CN114404800B - 神经刺激装置、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及医疗器械领域,公开了一种神经刺激装置、系统、电子设备及存储介质,装置包括:脉冲发放模块、感测模块和控制模块;脉冲发放模块,用于根据控制模块的指令发放脉冲;感测模块,用于根据控制模块的指令感测激发复合动作电位;控制模块,用于在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测模块感测激发复合动作电位,获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。利用ECAP峰峰比全面反应不同神经纤维的应激,依据ECAP峰峰比调整脉冲的幅值,提高神经刺激装置临床效果。
Description
技术领域
本申请实施例涉及医疗器械领域,特别涉及一种神经刺激装置、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
随着医疗技术的进步和发展,通过发送刺激脉冲进行疾病的控制和治疗的技术已经逐渐走向成熟。激发复合动作电位(Electrically evoked compound actionpotential,ECAP)是由施加到神经纤维上的电刺激引起的所有动作电位的总和。临床研究已经展示大量的科学证据支持根据ECAP的反馈控制,实现闭环脊髓电刺激系统(Spinalcord electrical stimulation,SCS)治疗慢性疼痛。例如,由John Parker开创的通过ECAP的相关参数来表征脊髓刺激的振幅对背柱纤维激活的影响,已经得到了广泛的研究。JohnParker的研究表明,ECAP的峰峰值与刺激电流的幅度之间呈函数关系,在达到阈限后会随着刺激电流增大而线性增长,而且ECAP与患者对刺激脉冲的感受相关,更大的ECAP会为患者产生更强的刺激感觉。最近的临床工作进一步表明刺激频率对接受脊髓电刺激系统治疗慢性背部和/或腿部疼痛的患者的ECAP振幅和感知刺激感觉有影响。
现有的闭环脊髓电刺激系统,在刺激脉冲之后记录该刺激脉冲在脊髓中应激产生的ECAP峰峰值的大小,将记录下的ECAP峰峰值和所需的目标值或者设定值进行比较,然后根据比较的结果自动调整下一周期刺激脉冲的输出。但是,根据ECAP峰峰值进行刺激脉冲调节时,由于ECAP峰峰值来不能反映所有不同直径的神经纤维引起的动作电位,不能全面反应神经纤维的应激,因此,将ECAP峰峰值作为脊髓电刺激系统的反馈依据会导致临床效果难以达到理想状态。
发明内容
本申请实施例提供一种神经刺激装置,在检测到刺激脉冲引起的ECAP峰峰比不位于舒适区间内时,以高效、简易的调整方式自动完成对待发放的脉冲的幅值的闭环调整,保证患者在刺激脉冲的作用下具有良好的感受和治疗效果。
为实现上述目的,本申请实施例提供了一种神经刺激装置,包括:脉冲发放模块、感测模块和控制模块;脉冲发放模块,用于根据控制模块的指令发放脉冲;感测模块,用于根据控制模块的指令感测激发复合动作电位;控制模块,用于在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测模块感测激发复合动作电位,然后获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
为实现上述目的,本申请实施例还提供了一种神经刺激系统,包括:如上所述的神经刺激装置和与神经刺激装置电连接的电极导线。
为实现上述目的,本申请实施例还提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及,与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行如下的神经刺激装置控制方法:在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
为实现上述目的,本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如下的神经刺激装置控制方法:在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
本申请实施例提出的神经刺激装置,在当前脉冲发放周期内的脉冲发放后对激发复合动作电位进行感测,如果激发复合动作电位的ECAP峰峰比不处于舒适区间时,对下个脉冲发放周期待发放的脉冲的幅值进行调整,并且获取下一脉冲发放周期的激发复合动作电位的新的ECAP峰峰比,再判断新的ECAP峰峰比是否处于舒适区间,如果不处于舒适区间再调整下下个脉冲发放周期的脉冲的幅值,直至获取到的ECAP峰峰比处于舒适区间内。本申请实施例的神经刺激装置以激发复合动作电位的ECAP峰峰比作为反馈的参数,通过激发复合动作电位的ECAP峰峰比,反映患者所有不同直径的神经纤维引起的动作电位,全面反应神经纤维的应激;并通过控制脉冲的幅值将容易引起患者不适感的较细神经纤维引起的动作电位控制在合适的范围内,从而尽可能及时为患者提供更加有效的脉冲治疗,避免患者因脉冲不合适而感到不适,提高神经刺激装置的临床效果。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是同频率、不同幅值的刺激脉冲作用下的多个ECAP曲线的示意图;
图2是本申请实施例中的神经刺激装置结构示意图;
图3是本申请实施例中的ECAP曲线的分区示意图;
图4是本申请实施例中的另一种神经刺激装置结构示意图;
图5是本申请另一实施例中的神经刺激系统结构示意图;
图6是本申请另一实施例中的电子设备结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知,发送刺激脉冲之后记录该刺激脉冲在脊髓中产生的ECAP峰峰值,根据ECAP峰峰值进行刺激脉冲调节时,由于ECAP峰峰值来不能反映所有不同直径的神经纤维引起的动作电位,不能全面反应神经纤维的应激,因此,将ECAP峰峰值作为脊髓电刺激系统的反馈依据会导致临床效果难以达到理想状态。因此,如何进一步提升神经刺激装置的临床效果是一个迫切需要得到解决的问题。
为了解决上述问题,本申请的实施例提供了一种神经刺激装置,包括:脉冲发放模块、感测模块和控制模块;脉冲发放模块,用于根据控制模块的指令发放脉冲;感测模块,用于根据控制模块的指令感测激发复合动作电位;控制模块,用于在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测模块感测激发复合动作电位,然后获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。这里的“ECAP峰峰比”是指激发复合动作电位的第二波峰的电位值与第三波峰的电位值之间的比值。
