[发明专利]自适应控制模块及具有其的植入式神经刺激系统

说明书

技术领域

本发明涉及植入式医疗领域，尤其涉及一种自适应控制模块及具有其的植入式神经刺激系统。

背景技术

植入式医疗系统近年来在医学临床上得到越来越广泛的应用，通常包括植入式神经刺激系统（包括脑深部刺激系统DBS，植入式脑皮层刺激系统CNS，植入式脊髓电刺系统激SCS，植入式骶神经刺激系统SNS，植入式迷走神经刺激系统VNS等）、植入式心脏刺激系统（俗称心脏起搏器）、植入式药物输注系统（IDDS）等。

植入式神经刺激系统如图1所示，通常包括以下几个组件：若干个刺激电极触点30（这里以左脑电极触点及右脑电极触点为例）、电极导线33、延伸导线34、脉冲发生器35以及程控仪36。

以深脑部刺激系统DBS为例，脉冲发生器35通过延伸导线34、电极导线33和刺激电极触点30将电脉冲传导到脑部STN（Subthalamic Nucleus，底丘脑核）核团以达到治疗帕金森疾病的目的。

程控仪36则是用来调节脉冲发生器35的各刺激参数的，刺激参数包括脉冲幅值，脉冲宽度（即脉宽）和脉冲频率等。

结合图2，图2是典型的双向脉冲刺激波形，即相对于“电压零伏参考线”，同时有正向刺激电压和负向刺激电压。

其中，真正起到治疗作用的是负向刺激电压，但是不能因此而舍弃掉正向刺激电压部分。

因为单向的脉冲刺激（即只有负向刺激电压）会产生多种副作用，包括：（1）电解大脑组织液中的水而导致产生气泡；（2）动脉血管壁收缩异常；（3）胶质细胞受损等。

为了达到电中性进而消除上述副作用，如图2所示，在一预定刺激周期PT_STIMULATION内，必须在施加负向刺激电压的同时，引入正向刺激电压来中和电荷。

具体的，负向刺激电压产生的负电荷变化量的绝对值 |ΔQ_-|定义为：

|ΔQ_-|=I_STIMULATION* PW_STIMULATION(1)

正向刺激电压产生的正电荷变化量的绝对值 |ΔQ₊|定义为：

|ΔQ₊|= I_RECHARGE * PW_RECHARGE(2)

为了保证电中性，则需要保证一预定刺激周期PT_STIMULATION内的正电荷变化量的绝对值等于负电荷变化量的绝对值，即：

|ΔQ_-|=|ΔQ₊|(3)

亦即：

I_STIMULATION*PW_STIMULATION=I_RECHARGE*PW_RECHARGE(4)

其中， I_STIMULATION为刺激电流或由刺激电压除以电阻所得的电流值，单位为mA；PW_STIMULATION为刺激脉宽，单位为us；I_RECHARGE为中和电流（即反向充电电流），单位为mA；PW_RECHARGE为中和脉宽（即反向充电脉宽），单位为us。

现有技术中，通常都是通过程控仪36来调节各个刺激参数（包括刺激电流I_STIMULATION、刺激脉宽PW_STIMULATION、中和电流I_RECHARGE及中和脉宽PW_RECHARGE。

理论上，这些刺激参数一旦设定，都不会发生变化。

但是，在若干年植入到病人体内的临床应用过程中，恒压刺激中的电池电压变化、恒流刺激中的电流变化，或是芯片与芯片之间会有半导体工艺的变化以及其它寄生参数等都会导致电中性失衡，从而导致公式（4）不成立。

另外，在图2中，典型的刺激波形是矩形脉冲，或者是梯形脉冲，对于任意波形的脉冲，公式计算会非常复杂，而且容易计算不准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应控制模块及具有其的植入式神经刺激系统。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种自适应控制模块，其用于植入式神经刺激系统中，所述植入式神经刺激系统包括刺激部，所述控制模块包括：

刺激单元，其用于为所述刺激部提供负向刺激而产生负电荷变化量；

中和单元，其用于为所述刺激部提供正向刺激而产生正电荷变化量；