CN116440408B - 植入式刺激系统、方法、植入式设备、设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种植入式刺激系统、方法、植入式设备、设备和存储介质，所述植入式刺激系统包括：体外设备，用于监测目标对象的生物信号，并在所述生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量并根据所述生物信号生成脉冲信息；植入式设备，用于在接收到所述无线能量后，根据所述脉冲信息输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经。本申请的体外设备实时监测目标对象的生物信号，在生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。植入式设备接收到无线能量后，根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经，对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。

Description

植入式刺激系统、方法、植入式设备、设备和存储介质
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种植入式刺激系统、方法、植入式设备、设备和存储介质。
背景技术
外周神经一般位于大脑或脊髓之外，目前常用的治疗慢性疼痛的方法，外周神经刺激(PeripheralNerveStimulation，PNS)，通过在患者的外周神经旁边植入一个类似电线的电极，电极通常与一个用于发射电信号的外部设备连接，电能通过一个或几个电极从发电机输送到神经电极，即可产生电刺激来缓解疼痛，患者还可以通过打开和关闭外部设备、以及根据需要调整刺激参数来控制刺激程度。
传统的神经刺激控制系统，不同程控模式对应的刺激参数为预先设定的定值，且是在植入后医生多次对患者的外周神经刺激强度进行滴定，检测刺激阈值得到的。而在患者长期治疗的情况下，刺激参数会随着时间的推移发生变化，调整刺激参数需要医生再次进行滴定，降低了神经刺激控制系统的可用性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种植入式刺激系统、方法、植入式设备、设备和存储介质，用于解决现有技术中刺激参数为预先设定的定值，需要医生多次进行滴定才能调整，降低了神经刺激控制系统的可用性的问题。
第一方面，本申请提供了一种植入式刺激系统。所述系统包括：
体外设备，用于监测目标对象的生物信号，在所述生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量并根据所述生物信号生成脉冲信息；
植入式设备，用于在接收到所述无线能量后，根据所述脉冲信息输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经。
在其中一个实施例中，所述生物信号包括第一生物信号；所述体外设备在所述第一生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量并根据所述第一生物信号生成脉冲信息；其中，所述生物信号符合第一刺激条件的判断方式，包括：
计算所述第一生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第一预设阈值，则认为符合第一刺激条件。
所述体外设备，还用于在所述第一生物信号发生变化时，根据变化的所述第一生物信号调整所述脉冲信息；
所述植入式设备，还用于根据调整后的所述脉冲信息，输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经。
在其中一个实施例中，所述体外设备包括：
第一信号获取模块，用于获取所述第一生物信号；
第一处理模块，用于在所述生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量，并根据所述第一生物信号生成脉冲信息；还用于在所述第一生物信号发生变化时，根据变化的所述第一生物信号调整所述脉冲信息；
贴片，用于将所述无线能量和所述脉冲信息传输至所述植入式设备；
其中，所述第一信号获取模块包括呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个。
在其中一个实施例中，所述贴片包括：
贴片本体；
发射线圈，设置于所述贴片本体内，用于将所述无线能量和所述脉冲信息传输至所述植入式设备。
在其中一个实施例中，所述植入式设备包括：
接收线圈，用于接收所述无线能量和所述脉冲信息；
调制解调模块，用于对所述脉冲信息进行解码，得到解码信息；
脉冲发生模块，用于根据所述解码信息，对所述无线能量进行处理，产生对应的刺激脉冲；
刺激电极，用于将所述刺激脉冲传递至所述外周神经。
在其中一个实施例中，所述生物信号包括第二生物信号；
所述植入式设备还包括：
第二信号获取模块，用于获取所述第二生物信号；
第二处理模块，用于处理所述第二生物信号；
所述调制解调模块，还用于对处理后的所述第二生物信号进行编码，得到编码信息；
所述接收线圈，还用于发送所述编码信息至所述体外设备，以使所述体外设备根据所述编码信息调整所述脉冲信息。