本申请的实施例提出的神经刺激装置,对当前脉冲发放周期发放的脉冲引起的激发复合动作电位进行感测,以获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,并根据ECAP峰峰比是否处于舒适区间对当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值是否合适进行检测,进一步,在ECAP峰峰比不处于舒适区间的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至获取到的ECAP峰峰比处于舒适区间内。本申请实施例中的神经刺激装置通过激发复合动作电位的ECAP峰峰比作为脉冲作用于人体的有效程度的参数,能够更加全面、准确的获取刺激脉冲对各种直径神经纤维兴奋程度的影响;在ECAP峰峰比不处于舒适区间的情况下,对脉冲的幅值进行调整直到激发复合动作电位的ECAP峰峰比处于舒适区间内,保证容易引起患者不适感的较细神经纤维引起的动作电位控制在合适的范围内,避免患者感到不适,提高脉冲治疗的临床效果。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本申请各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便,不应对本申请的具体实现方式构成任何限定,各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
下面将结合具体的实施例对本申请记载的神经刺激装置的实现细节进行具体的说明,以下内容仅为方便理解提供的实现细节,并非实时本方案的必须。
图1为同脉冲频率、不同幅值的脉冲电流刺激下的多个ECAP曲线示意图。从中可以看出,一般情况下,ECAP曲线具有多个波峰波谷,第一波峰P1,第二波峰P2,第三波峰P3和第一波谷N1等。此外,在脉冲电流(即脉冲的幅值)大于5mA以后,第三波峰P3开始显现,并且随时刺激电流的增大,第三波峰P3也越来越大。发明人发现在第二波峰P2处,只有相对较粗的神经纤维应激引起的动作电位较大,而在第三波峰P3处,相对较细的神经纤维应激引起的动作电位较大。因此,采用传统的ECAP峰峰值不能全面反映人体的神经纤维真实情况,依据ECAP峰峰值作为脉冲发生装置的闭环反馈的参数,不能有效调整脉冲的幅值,以使容易引起患者不适感的较细神经纤维引起的动作电位控制在合适的范围内。此外,发明人还发现,在超过脉冲的幅值阈限(例如上图中的5mA)后,第三波峰P3与第二波峰P2之间的ECAP峰峰比与脉冲的幅值之间呈线性关系。
基于以上理解,本申请实施例的第一方面提供了一种神经刺激装置,可以应用在多种刺激脉冲医疗环境中,如脊髓电刺激系统(SCS)、背根神经节电刺激系统(Dorsal rootganglion,DRG)等。本实施例以应用在脊髓电刺激场景为例进行说明。
如图2所示,本申请实施例的第一方面提供的一种神经刺激装置,包括:脉冲发放模块201,感测模块202以及控制模块203。
脉冲发放模块201,用于根据控制模块203的指令发放脉冲。
感测模块202,用于根据控制模块203的指令感测激发复合动作电位。
控制模块203,用于在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测模块感测激发复合动作电位,然后获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,并在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
实际应用中控制模块的选用存在多种选择,包括:逻辑电路,微控制单元(Microcontroller Unit,MCU),中央处理器(Central processing unit,CPU),微处理器,可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC),现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA),可编程逻辑阵列(Programming Array Logic,PAL)、通用阵列逻辑器件(Generic Array Logic,GAL)、复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammable logic device,CPLD)中任一种或组合,本实施例对控制模块的具体选择不做限制。
在本实施例中,“舒适区间”是指神经刺激装置发放的脉冲使患者处于舒适状态时,神经刺激装置相关参数(例如脉冲的幅值等)的数值范围以及对应的人体应激参数(例如ECAP峰峰比等)的数值范围。本实施例中,舒适区间中的脉冲的幅值维度包括舒适区脉冲的最小幅值、舒适区脉冲的最大幅值等,舒适区间的ECAP峰峰比维度包括舒适区最小幅值的脉冲对应的舒适区最小ECAP峰峰比、舒适区脉冲的最大幅值对应的舒适区最大ECAP峰峰比等。本实施例对“判断当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比是否处于舒适区间”的具体方法没有特别的限制。示范性的,判断当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比是否处于舒适区间的具体方法,可以为分别将ECAP峰峰比与舒适区最小ECAP峰峰比、舒适区最大ECAP峰峰比比较,如果ECAP峰峰比大于舒适区最小ECAP峰峰比,小于舒适区最大ECAP峰峰比,则认为当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比处于舒适区间。进一步,舒适区间的脉冲的幅值维度还可以包括位于舒适区脉冲的最小幅值与舒适区脉冲的最大幅值之间的所有幅值,舒适区间的ECAP峰峰比维度对应的还可以包括位于舒适区脉冲的最小幅值与舒适区脉冲的最大幅值之间的多个脉冲所对应的ECAP峰峰比。舒适区间可以有一个或多个。例如,对于每个脉冲频率和/或人体位姿,都对应一个舒适区间。替代性的,舒适区间还可以包含了人体位姿、脉冲频率等维度。即将不同脉冲频率和/或人体位姿,以及对应的不同舒适区间整合为一个整体的信息。本实施例对舒适区间的具体表现形式没有特别的限制。舒适区间可以通过包含了上述数据的多维数组、曲线、图表、队列、堆、栈、向量、链表、树以及散列表中任一种形式来表现、存储。舒适区间可以是医生在患者就诊、随访期间生成的,也可以是患者通过相应的应用程序生成的。舒适区间可以存储在控制模块中,或者存储在与控制模块通信连接的存储设备中。
具体地说,用于脊髓电刺激的神经刺激装置在植入患者体内开始工作时,控制模块根据预先存储或者设置的脉冲发放、激发复合动作电位感测的各项相关参数,指令脉冲发放模块按照一定的发放频率,周期性地向患者发放特定幅值的脉冲。并且,在脉冲发放模块开始向患者发放脉冲后,控制模块指令感测模块开启激发复合动作电位的感测,对患者的神经纤维受到脉冲后的反应(即激发复合动作电位,ECAP)进行感测。最初的脉冲可以是根据医生在植入神经刺激装置时或者在随访时设置的脉冲参数进行设置并发放的,植入患者体内的神经刺激装置发送的脉冲会使患者处于舒适的状态,然后受患者身体状态或者外部环境等因素的影响,原有的脉冲有可能会使患者不再处于舒适的状态。此时,控制模块需要根据获取到的激发复合动作电位的ECAP峰峰比,对患者是否处于舒适状态进行判断,以及在患者不处于舒适状态时及时对脉冲进行调整。
例如,在当前脉冲发放周期的脉冲发放完毕后,控制模块指令感测模块对当前脉冲发放周期发放的脉冲引起的ECAP进行感测,并通过感测模块获取当前脉冲发放周期的ECAP信息,譬如,当前脉冲发放周期引起的ECAP曲线中的第三波峰电位值和第二波峰电位值,进而根据第三波峰电位值与第二波峰电位值的比值,获取当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比。然后,控制模块判断当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内,在当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比未处于舒适区间内时,控制模块对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内,以此保证患者接收到的脉冲能够使患者处于舒适状态,产生良好的临床治疗效果。其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
