发明内容
本发明的目的在于提供一种植入式脊髓电刺激装置,以解决现有的植入式脊髓电刺激系统主要是放置在脊髓背侧硬膜外,需要单独进行手术进行放置,存在医源性损伤风险并且所植入电极本身也存在压迫脊髓的风险;以及背侧的电极难以精准靶向刺激到脊髓前方专门调节运动的脊髓前角结构的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供的一种植入式脊髓电刺激装置,包括主体结构、支撑结构和刺激电极,其中:
所述主体结构至少包括第一主体、第二主体和设置于所述第一主体与所述第二主体之间的调节件;
所述支撑结构包括第一支撑体和第二支撑体,所述第一支撑体与所述第二支撑体分别设置于所述主体结构的两侧,所述第一支撑体与所述第一主体连接,所述第二支撑体与所述第二主体连接;
所述刺激电极嵌入至所述主体结构内,所述刺激电极的连接导线由所述主体结构伸出用于连接电刺激发生器,或者
所述刺激电极嵌入至所述支撑结构内,所述刺激电极的连接导线由所述支撑结构伸出用于连接电刺激发生器。
优选地,所述第一主体和所述第二主体均设置为至少包括第一连接部、第二连接部和调节固定部,其中:
所述第一连接部位于所述第一主体、所述第二主体的一侧,用于与所述第一支撑体、所述第二支撑体配合连接;所述第二连接部位于所述第一主体、所述第二主体的另一侧,用于与所述调节件配合连接;
所述调节固定部用于固定所述调节件,设置于所述第一主体、所述第二主体的第一端面上。
优选地,所述调节件包括基体以及分别设置于所述基体两侧的第一调高结构和第二调高结构,其中:
所述第一调高结构用于与所述第一主体上设置的所述第二连接部连接;所述第二调高结构用于与所述第二主体上设置的所述第二连接部连接;
沿所述基体的周侧分布多个旋转锁孔。
优选地,所述第一支撑体包括第一终板、第一把持部和第一端盖,所述第二支撑体包括第二终板、第二把持部和第二端盖,其中:
所述第一终板上设置第一安装部,所述第二终板上设置第二安装部;
所述第一端盖、所述第一主体均与所述第一安装部可拆卸连接,且分别位于所述第一终板的两侧;所述第二端盖、所述第二主体均与所述第二安装部可拆卸连接,且分别位于所述第二终板的两侧;
沿所述第一终板的边缘向所述第一终板的外侧延伸,形成所述第一把持部,所述第一把持部上设置连接位,用于通过连接件与椎体连接;沿所述第二终板的边缘向所述第二终板的外侧延伸,形成所述第二把持部,所述第二把持部上设置连接位,用于通过连接件与椎体连接。
优选地,所述第一主体和/或所述第二主体和/或所述基体上设置有电极容置部,所述电极容置部用于容置所述刺激电极。
优选地,所述电极容置部设置于所述第一主体上,位于与所述第一端面相背设置的第二端面上,所述连接导线伸出所述第一主体;和/或
所述电极容置部设置于所述第二主体上,位于与所述第一端面相背设置的第二端面上,所述连接导线伸出所述第二主体,和/或
所述电极容置部设置于所述基体上,位于所述基体上远离所述第一端面的一侧。
优选地,所述第一终板和/或所述第二终板上设置电极容置部,所述电极容置部用于容置所述刺激电极,其中:
所述电极容置部设置于所述第一终板上,位于所述第一终板上远离所述第一端面的一侧,所述刺激电极的连接导线由所述第一终板伸出用于连接电刺激发生器,和/或
所述电极容置部设置于所述第二终板上,位于所述第二终板上远离所述第一端面的一侧,所述刺激电极的连接导线由所述第二终板伸出用于连接电刺激发生器。
优选地,所述第一连接部设置为包括凸出所述第一主体的柱状结构,所述柱状结构的外周设置螺纹结构;
所述第一安装部、所述第二安装部均包括与所述螺纹结构配合连接的第一螺纹孔;
所述调节固定部采用固定螺孔。
优选地,所述第一端盖、所述第二端盖上分别设置与所述第一安装部、所述第二安装部配合连接的螺纹体,所述第一端盖、所述第二端盖上均设置骨长入孔。
优选地,所述第二连接部采用第二螺纹孔,其中:
所述第一调高结构与所述第二调高结构的外周均设置有与所述第二螺纹孔配合连接的螺纹结构;
