CN118593898A - 电刺激设备以及电刺激系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电刺激设备以及电刺激系统。该电刺激设备用于阻断疼痛信号的传输，包括脉冲发生器和电极；脉冲发生器用于产生至少一组刺激脉冲信号，包括至少两种脉冲信号，不同种类脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为0至10伏或0至30毫安，刺激脉冲信号的脉冲宽度的范围为0至2000微秒，刺激脉冲信号的频率范围为0至100千赫兹；导线电极设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域，与脉冲发生器电连接，用于输出刺激脉冲信号。本申请结合不同种类的脉冲信号的特性，既能够实现快速而有效地刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，以阻断疼痛信号的传输，又能够减少对神经组织的潜在损伤。

Description

电刺激设备以及电刺激系统

技术领域

本申请涉及医疗仪器技术领域，具体而言，本申请涉及一种电刺激设备以及电刺激系统。

背景技术

神经调控技术是一种通过电或磁信号刺激神经组织，以改变神经细胞的电活动，从而影响人体生理功能的技术。这种技术已经在医疗领域得到了广泛的应用，如深部脑刺激(DBS)用于治疗身体疼痛等疾病。

相关技术中，通常使用脉冲信号生成器来产生特定的脉冲信号，以刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，从而阻断疼痛信号的传输。

发明内容

本申请提出一种电刺激设备以及电刺激系统，既能够实现快速而有效地刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，以阻断疼痛信号的传输，又能够减少对脊髓处和/或疼痛区域的组织的潜在损伤。

本申请实施例提供了一种电刺激设备，用于阻断疼痛信号的传输，包括：

脉冲发生器，用于产生至少一组刺激脉冲信号，所述刺激脉冲信号包括至少两种脉冲信号，不同种类所述脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，所述刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为0至10伏或0至30毫安，所述刺激脉冲信号的脉冲宽度的范围为0至2000微秒，所述刺激脉冲信号的频率范围为0至100千赫兹；

导线电极，设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域，与所述脉冲发生器电连接，用于输出所述刺激脉冲信号，以对对象的脊髓处和/或疼痛区域的疼痛相关神经进行刺激。

一些实施例中，所述脉冲发生器包括电连接的控制器和脉冲发生单元；所述导线电极与所述脉冲发生单元电连接；

所述电刺激设备还包括：记录电极，设置于所述对象的脊髓和/或疼痛区域附近、且与所述导线电极间隔预设距离，与所述控制器电连接，用于在所述导线电极输出所述刺激脉冲信号后，检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位向所述控制器发送；

所述控制器用于基于所述动作电位，对所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

一些实施例中，所述记录电极的数量为多个，均与所述控制器电连接，多个所述记录电极环绕所述导线电极；

所述控制器用于基于多个所述记录电极检测到的所述动作电位的平均值，对所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节。

一些实施例中，所述导线电极包括电极本体、以及暴露于所述电极本体外的至少两个触点；

至少一个所述触点用于检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，至少一个所述触点用于输出所述刺激脉冲信号。

一些实施例中，所述导线电极包括至少三个触点，至少一个所述触点用于检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，至少两个所述触点用于分别作为正极和负极，以输出所述刺激脉冲信号。

一些实施例中，所述刺激脉冲信号包括至少一个第一脉冲信号和至少一个第二脉冲信号，第一脉冲信号的脉冲宽度小于第二脉冲信号的脉冲宽度，第一脉冲信号的脉冲幅值大于第二脉冲信号的脉冲幅值。

一些实施例中，所述刺激脉冲信号包括交替输出的第一脉冲信号序列和第二脉冲信号序列；所述第一脉冲信号序列包括至少一个第一脉冲信号，所述第二脉冲信号序列包括至少一个第二脉冲信号。

一些实施例中，所述脉冲发生器包括电连接的控制器和脉冲发生单元；

所述控制器用于当对象的实时神经信号的若干参数项的参数值处于第一阈值范围时，控制所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号中先输出所述第一脉冲信号，后输出所述第二脉冲信号；当实时神经信号的若干参数项的参数值处于第二阈值范围时，控制所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号中先输出所述第二脉冲信号，后输出所述第一脉冲信号；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

一些实施例中，所述刺激脉冲信号包括第一脉冲信号序列和第二脉冲信号序列；所述第一脉冲信号序列的频率高于所述第二脉冲信号序列的频率；

所述第一脉冲信号序列包括多个第一脉冲信号，多个所述第一脉冲信号的振幅不等，用于刺激所述对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的神经胶质；

所述第二脉冲信号序列包括多个第二脉冲信号；多个所述第二脉冲信号的振幅相等，用于刺激所述对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的神经元。

一些实施例中，所述刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为2毫安至8毫安，所述刺激脉冲信号的脉冲宽度的范围为100微秒至500微秒；

