CN114917470B - 一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极及其制作方法。该刺激电极包括带有眼球内表面视网膜结构信息的头部电极体、躯干电极体以及连接各部分之间的辅助附件。整个电极各个部件，含电极触点头、电极引线、目标附着面、电极连接丝以及固定钉适用的孔洞都进行了三维设计，在视网膜一侧紧密贴合，电极位点及走向避开大血管，放于最佳位置。本发明对因视网膜病变而失明的患者的视网膜上植入人工视觉假体时，植入的目标位置会更加准确，刺激电极能够因视网膜内表面的凹凸不同进行调整并有效贴合，能够准确刺激视神经纤维，提高刺激的效率，减少对视网膜的损伤，最终可以达到更好地视觉重建效果。
Description
技术领域
本发明涉及植入式医疗器械领域，尤其涉及一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极及其制作方法。
背景技术
视网膜部位发生病变的患者在植入人工视觉假体后，可能在某种程度上产生视觉意识。视网膜刺激电极是影响人工视觉假体重建视觉质量的关键组成部分。
视网膜刺激电极的触点头与视网膜的贴合程度影响电极的刺激效果。为匹配视网膜的表面形状，现有的视网膜刺激电极的触点头通常设计为具有一定的曲率的球面结构或制作为柔性电极。但视网膜不是标准的球面结构，表面有凹凸构造，不同患者的视网膜尺寸及表面形状也不相同，故现有的视网膜刺激电极的触点头都不能很好地贴合视网膜表面，导致需要更大的刺激电流才能诱发视觉感知，进而导致总刺激电流的增加，降低电池的使用寿命，还有可能对电极刺激部位造成损伤。
视网膜刺激电极的布局也会影响电极本身的刺激效果。视网膜上的视神经纤维始于视网膜的节细胞，沿一定的走向分布，汇聚到视神经盘后穿出巩膜成为视神经，将电极准确布局在视神经纤维上，输出电流刺激视神经纤维，能有效诱发视觉感知。现有的视网膜刺激电极呈规则阵列分布，部分电极触点头并不能准确刺激视神经纤维，因此，刺激效率比较低下。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明提供了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极，该电极根据植入视网膜部位的详细信息，准确定位，更好地贴附于视网膜表面。同时根据视网膜神经纤维的走向，合理排布电极触点头，保证高效刺激视网膜的目标位置。
本发明还提供了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极，包括带有眼球内表面视网膜结构信息的头部电极体、躯干电极体以及连接各部分之间的辅助附件；其中，
头部电极体包括目标附着面、电极触点头和电极引线；目标附着面上有来自于视网膜病变致盲患者的视网膜结构信息，根据这些信息，电极触点头在目标附着面上合理布局，目标附着面贴合于患者眼底的植入位置；电极引线从每一个电极触点头出发，连接到躯干电极体，具有良好的柔韧性，有效实现和电极头的电学连接。
躯干电极体呈长圆柱形，与头部电极体的电极引线通过圆角相连。
辅助附件包括各部分连接的电极连接丝，各部分之间通过圆角相连。
进一步地，所述视网膜刺激电极为三维设计，所述目标附着面为硅胶或水凝胶，具有依据视网膜病变致盲患者眼球内凹面视网膜结构信息绘制的立体结构图案，与视网膜目标位置的表面形状相匹配；所述电极触点头依据视网膜眼底信息布局到所述目标附着面上，与视网膜目标位置紧密贴合。
进一步地，所述目标附着面携带的立体结构图案中含有视网膜的相关信息包括：血管分布、视神经纤维走向、视盘位置及大小、黄斑位置及大小和中央凹位置及大小。
进一步地，所述电极触点头嵌入在目标附着面中，状如帽形，暴露面积为0.001-0.3mm2；所述电极引线的材料为有绝缘外层的铂铱合金丝、黄金丝、纳米胶或水凝胶。
进一步地，所述电极触点头、电极引线和电极连接丝均是三维形状设计，与视网膜眼底图案完美贴合。