所述第一调高结构与所述第二调高结构上均设置缺口,用于通过固定件与所述调节固定部配合连接。
本发明提供的一种植入式脊髓电刺激装置,包括主体结构、支撑结构和刺激电极,通过设置主体结构至少包括第一主体、第二主体和设置于第一主体与第二主体之间的调节件,使第一主体与第二主体之间的间距可调,便于使用时根据需要进行调整,实用性更强。配合设置支撑结构包括第一支撑体和第二支撑体,第一支撑体与第二支撑体分别设置于主体结构的两侧,刺激电极嵌入至主体结构内,或者刺激电极嵌入至支撑结构内,将刺激电极整合在脊髓损伤及脊柱肿瘤手术本身所需的人工椎体上,不仅能减少二次手术带来的医源性损伤,而且所植入的刺激电极嵌入人工椎体中不产生额外的占位效应,且由于人工椎体放置在脊髓前方,能够使刺激电极距离脊髓的前角运动调节区更近,增加靶向性和刺激效率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种植入式脊髓电刺激装置,图1是本实施例的主视结构示意图,如图1所示,包括主体结构1、支撑结构2和刺激电极3。
其中,主体结构1至少包括第一主体11、第二主体12和设置于第一主体11与第二主体12之间的调节件13,第一主体11、第二主体12均采用柱状结构。通过设置于第一主体11与第二主体12之间的调节件13对第一主体11与第二主体12之间的间距进行调整,以调节此植入式脊髓电刺激装置的高度。
支撑结构2包括第一支撑体21和第二支撑体22,第一支撑体21与第二支撑体22分别设置于主体结构1的两侧,第一支撑体21与第二支撑体22分别用于与上、下位的椎体连接。
具体地,第一支撑体21与第一主体11连接,第二支撑体22与第二主体12连接,组成人工椎体。其中,第一支撑体21和第二支撑体22均包括端盖、把持部和终板。设置把持部和终板为一体式结构,把持部上设置螺口,把持部与上位或者下位的椎体紧密贴合,并利用螺钉进行相对固定。
刺激电极3嵌入至主体结构1内,刺激电极3的连接导线30由主体结构1伸出用于连接电刺激发生器4。或者刺激电极3嵌入至支撑结构2内,刺激电极3的连接导线30由支撑结构2伸出用于连接电刺激发生器4。
其中,所采用的主体结构1、支撑结构2的材料均采取绝缘、硬度高、耐磨损、和生物相容性好的材料,可根据实际的使用需要选用目前市面上现有的材料,在此不做具体限定。主体结构1、支撑结构2的制作方法可采用机械组装或3D打印,在此不做具体限定。
此植入式脊髓电刺激装置,包括主体结构1、支撑结构2和刺激电极3,通过设置主体结构1至少包括第一主体11、第二主体12和设置于第一主体11与第二主体12之间的调节件13,使第一主体11与第二主体12之间的间距可调,便于使用时根据需要进行调整,实用性更强。配合设置支撑结构2包括第一支撑体21和第二支撑体22,第一支撑体21与第二支撑体22分别设置于主体结构1的两侧,刺激电极3嵌入至主体结构1内,或者刺激电极嵌入至支撑结构2内,将刺激电极3整合在脊髓损伤及脊柱肿瘤手术本身所需的人工椎体上,不仅能减少二次手术带来的医源性损伤,而且所植入的刺激电极3嵌入人工椎体中不产生额外的占位效应,且由于人工椎体放置在脊髓前方,能够使刺激电极3距离脊髓的前角运动调节区更近,增加靶向性和刺激效率。
实施例一
图2是图1的后视结构示意图,图3是本实施例中第一主体的结构示意图,本实施例中,第二主体12与第一主体11采用相同的结构,如图2和图3所示,第一主体11和第二主体12均设置为至少包括第一连接部111、第二连接部112和调节固定部113。
其中,图4是图1的爆炸结构示意图,如图4所示,第一连接部111位于第一主体11、第二主体12的一侧,用于与第一支撑体21、第二支撑体22配合连接;第二连接部112位于第一主体11、第二主体12的另一侧,用于与调节件13配合连接。
