CN103768712B - 一种在头部植入的脑深部电刺激系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在头部植入的脑深部电刺激系统，属于植入式医疗仪器技术领域。该系统全部植入在人体的头部，电极直接与脉冲发生器连接，可以降低手术复杂性，并且可以避免连接接口及电极受力，增加系统的可靠性。

Description

一种在头部植入的脑深部电刺激系统

技术领域

本发明为一种全部在头部植入的神经电脉冲刺激系统，属于植入式医疗仪器技术领域。

背景技术

对某些类型的神经系统疾病，如帕金森病、癫痫、扭转痉挛、痉挛性斜颈、舞蹈病、特发性眩晕，临床上常用药物治疗和外科手术治疗，但副作用和并发症是重要的弊端。脑深部电刺激疗法通过对脑深部不同的功能核团进行刺激进行慢性电脉冲刺激，如对帕金森病刺激丘脑底核及苍白球，起到对因治疗作用，是一种可逆性的神经调节治疗，是一种理想的治疗方法，应用越来越广泛。

目前市场上已有的脑深部电刺激系统植入部分通常由脉冲发生器、延长导线和电极等部分组成，脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲信号经延长线和电极传递至相应耙点，对耙点进行电脉冲刺激，起到治疗的作用。通常脉冲发生器植入在胸部皮下，脉冲发生器与延长导线连接，延长导线通过颈部及头部皮下隧道与电极连接，电极穿过颅骨与刺激耙点接触。

脉冲发生器植入胸前，连接延长导线和电极需要创建很长的皮下隧道，手术相对复杂。而且延长线从胸部穿过颈部在头部皮下与电极连接，颈部活动很容易使延长导线受力，从而引起连接失效、延长导线或电极断裂等一系列问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种全部在头部植入的脑深部电刺激系统，该系统全部植入在人体的头部，电极直接与脉冲发生器连接，可以降低手术复杂性，并且可以避免连接接口及电极受力，增加系统的可靠性。

一种脑深部电刺激系统，包括：

脉冲发生器，用于产生电脉冲信号；

电极，其与所述脉冲发生器直接连接，用于将所述电脉冲信号施加到治疗耙点；

其特征在于，还包括安装装置，所述脉冲发生器通过所述安装装置固定在颅骨上。

优选地，还包括体外控制设备。

优选地，所述电脉冲信号为恒压或者恒流电脉冲信号。

优选地，所述安装装置为凸耳，直接连接在所述脉冲发生器的外壳上。

优选地，所述安装装置为托架，其与所述脉冲发生器可分离地连接。

优选地，所述脉冲发生器进一步包括电源管理模块、通信模块、脉冲输出模块、微控制器、充电线圈和可充电电池。

优选地，所述脉冲发生器进一步包括电路板、外壳和顶盖组件。

优选地，所述顶盖组件内装有与所述电极连接的金属连接件，馈通连接器的引线与所述金属连接件电连接，所述电极的连接端插入所述顶盖组件内连接并紧固，所述线圈在所述外壳内部。

优选地，还包括电极连接装置，其从所述顶盖组件引出；所述馈通连接器的引线与所述电极连接装置的导线焊接，所述脉冲发生器通过所述电极连接装置与所述电极连接。

优选地，所述充电线圈设置在所述外壳外部，并用硅橡胶包裹，所述充电线圈通过所述馈通连接器与所述外壳内的电路板连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)系统全部在头部植入，电极与脉冲发生器直接连接，简化手术操作。

(2)系统植入在头部，避免延长线从颈部皮下通过，可以避免颈部活动引起的受力，具有更高的系统可靠性。

(3)全国有上千万帕金森、癫痫、慢性疼痛等神经系统疾病患者，本发明可以降低手术风险并增加系统可靠性，能够让更多的患者受益，具有极高的经济效益和社会效益。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是传统脑深部电刺激系统方案示意图。