其中，所述第二信号获取模块包括加速度传感器或压力传感器。
在其中一个实施例中，所述植入式设备包括管壁和悬臂梁，所述悬臂梁垂直设置于所述管壁的内测；
所述第二信号获取模块设置于所述悬臂梁远离所述管壁一侧的端面上，并与所述第二处理模块信号连接。
在其中一个实施例中，所述刺激脉冲对应有刺激参数；
所述植入式设备，还用于测量神经界面阻抗；
所述体外设备，还用于计算所述神经界面阻抗与预设阻抗差值，若该差值超过预设阻抗阈值，则根据所述神经界面阻抗调整刺激参数，其中，所述刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽及刺激频率。
在其中一个实施例中，所述系统还包括：
辅助模块，用于为所述体外设备供电，并调节所述体外设备的程控模式；
所述辅助模块包括：
充电单元，用于为所述体外设备供电；
操控单元，用于在与所述体外设备建立连接后，调节所述体外设备的程控模式。
第二方面，本申请还提供了一种植入式刺激方法，所述方法包括：
体外设备监测目标对象的生物信号；
在所述生物信号符合第一刺激条件时，体外设备产生无线能量并根据所述生物信号生成脉冲信息；
植入式设备接收到所述无线能量后，根据所述脉冲信息输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经。
在其中一个实施例中，所述生物信号包括第一生物信号，所述第一生物信号来源于呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个；
所述生物信号符合第一刺激条件的判断方式，包括：
计算所述第一生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第一预设阈值，则认为符合第一刺激条件。
在其中一个实施例中，所述植入式设备输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经之后，还包括：
所述体外设备根据所述第一生物信号，调整所述脉冲信息；
所述植入式设备根据调整后的所述脉冲信息，输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经。
在其中一个实施例中，所述生物信号还包括第二生物信号，所述第二生物信号来源于设置于所述植入式设备内的加速度传感器或压力传感器；
所述方法还包括：
体外设备根据所述第一生物信号和/或所述第二生物信号，调整所述脉冲信息；
所述植入式设备根据调整后的所述脉冲信息，输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经。
在其中一个实施例中，所述刺激脉冲对应有刺激参数；
所述方法还包括：
所述植入式设备测量神经界面阻抗；
所述体外设备计算所述神经界面阻抗与预设阻抗差值，若该差值超过第二预设阈值，则根据所述神经界面阻抗调整刺激参数，其中，所述刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽及刺激频率。
在其中一个实施例中，所述根据所述神经界面阻抗调整刺激参数，包括：
根据所述神经界面阻抗与刺激阈值电压的线性关系获取对应的刺激阈值电压；
根据所述刺激阈值电压查询对应的所述刺激参数。
第三方面，本申请还提供了一种植入式设备，所述设备包括：
接收线圈，用于接收外部输入的无线能量和脉冲信息；
储能模块，用于存储所述无线能量，为所述植入式设备提供电能；
第二信号获取模块，用于获取第二生物信号；
第三处理模块，用于存储所述脉冲信息并监测所述第二生物信号，在所述第二生物信号符合第二刺激条件时，输出触发信号；
脉冲发生模块，用于响应于所述触发信号，根据所述脉冲信息，对所述电能进行处理，产生对应的刺激脉冲；
刺激电极，用于将所述刺激脉冲传递至目标对象的外周神经。
第四方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第二方面中任一项所述的方法的步骤。
第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第二方面中任一项所述的方法的步骤。
上述植入式刺激系统、方法、植入式设备、设备和存储介质，至少具有以下优点：
本申请的体外设备实时监测目标对象的生物信号，在生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。植入式设备接收到无线能量后，根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经。本申请可根据监测的生物信号输出对应的刺激脉冲，对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中植入式刺激系统的结构框图；
图2为一个实施例中体外设备的结构框图；
图3为一个实施例中第一处理模块的结构框图；
图4为一个实施例中植入式设备的结构框图；
图5为另一个实施例中植入式设备的结构框图；
图6为一个实施例中加速度传感器的安装示意图；
图7为另一个实施例中植入式刺激系统的结构框图；
图8为另一个实施例中植入式刺激方法的流程示意图；
图9为另一个实施例中植入式设备的结构框图；
