[發明專利]一種植入式神經電刺激裝置與系統

有效

• 申請號: 201410270731.8
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104096313A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 徐琦;馬玄;張雪;何際平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;G08C17/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于植入式神經假體技術領域，更具體地，涉及一種植入式神經電刺激裝置與系統。

背景技術

硬膜外脊髓電刺激(epidural?spinal?cord?stimulation,ESCS)是指通過手術將電極植入脊髓硬膜外隙背側后，電刺激器產生特定參數的刺激脈沖通過電極刺激脊髓組織，達到檢測和治療的目的。自20世紀70年代末以來，ESCS已在慢性頑固性疼痛治療領域確立了不可低估的重要地位，除鎮痛外，還被開發用于神經系統疾病的診斷、抑制震顫和促進運動功能恢復，尤其對于不完全脊髓損傷(incomplete?spinal?cord?injury,ISCI)患者的行走功能恢復與重建有積極的治療效果，近年成為神經系統與康復工程的研究熱點。

目前臨床應用的植入式神經電刺激器主要由Medtronic、Boston?Scientific、St.Jude?Medical等公司提供，但這些產品主要用于鎮痛，其刺激參數調整范圍不能滿足脊髓損傷后運動功能康復的需求，而且由于ESCS用于鎮痛和促進脊髓損傷后運動功能恢復的機理目前尚不明確，迫切需要通過動物實驗研究闡明該療法的神經機制，指導臨床應用，但已有的植入式刺激器產品根本不能用于小型實驗動物(如大鼠等)的手術植入，同時價格昂貴，不適合動物實驗，因此目前用于動物實驗的可植入硬膜外脊髓電刺激裝置是一空白。

中國發明專利ZL200510116704.6所述的“一種植入式神經電脈沖刺激系統”由植入人體內的脈沖發生器、導線電極、體外程控器、掌上電腦(PDA)、控制磁鐵構成。該脈沖發生器由外部磁鐵、體外程控器和PDA實現非接觸式控制工作狀態和調節脈沖參數，產生幅值、頻率、脈寬等參數可調的電刺激脈沖，通過刺激電極對靶點區域實現電刺激，從而找到最佳電刺激治療參數；還可通過PDA和程控器更新內部控制器的軟件，從而無需手術也能實現產品軟件的更新換代。該刺激裝置利用體外發射線圈與體內接收線圈之間的磁耦合經皮傳遞數據，但其通訊距離短、數據傳送率低。該刺激裝置植入體內存在電池耗盡需二次手術的問題，而且不是專門針對動物實驗設計，不適用于動物實驗。

中國發明專利ZL200610025658所述的“植入式可編程神經刺激器”具有無線信息和能量傳輸功能，包括通信單元、處理控制單元和電極驅動單元，通信單元通過無線射頻方式與體外控制器相連，其后連接處理控制部分，處理控制部分后連接電極驅動部分以驅動電極陣列，通信部分對通過無線射頻方式傳入的能量和信息進行處理，處理控制部分使用FPGA實現對傳入信息的解碼、信息分配與傳送控制、電極驅動電路的控制以及電源的控制，電極驅動部分使用模擬電路產生微電流或電壓，并多次級聯放大，以滿足不同刺激所需的條件，同時還實現電荷累積消除的功能。該刺激器采用體外無線供能方法，專門針對患者設計，主要用于產生人工聽覺、視覺，不是針對神經電刺激療法的動物實驗應用，采用鈦或鈦合金封裝刺激器的方法提高了裝置成本，不能很好滿足動物實驗調整多個體內刺激器刺激參數的要求，因此不適用于動物的分組實驗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于動物實驗的全植入式神經電刺激裝置，可實施脊髓硬膜外電刺激。本發明還提供了該刺激器的體外控制系統，個人數字助理(PDA，或稱掌上電腦)通過體外控制器可控制多只刺激器同時工作。

本發明公開了一種專門針對動物實驗的全植入神經電刺激裝置，用于鎮痛和促進脊髓損傷后運動功能康復的機理研究，也可用于電刺激治療帕金森、癲癇等其他神經系統疾病的動物實驗研究。

為實現上述目的，本發明提供了一種植入式神經電刺激裝置，所述裝置包括個人數字助理、體外控制器、體內刺激器和刺激電極，其中：

所述個人數字助理，用于記錄實驗動物信息、體內刺激器和刺激電極的工作狀態信息，并提供設置刺激參數的人機界面，通過雙向無線射頻通信與體外控制器連接，將所述刺激參數傳輸到所述體外控制器，同時接收體外控制器發送來的體內刺激器和刺激電極的工作狀態信息并顯示；

所述體外控制器，用于與體內刺激器之間利用體內線圈和體外線圈的感性耦合，進行刺激參數和能量的經皮無線傳輸，接收體內刺激器和刺激電極的工作狀態信息并通過無線射頻通信傳送給個人數字助理；

所述體內刺激器，用于根據所述刺激參數產生刺激脈沖輸出至刺激電極，實施脊髓神經電刺激，同時通過測量電極與被刺激靶組織間的接觸阻抗，獲取刺激器和刺激電極在動物體內的工作狀態信息。