本发明还提供了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法，包括以下步骤：
(1)数据采集；对视网膜病变致盲患者进行影像扫描，采集其视网膜的影像学数据，三维建模，获得三维数据；
(2)根据三维数据绘制立体结构图案；利用增材制造制作印刷有立体图案的凸凹印版；根据视网膜病变致盲患者的视网膜影像三维数据制作并预留有电极固定位置的头部电极体模具内注入硅胶，待硅胶固化后，根据需要用凸凹印版蘸取染料，转印至硅胶上，形成立体结构图案；
(3)布局电极触点头，完成头部电极体；在立体结构图案上涂抹一层硅胶，在硅胶未完全固化前，根据立体结构图案进行电极触点头布局，同时把电极引线朝向同一方向；待电极在硅胶层中完全固定后，向头部电极体模具内再次注入硅胶，直至头部电极体暴露在硅胶外的面积为0.001-0.3mm2，固化后形成头部电极体；
(4)完成整个电极；将头部电极体的电极引线延伸出来的部分理顺后，螺旋成束，放入满足三维设计结构并预留有电极丝固定位置的圆柱形躯干电极体模具内，注入硅胶，固化后完成躯干电极体。
进一步地，采集视网膜病变致盲患者的视网膜影像数据的技术手段包括：眼底照相机、光学相干断层扫描、磁共振成像或AB超。
进一步地，视网膜影像的三维数据包括：视网膜表面凹凸形态、视网膜曲率、视网膜尺寸、血管分布、视神经纤维走向、视盘位置及大小、黄斑位置及大小和中央凹位置及大小；
进一步地，用于印刷立体图案的凸凹印版上具有视网膜特征，包括：血管、视神经纤维、视盘、黄斑、中央凹。
进一步地，所述染料包括油墨、荧光染料或光致变色染料。
与现有技术相比，本发明独有的效果在于：
1.本发明的电极刺激位点的准确性方面，其目标附着面中的立体结构图案包含患者的视网膜目标位置的眼底构造信息特征，基于这些结构信息特征，植入的电极能准确被定位到视网膜的相应部位；
2.本发明的电极与刺激位置的贴合度方面，其目标附着面具有依据影像扫描获取的视网膜的三维数据，以及由此制作的立体结构图案，使该电极能与患者的眼底视网膜高度贴合，有效降低刺激电流的大小；
3.本发明的电极在刺激部位的布局走向方面，其电极触点头按照立体结构图案上的神经纤维走向信息进行合理排布，因此，该电极能够准确刺激视网膜上的目标视神经纤维，刺激的效率得到明显提高。
附图说明
图1是依照实施例的本发明植入眼底视网膜内的状态图；
图2是依照实施例的本发明的制作方法步骤的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明提供了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极，包括头部电极体、躯干电极体和辅助附件。其中，
所述头部电极体是该发明的主要技术承载部位，包括目标附着面、电极触点头和电极引线。目标附着面上有来自于视网膜病变致盲患者的视网膜结构信息，根据这些信息，具有三维设计的电极触点头在目标附着面上合理布局，目标附着面完美贴合于患者眼底的植入位置。头部电极体的形状可以构造成圆形、椭圆形、多边形。
所述躯干电极体呈圆柱形，与头部电极体的电极引线通过圆角相连。
辅助附件包括各部分连接的电极连接丝，各部分之间通过圆角相连。
在本发明中，所述头部电极体的目标附着面由一种柔性材料硅胶或水凝胶等制作，具有依据视网膜病变致盲患者眼球内凹面视网膜结构信息绘制的立体结构图案，能与视网膜目标位置的表面形状相匹配；
在本发明中，所述目标附着面携带的立体结构图案包括来自视网膜的如下信息：血管分布、视神经纤维走向、视盘位置及大小、黄斑位置及大小、中央凹位置及大小；
在本发明中，所述电极触点头嵌入在目标附着面中，状如帽形，其暴露面积为0.001-0.3mm2。所述电极引线的材料不限于有绝缘外层的铂铱合金丝、黄金丝、纳米胶、水凝胶；
在本发明中，所述躯干电极体长为120-500mm；
在本发明中，所述辅助附件的形状为矩形，长9-13mm，宽5-7mm；
