[发明专利]电刺激系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电刺激系统，特别是涉及一种可进行排尿、排便、性三大功能障碍进行代偿的电刺激系统。

背景技术

对于脊髓损伤而截瘫的病人，最常见的是脊髓终末支配的盆底三大功能(排尿、排便、性)障碍，膀胱功能的障碍给病人带来了很大的痛苦。1972年，G.S.Brindley提出了一种通过电刺激发射的刺激脉冲来人工控制人膀胱的方法，这种脉冲不是直接发射到膀胱或者外围神经，而是发射到骶前神经根S3和S4，通过正确地选择刺激器参数，将有可能实现膀胱颈的闭合或膀胱的排空，同时，如果神经纤维通过脊根只进入脊髓，这样的刺激不会使患者感到疼痛。

Finetech-Brindley膀胱控制器是基于以上原理设计的电刺激仪，其通过电刺激发射的刺激脉冲来人工控制膀胱。该膀胱控制器包括体内和体外两个部分，其中，体内部分包括接收器、体内电缆和植入的电极装配；体外部分包括在患者管理下的控制盒、体外电缆以及发射器。设备运行时，由内部充电电池提供电源的控制盒，通过体外电缆发射模拟的电脉冲到发射器，它能将其转换成无线电频率信号发射至体内部分的接收器，接收器置于患者皮下，将该无线电信号还原为电脉冲并沿着Cooper电缆输送到电极单元。此电极单元包括3个三极排列，每个刺激一个骶骨节的左右神经根。每个三极排列有它自己的Cooper电缆和它自己的无线电接收器，这样神经根S2，S3和S4能够分别进行刺激。电极的三极排列最大程度减小了刺激电流向邻近组织的传播。

该膀胱控制器是根据肌肉力学的原理来实现控制排尿、排便的。以排尿为例，即要实现膀胱逼尿肌和括约肌的协调工作。由于逼尿肌(属平滑肌类)对电刺激信号反应迟缓，而括约肌(属横纹肌)对电刺激反应迅速，当一连串适当的电脉冲信号作用在骶神经前根上传至这两种肌肉，均会产生肌肉收缩，只是前者收缩力缓慢上升，而后者收缩力迅速增加。此时因括约肌的强烈收缩膀胱中的尿液是无法排出的。当刺激信号中止后括约肌迅速舒张而逼尿肌还持续着高张力，排尿立即进行，随着逼尿肌张力缓慢下降尿流逐渐减小。当第二串电脉冲作用到骶神经前根上后又开始新一轮的收缩-排尿。因此这种电刺激式的膀胱功能代偿其排尿方式不同于正常的排尿方式，它是经过有限几次电脉冲串作用、间歇式排尽膀胱中的尿液。该Finetech-Brindley膀胱控制器虽然可以通过电刺激来控制人体膀胱，达到排尿，甚至排便以及性功能代偿，但是该产品体外部分采用的是分立电子元件组成的各个单元，产生的是模拟信号，所以对于电刺激波形控制很不准确，而且该产品的调节和参数设置是通过拨位开关和电位器来完成的，系统灵活性差，无法做到定量控制。此外所采用的模拟信号参数也无法精确显示，使临床统计和研究难以进行。这样的调节方式对于非技术专业的医护人员使用颇感困难和不便，此外，大量的分立元件增加了系统故障的可能性，不便于技术维护。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种带单片机控制的电刺激系统，通过单片机产生数字化的电刺激信号，可对电刺激波形进行精确控制，且可定量调节系统参数，使用方便，便于系统维护。

本发明一种电刺激系统，包括植入人体内相应部位的接收块、与该接收块通过体内连接线缆连接的刺激头以及位于体外的控制器、与该控制器通过体外连接线缆连接的发射头，该控制器至少包括单片机控制单元、信号幅度控制单元、功率放大单元以及电源模组，其中该单片机控制单元用于产生和调节数字化的电刺激信号，产生的该数字化的电刺激信号被传送至该信号幅度控制单元进行调制和幅度调节后，传送至该功率放大单元，该功率放大单元对被调制后的电刺激信号进行功率放大后经该体外连接线缆传送至该发射头，最后由该发射头将该被调制后的电刺激信号以无线通讯方式发送至该接收块进行解调后传送至该刺激头，该电源模组与该单片机控制单元、该信号幅度控制单元以及该功率放大单元连接，用于提供各单元所需电源。

该控制器还包括高频载波调制模块和前置放大器，该高频载波调制模块分别与该单片机控制单元一输出端、该信号幅度控制单元输出端以及该前置放大器输入端连接，该前置放大器输出端与该功率放大器输入端连接，该高频载波调制模块及该前置放大器均与该电源模组连接，由该电源模组对其进行供电。

前述的该高频载波调制模块包括一锁相环和一调制器，该锁相环输入端与该单片机控制单元一输出端连接，该锁相环输出端与该调制器一输入端相连接，该调制器另一输入端与该信号幅度控制单元输出端连接，该调制器输出端与该前置放大器输入端连接。

该信号幅度调节单元可以是数模转换器。