CN106669033B - 一种可安全快速充电的癫痫睡眠窒息预防系统 - Google Patents

一种可安全快速充电的癫痫睡眠窒息预防系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速充电的癫痫睡眠窒息预防系统，该系统包括迷走神经刺激器和上气道肌肉刺激器，所述迷走神经刺激器包括第一充电线圈，第一主电池，第一温度传感器，第一备用电池，第一处理器；第一处理器控制第一充电线圈给第一主电池和第一备用电池充电，并控制第一备用电池给第一主电池充电；上气道肌肉刺激器包括第二温度传感器，第二充电线圈，第二主电池，第二备用电池，第二处理器；该系统通过充电线圈和备用电池给主电池充电，并通过充电温度闭环控制快速充电过程，保证对癫痫睡眠窒息预防系统的安全快速充电。

Description

一种可安全快速充电的癫痫睡眠窒息预防系统
技术领域
本发明涉及植入医疗系统，特别的涉及一种可安全快速充电的癫痫睡眠窒息预防系统。
背景技术
癫痫是大脑神经元突发性异常放电，导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病，癫痫的发病机制非常复杂。中枢神经系统兴奋与抑制间的不平衡导致癫痫发作，癫痫发作时不会直接致死，但是可能会带来睡眠呼吸中止等并发症，引起病人窒息。
美国专利US8812098B2公开了可以监测度量各睡眠阶段的癫痫发作概率，进行脑深部电刺激来缓解癫痫症状的植入刺激器，但是无法预防睡眠呼吸中止。
美国专利US6961618B2公开了可以根据心脏速率监测癫痫发作，使用迷走神经刺激来缓解癫痫症状，但是也无法预防癫痫的并发症睡眠呼吸中止。
可见，对在缓解癫痫的同时预防窒息并发症并保证安全快速对癫痫睡眠窒息预防系统进行充电是目前面临的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术中的不足，提供一种可在缓解癫痫症状的同时监测窒息的发生，并进行相应的肌肉刺激防止窒息的植入刺激系统。该系统包括：迷走神经刺激器和上气道肌肉刺激器，所述迷走神经刺激器包括第一电极，第一脉冲发生器，呼吸参数采集设备，第一温度传感器，第一充电线圈，第一主电池，第一备用电池，第一处理器和第一通信模块，第一电极缠绕于迷走神经；第一处理器控制第一充电线圈给第一主电池和第一备用电池充电；第一处理器控制第一备用电池也给第一主电池充电；第一温度传感器测量迷走神经刺激器的第一充电温度。
上气道肌肉刺激器包括第二脉冲发生器 ，第二处理器，唤醒模块，第二电极，第二通信模块，第二温度传感器，第二充电线圈，第二主电池和第二备用电池；第二电极位于上气道肌肉处；第二处理器控制第二充电线圈给第二主电池和第二备用电池充电；第二处理器控制第二备用电池也给第二主电池充电，第二温度传感器测量上气道肌肉刺激器的第二充电温度。
当第一充电温度超过一阈值时，由第一处理器停止给第一主电池充电；当第二充电温度超过一阈值时，由第二处理器停止给第二主电池充电。
第一和第二主电池和所述第一和第二备用电池为锂离子充电电池或者其他可以快充的充电电池。
第一处理器在病人睡眠时控制第一脉冲发生器以预设参数发送脉冲至缠绕迷走神经的第一电极进行刺激，同时呼吸参数传感器采集呼吸参数如血氧饱和度，判断血氧饱和度是不是低于窒息阈值，当低于窒息阈值时则第一通信模块与第二通信模块通信，激活唤醒模块，唤醒上气道肌肉刺激器，第二处理器控制第二脉冲发生器以预设参数发送脉冲至上气道肌肉处的第二电极；迷走神经刺激器刺激迷走神经缓解癫痫症状，当要发生窒息时唤醒上气道肌肉刺激器刺激上气道肌肉，扩张上气道，阻止窒息发生。
进一步的，还包括体外预警控制器，当上气道肌肉刺激器刺激一段时间血氧饱和度仍未上升到一定阈值，则向体外通信进行预警。