进一步,控制模块在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,检测ECAP峰峰比与舒适区间中ECAP峰峰比上限和ECAP峰峰比下限的关系:在ECAP峰峰比大于舒适区间的ECAP峰峰比上限的情况下,根据预设步长,下调下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值;在ECAP峰峰比小于舒适区间的ECAP峰峰比下限的情况下,根据预设步长,上调下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值。
具体而言,控制模块获取根据第三波峰电位值和第二波峰电位值计算出当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比,并根据舒适区间判断出当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比不位于舒适区间后,根据当前脉冲发放周期的ECAP峰峰比与舒适区间中的ECAP峰峰比上下限的关系,对下个脉冲发放周期的脉冲的幅值进行进一步处理:
在当前脉冲发放周期感测到的ECAP峰峰比大于舒适区间中的ECAP峰峰比上限的情况下,判定当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值过高,需要降低后续发放的脉冲的幅值。控制模块根据预设步长和当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值,计算出下个脉冲发放周期发放的脉冲的幅值,使得下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值根据预设步长产生一定的下降。例如,当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值为A1,预设步长为A,当前脉冲发放周期感测到的ECAP峰峰比大于舒适区间中ECAP峰峰比上限,则可以设置下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值A2=A1-。
在当前脉冲发放周期感测到的ECAP峰峰比小于舒适区间中的ECAP峰峰比下限的情况下,判定当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值过低,需要升高后续发放的脉冲的幅值。控制模块根据预设步长和当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值,计算出下个脉冲发放周期发放的脉冲的幅值,使得下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值根据预设步长产生一定的上升。例如,当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值为A1,预设步长为A,当前脉冲发放周期感测到的ECAP峰峰比小于舒适区间中ECAP峰峰比下限,则可以设置下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值A2=A1+。
在对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整后,控制模块在下一脉冲发放周期指令完成幅值调整后的脉冲的发放,然后指令感测模块重新获取脉冲导致的新的激发复合动作电位,并据此获取新的ECAP峰峰比。如果得到的新的ECAP峰峰比处于舒适区间内的情况下,则不再调整脉冲的幅值;如果新的ECAP峰峰比依旧不处于舒适区间内的情况下,则再对下下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行进一步调整,如此循环,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内。通过预设步长和当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值,对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,使得ECAP峰峰比落入舒适区间,使得患者能够处于舒适状态,获取到较好的治疗效果。
进一步地,预设步长根据舒适区间中脉冲的幅值上限、下限(可简称为上下限)和预设缩放系数确定。具体地说,根据舒适区间获取脉冲的幅值上限Amax和幅值下限Amin;并获取预设的缩放系数N;然后根据幅值上限Amax、幅值下限Amin和缩放系数N计算出幅值调整的预设步长。
例如,先根据幅值上限Amax和幅值下限Amin计算出幅值上下限之间的幅值变化量ΔA,然后根据预设的缩放系数N获得步长step=ΔA/N。在下个脉冲发放周期中,控制模块设定脉冲的幅值Anext=Acur+step,或者Anext=Acur-step,其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的脉冲的幅值。这里,在脉冲的幅值上下限一定的前提下,缩放系数N决定步长step的大小,确定了调整脉冲的幅值至舒适区间所需的周期数以及调整的精细程度。缩放系数N可以是系统预设值,也可以是医生在随访过程中设置的预设值。根据舒适区间中脉冲的幅值上下限和预设缩放系数设置脉冲的幅值调整步长,避免脉冲的幅值调整过程中,由于幅值调整设置不合理给患者带来伤害。
值得一提的是,控制模块在对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,每次将脉冲的幅值上调或下调一个预设步长时,可能需要多个周期的幅值调整才能使得ECAP峰峰比落入舒适区间内。因此,在替代性的实施例中,控制模块在判定当前脉冲发放周期发放的脉冲引起的ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,可以结合预设步长和调整系数对下一脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整。例如,在判定当前脉冲发放周期得到的ECAP峰峰比小于舒适区间中的ECAP峰峰比值下限后,控制模块设置下个脉冲发放周期的脉冲的幅值Anext=Acur+step×(N/2)。在下个脉冲发放周期的脉冲发放完成后,控制模块再判断在下个脉冲发放周期内获得的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内,如果ECAP峰峰比仍小于舒适区间中的ECAP峰峰比值下限,则设置下下个脉冲发放周期发放的脉冲的幅值Anext‘=Acur’+step,其中,Acur’为Anext。在下下个脉冲发放周期的脉冲发放后,控制模块继续判断得到的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内,如此循环,直至ECAP峰峰比落入舒适区间中。同样,在判定当前脉冲发放周期得到的ECAP峰峰比大于舒适区间中的ECAP峰峰比值上限后,控制模块设置下个脉冲发放周期的脉冲的幅值Anext=Acur-step×(N/2)。在下个脉冲发放周期的脉冲发放完成后,控制模块再判断在下个脉冲发放周期内得到的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内,如果ECAP峰峰比仍大于舒适区间中的ECAP峰峰比值上限,则设置下下个脉冲发放周期发放的脉冲的幅值Anext’=Acur’-step,其中,Acur’为Anext。在下下个脉冲发放周期的脉冲发放后,控制模块继续判断得到的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内,如此循环,直至ECAP峰峰比落入舒适区间中。在此实施例中,控制模块可以在快速的调整脉冲的幅值,迅速降低患者的不适感的同时,精微调整脉冲的幅值,以达到更好的治疗效果。
