CN115868997A - 角膜神经电生理测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种角膜神经电生理测量仪，涉及电生理检测技术领域。包括柔性阵列电极和分析系统，所述柔性阵列电极包括柔性基底和固合在柔性基底上的电极组，所述柔性基底设置有电极安装位和测量电极位，所述电极组包括设置在电极安装位中心的主电极和多个呈阵列设置在主电极外围的副电极，所述测量电极位设置有多个测量电极，多个测量电极分别通过导线与主电极及副电极一一对应电连通，所述分析系统通过导线与测量电极电连通，对测得的电信号进行分析、评估和显示。本发明首次准确记录到角膜神经电生理信号，帮助数以亿计的各种病因导致角膜感觉功能异常患者明确诊断，并为治疗方案、效果及预后带来确切依据。

Description

角膜神经电生理测量仪

技术领域

本发明涉及电生理检测技术领域，具体为一种角膜神经电生理测量仪。

背景技术

在临床上，严重干眼，神经营养性角膜炎，近视术后，角结膜炎，白内障青光眼术后，糖尿病等因素均可引起角膜神经功能损伤。

为检测角膜神经损伤程度、角膜神经敏感度和感觉功能，目前临床上对于活体角膜敏感度的测量主要通过角膜知觉测量仪刺激角膜，再让患者填写不适感调查问卷或者临床医生观察患者是否眨眼。

角膜知觉测量仪是通过长约60毫米、直径0.11毫米的尼龙线垂直触到患者角膜，直到使线变弯到刚可看出的弯度(大约偏斜5°)为止；如无感觉，再用缩短5毫米的长度试验，如此类推，直到患者感到有线的接触。这是眼科临床唯一应用的角膜感觉测量方式，但临床中仍然极少应用。主要问题在于：

1、应用范围窄，适应症少。角膜知觉测量仪主要证明角膜溃疡区与非溃疡区是否有知觉的不同，或证明三叉神经机能有无减低或麻痹现象，而在严重干眼近视术后，糖尿病等神经功能改变而形态无明显改变的疾病中，无法应用。

2、主观性强，结果误差极大。角膜知觉测量仪首先测量依赖医师刺激角膜的手法或方式，不同刺激手法影响患者主观感受，进一步影响测试结果。其次，测试结果完全依赖患者主观感受，通过观察患者是否眨眼，或完成调查问卷的方式过于粗糙，缺乏严谨性及科学性。

因此，急需提出一种电生理测量仪，可以准确记录角膜神经信息，并能对相关信息进行科学、客观分析，从而为角膜功能的准确判定提供可靠依据。

然而进行角膜神经记录或测量需要克服以下技术难题：

(1)眼部为一个凸起的异型面，无法同时固定多个电极，因此，如何根据眼部特征针对性地设计具有多个电生理信号收集的组合电极是一个技术难题。

(2)角膜具有丰富的感觉神经末梢，微小刺激仍然会带来不适感，因此，如何使电极保持生物组织相容性以保证佩戴舒适性和安全性是一个技术难题。

(3)电极方面，既往眼用测量电极均存在记录通道单一，电极材料坚硬，低精度，低鲁棒等问题，无法用于角膜神经功能的专项测量。

因此，集成度高、适应性好的组合电极是目前急需解决的技术问题，也是提供可视化、可量化评估标准的基本要求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种角膜神经电生理测量仪，提出了角膜神经电生理测量的完整系统，可以准确测量并评估角膜神经功能，填补临床眼表功能测量的空白，解决了现有技术无角膜神经电生理测量的眼科特检设备，进而无法准确评估角膜神经功能、无法判断角膜疾病预后、手术或治疗后角膜功能恢复情况的重大临床问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

角膜神经电生理测量仪，包括柔性阵列电极、分析系统，所述柔性阵列电极包括柔性基底和固合在柔性基底上的电极组，所述柔性基底设置有电极安装位和测量电极位，所述电极组包括设置在电极安装位中心的主电极和多个呈阵列设置在主电极外围四个象限的副电极，所述测量电极位设置有多个测量电极，多个测量电极分别通过导线与主电极及副电极一一对应电连通，所述分析系统通过导线与测量电极电连通，对测得的电信号进行分析、评估和显示。

进一步，所述柔性基底为采用电热膜材料制成的厚度为8－12μm的长方膜片。

进一步，长方膜片的中部设置所述的电极安装位，长方膜片的两端各设置一所述的测量电极位。

进一步，所述电极安装位为十字形，所述主电极设置在十字形的中心，所述副电极沿十字形的四个方向设置。

进一步，所述电极安装位为圆形，所述主电极设置在圆形的中心，所述副电极在主电极的外围均匀设置。

进一步，所述分析系统包括接收器、滤波器、放大器和电生理软件PC端。

进一步，还包括用于对角膜区域施加不同强度刺激信号的电刺激诱发器。

进一步，还包括用于对电极进行限位固定的柔性接触镜，所述柔性接触镜具有与眼球相适应的弧形面，所述电极组设置在弧形面内。

(三)有益效果

本发明提供了角膜神经电生理测量仪。具备以下有益效果：

1、由于柔性基底具有较好适形性，可以适应人体眼球外形的变化，从而将多个电极可靠地限位固定在角膜上，从而实现多点检测获得更加精确的电生理信号。

2、采取主电极和多个副电极的电极组，与角膜神经的实际分布相适应，主电极具有较大的接触面积，可以捕获更多的信号，利于进行综合评估，而副电极具有较小的接触面积，捕获相对较少(角膜周边部神经)的信号，不会形成浪费。