基于上述目的，本发明还提供了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法，如图2所示，包括以下步骤：
数据采集，具体过程为：对视网膜病变致盲患者进行影像扫描，根据采集到的影像学数据三维建模，获得绘制数据；
根据绘制数据构造立体结构图案，具体过程为：利用增材制造制作印刷有立体图案的凸凹印版；在满足三维设计结构并预留有电极固定位置的头部电极体模具内注入硅胶，待硅胶固化后，用凸凹印版蘸取染料，根据需要，染料可以是油墨、荧光染料或光致变色染料，再转印至硅胶上，形成立体结构图案；
布局电极触点头，完成头部电极体，具体过程为：在立体结构图案上涂抹一层硅胶，在硅胶未完全固化前，根据立体结构图案的情况布局三维电极触点头，同时把电极引线朝向同一方向布局；待电极在硅胶层完全固定后，向头部电极体模具内再次注入硅胶，直至头部电极暴露在硅胶外的面积为0.001-0.3mm2，固化后形成头部电极体；
完成整个电极，具体过程为：将头部电极体的电极引线延伸部分理顺后，螺旋成束，放入满足三维设计结构并预留有固定位置的圆柱形躯干电极体模具内，注入硅胶，固化后完成躯干电极体。
根据上述制作方法，所述视网膜影像三维绘制数据包括：视网膜表面凹凸形态、视网膜曲率、视网膜尺寸、血管分布、视神经纤维走向、视盘位置及大小、黄斑位置及大小、中央凹位置及大小；
根据上述制作方法，所述头部电极体模具根据盲症患者视网膜影像三维数据制作；
根据上述制作方法，所述采集视网膜病变致盲患者的视网膜影像数据的技术手段包括：眼底照相机、光学相干断层扫描、磁共振成像或AB超；
根据上述制作方法，所述用于印刷立体图案的凸凹印版上包含的视网膜特征包括：血管、视神经纤维、视盘、黄斑、中央凹；
根据上述制作方法，所述染料包括：可见光可透过的油墨、荧光染料、光致变色染料；
根据上述制作方法，所述躯干电极体模具长120-180mm；
根据上述制作方法，所述辅助附件模具长9-13mm，宽5-7mm。
如图1所示，本发明实施例提供了一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极1包括合理布局有电极触点头3的目标附着面4，目标附着面已经携带有眼底植入部位的图案信息，包括有视网膜表面凹凸形态、曲率，血管5的稀疏、走向，视神经纤维走向、视盘位置及大小等。根据视网膜目标位置的眼底构造信息特征，可以准确定位刺激电极植入眼球玻璃体6的位置；具有柔韧性的目标附着面能够依据视网膜内凹的程度进行弯曲，从而紧贴视网膜的目标位置，为使电极的刺激电流降低提供可能性；电极触点头在布局到目标附着面上时，根据血管的稀疏程度和走向，可以避开血管布局，并准确将电极触点头布局到需要刺激到的神经纤维位点上，提高刺激的效率。合理布局有电极触点头的目标附着面是头部电极体2的主要部件，也是整个视网膜刺激电极的技术承载部分。外界接收到的刺激信号传输到头部电极体对应视网膜部位的电极触点头，引发产生刺激电流，并将信号进一步通过视神经纤维束传送到大脑视皮层，形成视觉意识。
对于每一位个体有特殊需求的视网膜病变致盲患者，需要有针对性地做如下系列工作：对视网膜病变致盲患者进行影像学扫描，通过核磁共振和AB超获取视网膜上血管稀疏程度、走向分布以及视盘的位置,通过眼底照相和光学相干断层扫描获取视网膜上血管稀疏程度、走向分布以及视神经纤维走向。根据采集到的个体影像学数据，准确判断该患者眼底需要植入刺激电极的位置，提前预知植入部位视网膜的表面凹凸形态、曲率，眼底血管稀疏程度、走向，视神经纤维的走向、视盘的位置及大小等。然后三维建模，绘制数据，获得立体结构图案。
根据立体图案印制凸凹印版，这样，通过凹凸印版把对应不同视网膜病变致盲患者的眼底信息传输到刺激电极的目标附着面上。在目标附着面上布局电极触点头时，可以直接根据这些图案信息判断该位置是否可以放置电极触点头，以及放置电极触点头的稀疏程度。当对比目标附着面上的图案信息和该盲病患者实际的眼底情况时，可以准确判断刺激电极的植入位置，即目标附着面的图案和盲病患者实际的眼底图案重合时，就可以把目标附着面准确放置并固定下来。