图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
附图标记说明：
1、植入式设备；101、管壁；102、悬臂梁；103、第二信号获取模块。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为了阐释的目的而描述了本发明的一些示例性实施例，需要理解的是，本发明可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
请参阅图1，在一个可行的实施例中，本申请实施例提供了一种植入式刺激系统，包括：体外设备和植入式设备。
体外设备，设置于目标对象的体外，用于监测目标对象的生物信号，并在生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量并根据生物信号生成脉冲信息。
植入式设备，通过手术预先植入目标对象体内，用于在接收到无线能量后，根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经。
具体地说，目标对象为需要进行外周神经刺激的患者，患者的生物信号可以为具有周期性且重复的信号，例如患者的心率信号、呼吸信号、脉搏信号、血氧信号等，体外设备通过解析上述实时采集的生物信号，并判断该生物信号是否符合第一刺激条件，来确定对应的刺激参数。其中，该第一刺激条件可根据患者正常状态时的标准生物信号预先设定，可以为阈值范围，也可以为特定的动作，例如吸气阶段。
脉冲信息关联于刺激参数，其中，刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽、刺激频率等，通常是在植入手术后1周、2周、4周等进行多次的随访滴定得到的。该刺激参数在确定后即为一个定值，若需调整则需要医生再次进行多次滴定。而刺激参数随着患者的长期治疗、病情发展，会随着时间的推移发生变化，从而降低了刺激的效果，甚至会对神经界面造成损伤。鉴于此，本申请在初始刺激参数的基础上，根据实时监测的患者生物信号，来确定输出的脉冲信息。例如植入式刺激系统包括程控模式1和程控模式2，程控模式1对应的生物信号范围为a1～a2、程控模式2对应的生物信号范围为a2～a3，若生物信号1的数值位于a1～a2，则生成的脉冲信息为程控模式1对应的刺激参数1。进一步的，还可将程控模式1对应的生物信号范围进行细化，例如细分为a1～a1+△a～a1+2△a～a2，则相应的脉冲信息也设置为四个级别，其中a1对应刺激参数1、a1+△a对应刺激参数1+△b、以此类推，刺激参数的数值逐渐增加。若生物信号1的数值位于a1～a1+△a，则初始脉冲信息为刺激参数1，若治疗过程中，生物信号1的数值增加到a1+△a～a1+2△a范围内，则相应的将脉冲信息调整为刺激参数1+△b，从而增加刺激强度。进一步的，若经过治疗后，生物信号1的数值再次降低到a1～a1+△a范围内，则将脉冲信息调整回刺激参数1。
体外设备可与植入式设备耦合连接，并传输无线能量到植入式设备，为其提供电能；同时体外设备还可与植入式设备进行数据交互，以使植入式设备按照体外设备的设定，输出相应的刺激脉冲。可选地，目标对象可在特定时间预先开启体外设备，例如目标对象患有阻塞性睡眠呼吸暂停疾病(obstructive sleep apnea,OSA)，通过刺激一侧或者两侧外周神经之一的舌下神经，使其在目标对象处于吸气状态时刺激舌下神经，引起舌下肌肉收缩，从而使得目标对象的呼吸通道扩大，治疗阻塞性睡眠呼吸暂停。目标对象在睡觉前开启体外设备，使其在睡眠时间内监测呼吸信号，并在吸气状态时驱使植入式设备输出刺激脉冲，刺激舌下神经；同时，体外设备还根据呼吸信号或其他生物信号的变化，按照预设规则调整脉冲信息，从而自动调整植入式设备的刺激力度，以达到更精准的治疗效果。可选的，目标对象还可按时开启体外设备，体外设备为植入式设备供电，进行定期的刺激治疗；在治疗过程中，体外设备实时监测目标对象的生物信号，并根据生物信号自动调整脉冲信息，进而调整植入式设备的刺激力度。
将植入式刺激系统拆分为高度集成的体外设备和植入式设备，通过利用发射线圈和贴片构成的磁感应链路实现体外第一处理模块和植入物设备之间的能量传输，不需要再设置植入在体内的导线，并且可以减小电源体积，或者完全取消使用电源，极大的减小了需要植入用户体内的装置体积，减小了用户需要进行手术的次数和手术创口面积，降低手术带来的痛苦，提高了整个系统的安全性和实用性。
上述植入式刺激系统，体外设备实时监测目标对象的生物信号，在生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。植入式设备接收到无线能量后，根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经，对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。
请参阅图2，在一个可行的实施例中，体外设备包括：第一信号获取模块、第一处理模块和贴片。
第一信号获取模块，用于获取第一生物信号，其中，生物信号包括第一生物信号。可选地，第一信号获取模块包括呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个。应理解，上述传感器种类仅为一种示例，实际应用中可根据治疗需要采用其他传感器，例如用于采集心率或心电图的传感器、上述提及的血氧传感器等。
