CN102727311B - 一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置，包括：信息导出单元：用于导出用于唤醒手术的脑功能刺激任务多媒体信息；信息反馈执行单元：与所述的信息导出单元匹配相关联，用于提示利用刺激器刺激而处于清醒状态的开颅患者执行脑功能刺激任务多媒体信息；过程记录单元：与所述的信息导出单元以及信息反馈执行单元相连，用于记录整个刺激任务输出到反馈任务执行的全部过程。本发明还公开了一种用于唤醒手术的脑功能刺激设备。本发明一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备操作方便，使实验过程标准，规范，减少人为因素的影响。

Description

一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体涉及一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备。

背景技术

目前，功能区的脑肿瘤手术是神经外科的重要挑战。随着社会的不断发展，医学伦理逐渐进步，脑病变患者对医疗质量的要求日益提高，已不再是一味地追求生存，而是更加注重有尊严有质量的生活。为了最大可能的保护包括语言在内的高级认知功能，唤醒手术(手术时让患者清醒)已成为当前国内外神经外科公认的保护手段和措施。在唤醒手术中，需要让患者看图片、听声音以及参与更高级的认知活动，必要时需要患者进行动作或语言的回馈，与此同时，通过微量直流电刺激局部大脑皮质，暂时性兴奋(运动功能)或抑制(言语、阅读、计算等高级认知功能)相应的特定神经功能，从而达到脑功能定位(brainmapping)目的。这是目前对脑功能皮质中枢定位的金标准。

为了最大可能的保护肢体活动以及包括语言在内的高级认知功能，唤醒手术(手术时让患者清醒)下进行神经电生理监测已成为当前国内外神经外科公认的保护手段和措施。在唤醒手术中，需要让患者看图片、文字以及参与更高级的认知活动，必要时需要患者进行动作或语言的回馈，与此同时，通过微量直流电刺激局部大脑皮质或或皮质下，暂时性兴奋(运动功能)或抑制(言语、阅读、计算等高级认知功能)相应的特定神经功能，从而达到脑功能定位(brainmapping)目的。这是目前对脑功能皮质中枢定位的金标准。

唤醒手术下进行术中神经电生理监测可以指导术者识别功能区和神经功能传导通路，避免医源性损伤，降低术后致残率，提高患者术后生活质量，节约国家的医疗资源，使患者更好的融入到正常的社会工作生活中。然而，唤醒手术下的神经电生理监测目前国内尚缺乏统一的规范，主要体现在两个方面：一方面是唤醒手术本身的相关技术(唤醒麻醉；唤醒的适应症，禁忌症；手术的原则等)；另一方面的则是定位模式(Paradigms)的规范。定位模式的规范化和统一化，直接决定了定位的准确性和可比性。根据文献，国内外尚无统一的标准和规范对此进行定义，目前国外常用的语言定位的任务模式主要有以下三种：“数数”，“图片命名”，“文字阅读”；然而，作为中国官方语言的汉语普通话(以下简称汉语)属于汉藏语系，其与英语、法语等印欧语系有显著的不同。印欧语系采用拼音文字，单词以字母作为基本单位构成线性结构；汉语则采用象形文字构成方块汉字。国内谭力海等在基于fMRI的研究中证实，位于BA6区和9区的左侧额中回参与汉语的发音与书写处理等。研究还显示，相对西方国家而言，脑病变所造成的语言障碍对中国患者来说更为严重。这可能是由于相对西方语言，汉语涉及的脑功能区域更加广泛。因此，如果一味的照搬西方的定位模式，可能会造成不同程度的语言损害。建立一套适用于国人的汉语语言定位模式规范具有重要的意义和价值。

此外，国内外均没有成熟的用于唤醒手术的视听觉刺激系统，现有的技术方案多采用人工的方法，即由电生理专家或其他医生手拿着笔记本或卡片置于患者面前的狭小空间，让患者看图片。主要的问题和缺点有以下几点：

1、浪费人力和体力，需要增加一名人员参与手术的过程，且潜在增加了手术感染的风险。

2、神经电生理学家无法同时监测电生理的变化和判断患者执行任务的准确性，无法进行综合判断。

3、手术中，患者眼前仅有狭小的空间，如果将笔记本电脑至于患者眼前，有时无法达到预期的位置，造成功能定位失败。

4、现有的技术方案只能提供最简单的图片命名等基本的语言功能任务，更高级的认知任务，包括空间判断，计算，语音语义判断等等均无法完成，无法获得除声音以外的其他反馈信息。

