CN114010199A - 一种颅内植入电极的防护装置、辅助安装工具及安装方法 - Google Patents

一种颅内植入电极的防护装置、辅助安装工具及安装方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种颅内植入电极的防护装置、辅助安装工具及安装方法，涉及医疗器械技术领域，包括底座，所述底座内设置有用于安装电极元器件的安装腔；所述底座包括至少两个弧形面，所述弧形面用于安装于颅骨上，其中，至少两个弧形面的弧度不同。将底座放置在颅骨上，并使弧形面与颅骨表面贴合，通过牙科水泥等固定剂将固定于颅骨上的颅骨钉与安装板连接固定，且安装板与颅骨表面均通过牙科水泥粘接一体。弧形面极大地增加与颅骨的贴合程度，增加稳定性；并且，不同弧度的弧形面能够适配不同的头颅和/或头颅不同的位置。使得底座能够稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动和/或外力冲击导致底座脱落，提高对电极的防护效果。

Description

一种颅内植入电极的防护装置、辅助安装工具及安装方法
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种颅内植入电极的防护装置、辅助安装工具及安装方法。
背景技术
脑机接口指的是在人或动物的大脑与外部设备之间建立的直接连接，其中植入颅内的高通量电极是外部硬件接收神经电信号的前哨。而颅骨上会存放高通量植入电极附带的电极接口、信号放大器等电极元器件。
限于动物颅骨的曲面结构造成的电极固定困难，以及频繁的生物运动带来的外力冲击，这种高通量电极很容易受到外界影响而失去效能。因此，如何在颅骨表面固定高通量植入电极成为了该领域的重大难题。
发明内容
为了提高对电极的防护效果，本申请提供一种颅内植入电极的防护装置、辅助安装工具及安装方法。
一方面，本申请提供的一种颅内植入电极的防护装置，采用如下的技术方案：
一种颅内植入电极的防护装置，包括：
底座，所述底座内设置有用于安装电极元器件的安装腔；
所述底座包括至少两个弧形面，所述弧形面用于安装于颅骨上，其中，至少两个弧形面的弧度不同。
通过采用上述技术方案，使用时，将底座放置在颅骨上，并使弧形面与颅骨表面贴合，通过牙科水泥等固定剂将固定于颅骨上的颅骨钉与安装板连接固定，且安装板与颅骨表面均通过牙科水泥粘接一体。首先，弧形面极大地增加与颅骨的贴合程度，增加稳定性；并且，不同弧度的弧形面能够适配不同的头颅和/或头颅不同的位置。使得底座能够稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动和/或外力冲击导致底座脱落，提高对电极的防护效果。
可选的，所述底座上至少设置有两块安装板，所述弧形面设置于安装板远离底座的侧壁上。
通过采用上述技术方案，安装时，将安装板的弧形面与颅骨表面贴合，通过牙科水泥等固定剂将固定在颅骨上的颅骨钉与安装板连接固定，且安装板与颅骨表面均通过牙科水泥粘接一体。在安装板的一侧能够并排设置多个颅骨钉，通过设置多个安装板增加底座在颅骨表面的支撑受力点，并且能够与牙科水泥等固定剂充分接触螯合，从而使得底座完全稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动或者外力冲击导致的底座脱落，提高对电极的防护效果。
可选的，所述安装板设置四块，且四块安装板围成矩形结构。
通过采用上述技术方案，颅窗一般为圆形的洞口，底座的底部设置有矩形结构，有利于增加牙科水泥和颅骨接触的空间。因底座底部与颅骨需要完全密封，而且颅窗洞口直径要比矩形结构的边小；矩形结构的安装板的四个角落里可以涂更多的牙科水泥加固，相较于圆形的底座结构，可有效的提高底座的稳固性。
可选的，所述安装板的侧壁开设有齿槽，所述齿槽与安装腔连通，所述齿槽沿安装板的长度方向间隔设置多个。
通过采用上述技术方案，在安装固定底座的过程中，需要通过牙科水泥等固定剂将底座粘接在颅骨上。在涂覆牙科水泥的过程中，齿槽与安装腔连通，能够使得牙科水泥从安装板的外侧通过齿槽进入安装板内侧，也就是安装板位于底座内部的一侧，或者从安装板的内侧进入外侧；使得安装板内侧和外侧均与颅骨之间分布有牙科水泥，以使牙科水泥分布更均匀，提高粘接效果；并且牙科水泥填充满齿槽，提高安装板与牙科水泥的接触面积，进一步提高粘接效果，提高底座的稳固性。
可选的，所述底座上设置有定位环，所述定位环至少设置两个，相邻两定位环之间设置有间隙。
