CN108635669A - 一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置及方法，包括脉冲发放电路、信号放大电路、模数转换电路、处理控制器、电极端口选择模块以及若干脑深部刺激器电极，其中，处理控制器的输出端与脉冲发放电路的控制端及电极端口选择模块的控制端相连接，脉冲发放电路的输出端经电极端口选择模块与各脑深部刺激器电极相连接，信号放大电路的输入端经电极端口选择模块与各脑深部刺激器电极相连接，信号放大电路的输出端经模数转换电路与处理控制器相连接，该装置及方法能够测量脑深部刺激器电极与脑组织之间的接触阻抗值以及脑组织间的阻抗值。

Description

一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置及方法
技术领域
本发明属于植入式医疗器械领域，涉及一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置及方法。
背景技术
脑深部刺激器(Deep Brain Stimulation,DBS)是通过发出电脉冲信号刺激脑神经核团来调节异常的神经环路。因其微创的特点，DBS已经成为治疗特发性震颤、帕金森病、肌张力障碍等运动障碍病的常规手术方法。
DBS手术过程中，刺激电极的放置位置和接触效果会对DBS的治疗效果起到显著性的影响。电极的位置和接触效果的好坏会直接放电脉冲对核团的刺激效果，从而影响疾病的治疗，在实际操作时，可以通过检测脑深部刺激器电极与脑组织之间的接触阻抗值来判断脑深部刺激器电极与脑组织的接触效果，另外，在刺激过程中，需要检测脑组织间的阻抗值以调整刺激参数，从而达到较好的刺激效果，然而现有技术中没有公开检测脑深部刺激器电极与脑组织之间的接触阻抗值、以及脑组织间的阻抗值相关技术文献。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置及方法，该装置及方法能够测量脑深部刺激器电极与脑组织之间的接触阻抗值以及脑组织间的阻抗值。
为达到上述目的，本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置包括脉冲发放电路、信号放大电路、模数转换电路、处理控制器、电极端口选择模块以及若干脑深部刺激器电极，其中，处理控制器的输出端与脉冲发放电路的控制端及电极端口选择模块的控制端相连接，脉冲发放电路的输出端经电极端口选择模块与各脑深部刺激器电极相连接，信号放大电路的输入端经电极端口选择模块与各脑深部刺激器电极相连接，信号放大电路的输出端经模数转换电路与处理控制器相连接。
所述电极端口选择模块为多路开关，其中，多路开关中的一个开关对应一个脑深部刺激器电极，信号放大电路的输入端及脉冲发放电路的输出端均与各路开关的一端相连接，各路开关的另一端与对应的脑深部刺激器电极相连接。
脑深部刺激器电极的数目为2个。
脑深部刺激器电极的数目为3个。
脑深部刺激器电极的数目为4个。
本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器控制脉冲发放电路对两个脑深部刺激器电极发放电流脉冲信号I1，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集两个脑深部刺激器电极之间的电压信号V1，则两个电极与脑组织间的接触阻抗值Z1＝V1/I1。
本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器控制脉冲发放电路通过两个脑深部刺激器电极发放电压脉冲信号V2，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集两个脑深部刺激器电极之间的电流信号I2，则两个电极与脑组织间的接触阻抗值Z1＝V2/I2。
本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器控制脉冲发放电路通过第一个脑深部刺激器电极及第二个个脑深部刺激器电极发放电流脉冲信号I3，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集第二个脑深部刺激器电极与第三个脑深部刺激器电极之间的电压信号V3，则第二个脑深部刺激器电极与脑组织间的接触阻抗值Z2＝V3/I3。
本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器控制脉冲发放电路通过第一个脑深部刺激器电极及第二个个脑深部刺激器电极发放电压脉冲信号V4，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集第二个脑深部刺激器电极与第三个脑深部刺激器电极之间的电流信号I4，则第二个脑深部刺激器电极与脑组织间的接触阻抗值Z2＝V4/I4。
本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器控制脉冲发放电路通过第一个脑深部刺激器电极及第四个个脑深部刺激器电极发放电压脉冲信号V5，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集第二个脑深部刺激器电极与第三个脑深部刺激器电极之间的电流信号I5，则脑组织间的阻抗值Z3＝V5/I5；