进一步的，还包括：当上气道肌肉刺激器刺激一段时间血氧饱和度仍未上升到一定阈值，与迷走神经刺激器通信，第一处理器设置脉冲发生器参数为可以唤醒患者但对患者无损伤的幅值，从而唤醒患者。
进一步的，还包括：体外预警控制器可控制两刺激器脉冲发生器的脉冲参数。
进一步的，还包括：迷走神经刺激器可更换为脑深部电刺激器，同样可以缓解癫痫症状。
上述癫痫睡眠窒息预防系统能够在癫痫治疗过程中有效的防止病人睡眠中的窒息，提高了对病人的生活质量。
附图说明
图1是本发明的癫痫睡眠窒息预防系统图。
附图标记说明：
101. 神经电刺激器；102.上气道肌肉刺激器；103.体外预警控制器；
201.第一电极；202.第一脉冲发生器；203.呼吸参数采集设备；204.第一处理器；205.第一通信模块；
301.第二脉冲发生器；302.第二处理器；303.唤醒模块；304.第二电极；305.第二通信模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
第一实施例：
如图1所示，本发明的一种癫痫睡眠窒息预防系统，包括神经电刺激器101和上气道肌肉刺激器102。
神经电刺激器101为植入式迷走神经电刺激系统（VNS）或植入式脑深部电刺激系统（DBS），用于对患者P的目标神经进行刺激，从而缓解癫痫症状。
上气道肌肉刺激器102用于对患者P的上气道肌肉进行刺激以扩张上气道，从而阻止窒息的发生。
神经电刺激器101包括第一电极201、第一脉冲发生器202、呼吸参数采集设备203、第一温度传感器，第一充电线圈、第一主电池、第一备用电池、第一处理器204和第一通信模块205。
第一电极201为缠绕于患者P迷走神经处的迷走神经刺激电极或者植入患者P脑深部的脑深部刺激电极，第一电极201通过延伸导线与第一脉冲发生器202电连接，将第一脉冲发生器202发出的电刺激脉冲施加至目标神经，以对神经靶点进行电刺激从而产生疗效。
第一脉冲发生器202用于根据第一处理器204的控制生成相应的电刺激脉冲。
呼吸参数采集设备203用于感测患者P的一个或多个生理参数，例如心血管或脑脊髓液压力或流量、心音、患者移动或姿态、温度、血氧饱和度、二氧化碳、呼吸频率、心率、浮肿或pH，以便于对患者P的呼吸状态进行识别，优选地，生理参数选取血氧饱和度和呼吸频率。呼吸参数采集设备203为测量上述生理参数的一个或多个传感器，优选地，呼吸参数采集设备203选取用于测量血氧饱和度的血氧传感器和用于测量呼吸频率的加速度传感器或生物阻抗传感器。
第一处理器204用于生成不同治疗方案下的预设脉冲参数，还用于根据呼吸参数采集设备203所采集到的生理参数判断患者P的呼吸状态，根据判断得出的呼吸状态适时生成用于唤醒上气道肌肉刺激器102的唤醒信号，并通过第一通信模块205将该唤醒信号传送至上气道肌肉刺激器102。
第一处理器204控制第一充电线圈给第一主电池和第一备用电池充电；第一处理器204控制第一备用电池也给第一主电池充电；第一温度传感器测量迷走神经刺激器101的第一充电温度。当第一充电温度超过一阈值时，由第一处理器204停止给第一主电池充电。
有关患者呼吸状态异常的判断，优选为监测睡眠性呼吸暂停即睡眠窒息的发生，具体判断方法为，当加速度传感器或生物阻抗传感器在时间阈值Tth内未采样到呼吸信号并且血氧饱和度下降超过阈值BOth时，第一处理器204判断为发生睡眠窒息并生成普通模式唤醒信号。优选地，Tth为8-10秒，BOth为3%-5%。
优选地，进一步对睡眠窒息的严重程度进行划分，当加速度传感器或生物阻抗传感器在时间阈值Tth1内未采样到呼吸信号并且血氧饱和度下降超过阈值BOth1时，第一处理器204判断为发生轻度睡眠窒息并生成A模式唤醒信号；当加速度传感器或生物阻抗传感器在时间阈值Tth2内未采样到呼吸信号并且血氧饱和度下降超过阈值BOth2时，第一处理器204判断为发生中度睡眠窒息并生成B模式唤醒信号；当加速度传感器或生物阻抗传感器在时间阈值Tth3内未采样到呼吸信号并且血氧饱和度下降超过阈值BOth3时，第一处理器204判断为发生严重睡眠窒息并生成C模式唤醒信号。优选地，Tth1为8秒，BOth1为3%；Tth2为9秒，BOth2为4%；Tth3为10秒，BOth3为5%。