图5是图3的剖视结构示意图,如图5所示,本实施例中,第一连接部111设置为包括凸出第一主体11的柱状结构,柱状结构的外周设置螺纹结构,用于与第一终板211以螺纹配合,能允许一定程度的相对旋转活动。
调节固定部113用于固定调节件13,设置于第一主体11、第二主体12的第一端面121上。本实施例中,调节固定部113采用固定螺孔,用于通过固定件5固定调节件13的位置,避免第一主体11、第二主体12与调节件13之间发生相对旋转和平移。
具体地,图6是本实施例中调节件的结构示意图,图7是图6的剖视结构示意图,如图6和图7所示,调节件13包括基体130、分别设置于基体130两侧的第一调高结构131和第二调高结构132。
其中,沿基体130的周侧分布多个旋转锁孔133,本实施例中,基体130采用柱状结构,沿基体130的轴向均匀分布六个旋转锁孔133。
当然,在实际的生产和使用时,也可以设置基体130采用其他的规则或者不规则的结构形式,旋转锁孔133也可以设置为更多个,例如:八个、九个、十个,或者更少的个数,例如,四个、五个等,也可根据实际的使用需要进行定制。
使用时,旋转锁孔133能够与特定尺寸的旋转工具进行配合,实现控制调节件13的旋转,便于调节件13与第一主体11、第二主体进行螺纹配合。
本实施例中,第一调高结构131用于与第一主体11上设置的第二连接部112连接;第二调高结构132用于与第二主体12上设置的第二连接部112连接。
其中,第二连接部112采用第二螺纹孔,第一调高结构131与第二调高结构132的外周均设置有与第二螺纹孔配合连接的螺纹结构,第一调高结构131与第二调高结构132上均设置缺口134,用于通过固定件5与调节固定部113配合连接。
在实际的使用时,第一调高结构131、第二调高结构132与第一主体11、第二主体12螺纹配合,能够通过第一调高结构131、第二调高结构132的悬入长度控制整体人工椎体部件高度。通过在第一调高结构131、第二调高结构132的高度方向设置条形缺口134,能够与第一主体11、第二主体12中设置的调节固定部113通过固定件5配合连接,即在固定螺孔中插入的固定螺钉进行配合,起到固定第一调高结构131、第二调高结构132旋转位置的作用,使调节件13与第一主体11、第二主体12部保持相对固定,无法进行旋转及平移活动。
当然,在实际的生产和使用时,调节件13与第一主体11、第二主体12配合连接,进行高度调节的方式不限于通过螺纹配合调节,也可以采用齿轮结构或者其他结构实现人工椎体高度、以及前、后、左、右小范围的位移调节。
作为可选的实施方式,图8是本实施例中第一支撑体的剖视结构示意图,图9是本实施例中第二支撑体的剖视结构示意图,如图8和图9所示,第一支撑体21包括第一终板211、第一把持部212和第一端盖213,第二支撑体22包括第二终板221、第二把持部222和第二端盖223。
其中,第一终板211上设置第一安装部2110,第二终板221上设置第二安装部2210。第一端盖213、第一主体11均与第一安装部2110可拆卸连接,且分别位于第一终板211的两侧。第二端盖223、第二主体12均与第二安装部2210可拆卸连接,且分别位于第二终板221的两侧。
本实施例中,第一安装部2110、第二安装部2210均采用安装孔,为贯穿的中空结构,且设置螺纹。第一终板211上设置的第一安装部2110,一端与第一主体11上设置的第一连接部111以螺纹配合,另一端与适配型号的第一端盖213以螺纹配合,实现第一终板211、第一端盖213、第一主体11三者间的可拆卸连接。同理,第二终板221上设置的第二安装部2210,一端与第二主体12上设置的第一连接部111以螺纹配合,另一端与适配型号的第二端盖223以螺纹配合,实现第二终板221、第二端盖223、第二主体12三者间的可拆卸连接。
当然,在实际的生产和使用时,第一安装部2110、第二安装部2210也可以采用其他的结构形式,第一主体11、第一端盖213、第二主体12第二端盖223采用与之适配且便于拆卸连接的结构即可。
