CN112354088A - 穿戴式红外导航超声刺激系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种穿戴式红外导航超声刺激系统，包括：红外探测导航系统，用于对神经血管显影并监测和记录神经血管信息；超声刺激控制系统，且用于释放超声波刺激神经血管；移动定位系统，用于移动超声刺激控制系统，超声刺激控制系统连接于移动定位系统；固定装置，用于将红外探测导航系统和超声刺激控制系统固定至检测部位；以及控制反馈系统，电性连接于红外探测导航系统、超声刺激控制系统及移动定位系统，用于接收红外探测导航系统的监测信息并控制移动定位系统及超声刺激控制系统。本申请提供的穿戴式红外导航超声刺激系统，红外探测导航系统可以检测到神经血管的位置信息，从而可以在无创的前提下实现对神经血管的准确定位。

Description

穿戴式红外导航超声刺激系统

技术领域

本申请属于医疗技术领域，更具体地说，是涉及一种穿戴式红外导航超声刺激系统。

背景技术

颈部组织中包含着如颈总动脉及迷走神经等重要的神经血管结构，尤其是颈部迷走神经，外周神经调控治疗神经系统疾病的重要靶点之一，大量的报导表明，通过电刺激等方式刺激迷走神经对多种严重脑部疾病有良好的治疗作用。

神经调控技术刺激颈部血管主神经治疗神经疾病己经引起了大众的关注，电刺激在迷走神经刺激治疗上得到了广泛的应用。颈部迷走神经电刺激是治疗神经系统疾病一种常见的神经调控方式。但是，植入式的迷走神经刺激方案还是有创的神经调控方式，需要手术植入电极，可能会引起感染等副作用。在此基础上，无创的神经刺激显得更加重要。

无创超声对血管、神经的精准刺激需要准确定位到目标靶区。然而，颈部皮肤较厚，神经血管的位置较深，肉眼无法直接观察到血管、神经等结构，无创定位是一个难题，尤其是定位后引导超声到达深部组织更是一个重大的难题。此外，颈部的神经血管功能非常重要，易引起心率、血压不稳导致生命危险，因此，对刺激效果及引起的不良反应进行监测是一个重要的部分。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种穿戴式红外导航超声刺激系统，以解决现有技术中存在的无创超声技术刺激血管、神经时，无法对血管、神经进行准确定位，而且安全性不高的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种穿戴式红外导航超声刺激系统，包括：

红外探测导航系统，用于对神经血管显影，标记刺激部位后引导所述超声刺激系统通过移动定位系统到达目标部位，并监测和记录神经血管信息；

超声刺激控制系统，用于产生并释放超声波穿透皮肤后刺激神经血管；

移动定位系统，用于移动所述超声刺激控制系统，所述超声刺激控制系统连接于所述移动定位系统；

固定装置，用于将所述红外探测导航系统和所述超声刺激控制系统固定至人体的检测部位；以及

控制反馈系统，电性连接于所述红外探测导航系统、所述超声刺激控制系统及所述移动定位系统，用于接收所述红外探测导航系统的监测信息并根据所述监测信息控制所述移动定位系统及所述超声刺激控制系统。

在一个实施例中，所述红外探测导航系统包括用于使神经血管显影的红外成像装置，所述红外成像装置包括红外探测外壳、设于所述红外探测外壳内且用于发出红外光的红外成像光源以及用于定位神经血管的摄像头。

在一个实施例中，所述红外探测外壳呈弧形，所述固定装置为长度可调节的连接带，所述连接带的两端分别连接于所述红外探测外壳的两端。

在一个实施例中，所述红外探测导航系统还包括用于监测和记录血管信息的红外监测装置，所述红外监测装置包括红外监测光源以及监测器。

在一个实施例中，所述红外成像光源和所述红外监测光源为同一光源。

在一个实施例中，所述红外探测外壳上设有移动轨道，所述超声刺激控制系统滑动连接于所述移动轨道。

在一个实施例中，所述移动定位系统包括驱动件以及由所述驱动件驱动的传动装置，所述超声刺激控制系统固定于所述传动装置的动力输出端。

在一个实施例中，所述传动装置为带轮装置，所述超声刺激装置固定于所述带轮装置的传动带上；或者，所述传动装置为链轮装置，所述超声刺激控制系统固定于所述链轮装置的链条上。