或者，包括以下步骤：处理控制器控制脉冲发放电路通过第一个脑深部刺激器电极及第四个个脑深部刺激器电极发放电流脉冲信号I6，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集第二个脑深部刺激器电极与第三个脑深部刺激器电极之间的电压信号V6，则脑组织间的阻抗值Z3＝V6/I6。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置及方法在具体操作时，处理控制器控制脉冲发放电路通过脑深部刺激器电极发放电流脉冲信号或电压脉冲信号，处理控制器通过模数转换电路及信号放大电路采集脑深部刺激器电极上的电压信号或电流信号，以计算两个电极与脑组织间的接触阻抗值、单个电极与脑组织间的接触阻抗值以及脑组织间的阻抗值，为判断脑深部刺激器电极与脑组织的接触效果提供数据支撑，同时为刺激参数的设置提供数据支撑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中脑深部刺激器电极3的分布图；
图3为本发明中测量两脑深部刺激器电极3与脑组织间接触阻抗值过程中的流程图；
图4为本发明中测量单个脑深部刺激器电极3与脑组织间接触阻抗值过程中的流程图；
图5为本发明中测量脑组织间阻抗值过程中的流程图。
其中，1为处理控制器、2为电极端口选择模块、3为脑深部刺激器电极、4为脉冲发放电路、5为模数转换电路、6为信号放大电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置包括脉冲发放电路4、信号放大电路6、模数转换电路5、处理控制器1、电极端口选择模块2以及若干脑深部刺激器电极3，其中，处理控制器1的输出端与脉冲发放电路4的控制端及电极端口选择模块2的控制端相连接，脉冲发放电路4的输出端经电极端口选择模块2与各脑深部刺激器电极3相连接，信号放大电路6的输入端经电极端口选择模块2与各脑深部刺激器电极3相连接，信号放大电路6的输出端经模数转换电路5与处理控制器1相连接。
其中，所述电极端口选择模块2为多路开关，其中，多路开关中的一个开关对应一个脑深部刺激器电极3，信号放大电路6的输入端及脉冲发放电路4的输出端均与各路开关的一端相连接，其中，一路开关对应一个脑深部刺激器电极3，各路开关的另一端与对应脑深部刺激器电极3相连接。
实施例一
参考图3，脑深部刺激器电极3的数目为2个，本实施例用于测量两个电极与脑组织间的接触阻抗值，具体的，本发明所述基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器1控制脉冲发放电路4通过两个脑深部刺激器电极3发放电流脉冲信号I1，处理控制器1通过模数转换电路5及信号放大电路6采集两个脑深部刺激器电极3之间的电压信号V1，则两个电极与脑组织间的接触阻抗值Z1＝V1/I1。
或者，本发明所述基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器1控制脉冲发放电路4通过两个脑深部刺激器电极3发放电压脉冲信号V2，处理控制器1通过模数转换电路5及信号放大电路6采集两个脑深部刺激器电极3之间的电流信号I2，则两个电极与脑组织间的接触阻抗值Z1＝V2/I2。
实施例二
参考图4，脑深部刺激器电极3的数目为3个，本实施例用于测量第二个脑深部刺激器电极3与脑组织间的接触阻抗值，具体的，本发明所述基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器1控制脉冲发放电路4通过第一个脑深部刺激器电极3及第二个个脑深部刺激器电极3发放电流脉冲信号I3，即将第一个脑深部刺激器电极3及第二个脑深部刺激器电极3作为刺激电极，处理控制器1通过模数转换电路5及信号放大电路6采集第二个脑深部刺激器电极3与第三个脑深部刺激器电极3之间的电压信号V3，即将第二个脑深部刺激器电极3及第三个脑深部刺激器电极3作为测量电极，则第二个脑深部刺激器电极3与脑组织间的接触阻抗值Z2＝V3/I3。
或者，本发明所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：处理控制器1控制脉冲发放电路4通过第一个脑深部刺激器电极3及第二个个脑深部刺激器电极3发放电压脉冲信号V4，处理控制器1通过模数转换电路5及信号放大电路6采集第二个脑深部刺激器电极3与第三个脑深部刺激器电极3之间的电流信号I4，则第二个脑深部刺激器电极3与脑组织间的接触阻抗值Z2＝V4/I4。
其中，Z2为第二个脑深部刺激器电极3与皮肤间接触阻抗与传输阻抗之和，由于Z2远远大于传输阻抗，因此将传输阻抗忽略，即认为Z2为第二个脑深部刺激器电极3与脑组织间的接触阻抗值。
实施例三
参考图5，本实施例用于测量脑组织间的阻抗值，脑深部刺激器电极3的数目为4个，本发明所述基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：
处理控制器1控制脉冲发放电路4通过第一个脑深部刺激器电极3及第四个个脑深部刺激器电极3发放电压脉冲信号V5，处理控制器1通过模数转换电路5及信号放大电路6采集第二个脑深部刺激器电极3与第三个脑深部刺激器电极3之间的电流信号I5，则脑组织间的阻抗值Z3＝V5/I5；
或者，本发明所述基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法包括以下步骤：处理控制器1控制脉冲发放电路4通过第一个脑深部刺激器电极3及第四个个脑深部刺激器电极3发放电流脉冲信号I6，处理控制器1通过模数转换电路5及信号放大电路6采集第二个脑深部刺激器电极3与第三个脑深部刺激器电极3之间的电压信号V6，则脑组织间的阻抗值Z3＝V6/I6。