第一处理模块，用于对实时采集的第一生物信号进行解析，判断第一生物信号是否符合预设的第一刺激条件，并在满足第一刺激条件时，产生无线能量，为植入式设备供电。同时，第一处理模块根据第一生物信号，确定刺激策略，生成相应的脉冲信息。其中，生物信号符合第一刺激条件的判断方式，包括：
计算第一生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第一预设阈值，则认为符合第一刺激条件。
贴片，用于在体外设备和植入式设备之间建立无线传输链路，将无线能量和脉冲信息传输至植入式设备。
请参阅图3，可选地，第一处理模块包括：电源模块、第一处理模块、信号发生模块及通信模块。
电源模块，包括储能电池和电源管理芯片，能够重复充放电，为体外设备提供稳定的直流电源。
信号发生模块，用于将电源模块提供的电压转换为高频的电信号。
通信模块，用于接收能量协议和通信协议的协议数据，其中，协议数据包括无线充电协议Qi协议、Air-Fuel协议和通信协议NFC。通信模块使用充电协议将信号发生模块输出的高频的电信号传输至贴片端，同时，通信模块使用通信协议将第一处理模块输出的脉冲信息传输至贴片端，形成通信回路，以实现对植入物设备的精准控制。
进一步的，体外设备还包括壳体，第一处理模块设置于壳体内，以确保第一处理模块的电气安全性。
贴片，治疗时被放置于目标对象的体表，且尽量靠近植入式设备的安装位置，用于将无线能量和脉冲信息通过耦合的方式，传输至目标对象体内的植入式设备。
可选地，贴片包括：贴片本体和发射线圈。发射线圈设置于贴片本体内侧。
贴片本体的一面具有粘贴物质，使用时可粘贴于目标对象的体表上。贴片本体的另一面设置有连接卡口，相应的，壳体上也设置有对应的连接卡口，通过两个连接卡口，可在治疗时将第一处理模块和贴片相连接，方便使用。需要说明的是，连接卡口具有电连接功能，即设置于壳体上的连接卡口与第一处理模块电连接，设置于贴片本体的连接卡口与发射线圈电连接，在两个连接卡口卡合后，第一处理模块通过连接卡口，将电信号和脉冲信息传输至发射线圈，再通过发射线圈传输至植入式设备。应理解，贴片本体还可采用其它方式固定于目标对象的体表上，例如贴片本体的两端设置有固定连接件，两个连接件通过松紧带或魔术贴连接，以使贴片本体保持固定、不产生移位。
发射线圈，与植入式设备构成磁感应链路，将第一处理模块输出的无线能量和脉冲信息耦合至植入式设备，为植入式设备提供工作电能，以及与植入式设备进行数据交互。
需要说明的是，上述实施例中的第一信号获取模块可根据需要设置于贴片本体内，或设置于第一处理模块所处的壳体内。例如，在第一信号获取模块包括呼吸传感器或应力传感器时，可设置于贴片本体内，以获取更精确的呼吸数据或应力数据。在第一信号获取模块包括血氧传感器、睡姿传感器时，可将其设置于壳体内。
上述实施例中，体外设备一方面实时监测目标对象的第一生物信号，在第一生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的第一生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。另一方面还在治疗过程中，根据监测的第一生物信号调整脉冲信息，以对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。
请参阅图4，在一个可行的实施例中，植入式设备包括：接收线圈、调制解调模块、脉冲发生模块和刺激电极。
接收线圈，与贴片的发送线圈耦合连接，用于接收无线能量和脉冲信息。
调制解调模块，在接收到无线能量后启动，对脉冲信息进行解码，得到解码信息。
脉冲发生模块，在接收到无线能量后启动，用于根据解码信息，对无线能量进行处理，产生对应的刺激脉冲。其中，无线能量的处理包括整流、滤波。
刺激电极，安装于外周神经上，用于将刺激脉冲传递至外周神经，例如如脊髓神经、骶神经、舌下神经。
请参阅图5，在一个可行的实施例中，植入式设备还包括：第二信号获取模块、第二处理模块。
第二信号获取模块，用于获取第二生物信号，其中，生物信号包括第二生物信号，可选地，第二信号获取模块包括加速度传感器或压力传感器。应理解，上述传感器种类仅为一种示例，实际应用中可根据治疗需要采用其他传感器。
第二处理模块，用于处理第二生物信号，将生物信号转换为对应的电信号。
调制解调模块，还用于对处理得到的电信号进行编码，得到编码信息。
接收线圈，还用于发送编码信息至体外设备，以使体外设备根据编码信息进一步调整脉冲信息。
为方便描述，以下以本申请的植入式设备应用于阻塞性睡眠呼吸暂停疾病为例来进行说明：
请参阅图6，植入式设备内设置有加速度传感器，为提高感应数据的精确度，本实施例中的加速度传感器为六轴传感器，第二处理模块通过数据融合算法计算加速度数据和陀螺仪数据，得到角度数据。该角度数据经调制解调模块进行编码后，再通过接收线圈传输至体外的第一处理模块。第一处理模块通过例如查表法、或根据目标对象的生物信号预先训练的深度神经网络模型，计算得到与刺激波形相关的脉冲信息，并传输回植入式设备，植入式设备根据该脉冲信息对外周神经进行刺激，从而达到精准控制舌头位置的作用。