在一个实施例中，所述超声刺激控制系统包括超声换能器以及与所述超声换能器固定连接的激光瞄准器。

在一个实施例中，所述激光瞄准器的焦点与所述超声换能器的超声焦点位置相同。

本申请提供的穿戴式红外导航超声刺激系统的有益效果在于：与现有技术相比，本申请穿戴式红外导航超声刺激系统包括红外探测导航系统、超声刺激控制系统、移动定位系统、固定装置及控制反馈系统，红外探测导航系统用于对神经血管成像并检测和记录血管信息，红外探测导航系统检测到的神经血管的位置信息传递至控制反馈系统，控制反馈系统控制移动定位系统移动，从而将超声刺激控制系统移动至正对所需治疗的神经血管位置，可以在无创的前提下实现对神经血管的准确定位。而且，红外探测导航系统还具有监测心率、血压、血氧、体温等血管信息的功能，并能够将上述的血管信息反馈至控制反馈系统，一旦心率、血压、血氧出现异常时，控制反馈系统可以停止超声刺激控制系统的工作，提高该装置使用的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的穿戴式红外导航超声刺激系统的立体结构图；

图2为本申请实施例提供的穿戴式红外导航超声刺激系统的主视图；

图3为本申请实施例提供的控制反馈系统的原理图。

其中，图中各附图标记：

1-红外探测导航系统；11-红外成像装置；111-红外探测外壳；112-红外成像光源；12-红外监测装置；2-超声刺激控制系统；21-超声换能器；22-激光瞄准器；3-移动定位系统；4-固定装置。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本申请实施例提供的穿戴式红外导航超声刺激系统进行说明。该可穿戴超声装置可用于颈部、手腕、脚腕等部位的治疗中。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1至图3，穿戴式红外导航超声刺激系统，包括红外探测导航系统1、超声刺激控制系统2、移动定位系统3、固定装置4以及控制反馈系统5。红外探测导航系统1用于对神经血管成像并监测和记录血管信息，更具体地，红外探测导航系统1可以发出红外线到达皮肤深处，从而使人体组织内部的神经血管显影，还可以监测和记录血管信息，其中血管信息包括脉搏、心率、血压、血氧等信息。超声刺激控制系统2用于产生超声波刺激人体组织内的神经血管，通过无创的方式对神经系统疾病进行有效治疗。固定装置4用于将红外探测导航系统1、超声刺激控制系统2固定至人体的待治疗部位，如颈部、手腕、脚腕等部位。更具体地说，通过固定装置4可将整个超声刺激装置固定至人体的患处，使该装置可穿戴，便携性更高，使用场景更广泛。红外探测导航系统1、超声刺激控制系统2及移动定位系统3均与控制反馈系统5电连接，控制反馈系统5用于接收红外探测导航系统1的监测信息并根据监测信息控制移动定位系统3及超声刺激控制系统2。更具体地，请参阅图3，在该穿戴式红外导航超声刺激系统工作时，红外探测导航系统1通过红外光的照射，使皮肤内部的神经血管显影，得到神经血管的位置信息，控制反馈系统获取神经血管的位置信息，通过该位置信息控制移动固定系统3，移动固定系统3带动超声刺激控制系统2移动至所需治疗的神经血管处，释放超声波对患处进行刺激治疗。同时，在超声刺激治疗的过程中，红外探测导航系统1还监测和记录血管信息，一旦心率、血压、血氧出现异常时，控制反馈系统5可以停止超声刺激控制系统2的工作，提高该装置使用的安全性。控制反馈系统5将收集到的生物信息进行信号处理，及时将变化反馈至超声刺激控制系统2中，调整治疗方案，而且可以将数据实时在显示器中显示，以提醒医护人员。