通过采用上述技术方案，待敷设牙科水泥后，牙科水泥覆盖至定位环，且进入到定位环之间的间隙内，待牙科水泥凝固后，间隙内的牙科水泥形成支撑结构，使得安装板、颅骨钉和安装环形成一个整体，提高固定效果。
可选的，所述底座的侧壁设置有定位台，所述定位台上开设有若干的定位孔。
通过采用上述技术方案，牙科水泥进入到定位孔内，待牙科水泥凝固后，定位孔内形成牙科水泥柱，构成锚固结构，有效的增加底座的稳固性。
可选的，所述底座包括第一座体和第二座体。
通过采用上述技术方案，将底座分割成两半，医生能够在颅窗附近灵活地排布高通量电极，而不用顾忌底座的开口大小限制，避免了因底座占用创口空间而导致的增加操作难度。
可选的，所述底座包括安装环，所述安装环上套设有保护盖，所述保护盖通过固定件与安装环固定连接。
通过采用上述技术方案，在底座被稳定的安装在颅骨上后，将保护盖扣接在安装环上，再通过固定件将保护盖与安装环连接固定，使得底座与保护盖形成封闭空间，从而起到保护底座内的电机元器件的作用。
第二方面，本申请提供的一种颅内植入电极的辅助安装工具，采用如下的技术方案：
一种颅内植入电极的辅助安装工具，包括固定环和驱动柄，所述驱动柄固定设置于固定环上，所述固定环用于套设于安装环上，所述固定环与安装环相适配，所述固定环上设置有用于固定安装环位置的定位件。
通过采用上述技术方案，使用时，将两个半边的底座粗略的放置在颅窗上方时，将固定环套接在合并的底座的安装环上，通过定位件使得固定环与安装环连接固定，使得第一座体和第二座体完全合并为一个完整的底座，然后通过固定驱动柄的位置以使整个底座位置固定；在涂覆牙科水泥的过程中，使得底座保持为合并的整体并且保持位置稳定，提高牙科水泥的涂覆质量，保证底座粘接的稳固性。
第三方面，本申请提供的一种颅内植入电极的防护装置的安装方法，采用如下的技术方案：
一种颅内植入电极的防护装置的安装方法，采用辅助安装工具安装防护装置，包括以下步骤：
S1、将底座安装于颅骨的颅窗处，以使电极元器件位于底座的安装腔内；
S2、移动第一座体和第二座体，以使第一座体和第二座体合并，将固定环套接在安装环上；
S3、在底座周围安装颅骨钉，且每个安装板附近设置多个颅骨钉；
S4、通过固定剂从底座内到外封住安装板，并将颅骨钉与安装板连接，固定剂要渗入到定位环之间的间隙内；
S5、待固定剂凝固后再取下固定环，最后将保护盖安装在安装环上。
通过采用上述技术方案，固定剂将固定于颅骨上的颅骨钉与安装板连接固定，且安装板与颅骨表面均通过牙科水泥粘接一体。弧形面极大地增加与颅骨的贴合程度，增加稳定性；在安装板的一侧能够并排设置多个颅骨钉，通过设置多个安装板增加底座在颅骨表面的支撑受力点，并且能够与牙科水泥等固定剂充分接触螯合，从而使得底座完全稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动或者外力冲击导致的底座脱落，提高对电极的防护效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1. 使用时，将底座放置在颅骨上，并使弧形面与颅骨表面贴合，弧形面极大地增加与颅骨的贴合程度，增加稳定性；并且，不同弧度的弧形面能够适配不同的头颅和/或头颅不同的位置，使得底座能够稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动和/或外力冲击导致底座脱落，提高对电极的防护效果；
2. 因底座底部与颅骨需要完全密封，而且颅窗洞口直径要比矩形结构的边小；矩形结构的安装板的四个角落里可以涂更多的牙科水泥加固，相较于圆形的底座结构，可有效的提高底座的稳固性；
3. 在安装固定底座的过程中，需要通过牙科水泥等固定剂将底座粘接在颅骨上。在涂覆牙科水泥的过程中，齿槽与安装腔连通，使得安装板内侧和外侧均与颅骨之间分布有牙科水泥，以使牙科水泥分布更均匀，提高粘接效果；并且牙科水泥填充满齿槽，提高安装板与牙科水泥的接触面积，进一步提高粘接效果，提高底座的稳固性。
附图说明
图1是本申请实施例1的整体结构示意图；
图2是本申请实施例1主要体现底座和安装板的结构示意图；
图3是本申请实施例2的结构示意图；
图4是本申请实施例3的结构示意图；
图5是本申请实施例4的结构示意图；
图6是本申请的辅助安装工具的结构示意图。