在实际操作中，当Z1和Z2越小，则说明脑深部刺激器电极3与脑组织的接触效果越好，Z3越小，则说明刺激参数可以调节至越小的值。

Claims (10)

1.一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，其特征在于，包括脉冲发放电路(4)、信号放大电路(6)、模数转换电路(5)、处理控制器(1)、电极端口选择模块(2)以及若干脑深部刺激器电极(3)，其中，处理控制器(1)的输出端与脉冲发放电路(4)的控制端及电极端口选择模块(2)的控制端相连接，脉冲发放电路(4)的输出端经电极端口选择模块(2)与各脑深部刺激器电极(3)相连接，信号放大电路(6)的输入端经电极端口选择模块(2)与各脑深部刺激器电极(3)相连接，信号放大电路(6)的输出端经模数转换电路(5)与处理控制器(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，其特征在于，所述电极端口选择模块(2)为多路开关，其中，多路开关中的一个开关对应一个脑深部刺激器电极(3)，信号放大电路(6)的输入端及脉冲发放电路(4)的输出端均与各路开关的一端相连接，各路开关的另一端与对应的脑深部刺激器电极(3)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，其特征在于，脑深部刺激器电极(3)的数目为2个。
4.根据权利要求1所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，其特征在于，脑深部刺激器电极(3)的数目为3个。
5.根据权利要求1所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，其特征在于，脑深部刺激器电极(3)的数目为4个。
6.一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法，其特征在于，基于权利要求3所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，包括以下步骤：
处理控制器(1)控制脉冲发放电路(4)对两个脑深部刺激器电极(3)发放电流脉冲信号I1，处理控制器(1)通过模数转换电路(5)及信号放大电路(6)采集两个脑深部刺激器电极(3)之间的电压信号V1，则两个电极与脑组织间的接触阻抗值Z1＝V1/I1。
7.一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法，其特征在于，基于权利要求3所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，包括以下步骤：
处理控制器(1)控制脉冲发放电路(4)通过两个脑深部刺激器电极(3)发放电压脉冲信号V2，处理控制器(1)通过模数转换电路(5)及信号放大电路(6)采集两个脑深部刺激器电极(3)之间的电流信号I2，则两个电极与脑组织间的接触阻抗值Z1＝V2/I2。
8.一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法，其特征在于，基于权利要求4所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，包括以下步骤：
处理控制器(1)控制脉冲发放电路(4)通过第一个脑深部刺激器电极(3)及第二个个脑深部刺激器电极(3)发放电流脉冲信号I3，处理控制器(1)通过模数转换电路(5)及信号放大电路(6)采集第二个脑深部刺激器电极(3)与第三个脑深部刺激器电极(3)之间的电压信号V3，则第二个脑深部刺激器电极(3)与脑组织间的接触阻抗值Z2＝V3/I3。
9.一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法，其特征在于，基于权利要求4所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，包括以下步骤：
处理控制器(1)控制脉冲发放电路(4)通过第一个脑深部刺激器电极(3)及第二个个脑深部刺激器电极(3)发放电压脉冲信号V4，处理控制器(1)通过模数转换电路(5)及信号放大电路(6)采集第二个脑深部刺激器电极(3)与第三个脑深部刺激器电极(3)之间的电流信号I4，则第二个脑深部刺激器电极(3)与脑组织间的接触阻抗值Z2＝V4/I4。
10.一种基于脑深部刺激器电极的阻抗测量方法，其特征在于，基于权利要求5所述的基于脑深部刺激器电极的阻抗测量装置，包括以下步骤：
处理控制器(1)控制脉冲发放电路(4)通过第一个脑深部刺激器电极(3)及第四个个脑深部刺激器电极(3)发放电压脉冲信号V5，处理控制器(1)通过模数转换电路(5)及信号放大电路(6)采集第二个脑深部刺激器电极(3)与第三个脑深部刺激器电极(3)之间的电流信号I5，则脑组织间的阻抗值Z3＝V5/I5；
或者，包括以下步骤：处理控制器(1)控制脉冲发放电路(4)通过第一个脑深部刺激器电极(3)及第四个个脑深部刺激器电极(3)发放电流脉冲信号I6，处理控制器(1)通过模数转换电路(5)及信号放大电路(6)采集第二个脑深部刺激器电极(3)与第三个脑深部刺激器电极(3)之间的电压信号V6，则脑组织间的阻抗值Z3＝V6/I6。
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