具体地,沿第一终板211的边缘向第一终板211的外侧延伸,形成第一把持部212,第一把持部212上设置连接位2120,用于通过连接件与椎体连接;沿第二终板221的边缘向第二终板221的外侧延伸,形成第二把持部222,第二把持部222上设置连接位2120,用于通过连接件与椎体连接。
本实施例中,第一把持部212包括两组沿第一终板211的边缘设置的弧形板,第一把持部212与第一终板211为一体式结构,第二把持部222包括两组沿第二终板221的边缘设置的弧形板,第二把持部222与第二终板221为一体式结构,通过一体成型的设置使整体结构的稳定性更好。其中,弧形板的中间设置螺口,便于利用连接件即螺钉与椎体连接固定,通过设置弧形板可与上、下位椎体紧密贴合,便于安装和操作。
作为可选的实施方式,第一端盖213、第二端盖223上分别设置与第一安装部2110、第二安装部2210配合连接的螺纹体,第一端盖213、第二端盖223上均设置骨长入孔。
作为可选的实施方式,第一主体11和/或第二主体12和/或基体130上设置有电极容置部114,电极容置部114用于容置刺激电极3。
图10是本实施例中刺激电极的结构示意图,如图10所示,刺激电极包括电极板31、电极片32、和连接导线30。
其中,电极板31为生物安全性好的绝缘材料如环氧树脂等,具体材料不设限定。电极片32嵌入电极板31的表面,呈单列或多列阵列电极结构,具体排布方式及电极片数量不设限定。电极片32采取电导率高且热效应低、生物相容性好的材料,如铂铱合金等,具体不设限定。电极片32的正面与人工椎体植入节段脊髓相对,电极片32的背面分别由连接导线30连接,电极片32间导线连接方式不设具体要求。通过将刺激电极3整体嵌合置入第一主体11、第二主体12的背侧面,表面与人工椎体背侧面保持平行,无凸出部件,降低人工椎体压迫脊髓的风险,并尽可能使刺激电极接近目标节段脊髓组织。
图11是本实施例中多模块电刺激发生器的组成示意图,图12是本实施例使用时的结构示意图,如图11和图12所示,本实施例采用多模块电刺激发生器4,电刺激发生器4包括电源模块41、电脉冲发生模块42和程序控制模块43。
其中,电源模块41用于为多模块电刺激发生器4供电,充电方式可以是无线感应充电,也可以是其他充电方式,取决于电源模块41的位置及电路结构,此处不做具体限定。
程序控制模块43用于接收体外控制器发送的控制信号,将控制信号对应的电信号参数发送至电脉冲发生模块42,电脉冲发生模块42用于根据电信号参数生成电脉冲信号。
在至少一个可能的实施方式中,多模块电刺激发生器4还包括报警限流模块44,报警限流模块44包括蜂鸣器441,程序控制模块43能够在电信号参数超过报警阈值时生成报警信号,并将报警信号发送至报警限流模块44,报警限流模块44用于根据报警信号,控制多模块电刺激发生器4的电路断开,并控制蜂鸣器441报警。
具体地,本实施例中,电极容置部114设置于第一主体11上,位于与第一端面121相背设置的第二端面122上,连接导线30伸出第一主体11。和/或电极容置部114设置于第二主体12上,位于与第一端面121相背设置的第二端面122上,连接导线30伸出第二主体12,和/或电极容置部114设置于基体130上,位于基体130上远离第一端面121的一侧。
参考图1和图2,设定第一端面121所处的一侧为人工椎体的正面,第二端面122所处的一侧为人工椎体的背面,将电极容置部114设置于位于人工椎体的背面,当人工椎体放置于脊髓前方使用时,能够使电极距离脊髓的前角运动调节区更近,增加靶向性和刺激效率。
本实施例中,设置在第一主体11和第二主体12的第二端面122上设置电极容置部114。当然,在实际的生产和使用时,也可以选择仅在第一主体11或者第二主体12或者基体130上设置电极容置部114,或者选择在第一主体11、第二主体12、基体130任意两者上设置电极容置部114,也可以在第一主体11、第二主体12、基体130上均设置电极容置部114,电极容置部114内设置刺激电极3。本实施例在第一主体11和第二主体12的第二端面122上设置电极容置部114,使第一主体11与第二主体12的结构完全相同,更加便于生产和使用。