在更激进的替代方案中,在下个脉冲发放周期的脉冲发放完成后,如果控制模块判定在下个脉冲发放周期内获得ECAP峰峰比仍小于舒适区间中的ECAP峰峰比值下限,则设置下下个脉冲发放周期的脉冲的幅值Anext’=Acur’+step×(N/4)。在下下个脉冲发放周期的脉冲发放后,控制模块再继续判断在下下个脉冲发放周期内获得的ECAP峰峰比是否处于舒适区间中。同样,如果控制模块判定在下个脉冲发放周期内获得的ECAP峰峰比仍大于舒适区间中的ECAP峰峰比值上限,则设置下下个脉冲发放周期的脉冲的幅值Anext’=Acur’-step×(N/4)。在下下个脉冲发放周期的脉冲发放后,控制模块再继续判断在下下个脉冲发放周期内获得的ECAP峰峰比是否处于舒适区间中。在此实施例中,控制模块可以更快速的调整脉冲的幅值,迅速降低患者的不适感。
进一步,本实施例对第二波峰的电位值,第三波峰的电位值获取方式没有特别的限制。在一个示范性的例子中,感测模块以一定的采样频率采样激发复合动作电位的电位值,控制模块先对每个电位值以及包括索引信息等关联信息以一定的形式存储,然后再根据采样得到的所有的电位值以及对应的关联信息,获取第二波峰的电位值和第三波峰的电位值,并根据第三波峰的电位值和第二波峰的电位值确定ECAP峰峰比。其中的“索引信息”用于表明对应的电位值相对于其他的电位值在采样过程中的先后顺序。在本示范性例子中,ECAP数据集中所有电位值的大小以及数据集中的数据(电位值)的数量在获取第二波峰、第三波峰时均已经明确,因此可以比较精确的获取第三波峰和第二波峰的电位值,保证获取的ECAP峰峰比的准确性。
进一步地,如图1所示,根据ECAP曲线的特性,第一波谷的电位值为ECAP曲线中极小电位值,而第二波峰的电位值为第一波谷之后的ECAP曲线中极大电位值,第三波峰的电位值为第二波峰之后紧邻的波谷之后的ECAP曲线中极大电位值。
具体而言,每个电位值以及对应的关联信息形成一ECAP采样数据,所有的ECAP采样数据形成一ECAP数据集,其中的关联信息包括索引信息,索引信息用于区分各电位值的被采样存储时的顺序。控制模块先遍历ECAP数据集中的所有ECAP采样数据,将ECAP数据集中电位值最小的ECAP采样数据的电位值作为第一波谷的电位值,将ECAP数据集中电位值最小的ECAP采样数据的索引作为第一索引;然后将索引处于第一索引之后的所有的ECAP采样数据作为第一子集,遍历第一子集中的所有ECAP采样数据,将第一子集中电位值最大的ECAP采样数据的电位值作为第二波峰的电位值,将第一子集中电位值最大的ECAP采样数据的索引作为第二索引;然后根据第二索引,确定第三索引,索引在第三索引之后所有的ECAP采样数据的电位值中,第三波峰的电位值最大;将索引处于第三索引之后的所有ECAP采样数据作为第二子集,遍历第二子集中的所有ECAP采样数据,将第二子集中电位值最大的ECAP采样数据的电位值作为第三波峰的电位值。
示范性的,控制模块遍历ECAP数据集中的所有ECAP采样数据,并将ECAP数据集中的每个ECAP采样数据的电位值与第一临时数据比较:如果当前的ECAP采样数据的电位值较小,那么将第一临时数据更新为当前的电位值,并记录当前的ECAP采样数据中的索引,然后再将下一个ECAP采样数据的电位值与第一临时数据进行比较,以此类推,最终将第一临时数据作为第一波谷的电位值,相应的索引作为第一索引。然后将索引处于第一索引之后的所有ECAP采样数据作为第一子集,遍历第一子集的所有ECAP采样数据并将第一子集中所有的ECAP采样数据的电位值与第二临时数据比较:如果当前ECAP采样数据的电位值较大,那么将第二临时数据更新为当前的电位值,并记录当前的ECAP采样数据中的索引,然后再将下一个当前的ECAP采样数据的电位值与第二临时数据进行比较,以此类推,最终将第二临时数据作为第二波峰的电位值,相应的索引作为第二索引。控制模块在获取第二波峰数据后,根据ECAP曲线的特点以及第二索引,确定第三索引,第三索引被配置为索引在第三索引之后所有的电位值中,第三波峰的电位值最大;将索引处于第三索引后的所有ECAP采样数据作为第二子集,采用与确认第二波峰数据相似的方式,将最终确定的第三临时数据作为第三波峰的电位值。通过对特定的范围的数据遍历搜索极值的方式,准确的确定第三波峰和第二波峰,进而准确的确定ECAP峰峰比,便于对患者当前状态进行准确的判断。
值得一提的是,本实施例对ECAP采样数据中的索引形式不做限制,只要能表征各个ECAP采样数据被采样的先后顺序即可。各ECAP采样数据中的索引可以采用绝对值的形式,例如索引采用数据采样时间来表征;还可以采用相对值的形式,例如索引采用自然数来表征,第一个被采样的数据的索引为1,第二数据的索引为2,以此类推。在本实施例中,ECAP采样数据的存储形式没有特别的限制,例如,采用队、队列、二叉树、数组、图、表的形式进行存储。
更进一步地,如图1所示,在ECAP曲线中,第三波峰小于第二波峰,不能简单将第二索引之后的所有电位值中取极大值作为第三波峰的电位值,否则很有可能错误的将第二波峰附近的ECAP采样数据的电位值作为第三波峰的电位值。因此,需要结合ECAP曲线的特点,获取第三波峰的电位值。
示范性地,控制模块在获取第二索引后,再结合预设的索引偏移,作为第三索引。这里的索引偏移,可以为系统出厂预设、医生在植入、随访时根据获取的ECAP曲线或根据临床经验设定,本实施例对此不做限制。
又例如,鉴于ECAP曲线的特点,获取第二波峰后的首个波谷对应的ECAP采样数据,并将该ECAP采样数据中的索引作为第三索引。此时,控制模块将索引位于第二索引之后的所有ECAP采样数据作为第三子集,按照索引顺序遍历第三子集中的所有ECAP采样数据,将第三子集中的每个ECAP采样数据中的电位值与前一的ECAP采样数据中的电位值求差值,当差值从负值变为正值时,将当前ECAP采样数据的电位值作为第二波峰后的首个波谷的电位值,将当前ECAP采样数据的索引作为第三索引。进一步,为了避免噪声,在当差值从负值变为正值时,控制模块继续遍历第三子集,并且累加差值为正值的数量,如果累加值超过预设的阈值时,则视差值从负值变为正值时的ECAP采样数据的电位值为第二波峰后的首个波谷的电位值,将该ECAP采样数据的索引作为第三索引。
在另一个例子中,感测模块以一定的采集频率获取激发复合动作电位的电位值时,控制模块根据实时采集到的激发复合动作电位的电位值,获取第三波峰和第二波峰的电位值。在本实施例中,控制模块为了避免需要存储大量的ECAP采集数据可以直接根据实时采集的激发复合动作电位的电位值获取第三波峰和第二波峰的电位值,降低存储负担。
