一种基于多信号的闭环深部脑刺激系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多信号的闭环深部脑刺激系统，该系统包括植入式深部脑刺激电极、终端设备、多个可穿戴无线生理传感器和/或多个可穿戴无线运动传感器、与植入式深部脑刺激电极连接的可穿戴无线感知刺激仪；多个可穿戴无线生理传感器和/或多个可穿戴无线运动传感器、可穿戴无线感知刺激仪分别与终端设备无线通信连接；该系统能实现基于信号的策略性脑刺激，相较于传统的仅以颅内场电位信号为数据依据的方案，闭环刺激控制精度更高。闭环刺激控制精度更高。闭环刺激控制精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多信号的闭环深部脑刺激系统


[0001]本专利技术涉及医疗电子系统领域，尤其涉及一种基于多信号的闭环深部 脑刺激系统。

技术介绍

[0002]深部脑刺激(deep brain stimulation，DBS)已在临床上广泛用于治疗帕金 森病等疾病引起的运动障碍，它在难治性癫痫、顽固性强迫症等其他脑中 枢神经系统疾病的治疗上也展现出良好的应用前景。
[0003]传统开环深部脑刺激疗法已经被临床及实践证明可以用于治疗帕金 森、癫痫、肌张力障碍等疾病并缓解这类疾病的症状。近些年来闭环深部 脑刺激疗法也逐渐在发展中，相比传统开环深部脑刺激疗法，闭环深部脑 刺激疗法已被证明具有提高疗效、减少刺激时间缩短疗程、降低刺激器功 耗、自适应优化刺激参数及实现个性化治疗等优点。
[0004]研究发现，除颅内场电位信号外，其他类型的生理信号对深部脑刺激 均具有一定的指导意义，因此，需要寻找一种能基于多种信号进行精准深 部脑刺激的系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于多信号的闭环深部脑刺激系统，能够 实现在闭环的前提下进一步提高深部脑刺激的闭环控制精准度。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提出了一种基于多信号的闭环深部脑刺 激系统，所述系统包括植入式深部脑刺激电极、终端设备、多个可穿戴无 线生理传感器和/或多个可穿戴无线运动传感器、与所述植入式深部脑刺激 电极连接的可穿戴无线感知刺激仪；
[0007]所述多个可穿戴无线生理传感器和/或所述多个可穿戴无线运动传感 器、所述可穿戴无线感知刺激仪分别与所述终端设备通信连接。
[0008]在一种较佳的实施方式中，所述可穿戴无线感知刺激仪包括依次连接 的局部场电位生理传感器、控制计算中心、刺激执行单元，所述局部场电 位生理传感器的输入端、所述刺激执行单元的输出端分别与所述植入式深 部脑刺激电极连接以形成闭环电路。
[0009]在一种较佳的实施方式中，所述局部场电位生理传感器包括依次连接 的记录通道开关、前置放大电路、高通滤波电路、第一低通滤波电路、后 置放大电路、第一模数转换器及第一微控制单元；
[0010]所述记录通道开关与所述植入式深部脑刺激电极连接；
[0011]所述第一微控制单元输入端接收经所述第一模数转换器输出的转换后 的所述颅内场电位信号并输出至所述控制计算中心输入端以便所述控制计 算中心处理获得相应的第一刺激参数。
[0012]在一种较佳的实施方式中，所述第一微控制单元输入端接收所述设备 终端根据所述多个可穿戴无线生理传感器传送的生理信号并处理获得的第 二刺激参数；和/或，
[0013]所述第一微控制单元输入端接收所述设备终端根据所述多个可穿戴无 线运动传
感器传送的运动信号并处理获得的第二刺激参数；
[0014]所述控制计算中心输入端接收所述第二刺激参数和/或第三刺激参数、 第一刺激参数并融合获得目标刺激参数并输出至刺激执行单元。
[0015]在一种较佳的实施方式中，所述刺激执行单元包括刺激电路，所述刺 激电路包括并联设置的恒压刺激电路及恒流刺激电路。
[0016]在一种较佳的实施方式中，所述刺激执行单元还包括阻抗检测电路， 所述阻抗检测电路与所述刺激电路并联设置。
[0017]在一种较佳的实施方式中，所述刺激电路还包括用于监测所述恒压刺 激电路或恒流刺激电路中刺激电流的监测电路。
[0018]在一种较佳的实施方式中，所述可穿戴无线生理传感器包括第一信号 采集电路、与所述第一信号采集电路连接的第二微控制单元以及第一通信 单元；
[0019]所述第一通信单元与所述设备终端通信连接，以将所述第二微控制单 元收到的所述第一信号采集电路采集的生理信号经所述第二微控制单元处 理后传送至所述设备终端。
[0020]在一种较佳的实施方式中，所述第一信号采集电路包括电极接口、第 二低通滤波电路、第二模数转换器，所述电极接口与人体体表接触以获取 生理信号。
[0021]在一种较佳的实施方式中，所述可穿戴无线运动传感器包括第二信号 采集电路、与所述第二信号采集电路连接的第三微控制单元以及第二通信 单元；
[0022]所述第二通信单元与所述设备终端通信连接，以将所述第三微控制单 元收到的所述第二信号采集电路采集的运动信号经所述第三微控制单元处 理后传送至所述设备终端。
[0023]在一种较佳的实施方式中，所述第二信号采集电路包括9轴运动传感 器，所述9轴运动传感器与肢体部位接触以获取运动信号。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]本专利技术提供的基于多信号的闭环深部脑刺激系统，通过设置与植入式 深部脑刺激电极连接的可穿戴无线感知刺激仪采集颅内场电信号，以及多 个可穿戴无线生理传感器采集生理信号和/或多个可穿戴无线运动传感器 采集运动信号多种信号，实现多信号下的策略性脑刺激，相较于传统的仅 以颅内场电位信号为数据依据的方案，闭环刺激控制精度更高；以及，该 系统通过设置设备终端并以通信连接的方法，有效实现数据的存储、前端 展示及在线分析，提高可穿戴设备的轻便型、便携性、远程可控性及可视 化，适用于医疗诊断及治疗控制业务。
附图说明