5、术中各项任务的设计有一定随意性，顺序和时间缺少规范；无法与术前或术后功能磁共振定位的任务模式进行对比，缺乏可比性。

6、患者的反馈全凭医生的观察，缺少直接记录依据(声音，视频以及与之对应的屏幕展示内容)。无法用于术后由专业的神经心理学家和语言学家的评估和确认。

发明内容

本发明提出一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备，解决了现有技术中没有成熟的用于唤醒手术的视听觉刺激系统，浪费人力，主观性大，无法实时记录患者脑功能的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置，包括

信息导出单元：用于导出用于唤醒手术的脑功能刺激任务多媒体信息；

信息反馈执行单元：与所述的信息导出单元相连，用于提示利用刺激器刺激而处于清醒状态的开颅患者执行脑功能刺激任务多媒体信息；

过程记录单元：与所述的信息反馈执行单元及信息导出单元相连，用于记录整个刺激任务输出到反馈任务执行的全部过程。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置中，所述的刺激器为双极刺激器，所述的双极刺激器从较小电流开始刺激大脑皮质，每次持续3～5秒，如果患者执行任务出现中断或错误，则该刺激位点即为该任务的阳性位点，视为大脑功能区。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置中，所述的信息导出单元导出的脑功能刺激任务多媒体信息包括：图片命名、阅读文字、书写、工作记忆、空间判断。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置中，所述的信息反馈执行单元包括：语言中枢的定位执行子单元、音乐中枢的定位执行子单元、空间忽略中枢的定位执行子单元、工作记忆中枢的定位执行子单元、视野中枢的定位执行子单元、帕金森病术中的运动功能评估执行子单元。

本发明公开了一种用于唤醒手术脑功能刺激的设备，包括装有多个滚轮的底座，所述的底座上设置支架，所述的支架上设置与供电单元相连的控制单元以及触摸屏，所述的控制单元中具有上述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备中，所述的支架具有活动端，所述的活动端放置所述的触摸屏。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备中，所述的供电单元为蓄电池。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备中，所述的控制单元为台式电脑以及笔记本电脑。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备中，所述的支架具有用于放置所述的笔记本电脑的平面的托板。

在本发明所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备中，所述的托板上具有中空的便于推动的柄部。

实施本发明的用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备，具有以下有益的技术效果：

1、集成度高，方便临床医生使用；

2、将图片、声音设计成程序，使实验过程标准，规范，减少人为因素的影响；

3、可以实时记录病人在实验中反馈，影像和声音资料，方便医生分析和记录保存；

4.支臂和推车的机械设计，方便医生在操作中移动和调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置构造方框图；

图2是本发明一种用于唤醒手术脑功能刺激的设备构造示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明的实施例，一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置，包括：信息导出单元10、信息反馈执行单元20、过程记录单元30。

信息导出单元10，用于导出用于唤醒手术的脑功能刺激任务多媒体信息；

信息反馈执行单元20，与信息导出单元10相连，用于提示所述的开颅患者执行脑功能刺激任务多媒体信息；

过程记录单元30，与信息反馈执行单元20及信息导出单元10相连，用于记录整个刺激任务输出到反馈任务执行的全部过程。

其中，刺激患者使用双极刺激器，该双极刺激器从较小电流开始刺激大脑皮质，每次持续3～5秒，如果患者执行任务出现中断或错误，则该刺激位点即为该任务的阳性位点，视为大脑功能区。

信息导出单元10导出的脑功能刺激任务多媒体信息包括：图片命名、阅读文字、书写、工作记忆、空间判断等等。

信息反馈执行单元20包括：语言中枢的定位执行子单元，音乐中枢的定位执行子单元、空间忽略中枢的定位执行子单元、工作记忆中枢的定位执行子单元、视野中枢的定位执行子单元、帕金森病术中的运动功能评估执行子单元，

信息反馈执行单元20执行内容包括：

1、语言中枢的定位：通过多种形式(图片命名，动词产生，字词阅读，段落阅读)的视觉信息刺激，患者完成相应的任务，进而定位命名性语言中枢，阅读中枢等。此外，该系统的软件可支持多种语言，可进行不同语言、语系的定位研究和应用。