图3为刺激脉冲引起的ECAP曲线的特性示意图。如图3所示,根据曲线的特性可以看出从第一波谷到第二波峰(即W1区域),激发复合动作电位的电位值近似于随时间而递增;从第二波峰紧邻的波谷到第三波峰(即W2区域),激发复合动作电位的电位值近似于随时间而递增。进一步,从第二波峰至第二波峰紧邻的波谷(即W3区域),激发复合动作电位的电位值近似于随时间而递减。基于以上的认知,获取W1区域的最大值,以及W2区域的最大值即可获得第二波峰的电位值和第三波峰的电位值。因此,控制模块在根据实时采集到的电位值确定第二波峰和第三波峰的电位值时,可以先确定W1和W2区域的大致起始位置,利用区域内电位值变化的规律,确定出第二波峰和第三波峰的电位值。即,控制模块根据实时采集的电位值获取极小值作为第一波谷的电位值,在获取第一波谷的电位值后根据实时采集的电位值获取第一最大值作为第二波峰的电位值,在获取第二波峰之后紧邻的波谷后根据实时采集的电位值获取第二最大值作为第三波峰的电位值。这里“第一最大值”,“第二最大值”仅仅用于区分两个区域的最值,而不是强调两者谁大谁小。
具体而言,神经刺激装置还包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器和计数器。第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器和计数器可以作为独立模块,也可以作为控制模块的一部分。对此,本实施例没有特别的限制。
控制模块获取到实时采集的激发复合动作电位的电位值后,比较实时采集的电位值与第一寄存器中的第一电位值的大小关系:在实时采集的电位值大于第一电位值的情况下,计数器计数累加;在实时采集的电位值小于第一电位值的情况下,将实时采集的电位值作为新的第一电位值存储于第一寄存器,计数器计数清零。然后再将新采集的电位值与第一寄存器中的第一电位值比较,直至计数器的计数达到第一预设门限。此时,控制模块判定第一寄存器当前存储的电位值为第一波谷的电位值。由于第一波谷是整个ECAP曲线中的极小值,因此通过此方法,比较容易获取,同时通过计数器累加的方法,来确认寄存器中的值即为极值。
在确定第一波谷的电位值后,继续确定第二波峰的电位值。控制模块比较实时采集的激发复合动作电位的电位值与第二寄存器中预存的第二电位值的大小关系:在实时采集的电位值小于第二电位值的情况下,计数器计数累加;在实时采集的电位值大于第二电位值的情况下,将实时采集的电位值作为新的第二电位值存储于第二寄存器,计数器计数清零。然后再将新采集的电位值与第二寄存器中的第二电位值比较,直至计数器的计数达到第二预设门限。此时,控制模块判定第二寄存器当前存储的电位值为第二波峰的电位值。
在确定第二波峰的电位值后,从第二波峰之后紧邻的首个波谷开始继续确定第三波峰的电位值。控制模块比较实时采集的电位值与第三寄存器中预存的第三电位值大小关系:在实时采集的电位值小于第三电位值的情况下,计数器计数累加;在实时采集的电位值大于第三电位值的情况下,将实时采集的电位值作为新的第三电位值存储于第三寄存器,计数器计数清零。然后再将新采集的电位值与第三寄存器中的第三电位值比较,直至计数器的计数达到第三预设门限。此时,控制模块判定第三寄存器当前存储的电位值为第三波峰的电位值。在本实施例中,“从第二波峰之后紧邻的波谷开始”不应狭义的理解为必须从波谷所在的点开始,应根据ECAP曲线的特点,理解为可以从第二波峰之后采集到比第三波峰的电位值低的电位值开始,这里的第三波峰的电位值可以更具统计或者操作者的经验获取。
通过根据ECAP曲线的特征,按照采集顺序比较实时激发复合动作电位与各寄存器中存储的电位值的大小关系,进而确定出第二波峰和第三波峰的电位值,在避免存储大量激发复合动作电位数据的同时,保证ECAP峰峰比获取的准确性。
在上述实施例中,计数器可以是一个或多个。如果计数器是一个,那么在需要确定波谷或波峰的电位值之前将计数器清零。同样,寄存器在需要确定波谷或波峰的电位值之前先赋予预设值,这里的预设值可以是某个特定值,例如零,也可以是首先采样到的电位值。
在上述实施例中,寄存器的数量也可以为一个,即寄存器既用于在获取第一波谷时存储第一电位值,又在获取第二波峰时存储第二电位值,又在获取第三波峰时存储第三电位值。
进一步,本实施例对控制模块获取第二波峰的电位值后,获取紧邻的波谷的电位值的方法没有特别的限制。
在一个示范性的例子中,在获取第二波峰的电位值后,控制模块还用于在将与第二波峰之间的实时偏移满足预设偏移阈限时实时采集到的电位值作为紧邻第二波峰的波谷的电位值,并开始确定第三波峰的电位值。具体而言,控制模块在获取到第二波峰的电位值后,读取预先获取或存储的预设偏移阈值,检测实时激发复合动作电位与第二波峰之间的实时偏移是否满足预设偏移阈限,在实时偏移满足预设偏移阈限时,将此时获取到电位值作为紧邻第二波峰的首个波谷的电位值,并开始确定第三波峰的电位值。通过在经过预设偏移阈限后获取紧邻第二波峰的波谷的方式可以比较简易的知晓紧邻第二波峰的波谷,不需要大量的运算,降低系统开销,节省电量。在本实施例中,偏移的具体表现形式可以是时间,即控制模块在获取第二波峰的电位值后,经过预设的时间再将此时采集的电位值作为紧邻第二波峰的波谷的电位值;偏移的表现形式还可以是数据量,即控制模块在获取第二波峰的电位值后,控制感测模块继续采集电位值,并在采集预设的数据量后,将继续采集到的电位值作为紧邻第二波峰的波谷的电位值。偏移还可以采取其他的表现形式,本实施例对此不做限制。
值得一提的是,预设偏移阈限可以为出厂预设、医生在植入、随访时根据获取的ECAP曲线或根据临床经验设定,本实施例对此不做限制。
在一个替代的例子中,控制模块还可以在获取第二波峰的电位值之后,继续根据实时采集的电位值获取最小值作为第二波峰紧邻的波谷的电位值。
具体而言,控制模块还可以包括第四寄存器;在确定第二波峰的电位值后,比较实时采集的激发复合动作电位的电位值与第四寄存器中预存的第四电位值的大小关系:在实时采集的电位值大于第四电位值的情况下,计数器计数累加;在实时采集的电位值不大于第四电位值的情况下,将实时采集的电位值作为新的第四电位值存储于第四寄存器,计数器计数清零。然后再将新采集的电位值与第四寄存器中的第四电位值比较,直至计数器的计数达到预设第四门限。此时,判定第四寄存器当前存储的电位值为第二波峰后首个波谷的电位值。
通过将实时采集到的激发复合动作电位的电位值与第四电位值比较,可以准确获取第二波峰后首个波谷的电位值,为保证获取的第三波峰的电位值的准确性打下基础。
进一步,控制模块还用于根据不同的人体姿态和/或脉冲的频率提供不同的舒适区间。患者处于不同姿态,或者受到不同频率的刺激脉冲的作用,舒适区间是不一样的。控制模块根据当前脉冲发放周期发放的脉冲的频率、患者的在当前脉冲发放周期的人体姿态,提供相对应的舒适区间,然后再判断ECAP峰峰比是否在对应的舒适区间内。例如,控制模块在获取到一个脉冲发放周期的ECAP信息后,根据当前脉冲发放周期发放的脉冲的频率和/或患者的在当前脉冲发放周期的人体姿态,提供相应的舒适区间以与获取的ECAP峰峰比进行对比。通过根据脉冲频率和/或人体姿态提供不同的舒适区间,可以准确地对患者的感受进行判断,保证刺激脉冲调整的准确性。显然,也可以在发放脉冲前、获取ECAP信息前,控制系统先获取舒适区间。对此前后顺序,本实施例没有特别的限制。在控制模块调整脉冲的幅值以使ECAP峰峰比处在舒适区间的过程中,如果由于脉冲的频率或者人体姿态变化而导致舒适区间发生变化,则控制模块停止当前的调整过程,重新获取新的ECAP峰峰比,并判断新的ECAP的峰峰比是否在新的舒适区间,如果不位于新的舒适区间,则开始新的调整。在一个替代性实施例中,如前所述,舒适区间还可以包含了人体位姿、脉冲频率等维度,不同脉冲频率和/或人体位姿,以及对应的不同舒适区间整合为一个整体的信息。此时,控制模块根据不同的人体姿态和/或脉冲的频率提供舒适区间中与人体姿态和/或所述脉冲的频率所应的脉冲的幅值的上下限和所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比的上下限。