与现有技术相比，本发明能够特异性地针对不同植入对象绘制对应部位的结构图案，使刺激的位点更加准确；刺激电极与刺激部位的贴合度更高，刺激总电流整体降低；多个电极在刺激位点合理布局，协同作用，刺激效果明显提升。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极，其特征在于，包括带有眼球内表面视网膜结构信息的头部电极体、躯干电极体以及连接各部分之间的辅助附件；其中，
头部电极体包括目标附着面、电极触点头和电极引线；目标附着面上有来自于视网膜病变致盲患者的视网膜结构信息，根据这些信息，电极触点头在目标附着面上合理布局，目标附着面贴合于患者眼底的植入位置；
所述视网膜刺激电极为三维设计，所述目标附着面为硅胶或水凝胶，具有依据视网膜病变致盲患者眼球内凹面视网膜结构信息绘制的立体结构图案，与视网膜目标位置的表面形状相匹配；所述电极触点头依据视网膜眼底信息布局到所述目标附着面上，与视网膜目标位置贴合；
所述目标附着面携带的立体结构图案中含有视网膜的相关信息包括：血管分布、视神经纤维走向、视盘位置及大小、黄斑位置及大小和中央凹位置及大小；
电极引线从每一个电极触点头出发，连接到躯干电极体，具有柔韧性，实现和电极头的电学连接；
躯干电极体呈长圆柱形，与头部电极体的电极引线通过圆角相连；
辅助附件包括各部分连接的电极连接丝，各部分之间通过圆角相连。
2.根据权利要求1所述的具有眼底图案信息的视网膜刺激电极，其特征在于，所述电极触点头嵌入在目标附着面中，状如帽形，暴露面积为0.001-0.3mm²；所述电极引线的材料为有绝缘外层的铂铱合金丝、黄金丝、纳米胶或水凝胶。
3.根据权利要求1所述的具有眼底图案信息的视网膜刺激电极，其特征在于，所述电极触点头、电极引线和电极连接丝均是三维形状设计，与视网膜眼底图案贴合。
4.一种具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）数据采集；对视网膜病变致盲患者进行影像扫描，采集其视网膜的影像学数据，三维建模，获得三维数据；
（2）根据三维数据绘制立体结构图案；利用增材制造制作印刷有立体图案的凸凹印版；根据视网膜病变致盲患者的视网膜影像三维数据制作并预留有电极固定位置的头部电极体模具内注入硅胶，待硅胶固化后，根据需要用凸凹印版蘸取染料，转印至硅胶上，形成立体结构图案；
（3）布局电极触点头，完成头部电极体；用于印刷立体图案的凸凹印版上具有视网膜特征，包括：血管、视神经纤维、视盘、黄斑、中央凹，在立体结构图案上涂抹一层硅胶，在硅胶未完全固化前，根据立体结构图案进行电极触点头布局，同时把电极引线朝向同一方向；待电极在硅胶层中完全固定后，向头部电极体模具内再次注入硅胶，直至头部电极体暴露在硅胶外的面积为0.001-0.3mm²，固化后形成头部电极体；
（4）完成整个电极；将头部电极体的电极引线延伸出来的部分理顺后，螺旋成束，放入满足三维设计结构并预留有电极丝固定位置的圆柱形躯干电极体模具内，注入硅胶，固化后完成躯干电极体。
5.根据权利要求4所述的具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法，其特征在于，采集视网膜病变致盲患者的视网膜影像数据的技术手段包括：眼底照相机、光学相干断层扫描、磁共振成像或AB超。
6.根据权利要求4所述的具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法，其特征在于，视网膜影像的三维数据包括：视网膜表面凹凸形态、视网膜曲率、视网膜尺寸、血管分布、视神经纤维走向、视盘位置及大小、黄斑位置及大小和中央凹位置及大小。
7.根据权利要求4所述的具有眼底图案信息的视网膜刺激电极的制作方法，其特征在于，所述染料包括油墨、荧光染料或光致变色染料。
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