智能脑神经核团电刺激系统

摘要

本发明涉及一种智能脑神经核团电刺激系统。可用于手术过程中通过反馈电极周围神经的电信号帮助植入电极的定位，术后产生可以控制的电信号刺激靶向神经核团，或记录、传输和分析靶向神经核团的电信号，自动调整刺激信号序列，并监测颅内压变化。系统由植入部分、射频控制部分和体外供电部分三个部分组成。其中植入部分包括刺激信号发生以及信息处理单元、射频通讯单元、颅内压监测单元、神经信号采集单元、电极及传感器接口和供电单元六个子单元构成；射频控制部分主要由射频通讯单元、控制单元、输入输出单元信息分析处理单元和计算机接口五个子单元构成。外部供电部分主要由线圈和高频逆变电路两个子单元构成。

主权项

一种智能脑神经核团电刺激系统，由植入部分(1)、射频控制部分(2)和体外供电部分(3)组成；其特征在于，植入部分(1)用于对脑深部神经实行靶向刺激并动态、连续采集生理和病理信息；射频控制部分(2)用于向植入部分(1)传入工作模式，发出命令参数，并接收植入部分(1)采集的颅压信息和神经电信号；体外供电部分(3)通过经皮电磁耦合和植入部分(1)的供电单元进行能量传输；体外供电部分(3)与植入部分(1)的距离不超过1.5cm，射频控制部分(2)和植入部分(1)通过无线射频交换信息；所述的植入部分(1)包括刺激信号发生以及信息处理单元(4)、第一射频通讯单元(5)、颅内压监测单元(6)、神经信号采集单元(7)、电极及传感器接口(8)、第一供电单元(9)，以及电极及传感器接口(8)上配套的神经核团刺激电极(23)和颅内压监测单元(6)上配套的颅内压传感器(24)；颅内压监测单元(6)和神经信号采集单元(7)分别与电极及传感器接口(8)连接，电极及传感器接口(8)与刺激信号发生以及信息处理单元(4)的A/D端口连接，将采集到的信号数字化；刺激信号发生以及信息处理单元(4)的A/D端口与电极及传感器接口(8)连接，将产生的刺激信号序列输出至电极；刺激信号发生以及信息处理单元(4)与第一射频通讯单元(5)连接，其中第一供电单元(9)通过经皮电磁耦合接收体外供电部分(3)传输的能量；所述刺激信号发生以及信息处理单元(4)主要由单片机MSP430F169组成，所述第一射频通讯单元(5)采用nRF2401通讯模块，工作频率为2.4GHz；所述电极及传感器接口(8)选择双四选一多路模拟转换开关，通过单片机MSP430F169的控制，实现对电极刺激位点的选择；如果接收的是刺激参数，则根据参数产生刺激信号序列，通过电极及传感器接口(8)刺激脑深部神经核团；如果接收的是采集参数，则通过电极及传感器接口(8)采集相应的神经核团信息或颅内压信息，经过A/D转换后再传输至射频控制部分(2)；在刺激模式时，单片机MSP430F169根据刺激参数，选择刺激的频率、电压以及脉冲的宽度，或选择刺激电极的刺激位点，使得刺激定位准确，刺激强度合理；在采集模式时，单片机MSP430F169根据采集参数，选择采集颅内压信息或神经电信号；采集颅内压信息时，颅内压监测单元(6)和植入在颅骨内侧面的压力传感器(23)相连，压力传感器(23)将颅内压力转换为电信号输出至颅内压监测单元(6)，经过转换后送至单片机MSP430F169；采集神经信号时，单片机MSP430F169将根据参数，选择相应的电极采集位点，经过神经信号采集单元(7)滤波、放大后送至单片机MSP430F169，单片机MSP430F169再将采集到的信息通过第一射频通讯单元(5)传输至射频控制部分(2)，以供其分析处理；所述的射频控制部分(2)包括控制单元(10)、第二射频通讯单元(11)、输入输出单元(12)、信息分析处理单元(13)、计算机接口(14)和第二供电单元(15)，其中，所述的输入输出单元(12)采用直接设定或步进式搜索调整方式调节刺激信号的频率、电压和脉宽参数；控制单元(10)的I/O口分别与输入输出单元(12)、信息分析处理单元(13)、第二射频通讯单元(11)连接；控制单元(10)的USB接口与计算机接口(14)连接；所述的体外供电部分(3)包括传输线圈(16)、高频逆变(17)和第三供电单元(18)，其中，第三供电单元(18)与高频逆变(17)连接，高频逆变(17)通过匹配电容与传输线圈(16)连接。