图2是本发明的脑深部电刺激系统方案示意图。

图3是本发明的一种实施实例的电路原理框图。

图4a-4c是本发明的脉冲发生器的不同的结构实施方案示意图。

图5a-5b是本发明的脉冲发生器的不同的安装装置方案示意图；

图6是本发明的脉冲发生器在头部安装的剖面示意图；

图7是本发明的一种电极示意图；

图8是本发明的脑深部电刺激系统手术植入流程图；

具体实施方式

传统的脑深部电刺激系统，主要由脉冲发生器1、延长导线2和电极3组成，如图1所示，脉冲发生器1植入在胸部皮下，并与延长导线2连接，延长导线从胸部皮下通过颈部皮下，在头部皮下与电极3连接。颈部活动的时候很容易牵拉延长线2，使延长线本身及延长线2与电极3的接头受力。植入延长导线2时需要在胸部和头部之间创建一条皮下隧道，创伤较大。

如图2所示，本发明的脑深部电刺激系统全部植入在头部，不再需要延长导线，脉冲发生器1和电极3直接连接，电极通过电极固定装置4固定，多余的电极盘绕后与脉冲发生器1连接，脉冲发生器1通过安装装置5固定在颅骨上。脉冲发生器1产生两路恒压或者恒流电脉冲信号，通过两个刺激电极3将两路电脉冲信号分别加到两个治疗耙点。

如图3所示，在本发明的一种硬件电路实施实例中，使用充电电池作为电源，可以通过体外充电器进行无线充电，增加脉冲发生器使用寿命，不必频繁更换脉冲发生器，脉冲发生器1的硬件电路组成主要包括电源管理模块6、通信模块7、脉冲输出模块8、微控制器9、充电电池24等。其中：

微控制器9是脉冲发生器电路的控制核心，具体控制功能为：控制脉冲输出模块8产生电脉冲输出；监测并控制充电模块6工作状态；控制通信模块7与体外控制设备进行无线通信及参数设置；监测干簧开关23的动作实现体外磁铁对脉冲发生器的控制功能。

微控制器9中集成作为程序存储器用的大容量的FLASH存储器，并且支持自编程操作，通过设计，微控制器9的程序可以通过与体外程控仪无线双向通信，实现在线更新。脉冲输出模块8用于产生电压或者电流两种模式的脉冲信号，也可以通过输出通道控制选择产生一路或者两路输出信号，电源管理模块6用于控制电池24充电及电源管理，通信模块7与体外控制设备进行双向无线通信。电源管理模块6、通信模块7和脉冲输出模块8可以通过市场已有器件组合实现，或者通过设计专用的集成芯片实现，专用集成芯片可以进一步减小硬件尺寸。

图4a-4c为本发明的脉冲发生器的不同的结构实施方案示意图，脉冲发生器结构上主要由电池40、电路板41、钛壳42、充电线圈43、顶盖组件44组成，如图4a所示的结构方案一，顶盖组件44内装有与电极连接的金属连接件45，馈通连接器46的引线与金属连接件45焊接，电极连接端插入顶盖组件44内连接并紧固，充电线圈43在钛壳42内部。如图4b所示的结构方案二，电极连接装置47从顶盖组件44引出，馈通连接器46的引线在顶盖内与电极连接装置的导线48焊接，脉冲发生器通过电极连接装置47与电极连接。如图4c所示的结构方案三，充电线圈43在钛壳42外部，并用硅橡胶49包裹，充电线圈43通过馈通连接器46与钛壳内的电路板41连接。

脉冲发生器通过安装装置5固定在颅骨上，如图5a所示的安装装置方案一，安装装置5为一个金属钛凸耳，通过激光焊接直接焊接在脉冲发生器1的钛壳上。如图5b所示的安装装置方案二，安装装置5为一个金属钛托架，与脉冲发生器1可以分离，通过螺钉和卡片或其他方式将脉冲发生器1固定在安装装置5上。

脉冲发生器在头部的安装如图6所示，脉冲发生器1固定在安装装置5上，在颅骨上按照安装装置的外形开槽，安装装置放在颅骨骨槽内，并用骨钉62固定在颅骨61上，安装完成后缝合头部皮肤60。