附图标记说明：1、底座；11、第一座体；12、第二座体；13、安装环；131、安装孔；132、限位台；101、安装腔；102、弧形面；2、保护盖；21、盖体；211、连接孔；22、穹顶；23、螺钉；3、安装板；31、面板；32、背板；33、侧板；34、齿槽；4、定位环；41、间隙；5、定位台；51、定位孔；6、筒体；71、固定环；711、固定孔；7111、固定螺栓；72、驱动柄；721、驱动孔；722、螺纹孔；7221、限位螺栓。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请的防护装置主要应用于非人灵长类动物实验中。操作时，由外科医生剔除动物毛发，消毒头皮，去除脑区上方的头皮，用颅骨钻在颅骨上钻出圆或方的颅窗，在颅窗下的脑组织里植入高通量电极，用牙科水泥封闭颅窗（也可不封闭颅窗），只留连接线、电极接口、放大器等电极元器件放在颅骨外。本申请的防护装置将容纳电极元器件，并固定在颅骨的外部，从而保护电极元器件。
实施例1
本申请实施例公开一种颅内植入电极的防护装置。
参照图1，一种颅内植入电极的防护装置，包括底座1和保护盖2。底座1内设置有安装腔101，电极元器件安装在安装腔101内；保护盖2与底座1构成安装颅内高通量植入电极的防护装置主体。
参照图1，底座1包括安装环13，安装环13上开设有安装孔131，安装孔131至少沿安装环13的周向设置两个，本实施方案中，安装孔131设置8个，且安装孔131沿安装环13的周向均匀间隔分布。
其中，参照图1，保护盖2包括一体成型的盖体21和穹顶22，盖体21为圆柱形结构，穹顶22与盖体21的连接处设置有倒圆角。盖体21的内径等于安装环13的外径，以使盖体21能够与安装环13扣合紧密。盖体21上开设有连接孔211，连接孔211的数量与安装孔131相等。保护盖2通过固定件与安装环13固定连接，固定件设置为螺钉23，螺钉23穿设于连接孔211内与安装孔131螺纹连接。
参照图1，安装环13上固定设置有用于与保护盖2抵接的限位台132，限位台132到安装孔131的距离等于盖体21的端面到连接孔211的距离。以使安装盖与限位台132抵接时，安装孔131与连接孔211处于同一平面内，便于插入螺钉23。
其中，参照图2，底座1包括第一座体11和第二座体12，第一座体11和第二座体12的形状大小相等。将底座1分割成两半，如果所用高通量电极的体积较大，医生能够在颅窗附近灵活地排布高通量电极，而不用顾忌底座1的开口大小限制，有效地避免因底座1占用创口空间而导致的增加操作难度。
参照图2，底座1上至少设置有两块安装板3，底座1包括至少两个弧形面102，弧形面102设置于安装板3远离底座1的侧壁上，弧形面102与颅骨相适配。本实施方案中，安装板3设置四块，在其他实施方案中，可设置为其他数量的安装板3。四块安装板3首尾相连构成矩形结构，更具体的，四块安装板3构成正方形结构。
具体地，参照图2，四块安装板3分别为面板31、背板32和两块侧板33，两块侧板33的两端分别与面板31和背板32连接。面板31、背板32和侧板33上设置有不同弧度的弧形面102，用以最大程度贴合不同区域的颅骨曲面。面板31的宽度大于背板32的宽度，两块侧板33的弧形面102到底座1的距离由靠近面板31的一端向远离面板31的一端逐渐减小。
颅窗一般为圆形的洞口，底座1的底部设置有矩形结构，有利于增加牙科水泥和颅骨接触的空间。因底座1底部与颅骨需要完全密封，而且颅窗洞口直径要比矩形结构的边小；矩形结构的安装板3的四个角落里可以涂更多的牙科水泥加固，相较于圆形的底座1结构，可有效的提高底座1的稳固性。
其中，参照图2，安装板3的侧壁开设有齿槽34，齿槽34与安装腔101连通，且齿槽34贯穿至安装板3远离底座1的侧壁，齿槽34沿安装板3的长度方向间隔设置多个。本实施方案中，齿槽34为方形槽，即齿槽34两侧壁之间的间距相等。
在安装固定底座1的过程中，需要通过牙科水泥等固定剂将底座1粘接在颅骨上。在涂覆牙科水泥的过程中，齿槽34与安装腔101连通，能够使得牙科水泥从安装板3的外侧通过齿槽34进入安装板3内侧，也就是安装板3位于底座1内部的一侧，或者从安装板3的内侧进入外侧。使得安装板3内侧和外侧均与颅骨之间分布有牙科水泥，以使牙科水泥分布更均匀，提高粘接效果；并且牙科水泥填充满齿槽34，提高安装板3与牙科水泥的接触面积，进一步提高粘接效果，提高底座1的稳固性。