进一步的，为提高加速度传感器的灵敏度，本申请在对加速度传感器的设置位置进行了设计，从图6中可见，本申请的植入式设备1还包括管壁101和悬臂梁102，且悬臂梁102固定设置于管壁101的内测，并与管壁101相垂直，在第二信号获取模块103为加速度传感器时，该加速度传感器设置于悬臂梁远离管壁一端的端面上，并与第二处理模块信号连接，将检测的角度数据传输至第二处理模块。采用这种结构，可增加加速度传感器轴向的灵敏度。例如植入式设备位于下颌、且与颏舌肌和颏舌骨肌呈固定的角度。当颏舌肌和颏舌骨肌发生轻微的变换，即可反应到带有悬臂梁的加速度传感器上。
上述实施例中，植入式设备一方面接收体外设备的无线能量和脉冲信息，并根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经；另一方面还在上电后实时监测目标对象的第二生物信号并反馈至体外设备，以使体外设备及时调整脉冲信息，从而实现闭环的神经刺激效果。
在一个可行的实施例中，植入式设备，还用于测量神经界面阻抗。
体外设备，还用于计算神经界面阻抗与预设阻抗差值，若该差值超过第二预设阈值，则根据神经界面阻抗调整刺激参数，其中，刺激参数与刺激脉冲相对应，且刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽及刺激频率。
可选的，体外设备根据神经界面阻抗调整刺激参数，包括：
根据神经界面阻抗与刺激阈值电压的线性关系获取对应的刺激阈值电压；根据刺激阈值电压查询对应的刺激参数。
具体地说，本实施例采用电化学阻抗谱(EIS)测量系统来测量神经界面阻抗。应理解，EIS是一种用于检测电化学系统内部发生的过程的安全扰动技术，该系统采用比例式测量法，测量电池在一定频率范围内的阻抗，在已知电阻上施加交流电流信号，并测量第一响应电压；然后在未知阻抗上施加相同的交流电流信号，并测量第二响应电压，对响应电压执行离散傅里叶变换，确定每次测量的实值和虚值，并根据公式：未知阻抗＝(第二响应电压/第一响应电压)*已知电阻，即可得到未知阻抗。
具体到本实施例中，植入式设备在刺激电极的两端产生交流电流信号，形成电极回路，采用上述比例式测量法测量神经界面阻抗，并采用数字传感器，例如ADI的AD9541，将神经界面阻抗对应的模拟信号转换为数字信号，再传输至体外设备。其中，刺激阈值电压即为神经界面阻抗对应的响应电压，且刺激阈值电压对应的刺激参数为历次医生经过多次滴定获取的。通过分析历史数据，建立神经界面阻抗、刺激阈值电压、以及刺激参数的线性关系的表格，在计算得到新的神经界面阻抗后，通过查询表格，即可获知待调整的刺激参数。
请参阅图7，本申请实施例提供的一种植入式刺激系统，还包括：辅助模块。
辅助模块，用于为体外设备供电，并调节体外设备的程控模式。
可选的，辅助模块包括：充电单元和操控单元。
充电单元，可将交流电转换为适合体外设备的直流电，为体外设备供电。
操控单元，用于在与体外设备建立连接后，调节体外设备的程控模式。可选的，操控单元可选用液晶屏，通过与体外设备的第一处理模块通信连接，可显示体外设备的充电状态，例如剩余电量、充电中等信息。同时，用户还可通过液晶屏选择体外设备的程控模式。可选的，操控单元还可采用显示灯和按键的方式，例如电量低于预设低电量时显示红灯，高于预设高电量时显示绿灯，充电时红灯闪烁。同时，通过按键的加键或减键调节程控模式。
上述实施例中，体外设备可通过辅助模块获取电源，同时还可通过辅助模块对体外设备的工作模式进行调节，以方便用户使用。
上述植入式刺激系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的植入式刺激系统的植入式刺激方法。该方法所提供的解决问题的实现方案与上述系统中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个植入式刺激方法实施例中的具体限定可以参见上文中对于植入式刺激系统的限定，在此不再赘述。
请参阅图8，在一个可行的实施例中，本申请实施例提供了一种植入式刺激方法，包括：
步骤S802，体外设备监测目标对象的生物信号，在生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量，并根据生物信号生成脉冲信息。
步骤S804，植入式设备接收到无线能量后，根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经。
可选地，生物信号包括第一生物信号，第一生物信号来源于呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个。
生物信号符合第一刺激条件的判断方式，包括：
计算第一生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第一预设阈值，则认为生物信号符合第一刺激条件。
上述实施例中，体外设备实时监测目标对象的生物信号，在生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。植入式设备接收到无线能量后，根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经，对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。