图7所示为本发明一种可用的电极方案，由连接触点71、刺激触点72、绝缘导管73和螺旋导线74组成，由连接触点71组成的连接端70与图4b中脉冲发生器的电极连接装置47连接。

本发明的脑深部电刺激系统头部手术植入流程如图8所示，首先进行步骤80，按照传统的方法在颅骨开孔，安装并固定好电极；测试正常后进行步骤81，在安装脉冲发生器的位置切开头皮露出颅骨，在颅骨上按照脉冲发生器形状开槽，将安装装置5放在开槽处，并用骨钉拧紧固定；然后进行步骤82，在脉冲发生器切口和电极切口之间创建皮下隧道，在电极固定装置旁边将电极缠绕几圈，其余电极从皮下隧道引到脉冲发生器位置；然后进行步骤83，连接并锁紧脉冲发生器和电极；然后进行步骤84，将脉冲发生器固定在安装装置5；最后进行步骤85，用体外程控仪对系统进行测试，测试正常后缝合切口，完成植入。

通过附图和具体实施方式的描述，从系统组成、电路原理、结构及安装方案、植入流程等几个方面详细说明了本发明的技术方案。上述方式只是本发明优选的实施方式，对于本领域内的普通技术人员而言，在本发明公开的头部植入的脑深部电刺激系统的基础上，很容易想到将其进行修改或者等同替换，应用于各种植入式医疗仪器系统，而不仅限于本发明具体实施方式所描述的系统结构，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

以上所述仅为本发明的几种具体实施例，以上实施例仅用于对本发明的技术方案和发明构思做说明而非限制本发明的权利要求范围。凡本技术领域中技术人员在本专利的发明构思基础上结合现有技术，通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的其他技术方案，也应该被认为落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脑深部电刺激系统，包括：

脉冲发生器(1)，用于产生电脉冲信号；

电极(3)，其与所述脉冲发生器(1)直接连接，用于将所述电脉冲信号施加到治疗靶点；

其特征在于，还包括安装装置(5)，所述脉冲发生器(1)通过所述安装装置(5)固定在颅骨上；所述安装装置(5)适于放在颅骨上的按照脉冲发生器形状的开槽处，并用骨钉固定；

所述电极(3)通过电极固定装置(4)固定，多余的电极盘绕后与所述脉冲发生器(1)连接。

2.根据权利要求1所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，还包括体外控制设备。

3.根据权利要求1所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述电脉冲信号为恒压或者恒流电脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述安装装置(5)为凸耳，直接连接在所述脉冲发生器(1)的外壳上。

5.根据权利要求1所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述安装装置(5)为托架，其与所述脉冲发生器(1)可分离地连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述脉冲发生器(1)的硬件电路组成主要包括电源管理模块(6)、通信模块(7)、脉冲输出模块(8)、微控制器(9)和充电电池(24)。

7.根据权利要求6所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述脉冲发生器(1)结构上主要由电池(40)、电路板(41)、钛壳(42)、充电线圈(43)和顶盖组件(44)组成。

8.根据权利要求7所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述顶盖组件(44)内装有与所述电极连接的金属连接件(45)，馈通连接器(46)的引线与所述金属连接件(45)电连接，所述电极的连接端插入所述顶盖组件(44)内连接并紧固，所述充电线圈(43)在所述钛壳(42)内部。

9.根据权利要求7所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，还包括电极连接装置(47)，其从所述顶盖组件(44)引出，馈通连接器(46)的引线与所述电极连接装置(47)的导线(48)焊接，所述脉冲发生器(1)通过所述电极连接装置(47)与所述电极(3)连接。

10.根据权利要求7所述的脑深部电刺激系统，其特征在于，所述充电线圈(43)设置在所述钛壳(42)外部，并用硅橡胶(49)包裹，所述充电线圈(43)通过馈通连接器(46)与所述钛壳内的电路板(41)连接。