上述的穿戴式红外导航超声刺激系统，包括红外探测导航系统1、超声刺激控制系统2、移动定位系统3、固定装置4及控制反馈系统5，红外探测导航系统1用于对神经血管成像并检测和记录血管信息，红外探测导航系统1检测到的神经血管的位置信息传递至控制反馈系统5，控制反馈系统5控制移动装置3移动，从而将超声刺激控制系统2移动至正对所需治疗的神经血管位置，可以在无创的前提下实现对神经血管的准确定位。而且，红外探测导航系统1还具有监测心率、血压、血氧等血管信息的功能，并能够将上述的血管信息反馈至控制反馈系统，一旦心率、血压、血氧出现异常时，控制反馈系统可以停止超声刺激控制系统2的工作，提高该装置使用的安全性。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，红外探测导航系统1包括红外成像装置11，红外成像装置11用于使神经血管显影，便于对患处的神经血管进行定位，从而可以将超声刺激控制系统2对应移动至患处，并对患处进行治疗。红外成像装置11包括红外探测外壳111、红外成像光源112和摄像头。红外成像光源112和摄像头均安装在红外探测外壳111上，红外成像光源112发出红外光照射在人体组织上，使人体组织内部的神经血管显影，摄像头可以对显影处的神经血管进行拍照，使神经血管的位置信息被记录和保存，控制反馈系统可以获取摄像头拍摄的图片，并对图片中神经血管的位置信息进行提取和计算，最终得到神经血管的位置坐标。在得到神经血管的位置坐标后，控制反馈系统将超声刺激控制系统2的位置和待治疗的神经血管位置进行对比，计算得出超声刺激控制系统2需要移动的路径和距离，控制移动定位系统3带动超声刺激装置2根据所需移动的路径和距离移动至患处。

其中，红外探测外壳111可选用树脂材料、塑料、聚醚醚酮(简称为peek)等组织相容性较好的材料，也可为金属等材料，红外探测外壳111的材料此处不作限定。红外成像光源112可选为不同大小、不同类型的光源，如点光源、面光源等。可选地，红外成像光源112为LED。为了保证成像效果，可选为使用850nm至940nm频段的红外光源。红外成像光源112设于红外探测外壳111的内部，或者嵌设于红外探测外壳111中。红外探测外壳111与红外成像光源112的正对处呈透明或半透明状，或者开窗设置，使红外成像光源112发出的光能够穿过红外探测外壳111。摄像头可选为微型摄像头，摄像头的数量及分布此处不作限定，只要其拍摄视野能够满足设计需求即可。可选地，摄像头的拍摄视野与红外成像光源112的显影区域重合，使被显影的区域均能够被拍摄记录。

在本申请的其中一个实施例中，红外探测导航系统1还包括红外监测装置12，红外监测装置12用于监测和记录血管信息，控制反馈系统可以从红外监测装置12获取血管信息，在对神经血管超声刺激的过程中，如果发现监测到的血管信息异常，则立即停止超声刺激控制系统2的工作，保证该超声刺激装置使用的安全性。红外监测装置12包括红外监测光源以及监测器，红外监测光源可为LED。为了保证成像效果，可选为使用850nm至940nm频段的红外光源。红外监测光源设于红外探测外壳111的内部，或者嵌设于红外探测外壳111中。红外探测外壳111与红外监测光源的正对处呈透明或半透明状，或者开窗设置，使红外监测光源发出的光能够穿过红外探测外壳111。在其中一个实施例中，红外成像光源112和红外监测光源为同一光源，即红外成像装置11和红外监测装置12共用同一光源，可以减小该超声刺激装置中的结构部件，降低生产成本。其中，监测器用于监测脉搏、心率、血压、血氧等，监测器的具体型号此处不作限定，目前市场上常用的监测器(如智能手环中的监测器)均适用于本实施例。

可选地，红外探测外壳111供红外成像光源112出光的一面用于面对人体组织设置。红外探测外壳111与固定装置4连接，便于将该超声刺激装置的红外探测外壳111贴紧于人体皮肤上。更进一步地，固定装置4的两端分别与红外探测外壳111可拆卸连接，使得固定装置4可以从红外探测外壳111的两端拆下，可以使红外探测外壳111适配不同的固定装置4。固定装置4与红外探测外壳111通过卡扣或者带扣等可拆卸连接，卡扣、带扣的具体结构此处不作赘述。