[0026]图1是本实施例中基于多信号的闭环深部脑刺激系统的结构示意图；
[0027]图2是本实施例中可穿戴无线感知刺激仪的结构框图；
[0028]图3是本市实施例中可穿戴无线生理传感器的结构框图；
[0029]图4是本实施例中可穿戴无线运动传感的结构框图。
[0030]图5是本实施例中系统对目标对象进行闭环深部脑刺激的测量位置示 意图。
[0031]附图标记：
[0032]100
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基于多信号的闭环深部脑刺激系统，10
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植入式深部脑刺激电极/ 刺激电极；20
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终端设备；30
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可穿戴无线生理传感器，31
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第一信号采集电 路，311
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电极接口，312
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第二低通滤波电路，313
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第二模数转换器，314
‑ꢀ
偏置驱动电路，32
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第二微控制单元，33
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第一通信单元，34
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静电保护电路， 35
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第一串口电路，36
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第一同步电路，37
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第二存储单元，38
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第二电源稳压 电路，39
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电池充放电管理电路，40
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可穿戴无线运动传感器，41
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第二信号 采集电路，411
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9轴运动传感器，42
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第三微控制单元，43
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第二通信单元， 50
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可穿戴无线感知刺激仪，51
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多信号的闭环深部脑刺激系统，其特征在于，所述系统包括植入式深部脑刺激电极、终端设备、多个可穿戴无线生理传感器和/或多个可穿戴无线运动传感器、与所述植入式深部脑刺激电极连接的可穿戴无线感知刺激仪；所述多个可穿戴无线生理传感器和/或所述多个可穿戴无线运动传感器、所述可穿戴无线感知刺激仪分别与所述终端设备无线通信连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可穿戴无线感知刺激仪包括依次连接的局部场电位生理传感器、控制计算中心、刺激执行单元，所述局部场电位生理传感器的输入端、所述刺激执行单元的输出端分别与所述植入式深部脑刺激电极连接以形成闭环电路。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述局部场电位生理传感器包括依次连接的记录通道开关、前置放大电路、高通滤波电路、第一低通滤波电路、后置放大电路、第一模数转换器及第一微控制单元；所述记录通道开关与所述植入式深部脑刺激电极连接；所述第一微控制单元输入端接收经所述第一模数转换器输出的转换后的所述颅内场电位信号并输出至所述控制计算中心输入端以便所述控制计算中心处理获得相应的第一刺激参数。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一微控制单元输入端接收所述设备终端根据所述多个可穿戴无线生理传感器传送的生理信号并处理获得的第二刺激参数；和/或，所述第一微控制单元输入端接收所述设备终端根据所述多个可穿戴无线运动传感器传送的运动信号并处理获得的第二刺激参数；所述控制计算中心输入端接收所述第二刺激参数和/或第三刺激参数、第一刺激参数并融合获得目标刺激参数并输出至刺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，王守岩，张晗，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：