2、音乐中枢的定位：通过展示不同的乐谱，患者完成乐谱的识别，进而定位音乐相关的中枢。

3、空间忽略中枢的定位：通过展示一段线段，患者用专用笔或手指触及触摸屏，画出线段中点的位置，从而判断空间忽略中枢。

4、工作记忆中枢的定位：通过展示一组数字，让患者判断接下来出现的数字是否曾经出现过。

5、视野中枢的定位：通过该系统在屏幕上展示一行文字，通常4-6个，让患者进行阅读，以此判断视野是否有缺损。

6、帕金森病术中的运动功能评估：帕金森患者的手术治疗方案是采用脑深部微电极刺激手术缓解静止震颤及运动迟缓等症状，术中通过画圆圈及书写文字等方式评估电极位置的准确性及有效性。

用于唤醒手术脑功能刺激方法包括下列过程：

1、在唤醒麻醉下进行脑外科手术，常规开颅，剪开硬膜后，暴露大脑皮质；

2、唤醒患者，使患者意识达到清醒状态；

3、唤醒麻醉功能刺激系统给出各种刺激任务，患者通过该系统的指示和命令执行各种任务，包括图片命名、阅读文字、书写、工作记忆、空间判断等任务；

4、针对每一种任务，患者通过语言、书写等形式反馈给刺激系统；

5、在患者执行每一种任务的过程中，采用双极刺激器，从较小电流开始刺激大脑皮质，每次持续约4秒钟，如果患者执行任务出现中断或错误，则该刺激位点即为该任务的阳性位点，视为大脑功能区；

6、分别执行各种任务，分别识别大脑相关的阳性位点，保护阳性位点后，切除大脑病灶；

7、通过阳性位点的保护，可提高病灶切除率，降低致残率，改善生活质量，最终延长生存期。

请参阅图2、一种用于唤醒手术脑功能刺激的设备，包括装有多个滚轮的底座100，底座100上设置支架200，支架200上设置与供电单元相连的控制单元400以及触摸屏500，控制单元400中具有上述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置。

其中，支架200具有活动端，活动端放置触摸屏500。

供电单元可为蓄电池，用蓄电池可防止突然的掉电影响手术的进程。

控制单元400可为台式电脑或笔记本电脑。

支架200具有用于放置笔记本电脑的平面的托板，托板上具有中空的便于推动的柄部。

本设备的工作过程为：控制单元400中具有上述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置，控制给病人看的图片和听的声音，图片通过触摸屏500显示，病人根据程序提示可以在触摸屏500上操作，如划线等，程序可以记录病人的操作，病人在实验过程中的图像和声音资料都会被应用程序实时记录。

在硬件设计方面，支架200方便触摸屏500在空间调整位置，使其能放置在病人面前，方便观看和操作；装有多个滚轮的底座100可作为推车使用，可使该设备在手术室内自由移动，蓄电池给电脑提供后备电源。

总之，本设备具有多个输入输出的功能模块，具体包括：

1.1患者视频显示输出

患者视频显示输出功能是为了在脑外科手术唤醒期间，在特定时段向患者输出特定的图像及文字等，用于产生对患者的视觉信息刺激。

视频信号由系统控制器通过视频线输出到患者面前的视频显示屏上，视频显示屏尺寸为10英寸LED背光液晶显示屏，显示屏分辨率800×600及以上，显示屏距离患者的面部大约200毫米至300毫米。

1.2患者音箱输出

患者音箱输出功能是为了在脑外科手术唤醒期间，向患者在特定时段输出特定的声音或音乐，用于产生对患者的听觉信息刺激。

音频信号由系统控制器通过音频线输出到患者面前显示屏旁边的音箱上，音箱患者的面部大约200毫米至300毫米，输出不失真音量最小为100db。

1.3触摸屏输入

触摸屏输入功能是为了在脑外科手术唤醒期间，要求患者对特定要求作出相应动作反应的反馈接收装置。

触摸屏为电阻屏，尺寸与视频显示屏相匹配，触摸屏安装于视频显示输出器表面，信号通过USB线与系统控制器相连。

1.4视频监控输入

视频监控输入功能是为了在脑外科手术唤醒期间，监控记录患者的面部肌肉活动的装置。

通过监控记录患者在脑外科手术唤醒期间的面部情况，为术中及术后功能的分析判断提供最直接可靠的依据。

主要临床价值：清晰记录患者面部肌肉的运动或抽搐，进而区分癫痫发作、面部肌肉运动中枢和语言中枢，为功能区的鉴别提供重要的参考。

2、软件开发

主要要求如下：

A、软件内包括经过规范的定位模式(各种任务模式)