在一个可行的实施例中，植入式设备输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经之后，还包括：
体外设备根据第一生物信号，调整脉冲信息；
植入式设备根据调整后的脉冲信息，输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经。
上述实施例中，体外设备一方面实时监测目标对象的第一生物信号，在第一生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的第一生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。另一方面还在治疗过程中，根据监测的第一生物信号调整脉冲信息，以对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。
在一个可行的实施例中，生物信号还包括第二生物信号，第二生物信号来源于加速度传感器或压力传感器；
本申请实施例的植入式刺激方法，还包括：
体外设备根据第一生物信号和/或第二生物信号，调整脉冲信息；
植入式设备根据调整后的脉冲信息，输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经。
上述实施例中，体外设备一方面实时监测目标对象的第一生物信号，在第一生物信号符合第一刺激条件时，根据监测的第一生物信号生成对应的脉冲信息，同时生成无线能量为植入式设备供电。另一方面还在治疗过程中，根据监测的第一生物信号和植入式设备传输的第二生物信号调整脉冲信息，以对外周神经进行精准刺激，达到闭环的神经刺激效果。
在一个可行的实施例中，刺激脉冲对应有刺激参数；
本申请实施例的植入式刺激方法，还包括：
植入式设备测量神经界面阻抗；
体外设备计算神经界面阻抗与预设阻抗差值，若该差值超过第二预设阈值，则根据神经界面阻抗调整刺激参数，其中，刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽及刺激频率。
可选地，根据神经界面阻抗调整刺激参数，包括：
根据神经界面阻抗计算对应的刺激阈值电压；根据刺激阈值电压查询对应的刺激参数。
其中，为了使得本领域技术人员充分理解本申请，以下对本申请的植入式刺激方法的步骤进行详细说明：
在一种应用场景中，患者将固定有第一处理模块的贴片粘贴于体表上，打开第一处理模块的电源开关，第一处理模块上电后输出无线能量和预设的脉冲信息，通过贴片耦合至植入式设备，植入式设备根据脉冲信息输出对应的刺激脉冲至患者的外周神经，进行治疗。治疗过程中，第一处理模块实时监测患者的生物信号，其中，生物信号包括来源于体外设备的第一生物信号、以及来源于植入式设备的第二生物信号。第一处理模块根据生物信号调整脉冲信息的数值，植入式设备根据调整后的脉冲信息输出对应的刺激脉冲。
在另一种应用场景中，患者将固定有第一处理模块的贴片粘贴于体表上，打开第一处理模块的电源开关，第一处理模块上电后监测患者的生物信号，其中，生物信号包括来源于体外设备的第一生物信号。若第一生物信号符合第一刺激条件，则输出无线能量和第一生物信号对应的脉冲信息，植入式设备根据该脉冲信息输出对应的刺激脉冲至患者的外周神经，进行治疗。治疗过程中，第一处理模块根据第一生物信号调整脉冲信息的数值，植入式设备根据调整后的脉冲信息输出对应的刺激脉冲。
在另一种应用场景中，患者将固定有第一处理模块的贴片粘贴于体表上，打开第一处理模块的电源开关，第一处理模块上电后监测患者的生物信号，其中，生物信号包括来源于体外设备的第一生物信号。若第一生物信号符合第一刺激条件，则输出无线能量和第一生物信号对应的脉冲信息，植入式设备根据该脉冲信息输出对应的刺激脉冲至患者的外周神经，进行治疗。治疗过程中，植入式设备实时监测第二生物信号并传输至第一处理模块，第一处理模块根据第一生物信号和/或第二生物信号调整脉冲信息的数值，植入式设备根据调整后的脉冲信息输出对应的刺激脉冲。
进一步的，在治疗一段时间后，植入式设备将刺激电极配置为单极阴极，自动测量神经界面阻抗Z’，若Z’与初始阻抗Z的差值在第二预设阈值范围内，则继续保持当前的刺激参数。若差值超出第二预设阈值，则根据单极阴极电极配置下，神经界面阻抗与刺激阈值电压的线性关系，得出刺激阈值电压值。再通过查表法，确定不同阈值电压下的刺激参数并更新。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
请参阅图9，在一个可行的实施例中，本申请实施例提供了一种植入式设备，包括：
接收线圈，用于接收外部输入的无线能量和脉冲信息。
储能模块，用于存储所述无线能量，为植入式设备提供电能。
第二信号获取模块，用于获取第二生物信号。其中，第二信号获取模块包括加速度传感器和压力传感器。
第三处理模块，用于存储脉冲信息并监测第二生物信号，在第二生物信号符合第二刺激条件时，输出触发信号。其中，第二刺激条件的判断方式包括：计算第二生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第三预设阈值，则认为符合第二刺激条件。
脉冲发生模块，用于响应于触发信号，根据脉冲信息，对储能模块提供的电能进行处理，产生对应的刺激脉冲。