具体而言,神经刺激装置还包括:人体姿势感应模块;人体姿势感应模块与控制模块通信连接,用于感测人体的当前姿态;控制模块还用于,通过人体姿势感应模块获取人体姿态,以提供与人体姿态所对应的舒适区间。参考图4,神经刺激装置包括脉冲发放模块401、感测模块402、人体姿势感应模块403和控制模块404,控制模块通过通信连接的方式和其余各模块连接。神经刺激装置在进入工作状态时,控制模块根据人体姿势感应模块感测到的人体姿态数据获取患者当前的人体姿态,在判断感测到的ECAP峰峰比是否位于舒适区间前,根据获取到的人体姿态,或者根据人体姿态结合当前脉冲发放周期发放的脉冲的频率,调用所对应的舒适区间,然后将获取到的ECAP峰峰比和该舒适区间进行比对,并根据比对结果确定是否需要对后续的脉冲发放周期待发放的脉冲的幅值是否调整。通过增加一个人体姿势感应模块对人体姿态进行检测,根据人体姿态准确的获取对应的特定的舒适区间,从而实现对患者是否处于舒适状态进行准确的判断,保证进行的脉冲调整的准确性。在替代性实施例中,控制模块通过人体姿势感应模块获取人体姿态,以提供舒适区间中与人体姿态所对应的脉冲的幅值的上下限和激发复合动作电位的ECAP峰峰比的上下限。
更进一步地,本实施例对神经刺激装置的脉冲发放模式没有特别的限制。优选的,神经刺激装置的脉冲发放模式包括激发峰发放模式,又称为强制放电模式(TonicSpiking)以及激发簇发放模式(Tonic Bursting)。本实施例中的神经刺激装置的脉冲发放模式为激发簇发放模式时,控制模块在指令脉冲发放模块发放一组簇发脉冲中的最后一个脉冲时,指令感测模块感测激发复合动作电位,以获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,并判断获取到的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内。例如,控制模块指令脉冲发放模块以一定的频率,例如50Hz,发放一组簇发脉冲,例如,簇发脉冲的频率为400Hz~600Hz。控制模块在指令脉冲发放模块发放一组簇发脉冲中的最后一个脉冲时,指令感测模块感测激发复合动作电位,以获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,并判断ECAP峰峰比是否处于舒适区间内。本实施例中的神经刺激装置的脉冲发放模式为激发峰发放模式时,控制模块在指令脉冲发放模块发放脉冲后,指令感测模块感测激发复合动作电位,以获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,并判断获取到的ECAP峰峰比是否处于舒适区间内。例如,控制模块指令脉冲发放模块以150Hz以下的发放频率发放脉冲,例如,以50Hz的发放频率发放脉冲,控制模块在指令脉冲发放后控制感测模块感测激发复合动作电位,以获取ECAP峰峰比。
进一步,本实施例中的控制模块,在获取ECAP峰峰比的基础上,还获取ECAP峰峰值,在ECAP峰峰比和ECAP峰峰值不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比和ECAP峰峰值处于舒适区间内;其中,舒适区间除了包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度,还包括激发复合动作电位的ECAP峰峰值维度。
需要说明的是,这里的“ECAP峰峰值”是指第二波峰的电位值与第一波谷的电位值之间的差值。本实施例中,舒适区间的ECAP峰峰值维度包括舒适区最小幅值的脉冲对应的舒适区最小ECAP峰峰值、舒适区脉冲的最大幅值对应的舒适区最大ECAP峰峰值等。本实施例对“判断当前脉冲发放周期的ECAP峰峰值是否处于舒适区间”的具体方法没有特别的限制。示范性的,判断当前脉冲发放周期的ECAP峰峰值是否处于舒适区间的具体方法,可以为分别将ECAP峰峰值与舒适区最小ECAP峰峰值、舒适区最大ECAP峰峰值比较,如果ECAP峰峰值大于舒适区最小ECAP峰峰值,小于舒适区最大ECAP峰峰值,则认为当前脉冲发放周期的ECAP峰峰值处于舒适区间。本申请实施例的另一方面提供的一种神经刺激系统,如图5所示,包括上述的神经刺激装置501和与神经刺激装置电连接的电极导线502。电极导线包括多个刺激电极以及感测电极,刺激电极用于将刺激电流传输到患者体内,感测电极用于将刺激脉冲导致的诱发复合动作电位传输到感测模块。其中,刺激电极可以是环电极或者方向电极等。本实施例对电极种类不做特别的限制,例如,电极导线为远端设有环电极的电极导线。又例如,电极导线为远端设有方向性电极的电极导线。又例如,电极导线为远端设有环电极和方向性电极的电极导线。
本申请实施例的另一方面提供的一种神经刺激装置控制方法,包括:
在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;
获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
不难发现,本实施例为与装置实施例相对应的方法实施例,本实施例可与装置实施例互相配合实施。装置实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效,为了减少重复,这里不再赘述。相应地,本实施例中提到的相关技术细节也可应用在装置实施例中。本申请实施例的另一方面还提供了一种电子设备,参考图6,包括:至少一个处理器601;以及,与至少一个处理器601通信连接的存储器602;其中,存储器602存储有可被至少一个处理器601执行的指令,指令被至少一个处理器601执行,以使至少一个处理器601能够执行如下的神经刺激装置控制方法:在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
其中,存储器602和处理器601采用总线方式连接,总线可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线将一个或多个处理器601和存储器602的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器601处理的数据通过天线在无线介质上进行传输,进一步,天线还接收数据并将数据传输给处理器601。
处理器601负责管理总线和通常的处理,还可以提供各种功能,包括定时,外围接口,电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器602可以被用于存储处理器601在执行操作时所使用的数据。
本申请的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现如下的神经刺激装置控制方法:在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;获取激发复合动作电位的ECAP峰峰比,在ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至ECAP峰峰比处于舒适区间内;其中,舒适区间包括脉冲的幅值维度和激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