第一通信模块205用于神经电刺激器101与上气道肌肉刺激器102及其他设备之间进行无线通信，其中的无线通信可使用本领域公知的任何技术，例如RF或蓝牙等。
上气道肌肉刺激器102包括第二脉冲发生器301、第二处理器302、唤醒模块303、第二电极304、第二温度传感器、第二充电线圈、第二主电池、第二备用电池、第二通信模块305。
第二脉冲发生器301用于根据第二处理器302的控制生成相应的电刺激脉冲。
第二处理器302用于生成预设脉冲参数，优选地，第二处理器302用于生成不同模式下的预设脉冲参数。第二处理器302控制第二充电线圈给第二主电池和第二备用电池充电；第二处理器302控制第二备用电池也给第二主电池充电。第二温度传感器测量上气道肌肉刺激器102的第二充电温度。当第二充电温度超过一阈值时，由第二处理器302停止给第二主电池充电。
唤醒模块303由第二通信模块305所接收到的唤醒信号进行激活从而唤醒上气道肌肉刺激器102，优选地，唤醒模块303还将不同模式的唤醒信号传送至第二处理器302。
第二电极304设于上气道肌肉处，第二电极304与第二脉冲发生器202电连接，以将第二脉冲发生器301发出的电刺激脉冲施加至上气道肌肉处，从而扩张上气道。
第二通信模块305用于上气道肌肉刺激器102与神经电刺激器101及其他设备之间进行无线通信，其中的无线通信可使用本领域公知的任何技术，例如RF或蓝牙等。
第一和第二主电池和第一和第二备用电池为锂离子充电电池或者其他可快充的电池。
该癫痫睡眠窒息预防系统的工作总流程描述如下：
（1）第一处理器204控制第一脉冲发生器202以选定治疗方案下的预设脉冲参数发送电刺激脉冲至第一电极201以对患者P的神经靶点进行电刺激；
（2）同时，呼吸参数采集设备203对患者P的生理参数进行采集，第一处理器204通过上述生理参数判断患者P的呼吸状态；
（3）当第一处理器204判断出睡眠窒息发生时，生成唤醒信号，优选地，第一处理器204进一步判断睡眠窒息的严重程度并生成不同模式的唤醒信号；
（4）通过第一通信模块204与第二通信模块305进行通信，激活唤醒模块303；
（5）唤醒模块303唤醒上气道肌肉刺激器102，优选地，唤醒模块303还将不同模式的唤醒信号传送至第二处理器302；
（6）第二处理器302控制第二脉冲发生器302以预设脉冲参数，优选地，以不同模式下的预设脉冲参数，发送电刺激脉冲至第二电极304以对患者P的上气道肌肉进行电刺激。
第二实施例：
一种癫痫睡眠窒息预防系统，除了具有跟上一实施例相同的神经电刺激器101和上气道肌肉刺激器102之外，还进一步包括体外预警控制器103，该体外预警控制器103用于对患者进行预警。体外预警控制器103可通过其内设的通信模块与神经电刺激器101的第一通信模块205以及上气道肌肉刺激器102的第二通信模块305进行无线通信。
加入了体外预警控制器103的癫痫睡眠窒息预防系统的工作流程除上述步骤（1）-（6）以外，还包括以下步骤：
（7）当唤醒上气道肌肉刺激器102进行上气道肌肉刺激并持续了一段时间Tla后，第一处理器204判断睡眠窒息情况是否有所缓解，优选地，利用血氧饱和度上升超过阈值BOla作为睡眠窒息情况有所缓解的表征，优选地，Tla为120-240秒，BOla为3%-8%。，
（8）若第一处理器204判断为睡眠窒息仍然持续，则与体外预警控制器103进行通信；