刺激电极，用于将刺激脉冲传递至目标对象外周神经。
可选的，植入式设备还包括：通信模块。
通信模块，用于接收并存储外部输入的协议数据，其中，协议数据包括能量协议数据和通信协议数据；
脉冲发生模块，用于基于协议数据，对脉冲信息和储能模块提供的电能进行处理，产生对应的刺激脉冲。
可选的，植入式设备还包括：存储器。
存储器，用于存储植入式设备运行过程中接收或生成的数据，例如脉冲信息、第二生物信号。
上述植入式设备，预先将体外设备输入的无线能量和脉冲信息存储起来，并实时监测患者的第二生物信号，在第二生物信号符合第二刺激条件时，按照输入的脉冲信息，产生对应的刺激脉冲，对患者进行治疗。治疗过程中，植入式设备还可根据当前的第二生物信号的数值，调整脉冲信息，在无需体外设备的情况下，也能实现闭环的神经刺激效果。
在一个可行的实施例中，本申请实施例提供了一种植入式刺激方法，包括：
监测目标对象的第二生物信号；
在第二生物信号符合第二刺激条件时，根据预先存储的脉冲信息，输出对应的刺激脉冲至目标对象的外周神经。
上述植入式刺激方法，预先将外部输入的无线能量和脉冲信息存储起来，并实时监测患者的第二生物信号，在第二生物信号符合第二刺激条件时，按照输入的脉冲信息，产生对应的刺激脉冲，对患者进行治疗。治疗过程中，植入式设备还可根据当前的第二生物信号的数值，调整脉冲信息，实现闭环的神经刺激效果。
在一个可行的实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(Input/Output，简称I/O)和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储上述植入式刺激方法中的数据。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种植入式刺激方法。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个可行的实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述植入式刺激方法中的方法步骤。
在一个可行的实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述植入式刺激方法中的方法步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的患者信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和分析数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种植入式刺激系统，其特征在于，所述系统包括：
体外设备，用于监测目标对象的生物信号，其中，所述生物信号包括第一生物信号和第二生物信号；所述体外设备在所述第一生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量并根据所述第一生物信号生成脉冲信息；所述第一生物信号由呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个获得；
植入式设备，用于在接收到所述无线能量后，根据所述脉冲信息输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经；
所述体外设备，还用于根据所述第一生物信号和所述第二生物信号调整所述脉冲信息；
其中，所述植入式设备包括管壁和悬臂梁，所述悬臂梁垂直设置于所述管壁的内测；所述第二生物信号是由设置于所述悬臂梁远离所述管壁一侧的端面上的速度传感器或压力传感器获得的；
所述体外设备包括第一信号获取模块和贴片，所述第一信号获取模块用于获取所述第一生物信号，所述第一信号获取模块设置于所述体外设备的壳体内或所述贴片的本体内，当所述第一信号获取模块设置于所述体外设备的壳体内时，所述第一信号获取模块通过所述壳体与所述贴片电连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一生物信号符合第一刺激条件的判断方式，包括：
计算所述第一生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第一预设阈值，则认为符合第一刺激条件。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述体外设备包括：
第一处理模块，用于在所述第一生物信号符合第一刺激条件时，产生无线能量，并根据所述第一生物信号生成脉冲信息；还用于在所述第一生物信号发生变化时，根据变化的所述第一生物信号调整所述脉冲信息；
所述贴片，用于将所述无线能量和所述脉冲信息传输至所述植入式设备；
其中，所述第一信号获取模块包括呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述贴片包括：
贴片本体；
发射线圈，设置于所述贴片本体内，用于将所述无线能量和所述脉冲信息传输至所述植入式设备。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述植入式设备包括：