即,本领域技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施例是实现本申请的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本申请的精神和范围。
Claims (20)
1.一种神经刺激装置,其特征在于,包括:脉冲发放模块、感测模块和控制模块;
所述脉冲发放模块,用于根据所述控制模块的指令发放脉冲;
所述感测模块,用于根据所述控制模块的指令感测激发复合动作电位;
所述控制模块,用于在当前脉冲发放周期的所述脉冲发放后,指令所述感测模块感测所述激发复合动作电位,然后获取所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比,所述ECAP峰峰比为所述激发复合动作电位第二波峰与第三波峰之间的电位值之比,所述第二波峰为所述激发复合动作电位在首个波谷后电位值最大的波峰,所述第三波峰为所述激发复合动作电位在所述第二波峰后电位值最大的波峰;在所述ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,利用ECAP峰峰比与脉冲的幅值之间呈线性关系对后续的脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值进行调整,直至所述ECAP峰峰比处于所述舒适区间内;其中,所述舒适区间包括所述脉冲的幅值维度和所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
2.根据权利要求1所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块用于在所述ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,检测所述ECAP峰峰比与所述舒适区间中的ECAP峰峰比上限和ECAP峰峰比下限的关系:
在所述ECAP峰峰比大于所述ECAP峰峰比上限的情况下,根据预设步长,下调下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值;
在所述ECAP峰峰比小于所述ECAP峰峰比下限的情况下,根据所述预设步长,上调下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值。
3.根据权利要求2所述的神经刺激装置,其特征在于,所述预设步长根据所述舒适区间中所述脉冲的幅值上限、下限和预设缩放系数确定。
4.根据权利要求3所述的神经刺激装置,其特征在于,所述根据预设步长,下调下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,包括:根据如下公式调整下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值Anext:Anext=Acur-step,其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,step为所述预设步长;
或者,根据如下公式调整下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值Anext:Anext=Acur- step×(N/2),其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,step为所述预设步长,N为所述预设缩放系数;
或者,根据如下公式调整下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值Anext:Anext=Acur- step×(N/4),其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,step为所述预设步长,N为所述预设缩放系数。
5.根据权利要求3所述的神经刺激装置,其特征在于,所述根据预设步长,上调下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,包括:根据如下公式调整下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值Anext:Anext=Acur+step,其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,step为所述预设步长;
或者,根据如下公式调整下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值Anext:Anext=Acur+step×(N/2),其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,step为所述预设步长,N为所述预设缩放系数;
或者,根据如下公式调整下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值Anext:Anext=Acur+step×(N/4),其中,Acur为当前脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值,step为所述预设步长,N为所述预设缩放系数。
6.根据权利要求1所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块还用于根据不同的人体姿态和/或所述脉冲的频率提供不同的所述舒适区间,或者,根据不同的所述人体姿态和/或所述脉冲的频率提供所述舒适区间中与所述人体姿态和/或所述脉冲的频率所对应的所述脉冲的幅值的上下限和所述激发复合动作电位的所述ECAP峰峰比的上下限。
7.根据权利要求1所述的神经刺激装置,其特征在于,所述神经刺激装置还包括:人体姿势感应模块;
所述人体姿势感应模块与所述控制模块通信连接,用于感测人体的当前姿态;
所述控制模块还用于,通过所述人体姿势感应模块获取人体姿态,以提供与所述人体姿态所对应的所述舒适区间,或者,通过所述人体姿势感应模块获取所述人体姿态,以提供所述舒适区间中与所述人体姿态所对应的所述脉冲的幅值的上下限和所述激发复合动作电位的所述ECAP峰峰比的上下限。
8.根据权利要求1所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块用于在指令所述感测模块感测所述激发复合动作电位后,存储采样得到的各所述激发复合动作电位的电位值及关联信息,其中,所述关联信息包括表征采样顺序的索引信息;
根据各所述激发复合动作电位的电位值及所述关联信息,获取所述第三波峰的电位值和所述第二波峰的电位值。
9.根据权利要求8所述的神经刺激装置,其特征在于,每个所述电位值以及对应的关联信息形成一ECAP采样数据,所有的所述ECAP采样数据形成一ECAP数据集,所述控制模块用于先遍历所述ECAP数据集中所有的所述ECAP采样数据,将所述ECAP数据集中电位值最小的所述ECAP采样数据的电位值作为第一波谷的电位值,将所述ECAP数据集中电位值最小的所述ECAP采样数据的索引作为第一索引;然后将索引处于所述第一索引之后的所有的所述ECAP采样数据作为第一子集,并遍历所述第一子集中所有的所述ECAP采样数据,将所述第一子集中电位值最大的所述ECAP采样数据的电位值作为所述第二波峰的电位值,将所述第一子集中电位值最大的所述ECAP采样数据的索引作为第二索引;然后根据所述第二索引,确定第三索引,索引在所述第三索引之后所有的所述ECAP采样数据的电位值中,所述第三波峰的电位值最大;将索引处于所述第三索引之后的所有的所述ECAP采样数据作为第二子集,遍历所述第二子集中所有的所述ECAP采样数据,将所述第二子集中电位值最大的所述ECAP采样数据的电位值作为所述第三波峰的电位值。