可选地，固定结构为长度可以调节的连接带或者固定托。连接带可选为绑带、弹性带、固定托等结构。固定结构为绑带时，绑带包括两根绑带单元，两根绑带单元通过调节扣连接，从而使得绑带的长度可调节，可以将红外探测外壳111发出红外光的一侧紧贴人体皮肤设置。固定结构为弹性带时，弹性带的长度可伸长或者缩短，根据颈部、脚腕、手腕等部位的直径可以不同程度的撑开弹性带，也可使红外探测外壳111发出红外光的一侧紧贴人体皮肤设置。固定结构为固定托时，可配合颈部使用，对颈部的前侧或者后侧支撑，使患者更加舒适。

可选地，红外探测外壳111发出红外光的一侧还设有海绵、乳胶等材料制成的软质层，使得红外探测外壳111紧贴人体皮肤时，人体皮肤更加舒适。

可选地，红外探测外壳111呈弧形，使其更容易与颈部、脚腕、手腕等弧形的人体皮肤表面贴合，相应地，红外成像光源112的红外光及超声刺激控制系统2的超声波均从红外探测外壳111的内弧面发出至人体组织。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，红外探测外壳111上设有移动轨道，超声刺激控制系统2滑动连接于移动轨道，使超声刺激控制系统2在移动定位系统3的带动下平稳地移动至患处。

可选地，移动轨道包括第一轨道和第二轨道，第二轨道滑动连接于第一轨道上，第一轨道的长度延伸方向为第一方向，超声刺激控制系统2滑动连接于第二轨道，第二轨道的长度延伸方向为第二方向，第一方向和第二方向呈夹角设置，使得超声刺激控制系统2能够移动至红外成像光源112显影成像的任一位置。其中，第一方向和第二方向可垂直设置。

更具体地，当红外探测外壳111呈弧形时，第一轨道为弧形轨道，第一方向为弧形轨道的周向，弧形轨道的中心与红外探测外壳111的中心同心设置，弧形轨道的数量可选为一个、两个或者多个。例如，弧形轨道的数量为两个时，分别设于红外探测外壳111的轴向两侧。第二轨道为轴向轨道，第一方向为弧形轨道的轴向，轴向轨道的长度方向与红外探测外壳111的轴向方向平行，轴向轨道可部分配合于弧形轨道中，使轴向轨道本身可在弧形轨道上滑动，超声刺激装置则轴向滑动设于轴向轨道中。这样，超声刺激装置既可以沿红外探测外壳111的周向滑动，又可以沿红外探测外壳111的轴向滑动，从而可以使超声刺激装置移动至红外成像光源112显影成像的任一位置。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，移动定位系统3包括驱动件及传动装置，还包括上述的移动轨道，超声刺激控制系统2固定于传动装置的动力输出端，使得超声刺激控制系统2能够在传动装置的带动下移动。驱动件和传动装置的结构此处不作限定，可以根据超声刺激控制系统2所需的运动具体选择。

例如，驱动件可选为能够输出旋转运动的电机等，也可为能够输出直线运动的气缸等。传动装置可选为带轮装置或者链轮装置，当传动装置为带轮装置时，超声刺激控制系统2固定于带轮装置的传动带上；当传动装置为链轮装置时，超声刺激控制系统2固定于链轮装置的链条上。

又例如，红外探测外壳111呈弧形，超声刺激控制系统2能够实现以红外探测外壳111为中心的周向摆动以及以红外探测外壳111为中心的轴向移动。驱动件包括周向驱动件和轴向驱动件，周向驱动件为电机，传动装置为减速器，超声刺激控制系统2固定于减速器的输出端。轴向驱动件为电机，传动装置为带轮装置或者链轮装置，使超声刺激控制系统2输出直线运动；或者轴向驱动件为气缸，超声刺激控制系统2直接固定于气缸的输出端。

