsDC)，其可以由——例如但不限于——具有与比如Neuroconn DC-Stimulator这样的商用刺激器相似特征的自有品牌刺激器提供，其可以用作微处理器控制的恒流源，其提供单通道单极(DC)刺激，具有直到5,500μA的可调节的电流范围。刺激器102通过阴极海绵电极向脊柱施加恒定电流tsDC刺激，并且返回电极也是海绵电极，具有导电盐或凝胶。
[0129] 刺激器103提供周围神经/肌肉的刺激，其可以是——例如——与这里公开的实践一致的脉冲DC刺激源，并且其可以是自有品牌刺激器或比如已知的Digitimer D185多脉冲刺激器这样的商用刺激器。在一示例性实施例中，Digitimer Stimulator DS7AH连同来自Axelgaard Manufacturing的标准商用水凝胶电极用于刺激或者运动皮层或者周围肌肉处的神经。
[0130] 系统控制器/同步装置104配置成控制刺激和使刺激同步并且在一个实施例中可以包括非暂时性计算机可用介质(比如，但不限于，RAM)。在一些实施例中，系统可以包括通道放大器106、数据记录器107和计算机108，其中计算机是系统控制器的一部分，用于刺激、同步和数据采集。按照惯例检测MEP。
[0131] 本公开通过配置成执行功能的装置(在下文称为计算装置)的示例来包括说明，其可以与目前公开的主题一起使用。计算装置的各种部件的说明不旨在代表使部件互相连接的特定结构或方式。具有更少或更多部件的其他系统也可以与公开的主题一起使用。通信装置可以构成一种形式的计算装置并且可以至少包括计算装置。计算装置可以包括互连线(例如，总线和系统核心逻辑)，其可以使计算装置的这样的部件互相连接到比如处理器或微处理器这样的数据处理装置，或者其他形式的部分或完全可编程或预编程的装置，例如，硬接线和或专用集成电路(“ASIC”)定制逻辑电路，比如控制器或微控制器、数字信号处理器、或者可以提取指令、以预加载/预编程指令操作和/或在硬接线或定制电路中发现的遵循指令以一起执行本公开所描述的整个过程和功能的执行步骤的逻辑运算的任何其他形式的装置。
[0132] 每个计算机程序可以比如汇编语言、机器语言、高级过程式编程语言、面向对象编程语言这样的任何编程语言实施。编程语言可以编译或解释编程语言。
[0133] 每个计算机程序可以在计算机处理器执行的计算机可读存储装置中有形包含的计算机程序产品实施。本发明的方法步骤可以由执行在计算机可读介质上有形包含的程序的计算机处理器执行，以通过操作输入并且生成输出来执行本发明的功能。
[0134] 在这个说明书中，各种功能、功能性和/或操作可以描述为由软件程序代码执行或引起，以简化说明。然而，本领域技术人员将认识到这种表达意味着由如上面所描述的例如包括比如微处理器、微控制器、逻辑电路诸如此类这样的处理器的计算装置的程序代码/指令造成的功能。可选地或结合地，使用有或没有软件指令的特殊用途电路系统，比如使用专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，可以实施功能和操作，特殊用途集成电路可以是可编程的、部分可编程的或硬接线。专用集成电路(ASIC)逻辑可以是比如门阵列或标准单元诸如此类，其通过基地门阵列ASIC结构的金属化连接线执行定制逻辑，或者选择和提供包括在制造商功能块程序库等中的标准单元功能块之间的金属化连接线。因此，在没有程序软件代码/指令的情况下，可以使用固定电路系统实施实施例，或实施例与使用编程软件代码/指令的电路结合。
[0135] 因此，技术既不限制于硬件电路和软件的任何特定组合，也不限制于用于由计算装置内的数据处理器执行的指令的任何特定有形源。当一些实施例可以在功能齐全的计算机和计算机系统中实施时，各种实施例能够分配为包括例如各种形式并且能够应用的计算装置，而不管用于实际上影响功能的性能以及功能、功能性和/或操作的性能的操作和/或分配的特定类型的机器或有形的计算机可读介质。
[0136] 互连线可以连接数据处理装置以定义包括存储器的逻辑电路系统。互连线可以是数据处理装置的内部，比如将微处理器连接到车载高速缓冲存储器或比如主存储器这样的外部(到微处理器)存储器，或磁盘驱动器或比如远程存储器、盘贮存或其他大容量存储器等这样的计算装置外部。商用微处理器——其一个或多个可能是计算装置或计算装置的一部分，作为示例，包括来自惠普公司(Hewlett-Packard Company)的PA-RISC系列微处理器、来自英特尔公司(Intel corporation)的80×86或奔腾系列微处理器、来自国际商用机器公司(IBM)的PowerPC微处理器、来自太阳微系统公司(Sun Microsystems)的Sparc微处理器，或来自摩托罗拉公司的68×××系列微处理器。
[0137] 互连线除了使比如微处理器和存储器互相连接之外，还可以将这样的元件互相连接到显示控制器和显示装置，和/或到比如输入/输出(I/O)装置这样的其他外围设备，例如，通过输入/输出控制器。典型的I/O装置可以包括鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、打印机、扫描仪、摄像机和本领域众所周知的其他装置。互连线可以包括一个或多个通过各种桥接器、控制器和/或适配器彼此连接的总线。在一个实施例中，I/O控制器包括用于控制USB外围的USB(通用串行总线)适配器，和/或用于控制IEEE-1394外围的IEEE-1394总线适配器。
[0138] 存储器可以包括任何有形的计算机可读介质，其可以包括但不限于比如易失性和非易性失存储器装置的可记录的和非可记录的介质，比如易失性RAM(随机存取存储器)，通常实施为动态RAM(DRAM)，其要求连续的电力以便更新或维持存储器和非易失性RAM(只读存储器)以及比如硬盘驱动器、闪速存储器、可拆卸的记忆棒等这样的其他类型的非易失性存储器中的数据。非易失性存储器通常可以包括硬磁盘驱动器、磁光光盘驱动器、或光盘驱动器(例如，DVD RAM、CD RAM、CVD或CD)，或其他类型的存储器系统，其甚至在电力从系统移除之后保持数据。
[0139] 为了描述和限定本发明教导的目的，应该注意的是，术语“实质上”在这里用于代表可归因于任何定量比较、值、测量或其他表征的固有的不确定度。术语“实质上”在这里也用于代表定量表征可以根据所述参考变化，而没有导致讨论中的主题的基本功能。
[0140] 虽然本发明已经根据具体实施例进行描述，但鉴于前述说明，明显的是，许多可选方案、修改和变化对本领域技术人员来说，将变得显而易见。因此，本发明旨在包含所有这样的可选方案、修改和变化，其在本发明和下面的权利要求的保护范围和精神范围内。
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