一種具有調制模式的植入式神經電刺激系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明為一種可以對恒壓/恒流兩種脈沖模式進行包絡調制對靶點進行刺激的 植入式神經電脈沖刺激器,屬于植入式醫療儀器技術領域。
【背景技術】
[0002] 對某些類型的神經系統疾病,如帕金森病、癲癇、頑固性疼痛、扭轉痙攣、痙攣性斜 頸、舞蹈病、特發性眩暈,臨床上常用藥物治療和外科手術治療,但副作用和并發癥是重要 的弊端。電刺激療法通過對不同疾病相應的靶點進行慢性電刺激,如對帕金森病刺激丘腦 底核及蒼白球,對癲癇刺激迷走神經,起到對因治療作用,是一種可逆性的神經調節治療, 是一種理想的治療方法。
[0003] 植入式神經刺激系統通常由植入體內的神經刺激器、延長導線、電極、以及體外程 控和充電設備等部分組成,植入式神經刺激器與延長導線連接,延長導線與電極連接,電極 觸點直接與刺激耙點接觸。體外程控設備用于對植入刺激器進行參數遙測、編程及儀器測 試,體外充電設備用于對可充電的神經刺激器進行無線充電。
[0004] 專利文獻CN102166388A公開了 一種可以產生丨旦壓/丨旦流兩種模式的電脈沖信號, 對靶點進行電脈沖刺激。在此刺激模式下,單一電壓或者電流對靶點連續的進行刺激。在 臨床看來,這種刺激方法并不是一種最優的刺激方式。長期恒定電壓或者電流的刺激可能 會使得治療效果變差,而且在電刺激治療中,有時并不需要持續的電刺激。
[0005] 專利文獻R0127732公開了一種對刺激脈沖進行包絡調制的方法。但是該方法過 渡的依賴于電路系統對輸出波形進行調制。過多的電路部分,特別是AD-DA電路,將會給系 統帶來更高的功耗水平,這直接影響到植入式神經電刺激系統的使用壽命。
【發明內容】
[0006] 有鑒于現有技術條件和缺陷,本發明的目的在于提供一種可以實現多種包絡調制 的植入式電脈沖刺激系統。
[0007] -種神經刺激器,包括控制裝置和脈沖輸出裝置,其中 所述脈沖輸出裝置的輸出脈沖能夠被包絡調制, 所述控制裝置包括:通信部,能夠接收設定的包絡波形特征參數;調制控制部,能夠利 用所述包絡波形特征參數完成包絡波形的重構。
[0008] 優選地,所述調制包絡波形特征參數包括:頻率和描述波形形狀的參數。
[0009] 優選地,所述包絡調制控制部能夠將重構后的包絡波形作為調制信號完成對所述 輸出脈沖的波形的包絡調制。
[0010] 優選地,所述包絡調制控制部輸出的模擬控制量為數/模轉換輸出,控制一次脈 沖輸出幅度。
[0011] 優選地,所述輸出的模擬控制量,作為所述脈沖輸出裝置的恒壓/恒流脈沖輸出 電路的輸入量,所述脈沖輸出裝置輸出該模擬控制量控制輸出的特定幅度的脈沖電刺激信 號。
[0012] 優選地,所述輸出脈沖的頻率為2-250Hz。
[0013] 優選地,所述包絡波形的頻率不超過當前設定輸出脈沖的頻率。
[0014] 優選地,所述包絡波形的頻率為1-lOHz。
[0015] 優選地,所述調制控制部使用非方波包絡調制時,設定包絡頻率為 _,波形參數為4、Λ、Λ、Λ、巧、馬、馬,包絡對應周期為灣,包絡調制脈沖控制部通 過插值重構函數:
完成對輸出包絡的重構;包絡/⑴具有妁$1的特征。
[0016] 優選地,所述調制控制部使用方波包絡調制時,設定方波包絡輸出刺激時間為ta, 關閉刺激時間為tb,方波包絡周期為ta+tb,在一個包絡調制周期內,若此時脈沖輸出時間 t〈ta,則打開輸出脈沖;若ta〈t〈tb,則關閉輸出脈沖。
[0017] 與現有技術相比,本發明具有如下有益效果: (1) 在不增加電路系統模塊下,增加包絡調制控制模塊,完成對脈沖電刺激的包絡調 制,不增加額外的電路功耗; (2) 增加的脈沖包絡調制功能,為神經系統疾病患者提供新型的治療方法。
[0018]
【附圖說明】
[0019] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0020] 圖1是本發明應用于雙側腦深部刺激示意圖。
[0021] 圖2是本發明神經電刺激系統的系統框圖。
[0022] 圖3是本發明包絡調制波形輸出的控制通路。
[0023] 圖4是本發明一個實例中理想的正弦包絡調制波形。
[0024] 圖5是本發明一個實例包絡調制模塊重構的正弦包絡。
[0025] 圖6是本發明一個實例經過正弦包絡調制輸出的脈沖電刺激。
[0026] 圖中各附圖標記說明如下
【具體實施方式】
[0027] 本發明提供的植入式神經電刺激系統可以為腦深部電刺激器、迷走神經刺激器、 外周神經刺激器或者其他類似的刺激器系統。本發明的實施例以植入式腦深部電刺激器為 例進行說明。
[0028] 圖1所示的本發明應用于雙側腦深部刺激示意圖中,本發明的植入式神經刺激器 1產生兩路被經過包絡調制后的恒壓/恒流電脈沖信號,通過延長導線2將該兩路電脈沖信 號傳遞給兩個刺激電極3,兩個刺激電極3將兩路電脈沖信號分別加到兩個治療靶點,通過 電脈沖刺激對神經類疾病起到治療的作用。
[0029] 如圖2所示,在本發明的一種實施例中,使用充電電池作為電源,刺激器1的硬件 電路組成主要包括微控制器4、脈沖輸出模塊5、電源管理模塊6、通信模塊7、充電電池9 等。其中: 微控制器4是刺激器電路的控制核心,具體控制功能為:控制脈沖輸出模塊5產生電脈 沖輸出,同時對輸出電脈沖波形進行包絡調制控制;監測并控制充電模塊6工作狀態;控制 通信模塊7與體外控制設備進行無線通信及參數設置;監測簧片開關8的動作實現體外磁 鐵對刺激器的控制功能。
[0030] 如圖3所示,為帶包絡調制的恒壓/恒流脈沖輸出的控制輸出通路。調制波形參 數設定模塊10,利用通信模塊7,使得微控制器4與體外控制設備進行無線通信,完成體外 控制設備對調制波形參數的設定。輸出包絡調制脈沖控制模塊11是微控制器4的一個功 能部分,完成對輸出脈沖的包絡調制,輸出控制量給恒壓/恒流脈沖輸出電路12,輸出經過 包絡調制的電脈沖信號給輸出電極13。恒壓/恒流脈沖輸出電路12和輸出包絡調制脈沖 控制模塊11具有反饋機制,確保輸出的脈沖信號和控制輸出一致。