10.根据权利要求9所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块还用于在获取所述第二索引后,根据预设索引偏移和所述第二索引,获取所述第三索引,或,
所述控制模块将索引位于所述第二索引之后所有的所述ECAP采样数据作为第三子集,按照索引顺序遍历所述第三子集中所有的所述ECAP采样数据,将所述第三子集中的每个所述ECAP采样数据中的电位值与前一所述ECAP采样数据中的电位值求差值,当所述差值从负值变为正值时,将当前所述ECAP采样数据的电位值作为所述第二波峰后的首个波谷的电位值,将当前所述ECAP采样数据的索引作为第三索引。
11.根据权利要求1所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块还用于在指令所述感测模块感测所述激发复合动作电位后,根据实时采集到的所述激发复合动作电位的电位值,获取第三波峰的电位值和第二波峰的电位值。
12.根据权利要求11所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块包括第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器和计数器;
所述控制模块在获取到实时采集到的所述激发复合动作电位的电位值后,比较实时采集到的所述激发复合动作电位的电位值与所述第一寄存器中预存的第一电位值的大小关系:在实时采集到的所述电位值大于所述第一电位值的情况下,计数器计数累加;在实时采集到的所述电位值不大于所述第一电位值的情况下,将实时采集到的所述电位值作为新的所述第一电位值,将所述计数器的计数清零;直至所述计数器的计数达到第一预设门限时,判定所述第一寄存器当前存储的电位值为第一波谷的电位值;
在确定所述第一波谷的电位值后,比较实时采集到的所述激发复合动作电位的电位值与所述第二寄存器中预存的第二电位值的大小关系:在实时采集到的所述电位值小于所述第二电位值的情况下,所述计数器计数累加;在实时采集到的所述电位值不小于所述第二电位值的情况下,将实时采集到的所述电位值作为新的所述第二电位值;直至所述计数器的计数达到第二预设门限时,判定所述第二寄存器当前存储的电位值为所述第二波峰的电位值;
在确定所述第二波峰的电位值后,从所述第二波峰后的首个波谷开始,比较实时采集的所述激发复合动作电位的电位值与所述第三寄存器中预存的第三电位值大小关系:在实时采集的所述电位值小于所述第三电位值的情况下,所述计数器计数累加;在实时采集的所述电位值不小于所述第三电位值的情况下,将实时采集的所述电位值作为新的所述第三电位值,将所述计数器的计数清零;直至所述计数器的计数达到第三预设门限时,判定所述第三寄存器当前存储的电位值为所述第三波峰的电位值。
13.根据权利要求12所述的神经刺激装置,其特征在于,在获取第二波峰的电位值后,所述控制模块还用于检测实时采集到的所述激发复合动作电位与所述第二波峰间的实时偏移是否满足预设偏移阈值,在所述实时偏移满足所述预设偏移阈值的情况下,判定所述激发复合动作电位到达所述第二波峰后的首个波谷。
14.根据权利要求12所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块还包括第四寄存器;
在确定所述第二波峰的电位值后,比较实时采集到的所述激发复合动作电位与所述第四寄存器中预存的第四电位值的大小关系:在实时采集到的所述电位值大于所述第四电位值的情况下,所述计数器计数累加;在实时采集到的所述电位值不大于所述第四电位值的情况下,将实时采集到的所述电位值作为新的所述第四电位值,并将所述计数器的计数清零;直至所述计数器的计数达到第四预设门限时,判定所述第四寄存器当前存储的电位值为所述第二波峰后首个波谷的电位值。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的神经刺激装置,其特征在于,所述控制模块还用于获取所述激发复合动作电位的ECAP峰峰值,在所述ECAP峰峰值不处于所述舒适区间内的情况下,对后续的脉冲发放周期发放的脉冲的幅值进行调整,直至所述ECAP峰峰值均处于所述舒适区间内;其中,所述舒适区间还包括所述激发复合动作电位的ECAP峰峰值维度。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的神经刺激装置,其特征在于,所述神经刺激装置应用于脊髓电刺激或背根神经节电刺激。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的神经刺激装置,其特征在于,所述神经刺激装置的脉冲发放模式为激发簇发放模式,所述控制模块在指令所述脉冲发放模块发放一组簇发脉冲中的最后一个脉冲时,指令所述感测模块感测所述激发复合动作电位,以获取所述激发复合动作电位的所述ECAP峰峰比,并判断所述ECAP峰峰比是否处于所述舒适区间内。
18.一种神经刺激系统,其特征在于,包括权利要求1至17任一项所述的神经刺激装置和与所述神经刺激装置电连接的电极导线。
19.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如下神经刺激装置控制方法:
在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;
获取所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比,所述ECAP峰峰比为所述激发复合动作电位第二波峰与第三波峰之间的电位值之比,所述第二波峰为所述激发复合动作电位在首个波谷后电位值最大的波峰,所述第三波峰为所述激发复合动作电位在所述第二波峰后电位值最大的波峰;在所述ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,利用ECAP峰峰比与脉冲的幅值之间呈线性关系对下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值进行调整,直至所述ECAP峰峰比处于所述舒适区间内;
其中,所述舒适区间包括所述脉冲的幅值维度和所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
20.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如下的神经刺激装置控制方法:
在当前脉冲发放周期的脉冲发放后,指令感测激发复合动作电位;
获取所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比,所述ECAP峰峰比为所述激发复合动作电位第二波峰与第三波峰之间的电位值之比,所述第二波峰为所述激发复合动作电位在首个波谷后电位值最大的波峰,所述第三波峰为所述激发复合动作电位在所述第二波峰后电位值最大的波峰;在所述ECAP峰峰比不处于舒适区间内的情况下,利用ECAP峰峰比与脉冲的幅值之间呈线性关系对下一脉冲发放周期发放的所述脉冲的幅值进行调整,直至所述ECAP峰峰比处于所述舒适区间内;
其中,所述舒适区间包括所述脉冲的幅值维度和所述激发复合动作电位的ECAP峰峰比维度。
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