在其他实施例中，移动定位系统3仅包括上述的移动轨道，通过手动的方式调节超声刺激控制系统2的位置。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，超声刺激控制系统2设于红外探测外壳111发出红外光的一侧，红外探测外壳111发出红外光的一侧为红外探测外壳111的发光侧。如此，红外成像光源112避让超声刺激控制系统2设置。具体地，超声刺激控制系统2设于上述发光侧的中心处，为了避让超声刺激控制系统2，红外成像光源112可设于发光侧的上下边缘。

在本申请的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，超声刺激控制系统2包括超声换能器21和激光瞄准器22。超声换能器21用于将电能转换为声能，超声换能器21上具有信号输入端口，通过该信号输入端口可以将信号发生器与功率放大器产生的电信号传输到超声换能器21上。超声换能器21具有压电陶瓷片，可以将电信号转换为声信号，激发超声波并传递至人体组织上。超声换能器21根据研究与治疗需要，可以选择不同频率、不同聚焦效果、不同输出能量、不同焦斑大小和不同焦距的超声换能器21，例如，可选为200kHZ-4MHz的低强度聚焦超声换能器。超声换能器21可选为磁兼容的材料制成。激光瞄准器22用于确定超声焦点的位置，并指示超声焦点，便于红外探测导航系统1的摄像头识别超声刺激控制系统2对应的刺激位置。其中，超声换能器21和激光瞄准器22固定连接，在移动定位系统3的作用下，超声换能器21和激光瞄准器22同步运动。

可选地，激光瞄准器22的焦点和超声换能器21的超声焦点位置相同，使得激光瞄准器22指示的方向即为超声换能器21的超声焦点位置，便于摄像头的识别，无需换算超声换能器21的超声焦点位置。

可选地，激光瞄准器22的数量为多个，且多个激光瞄准器22以超声换能器21的中心周向均匀设置。例如，激光瞄准器22的数量为两个，分别设于超声换能器21的相对两侧。

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

Claims (10)

1.一种穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于，包括：

红外探测导航系统，用于对神经血管显影，标记刺激部位后引导所述超声刺激系统通过移动定位系统到达目标部位，并监测和记录神经血管信息；

超声刺激控制系统，用于产生并释放超声波穿透皮肤后刺激神经血管；

移动定位系统，用于移动所述超声刺激控制系统，所述超声刺激控制系统连接于所述移动定位系统；

固定装置，用于将所述红外探测导航系统和所述超声刺激控制系统固定至人体的检测部位；以及

控制反馈系统，电性连接于所述红外探测导航系统、所述超声刺激控制系统及所述移动定位系统，用于接收所述红外探测导航系统的监测信息并根据所述监测信息控制所述移动定位系统及所述超声刺激控制系统。

2.如权利要求1所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述红外探测导航系统包括用于使神经血管显影的红外成像装置，所述红外成像装置包括红外探测外壳、设于所述红外探测外壳内且用于发出红外光的红外成像光源以及用于定位神经血管的摄像头。

3.如权利要求2所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述红外探测外壳呈弧形，所述固定装置为长度可调节的连接带，所述连接带的两端分别连接于所述红外探测外壳的两端。

4.如权利要求2所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述红外探测导航系统还包括用于监测和记录血管信息的红外监测装置，所述红外监测装置包括红外监测光源以及监测器。

5.如权利要求4所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述红外成像光源和所述红外监测光源为同一光源。

6.如权利要求2所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述红外探测外壳上设有移动轨道，所述超声刺激控制系统滑动连接于所述移动轨道。

7.如权利要求1所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述移动定位系统包括驱动件以及由所述驱动件驱动的传动装置，所述超声刺激控制系统固定于所述传动装置的动力输出端。

8.如权利要求7所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述传动装置为带轮装置，所述超声刺激装置固定于所述带轮装置的传动带上；或者，所述传动装置为链轮装置，所述超声刺激控制系统固定于所述链轮装置的链条上。

9.如权利要求1所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述超声刺激控制系统包括超声换能器以及与所述超声换能器固定连接的激光瞄准器。

10.如权利要求9所述的穿戴式红外导航超声刺激系统，其特征在于：所述激光瞄准器的焦点与所述超声换能器的超声焦点位置相同。

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