（9）体外预警控制器103对患者进行唤醒，优选地，对患者唤醒采用的具体方式为利用体外预警控制器103与神经电刺激器101通信，并通过第一处理器204为第一脉冲发生器202设置唤醒脉冲参数，该唤醒脉冲参数可产生可以唤醒患者但对患者无损伤的电脉冲刺激，从而对患者进行电刺激唤醒，或者，对患者唤醒采用的具体方式为利用体外预警控制器103的警报模块发出一定幅值的声音警报，从而对患者进行声音警报叫醒，或者，对患者唤醒采用的具体方式为先采用电刺激唤醒，无效后再采用声音警报叫醒。
进一步地，体外预警控制器103还可作为普通的患者控制器，以便于患者P在必要时分别对神经电刺激器101和上气道肌肉刺激器102的脉冲参数进行手动调整。

Claims (6)

1.一种可充电的植入刺激系统，包括迷走神经刺激器和上气道肌肉刺激器，其特征在于：所述迷走神经刺激器(101)包括第一电极(201)，第一脉冲发生器(202)，呼吸参数采集设备(203)，第一充电线圈，第一主电池，第一备用电池，第一温度传感器，第一处理器(204)和第一通信模块(205)，所述第一电极(201)缠绕于迷走神经；所述第一处理器(204)控制所述第一充电线圈给所述第一主电池和所述第一备用电池充电；所述第一处理器(204)控制所述第一备用电池给所述第一主电池充电；所述第一温度传感器测量所述迷走神经刺激器(101)的第一充电温度；所述上气道肌肉刺激器(102)包括第二脉冲发生器(301)，第二处理器(302)，唤醒模块(303)，第二温度传感器，第二充电线圈，第二主电池，第二备用电池，第二电极(304)和第二通信模块(305)；所述第二电极(304)位于上气道肌肉处；所述第二处理器(302)控制所述第二充电线圈给所述第二主电池和所述第二备用电池充电；所述第二处理器(302)控制所述第二备用电池给所述第二主电池充电，所述第二温度传感器测量所述上气道肌肉刺激器(102)的第二充电温度；
所述第一处理器(204)在病人睡眠时控制所述第一脉冲发生器(202)以预设参数发送脉冲至缠绕迷走神经的所述第一电极(201)进行刺激，同时所述呼吸参数采集设备(203)采集呼吸参数血氧饱和度，判断血氧饱和度是不是低于窒息阈值，当低于窒息阈值时则所述第一通信模块(205)与所述第二通信模块(305)通信，激活所述唤醒模块(303)，唤醒所述上气道肌肉刺激器(102)，所述第二处理器(302)控制所述第二脉冲发生器(301)以预设参数发送脉冲至上气道肌肉处的所述第二电极(304)；所述迷走神经刺激器(101)刺激迷走神经缓解癫痫症状，当要发生窒息时唤醒所述上气道肌肉刺激器(102)刺激上气道肌肉，扩张上气道，阻止窒息发生；
当所述上气道肌肉刺激器(102)刺激一段时间血氧饱和度仍未上升到一定阈值，则与所述迷走神经刺激器(101)通信，所述第一处理器(204)设置脉冲发生器参数为可以唤醒患者但对患者无损伤的幅值，从而唤醒患者。
2.根据权利要求1所述的可充电的植入刺激系统，其特征在于：当所述第一充电温度超过一阈值时，由所述第一处理器(204)停止给所述第一主电池充电；当所述第二充电温度超过一阈值时，由所述第二处理器(302)停止给所述第二主电池充电。
3.根据权利要求1所述的可充电的植入刺激系统，其特征在于：该植入刺激系统配置有体外预警控制器(103)，当所述上气道肌肉刺激器(102)刺激一段时间血氧饱和度仍未上升到一定阈值，则通过所述体外预警控制器(103)进行预警。
4.根据权利要求2所述的可充电的植入刺激系统，其特征在于：该植入刺激系统配置有体外预警控制器(103)，所述体外预警控制器(103)可控制所述第一脉冲发生器(202)和第二脉冲发生器(301)的脉冲参数。
5.根据权利要求1所述的可充电的植入刺激系统，其特征在于：所述迷走神经刺激器(101)可更换为脑深部电刺激器，同样可以缓解癫痫症状。
6.根据权利要求1所述的可充电的植入刺激系统，其特征在于：所述第一和第二主电池和所述第一和第二备用电池为锂离子充电电池。
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