[發明專利]外周神經電刺激器

有效

• 申請號: 201910644990.5
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN112237685B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 馬超;吳永亮;丁孝宇;王子木;鄭政
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院基礎醫學研究所
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61B8/08
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉

本發明涉及一種外周神經電刺激器，其包括：超聲掃描刺激環以及信號發生及控制模塊。超聲掃描刺激環包括：至少一個超聲掃描探頭以及兩組電極陣列。信號發生及控制模塊包括：超聲掃描控制模塊，其配置為控制超聲掃描探頭對肢體的掃描并且根據掃描所得的超聲影像信息來確定神經的位置信息；隔離恒流源發生模塊，其用于產生具有頻差的kHz正弦電流；總控制器模塊，其配置為基于所述位置信息選擇電刺激所需的電極并且確定刺激電流的電流比，以使刺激焦點位于神經區域；以及開關陣列選擇模塊，其選擇電極以使得神經由導通的電極所產生的電場進行電刺激。該刺激器無需移動電極位置和其他手段，即可實現外周神經的定點選擇性無損刺激。

技術領域

本發明涉及一種外周神經電刺激器，更具體地說，涉及一種利用超聲影像定位、用于外周神經的選擇性無損電刺激的儀器。

背景技術

外周神經刺激具有重要的醫學價值，比如用于運動康復和慢性神經痛治療。其實現方法有許多種，最常用的是基于植入電極的外周神經刺激(Peripheral?NerveStimulation,PNS)和經皮神經電刺激(Transcutaneous?Electric?Nerve?Stimulation,TENS)，前者是一種有創的方法，可以實現精準定位，后者具有無創的優點，但缺乏空間選擇性。

具有空間選擇性的外周神經無創電刺激方法仍是一個有待解決的問題。最早的嘗試是相干電流法(Interference?Current,IFC)，在刺激目標周圍皮膚上貼兩對電極，通常交叉布置，每對電極流過一個等幅kHz正弦電流，兩者有一個小的頻差，由于干涉作用，在四個電極的中心區域將產生一個幅度作低頻變化的kHz電場，而在電極附近電場將保持等幅，由于等幅kHz電場對組織的刺激閾值遠遠高于幅度低頻變化的相干場，所以刺激將發生在電極中間區域而不是電極附近。但是IFC的刺激區域相當大，無法控制，而且仍然局限在比較淺表的組織。最近有人提出將兩對刺激電極安置在頭部兩側的皮膚上，像IFC那樣分別通以具有頻差的兩路kHz電流，實現了對大腦深部神經組織的選擇性刺激。不僅如此，通過改變電極位置和調整兩刺激電流的強度比，可以實現刺激區域在電極平面上的二維位移。這個方法被稱為時間相干(Temporally?Interfering,TI)電刺激。但是，外周神經不同于腦細胞，外周神經是軸突的聚合，具有明顯的方向性，與其平行的電場才具有有效的刺激作用。不僅如此，外周神經也沒有腦組織那樣明確的腦區定位，不能在無損條件下通過體表特征點推斷其在肢體深部的空間坐標。實現對深部外周神經的選擇性無損電刺激，首先必須通過一定的方法確定神經的空間坐標，然后以此為目標確定電極位置和選擇刺激參數，而且刺激電極的方向還必須符合對外周神經刺激的電場方向性要求。

發明內容

本發明提供一種針對肢體外周深部神經的選擇性無損電刺激器。在一個實施方案中，用于肢體外周深部神經的選擇性無損電刺激器將若干(可以是一個、兩個或兩個以上)超聲掃描探頭剛性地嵌入一個電極陣列，二者的相對位置坐標為已知，共同組成一個超聲掃描刺激環。刺激環套上待刺激的肢體后，刺激器內部的超聲掃描控制器控制超聲掃描探頭對肢體橫截面進行二維扇形掃描，刺激器內部的嵌入式電子計算機根據掃描所得的肢體截面的超聲影像對待刺激的神經進行定位，得到其相對于刺激環的二維位置信息。總控制器根據此位置信息在刺激環電極陣列中選擇時間相干(TI)電刺激方法所需要的兩對電極，并根據此位置信息決定兩路刺激電流的電流比。電極環中電極排布方向根據有利于神經電刺激的要求來決定。利用該具備超聲掃描刺激環的電刺激器，不僅能實現對深部神經的無損選擇性無損刺激，而且可以靈活移動刺激焦點，并在刺激焦點確定的條件下改變刺激強度。超聲掃描刺激環可簡稱為掃描刺激環，或簡稱刺激環。該刺激器可滿足運動康復和慢性神經痛等疾病治療的需要。