[实用新型]一种基于多通道独立电流阱的脑深部靶向电刺激系统

说明书

本实用新型公开了一种基于多通道独立电流阱的脑深部靶向电刺激系统，包括逻辑控制单元、电源管理单元、多路电压源电路、多路电流源电路、多路电流阱电路、电荷平衡电路、电极配置电路、隔直电路和反馈电路。通过多个独立电流阱通道既可以异步输出不同的刺激电流，也可以同步输出不同幅度的刺激电流，施加于脑深部苍白球内侧部GPi或丘脑腹中间核VIM或丘脑底核STN等核团，调控脑部核团区域异常的神经电活动，控制肢体震颤、肌强直及异动症状。本实用新型大大降低了对周围其他功能核团的电刺激副作用，刺激负半周采用负向可控电压源或者电流源进行电荷抵消，实现刺激波形正负双向完全电中性，避免直流累积，保护生物组织安全。

技术领域

本实用新型属于神经刺激领域，涉及一种基于多通道独立电流阱的脑深部靶向电刺激系统。

背景技术

1997年，美国FDA批准脑深部电刺激疗法(DBS)用于治疗特发性震颤和帕金森病(PD，Parkinson’s disease)；1998年，中国成功开展第一例DBS手术；2002年，美国FDA批准DBS用于控制和缓解中晚期帕金森病的运动症状；2012年，欧洲、澳大利亚、韩国等多国陆续批准癫痫作为DBS治疗的适应症。

近些年来，针对帕金森发病机制的认识以及对早期诊断生物学标志物的发现，及对其治疗方法和手段的探索，都有了显著的进步，治疗方法也更加系统准确化。脑深部电刺激疗法是治疗帕金森(PD)病的有效方法，也是帕金森药物治疗之外的一种有效补充手段。脑深部电刺激疗法(DBS)适用于原发性帕金森病、服用复方左旋多巴曾有良好疗效、疗效已明显下降或出现严重的运动波动或异动症，影响生活质量，除外痴呆和严重的精神疾病。手术对肢体震颤和(或)肌强直有较好的疗效，但对躯体性中轴症状如姿势平衡障碍则无明显疗效。手术靶点包括苍白球内侧部GPi、丘脑腹中间核VIM和丘脑底核STN，其中在STN行DBS对改善震颤、强直、运动迟缓和异动症的疗效最为显著。另外，DBS也在逐步用于精神疾病治疗，像强迫症(厌食症、网瘾、药物依赖等)，还有尝试治疗抑郁症、抽动秽语综合征等心理疾病。

脑深部电刺激技术经过近些年的发展，在为广大的帕金森患者带来福音的同时也暴露了越来越多的刺激副作用，如刺痛感(感觉异常)、语言问题，如低声说话(发音困难)及拼字困难(构音障碍)、头昏眼花或头晕(眩晕感)、脸部及四肢肌肉无力或部分麻木感、肢体运动有问题或协调性降低、震动或摇晃感等。产生这些刺激副作用的原因很大程度是因传统的DBS刺激器内部刺激源单一且刺激源通路较少，常规DBS刺激调控采用单一固定频率及强度对靶点核团施加电脉冲，电脉冲在靶点核团周围会产生一定范围的电荷传递效应，导致周围非靶点核团受到电刺激进而出现一些不良反应，刺激效应如图9示；目前也有一些新的刺激算法产生，是基于高频切换刺激信号在不同的电极触点端施加电脉冲，参见图5示，通过T0、T1、T2的间隙交替产生高频切换刺激，使电荷在核团周围的影响区域相对集中，刺激效应如图10示，但该算法只是一定程度上的逼近，并非实时直接作用于靶点附近的电极触点，因此只能适当降低对周围非靶点核团的刺激副作用。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种在左/右脑电极植入核团位置处使用多路互相独立的电流阱，且多路刺激电流可同步或异步施加于电极端点而非使用模拟开关高速切换，结合程序控制可同步产生靶向性电刺激，定向引导刺激电荷至目标核团区域，进一步缩小对周围其他脑核团的影响，每个电流阱可设定不同的刺激幅度，多路电脉冲信号经过隔直电容后同时作用于脑部植入电极的相应触点端，产生电刺激效应。此外，通过医生调试设置不同电极通道的极性、刺激信号幅度、脉宽和频率可产生不同的电荷效应范围，结合特殊的异形状电极如扇面状电极等，可实现更准确的靶向刺激作用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种基于多通道独立电流阱的脑深部靶向电刺激系统，包括逻辑控制单元、电源管理单元、多路电压源电路、多路电流源电路、多路电流阱电路、电荷平衡电路、电极配置电路、隔直电路和反馈电路，其中，