其中，参照图2，底座1上设置有定位环4，定位环4设置为矩形结构，定位环4至少设置两个，相邻两定位环4之间设置有间隙41。本实施方案中，定位环4设置两个；在其他实施方案中，定位环4的数量可以设置三个或者三个以上。待敷设牙科水泥后，牙科水泥覆盖至定位环4，且进入到定位环4之间的间隙41内，待牙科水泥凝固后，间隙41内的牙科水泥形成支撑结构，使得安装板3、颅骨钉和安装环13形成一个整体，提高固定效果。
本申请实施例的实施原理为：使用时，将底座1放置在颅骨上，并使弧形面102与颅骨表面贴合，将两半的底座1合成完整的一个，并将其定位在颅骨上，也就是围在颅窗的位置。通过牙科水泥等固定剂将固定于颅骨上的颅骨钉与安装板3连接固定，且安装板3与颅骨表面均通过牙科水泥粘接一体。之后在四个安装板3的侧面附近颅骨上每个面方向钻7到8个螺孔，旋进颅骨钉，之后用牙科水泥从内到外封柱安装板3，并将颅骨钉的帽与安装板3、弧形面102与颅骨之间连接，牙科水泥高度要渗入到定位环4之间的间隙41内，最后盖上保护盖2即可。记录信号时，只要把保护盖2去掉，连上外部设备与电极的接口，记录完再断开连接，盖上保护盖2。
本申请中，首先弧形面102极大地增加与颅骨的贴合程度，增加稳定性；其次，不同弧度的弧形面102能够适配不同的头颅和/或头颅不同的位置。另外，在安装板3的一侧能够并排设置多个颅骨钉，通过设置多个安装板3增加底座1在颅骨表面的支撑受力点，并且能够与牙科水泥等固定剂充分接触螯合，从而使得底座1完全稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动和/或外力冲击导致底座1脱落，提高对电极的防护效果。
实施例2
参照图3，本实施例与实施例1的区别之处在于：底座1的侧壁设置有定位台5，定位台5为矩形结构，定位台5上开设有若干的定位孔51，且定位台5四周的侧壁均开设有定位孔51。牙科水泥进入到定位孔51内，待牙科水泥凝固后，定位孔51内形成牙科水泥柱，构成锚固结构，有效的增加底座1的稳固性。
实施例3
参照图4，本实施例与实施例1的区别之处在于：底座1的底部设置有筒体6，弧形面102设置于筒体6远离底座1的侧壁上，且弧形面102设置四个，弧形面102的弧度不同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别之处在于：齿槽34的不同。
参照图5，本实施方案中，齿槽34设置为燕尾槽，在其他实施方案中，齿槽34可设置为T形槽或其他形状的槽。待牙科水泥凝固后，牙科水泥填充满齿槽34，提高安装板3与牙科水泥的接触面积，并且燕尾形的牙科水泥结构，能够更进一步提高粘接效果，提高底座1的稳固性。
本申请实施例还公开一种颅内植入电极的辅助安装工具。
参照图6，一种颅内植入电极的辅助安装工具，包括固定环71和驱动柄72，驱动柄72固定设置于固定环71上，固定环71用于套设于安装环13上，固定环71与安装环13相适配。固定环71上开设有固定孔711，固定环71上设置有用于固定安装环13位置的定位件，定位件为固定螺栓7111，固定螺栓7111穿设于固定孔711内并与安装环13的安装孔131螺纹连接。驱动柄72内开设有贯穿驱动柄72的驱动孔721，驱动柄72的侧壁开设有贯穿至驱动孔721的螺纹孔722，螺纹孔722螺纹连接有限位螺栓7221。
使用时，将两个半边的底座1粗略的放置在颅窗上方时，将固定环71套接在合并的底座1的安装环13上，通过定位件使得固定环71与安装环13连接固定，使得第一座体11和第二座体12完全合并为一个完整的底座1。然后通过固定驱动柄72的位置以使整个底座1位置固定；在涂覆牙科水泥的过程中，使得底座1保持为合并的整体并且保持位置稳定，提高牙科水泥的涂覆质量，保证底座1粘接的稳固性。
在将固定环71套接在安装环13上的过程中，可通过手拿取驱动柄72，进而实现移动固定环71位置的目的。另外，也可通过机械设备带动驱动环移动，机械设备至少包括一个驱动杆（图中未示出），驱动杆竖直插入驱动孔721内，将限位螺栓7221拧紧，然后通过机械设备移动驱动杆即可实现移动固定环71位置的目的。
本申请实施例还公开一种颅内植入电极的防护装置的安装方法。
一种颅内植入电极的防护装置的安装方法，采用辅助安装工具安装防护装置，包括以下步骤：
S1、将底座1安装于颅骨的颅窗处，以使电极元器件位于底座1的安装腔101内。
S2、移动第一座体11和第二座体12，以使第一座体11和第二座体12合并，将固定环71套接在安装环13上。
S3、在底座1周围安装颅骨钉，且每个安装板3附近设置多个颅骨钉。