B、执行任务过程中，触摸屏500显示界面内应含有几个窗口，如下表所示：

每个窗口下方应均有对于单个窗口的录像截图控制面板。

C、患者视频显示输出端的屏幕与笔记本的窗口同步，即可记录患者在输出端的反馈信息。

3、定位模式规范化

语言中枢的定位：通过多种形式(图片命名，动词产生，字词阅读，段落阅读)的视觉信息刺激，患者完成相应的任务，进而定位命名性语言中枢，阅读中枢等。此外，该系统的此部分软件可支持多种语言，可进行不同语言、语系的定位研究和应用。

音乐中枢的定位：通过展示不同的乐谱，患者完成乐谱的识别，进而定位音乐相关的中枢。

计算能力等其他高级认知功能：展示简单的运算题目进而进行运算中枢的定位。

患者通过用专用笔或手指触及触摸屏500，给出相应的选择或画图书写动作来完成特定的任务要求，以达到以下两大临床应用价值：

1、功能区的定位：在功能区脑肿瘤的手术中，可应用于书写中枢的确定；此外还可用于单侧空间忽略(spatial neglect)中枢等高级认知功能的判断。

2、帕金森病术中的运动功能评估：帕金森患者的手术治疗方案是采用脑深部微电极刺激手术缓解静止震颤及运动迟缓等症状，术中通过画圆圈及书写文字等方式评估电极位置的准确性及有效性。

实施本发明的用于唤醒手术脑功能刺激的装置和设备，具有以下有益的技术效果：

1、集成度高，方便临床医生使用；

2、将图片、声音设计成程序，使实验过程标准，规范，减少人为因素的影响；

3、可以实时记录病人在实验中反馈，影像和声音资料，方便医生分析和记录保存；

4.支架和推车的机械设计，方便医生在操作中移动和调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于唤醒手术脑功能刺激的装置，包括：

信息导出单元：用于导出用于唤醒手术的脑功能刺激任务多媒体信息，所述的信息导出单元导出的脑功能刺激任务多媒体信息包括：图片命名、阅读文字、书写、工作记忆、空间判断；

信息反馈执行单元：与所述的信息导出单元相连，用于提示利用刺激器刺激而处于清醒状态的开颅患者执行脑功能刺激任务多媒体信息，所述的刺激器为双极刺激器，所述的双极刺激器从较小电流开始刺激大脑皮质，每次持续3～5秒，如果患者执行任务出现中断或错误，则该刺激位点即为该任务的阳性位点，视为大脑功能区；

过程记录单元：与所述的信息反馈执行单元及信息导出单元相连，用于记录整个刺激任务输出到反馈任务执行的全部过程。

2.根据权利要求1所述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置，其特征在于，所述的信息反馈执行单元包括：语言中枢的定位执行子单元、音乐中枢的定位执行子单元、空间忽略中枢的定位执行子单元、工作记忆中枢的定位执行子单元、视野中枢的定位执行子单元、帕金森病术中的运动功能评估执行子单元。

3.一种用于唤醒手术脑功能刺激的设备，包括装有多个滚轮的底座，其特征在于，所述的底座上设置支架，所述的支架上设置与供电单元相连的控制单元以及触摸屏，所述的控制单元中具有权利要求1所述的用于唤醒手术脑功能刺激的装置。

4.根据权利要求3所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备，其特征在于，所述的支架具有活动端，所述的活动端放置所述的触摸屏。

5.根据权利要求3所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备，其特征在于，所述的供电单元为蓄电池。

6.根据权利要求3所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备，其特征在于，所述的控制单元为台式电脑或笔记本电脑。

7.根据权利要求6所述的用于唤醒手术脑功能刺激的设备，其特征在于，所述的支架具有用于放置所述的笔记本电脑的平面的托板。