3、采取眼球中心为主电极、角膜外围四个象限为副电极的方式，将角膜划分为四个象限，每个象限都有其对应的副电极识别该区域生物信号，而每个副电极或主电极均可以独立作为记录通道记录该区域信号活动，当将所有通道连接在放大器上，即可以实现在同一时间记录到角膜各个区域的信号图像，反应同一时间内角膜各部分信号活动异同，从而全方位测量角膜功能。

4、处理系统对电生理检测信号进行放大、滤波等分析处理，从而得到真实的电生理信号，并方便角膜功能的准确评估。

总之，本发明创造性的提出柔性阵列电极，首次对角膜视神经信号进行准确采集和记录，并通过分析系统的数据处理和分析，从而对检测角膜进行全面客观的评价，为治疗方案的建立及预后带来确切依据，为数以亿计的各种病因导致角膜感觉功能异常患者提供帮助。

附图说明

图1为本发明第一实施例的示意图；

图2为柔性阵列电极的结构示意图；

图3为分析系统的示意图；

图4为柔性阵列电极的另一结构示意图；

图5为本发明第二实施例的示意图；

图6为本发明第三实施例的柔性阵列电极的结构示意图；

图7为角膜电活动的频谱图；

图8角膜电活动受到抑制后的频谱图。

附图标记说明：

1、柔性阵列电极；2、分析系统；3、柔性基底；4、电极安装位；5、测量电极位；6、主电极；7、副电极；8、测量电极；9、导线；10、接收器；11、滤波器；12、放大器；13、电生理软件PC端；14、电刺激诱发器；15、柔性接触镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1－4所示，本实施例提供一种角膜神经电生理测量仪，包括柔性阵列电极1和分析系统2，柔性阵列电极包括柔性基底3和固合在柔性基底上的电极组，柔性基底为采用电热膜材料如聚酰亚胺聚或对苯二甲酸乙二醇酯等制成的厚度为8－12μm的长方膜片，在长方膜片的中部区域设置一电极安装位4，在长方膜片的两端各设置一测量电极位5，电极安装位用于固定电极组，测量电极位用于固定测量电极，具体的：

电极组包括设置在电极安装位中心的主电极6和多个呈阵列设置在主电极外围的副电极7，

测量电极位设置有多个测量电极8，多个测量电极分别通过导线9与主电极及副电极一一对应电连通，即主电极对应一测量电极，任一副电极对应一测量电极，从而实现对信号的传输，

分析系统通过导线与测量电极电连通，对测得的电信号进行分析、评估和显示。

本实施例中，电极安装位的大小与眼表结构相匹配，使用时，将电极安装位覆盖于角膜表面，使柔性阵列电极与角膜相接触，主电极位于眼球中心，副电极位于眼球外围，分别对各自区域的电生理信息进行采集监测，测得的信息通过导线传递到处理器，处理器对测得的电信号进行处理，并分析和评估，最终对结果信息进行视频显示。

本实施例由于柔性基底具有较好的适形性，可以适应人体眼球外形的变化，也不适应于不同人体眼球的变化，从而将多个电极可靠地限位固定于角膜上，利于实现多点检测获得更加精确的电生理信号。

本实施例采取主电极和多个副电极的电极组，将角膜划分为四个象限，以及中央的圆形区域，每个象限都有其对应的副电极识别该区域生物信号，而每个副电极或主电极均可以独立作为记录通道记录该区域信号活动，当将所有通道连接在放大器上，即可以实现在同一时间记录到角膜各个区域的信号图像，反应同一时间内角膜各部分信号活动异同，全方位测量角膜功能。

本实施例采取眼球中心为主电极、角膜外围为副电极的方式，也与角膜神经的实际分布相适应，主电极具有较大的接触面积，可以捕获更多的信号，利于进行综合评估，而副电极具有较小的接触面积，捕获相对较少的信号，不会形成浪费。