S4、通过固定剂从底座1内到外封住安装板3，并将颅骨钉与安装板3连接，固定剂要渗入到定位环4之间的间隙41内。
S5、待固定剂凝固后再取下固定环71，最后将保护盖2安装在安装环13上。
其中步骤S4中，先从底座1内沿安装板3的边沿涂覆固定剂，固定剂为牙科水泥，并使固定剂通过齿槽34渗入底座1外，待固定剂凝固后，再从底座1外部涂覆固定剂，以使颅骨钉的钉帽与安装板3的侧壁连接，固定剂覆盖至定位环4之间的间隙41内。将固定剂从底座1内向外涂覆，便于控制底座1内固定剂的量，预防固定剂粘附在底座1内的电机元器件上，便于控制涂覆质量。
固定剂将固定于颅骨上的颅骨钉与安装板3连接固定，且安装板3与颅骨表面均通过牙科水泥粘接一体。弧形面102极大地增加与颅骨的贴合程度，增加稳定性；在安装板3的一侧能够并排设置多个颅骨钉，通过设置多个安装板3增加底座1在颅骨表面的支撑受力点，并且能够与牙科水泥等固定剂充分接触螯合，从而使得底座1完全稳定地固定在颅骨表面，预防因动物自身运动或者外力冲击导致的底座1脱落，提高对电极的防护效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，包括：
底座(1)，所述底座(1)内设置有用于安装电极元器件的安装腔(101)；
所述底座(1)包括至少两个弧形面(102)，所述弧形面(102)用于安装于颅骨上，其中，至少两个弧形面(102)的弧度不同。
2.根据权利要求1所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，所述底座(1)上至少设置有两块安装板(3)，所述弧形面(102)设置于安装板(3)远离底座(1)的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，所述安装板(3)设置四块，且四块安装板(3)围成矩形结构。
4.根据权利要求3所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，至少一块所述安装板(3)的侧壁开设有齿槽(34)，所述齿槽(34)与安装腔(101)连通，所述齿槽(34)沿安装板(3)的长度方向间隔设置多个。
5.根据权利要求4所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，所述底座(1)上设置有定位环(4)，所述定位环(4)至少设置两个，相邻两定位环(4)之间设置有间隙(41)。
6.根据权利要求4所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，所述底座(1)的侧壁设置有定位台(5)，所述定位台(5)上开设有若干的定位孔(51)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，所述底座(1)包括第一座体(11)和第二座体(12)。
8.根据权利要求7所述的一种颅内植入电极的防护装置，其特征在于，所述底座(1)包括安装环(13)，所述安装环(13)上套设有保护盖(2)，所述保护盖(2)通过固定件与安装环(13)固定连接。
9.一种颅内植入电极的辅助安装工具，其特征在于，包括固定环(71)和驱动柄(72)，所述驱动柄(72)固定设置于固定环(71)上；
所述固定环(71)用于套设于如权利要求7或8所述的防护装置的安装环(13)上，所述固定环(71)与安装环(13)相适配，所述固定环(71)上设置有用于固定安装环(13)位置的定位件。
10.一种颅内植入电极的防护装置的安装方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的辅助安装工具安装如权利要求7或8所述的防护装置，包括以下步骤：
S1、将底座(1)安装于颅骨的颅窗处，以使电极元器件位于底座(1)的安装腔(101)内；
S2、移动第一座体(11)和第二座体(12)，以使第一座体(11)和第二座体(12)合并，将固定环(71)套接在安装环(13)上；
S3、在底座(1)周围安装颅骨钉，且每个安装板(3)附近设置多个颅骨钉；
S4、通过固定剂从底座(1)内到外封住安装板(3)，并将颅骨钉与安装板(3)连接，固定剂渗入到定位环(4)之间的间隙(41)内；
S5、待固定剂凝固后再取下固定环(71)，最后将保护盖(2)安装在安装环(13)上。
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