接收线圈，用于接收所述无线能量和所述脉冲信息；
调制解调模块，用于对所述脉冲信息进行解码，得到解码信息；
脉冲发生模块，用于根据所述解码信息，对所述无线能量进行处理，产生对应的刺激脉冲；
刺激电极，用于将所述刺激脉冲传递至所述外周神经。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述植入式设备还包括：
第二信号获取模块，用于获取所述第二生物信号；
第二处理模块，用于处理所述第二生物信号；
所述调制解调模块，还用于对处理后的所述第二生物信号进行编码，得到编码信息；
所述接收线圈，还用于发送所述编码信息至所述体外设备，以使所述体外设备根据所述编码信息调整所述脉冲信息；
其中，所述第二信号获取模块包括加速度传感器或压力传感器。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述刺激脉冲对应有刺激参数；
所述植入式设备，还用于测量神经界面阻抗；
所述体外设备，还用于计算所述神经界面阻抗与预设阻抗差值，若该差值超过第二预设阈值，则根据所述神经界面阻抗调整刺激参数，其中，所述刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽及刺激频率。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
辅助模块，用于为所述体外设备供电，并调节所述体外设备的程控模式；
所述辅助模块包括：
充电单元，用于为所述体外设备供电；
操控单元，用于在与所述体外设备建立连接后，调节所述体外设备的程控模式。
9.一种植入式刺激方法，其特征在于，所述方法包括：
体外设备监测目标对象的生物信号；其中，所述生物信号包括第一生物信号和第二生物信号；
在所述第一生物信号符合第一刺激条件时，体外设备产生无线能量并根据所述第一生物信号生成脉冲信息；所述第一生物信号由呼吸传感器、血氧传感器、应力传感器和睡姿传感器中的至少一个获得；
植入式设备接收到所述无线能量后，根据所述脉冲信息输出对应的刺激脉冲至所述目标对象的外周神经；
所述体外设备还根据所述第一生物信号和所述第二生物信号调整所述脉冲信息；
其中，所述植入式设备包括管壁和悬臂梁，所述悬臂梁垂直设置于所述管壁的内测；所述第二生物信号是由设置于所述悬臂梁远离所述管壁一侧的端面上的速度传感器或压力传感器获得的；
所述体外设备包括第一信号获取模块和贴片，所述第一信号获取模块用于获取所述第一生物信号，所述第一信号获取模块设置于所述体外设备的壳体内或所述贴片的本体内，当所述第一信号获取模块设置于所述体外设备的壳体内时，所述第一信号获取模块通过所述壳体与所述贴片电连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一生物信号符合第一刺激条件的判断方式，包括：
计算所述第一生物信号和预设标准值的差值，若该差值超过第一预设阈值，则认为符合第一刺激条件。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述刺激脉冲对应有刺激参数；
所述方法还包括：
所述植入式设备测量神经界面阻抗；
所述体外设备计算所述神经界面阻抗与预设阻抗差值，若该差值超过第二预设阈值，则根据所述神经界面阻抗调整刺激参数，其中，所述刺激参数包括刺激幅值、刺激脉宽及刺激频率。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述神经界面阻抗调整刺激参数，包括：
根据所述神经界面阻抗与刺激阈值电压的线性关系获取对应的刺激阈值电压；
根据所述刺激阈值电压查询对应的所述刺激参数。
13.一种植入式设备，其特征在于，所述设备包括：
接收线圈，用于接收外部输入的无线能量和脉冲信息；其中，所述脉冲信息是体外设备在第一生物信号符合第一刺激条件时，根据所述第一生物信号生成的；
储能模块，用于存储所述无线能量，为所述植入式设备提供电能；
管壁和悬臂梁，所述悬臂梁垂直设置于所述管壁的内测；
第二信号获取模块，设置于所述悬臂梁远离所述管壁一侧的端面上，用于获取第二生物信号；
所述体外设备，还用于根据所述第一生物信号和所述第二生物信号调整所述脉冲信息；
第三处理模块，用于存储所述脉冲信息并监测所述第二生物信号，在所述第二生物信号符合第二刺激条件时，输出触发信号；
脉冲发生模块，用于响应于所述触发信号，根据所述脉冲信息，对所述电能进行处理，产生对应的刺激脉冲；刺激电极，用于将所述刺激脉冲传递至目标对象的外周神经；
其中，第一生物信号是由第一信号获取模块获取的；所述体外设备包括第一信号获取模块和贴片，所述第一信号获取模块设置于所述体外设备的壳体内或所述贴片的本体内，当所述第一信号获取模块设置于所述体外设备的壳体内时，所述第一信号获取模块通过所述壳体与所述贴片电连接。
14.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求9至12中任一项所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求9至12中任一项所述的方法的步骤。
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