使用时,第一主体11和第二主体12的一端与第一终板211、第二终板221以螺纹配合,能允许一定程度的相对旋转活动,另一端与调节件13以螺纹配合,并且在第一主体11和第二主体12的背侧嵌入刺激电极3,内部接处连接导线30。连接导线30从第一主体11、第二主体12的内部连出,内部连接于刺激电极3,外部连接至电刺激发生器4,用于传导电刺激发生器4的刺激信号,使刺激电极3向脊髓神经施加特定频率和强度的电调控信号。
图13为植入式脊髓电刺激装置植入手术解剖示意图,植入手术的操作流程为:
首先根据影像学及症状定位人工椎体植入节段;患者全身麻醉后取仰卧位,首先进行前路手术;经下腹部横行切开3-5cm切口;逐层切开脂肪、肌肉、腹膜层进入腹腔;小心分离椎体前方的腹腔内脏器及血管;去除受损节段椎体及间盘;选择合适尺寸的人工椎体电刺激发生器4;将第一支撑体21和第二支撑体22以螺钉固定在上位及下位椎体;分别将第一主体11和第二主体12旋入固定于第一支撑体21和第二支撑体22;将调节件13旋入固定于第一主体11和第二主体12中;利用匹配器械通过插入旋转锁孔133将第一调高结构131和第二调高结构132旋入第一主体11、第二主体12特定长度,以调整人工椎体高度;第一主体11、第二主体12分别以螺钉固定第一调高结构131和第二调高结构132位置;逐层缝合手术路径腹膜、肌肉、脂肪、皮肤;患者取俯卧位,随后进行后路手术;确定人工椎体植入目标节段并逐层切开皮肤、脂肪、肌肉;经竖脊肌、腰方肌、腰大肌肌肉间隙寻找第一主体11、第二主体12的连接导线30,并从肌肉间隙通过;下腰背部局部皮下扩皮并放置电刺激发生器4;上下连接导线30连于多模块电刺激发生器4;测试体外供能器及体外控制系统;确定无误后使用可吸收缝线固定连接导线30的刺激端及控制端;逐层缝合后路手术切口肌肉、脂肪、皮肤。
经前路手术将人工椎体电刺激发生器4植入目标节段后,经后路手术,将上、下连接导线30经腰大肌、腰方肌、竖脊肌、背阔肌等肌肉间隙穿出,并连接于多模块电刺激发生器4上,下腰背部局部皮下扩皮并放置多模块电刺激发生器4。
使用时,通过将电极系统整合在脊髓损伤及脊柱肿瘤手术本身所需的人工椎体上,能减少传统脊髓电刺激植入时所需的二次手术带来的医源性损伤,实现电刺激疗法和人工椎体系统的整合,刺激电极3嵌入人工椎体中,不占据额外的椎管内空间,因此不会对脊髓产生额外的占位效应,减少传统脊髓电刺激疗法中电极对脊髓的压迫;人工椎体电刺激发生器4放置在脊髓前方,能够使刺激电极3距离脊髓的前角运动调节区更近,增加对脊髓运动功能区的靶向性和刺激效率,并减少耗能和产热、增加电池使用寿命。
实施例二
与实施例一不同的是,本实施例中,第一终板211和/或第二终板221上设置电极容置部114,电极容置部114用于容置刺激电极3。
其中,电极容置部114设置于第一终板211上,位于第一终板211上远离第一端面121的一侧,刺激电极3的连接导线30由第一终板211伸出用于连接电刺激发生器4,和/或电极容置部114设置于第二终板221上,位于第二终板221上远离第一端面121的一侧,刺激电极3的连接导线30由第二终板221伸出用于连接电刺激发生器4。
如图1和图2所示,设定第一端面121所处的一侧为人工椎体的正面,电极容置部114设置于第一终板211上,位于第一终板211上远离第一端面121的一侧,和/或电极容置部114设置于第二终板221上,位于第二终板221上远离第一端面121的一侧,即将电极容置部114设置于人工椎体的背面,当人工椎体放置于脊髓前方使用时,能够使电极距离脊髓的前角运动调节区更近,增加靶向性和刺激效率。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。