本实施例通过处理器可以对电生理信号进行放大、滤波等分析处理，从而得到真实的电生理信号，并方便角膜功能的准确评估。

总之，本实施例创造性的提出了柔性阵列电极，为多通道准确测量角膜电生理信号成为了可能，为科学、客观的方式监测角膜感觉功能提供帮助。

作为本实施例的改进，电极安装位为十字形，主电极设置在十字形的中心，副电极沿十字形的四个方向设置。这样电极就形成了一个十字形的阵列。

同时，在任一方向上可以设置1－5个，具体数量的根据实际需要进行调整。

通过多次实验验证，本发明人认为2－3个更为合适。放置太多电极会导致对角膜刺激增加，且电极间距离过近会导致记录信号串联，相互影响记录效果。

作为本实施例的改进，电极安装位为圆形，主电极设置在圆形的中心，副电极在主电极的外围均匀设置。副电极设置多圈，任一圈的副电极呈均匀

同时，随着直径的增大，副电极的数量也均匀增多。

布置形式包括但不仅限本实施例示出的第一圈为四个、第二圈为八个的布置形式。

圆形电极形状类似碗，单面凹陷，可以完美贴合角膜曲率，减小阻抗，使记录更准确，且电极可以记录到角膜各个方向和位置的信号，实现精确定位病变位置。

且圆形电极基底无记录电极部分进行镂空设计，镂空形状不限于圆形，镂空位置也不限制，大小不限，主要用于测量角膜敏感度所需的其他接触性刺激方式，如吹风，针刺等。

作为本实施例的改进，分析系统包括接收器10、滤波器11、放大器12和电生理软件PC端13。接收器可以是各种型号的接收器，通过导线与测量电极电连通，进行数据传输，滤波器的高通1Hz，低通为10kHz，放大器(x1000)以及PC端电生理软件(RetiMINER4.0)。通过多次叠加记录(3－5次)计算多次测量的平均值显示在软件上，再自动滤过0.3－5HZ以外的其他杂波，并编写寻峰算法自动寻找一定范围内超出规定振幅阈值的波峰和波谷并进行标记，形成最终的波形结果。如图7所示，为采用该分析系统记录的角膜电活动的频谱图。其幅值呈均匀的周期变化，表明可以准确的捕捉到角膜信号。而当在角膜表面滴加麻醉剂丙美卡因后角膜电活动受到抑制后消失，如图8所示。

第二实施例

如图5所示，与第一实施例不同的是本实施例还包括用于对角膜区域施加不同强度刺激信号的电刺激诱发器14。电刺激诱发器可以是各种电子针疗仪等现有技术，具体规格及型号并不限定。

电极放置方式可以采取以下两种方式：

1.上下眼睑各放置一个刺激点形成回路产生电流。

2.一个电极放置于角膜中央(可与角膜电极共用)，另一个电极放置于上或下眼睑形成回路。

另外，电刺激的波形采取非对称双向脉冲波，脉冲宽度0.1–0.5ms，0–30V，脉冲频率1－100Hz。使用时，可以根据需要调整到合适的数值进行试验。

电刺激诱发器的作用在于运用不同强度梯度的电刺激诱发的角膜神经的巅峰放电效果不同，由此比较各种疾病模型中角膜神经的功能情况。

第三实施例

如图6所示，与第二实施例不同的是本实施例还包括柔性接触镜15，柔性接触镜为采用硅水凝胶或水凝胶制成的盖碗形薄片，类似于隐形眼镜，其盖合于眼球上，具有一定的吸附作用，当将电极组放置于柔性接触镜的内凹面时，可以对电极形成良好的限位固定作用，从而得到稳定可靠的测量信号。

为方便折卸，柔性接触镜与柔性阵列电极相互独立设置，只是在使用时，将柔性阵列电极放置在柔性接触镜上即可。

作为一种选择，也可以将柔性阵列电极固定在柔性接触镜内侧，两者形成为一体结构，这样可以达到更佳的固定效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.角膜神经电生理测量仪，其特征在于：包括柔性阵列电极和分析系统，所述柔性阵列电极包括柔性基底和固合在柔性基底上的电极组，所述柔性基底设置有电极安装位和测量电极位，所述电极组包括设置在电极安装位中心的主电极和多个呈阵列设置在主电极外围四个象限的副电极，所述测量电极位设置有多个测量电极，多个测量电极分别通过导线与主电极及副电极一一对应电连通，所述分析系统通过导线与测量电极电连通，对测得的电信号进行分析、评估和显示。

2.根据权利要求1所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：所述柔性基底为采用电热膜材料制成的厚度为8－12μm的长方膜片。

3.根据权利要求2所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：长方膜片的中部设置所述的电极安装位，长方膜片的两端各设置一所述的测量电极位。

4.根据权利要求3所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：所述电极安装位为十字形，所述主电极设置在十字形的中心，所述副电极沿十字形的四个方向设置。

5.根据权利要求3所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：所述电极安装位为圆形，所述主电极设置在圆形的中心，所述副电极在主电极的外围均匀设置。

6.根据权利要求1所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：所述分析系统包括接收器、滤波器、放大器和电生理软件PC端。

7.根据权利要求1所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：还包括用于对角膜区域施加不同强度刺激信号的电刺激诱发器。

8.根据权利要求1所述的角膜神经电生理测量仪，其特征在于：还包括用于对电极进行限位固定的柔性接触镜，所述柔性接触镜具有与眼球相适应的弧形面，所述电极组设置在弧形面内。

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