所述第一脉冲信号序列的频率范围为1赫兹至10千赫兹，所述第二脉冲信号序列的频率范围为0至100赫兹。

一些实施例中，所述第一脉冲信号为指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波中的任一者；

和/或，所述第二脉冲信号为指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波中的任一者。

本申请实施例提供了一种电刺激系统，包括如上述的电刺激设备；所述电刺激设备包括电连接的导线电极和脉冲发生器，所述导线电极设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域。

一些实施例中，所述脉冲发生器设置于所述对象的体内；所述脉冲发生器包括电连接的控制器和无线通信单元；

所述电刺激系统还包括：治疗盘和远程控制终端；所述治疗盘设置于所述对象的体外，与所述无线通信单元通信连接；所述远程控制终端通过互联网与所述治疗盘通信连接；

所述治疗盘用于接收所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，并通过互联网向所述远程控制终端发送；

所述远程控制终端用于展示所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位；接收到外部输入的脉冲调节信息时，向所述治疗盘发送；

所述治疗盘还用于接收所述脉冲调节信息，并经由所述无线通信单元向所述控制器发送，使得所述控制器基于所述脉冲调节信息，对所述脉冲发生器后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

一些实施例中，所述电刺激系统还包括：用户控制终端，与所述治疗盘无线通信连接，通过互联网与所述远程控制终端通信连接，用于接收所述远程控制终端发送的脉冲调节参考信息，并展示所述脉冲调节参考信息；接收到外部输入的脉冲调节信息时，向所述治疗盘发送；

所述治疗盘还用于接收所述脉冲调节信息，并经由所述无线通信单元向所述控制器发送，使得所述控制器基于所述脉冲调节信息，对所述脉冲发生器后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

本申请实施例中的电刺激设备，由于脉冲发生器产生的刺激脉冲信号包括至少两种脉冲信号，每种脉冲信号的脉冲幅值、脉冲宽度、频率等参数项均在与疼痛匹配的各自合适范围内，不同种类所述脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，通过不同种类的脉冲信号对疼痛涉及的脊髓处和/或疼痛区域的组织进行刺激，结合不同种类的脉冲信号的特性，从而既能够实现快速而有效地刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，以阻断疼痛信号的传输，又能够减少对脊髓处和/或疼痛区域的组织的潜在损伤。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种电刺激设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种刺激脉冲信号的波形图；

图3为本申请实施例提供的另一种刺激脉冲信号的波形图；

图4为本申请实施例提供的又一种刺激脉冲信号的波形图；

图5为本申请实施例提供的还一种刺激脉冲信号的波形图；

图6为本申请实施例提供的再一种刺激脉冲信号的波形图；

图7为本申请实施例提供的一种电刺激系统的结构示意图。

附图标记的说明：

100-电刺激设备；

10-刺激脉冲信号；

101-第一脉冲信号序列；1-第一脉冲信号；

102-第二脉冲信号序列；2-第二脉冲信号；

11-脉冲发生器；

111-控制器；112-脉冲发生单元；113-无线通信单元；

12-导线电极；

13-记录电极；

200-治疗盘；

300-远程控制终端；

400-用户控制终端。

具体实施方式

下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。应该理解，当我们称一个元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，该一个元件可以直接连接或耦接到另一元件，也可以指该一个元件和另一元件通过中间元件建立连接关系。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的术语“和/或”指该术语所限定的项目中的至少一个，例如“A和/或B”可以实现为“A”，或者实现为“B”，或者实现为“A和B”。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

发明人发现，在神经调控领域，距刺激电极不同距离的神经元，可以对不同类型的脉冲波形产生不同的响应，从而产生对神经元群体产生多样化的调控效果。

例如，疼痛的感觉是疼痛信号从神经通过脊髓传到大脑，使得患者感受到疼痛。因此，在脊髓处和/或疼痛区域给予电波刺激，使疼痛的信号不易传到大脑，能够使患者感到疼痛的缓和。

因此，如何设计刺激脉冲信号，让其既能产生恰当的神经响应，以阻断疼痛信号的传输，又能最大程度地避免因刺激而导致的组织损伤，成为亟待解决的问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。

本申请实施例提供了一种电刺激设备100，用于阻断疼痛信号的传输，参见图1，该电刺激设备100包括脉冲发生器11和导线电极12。

脉冲发生器11，用于产生至少一组刺激脉冲信号10，刺激脉冲信号10包括至少两种脉冲信号，不同种类脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，刺激脉冲信号10的脉冲幅值的范围为0至10伏或0至30毫安，刺激脉冲信号10的脉冲宽度的范围为0至2000微秒，刺激脉冲信号10的频率范围为0至100千赫兹。

导线电极12设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域，与脉冲发生器11电连接，用于输出刺激脉冲信号10，以对对象的脊髓处和/或疼痛区域的疼痛相关神经进行刺激。

由于脉冲发生器11产生的刺激脉冲信号10包括至少两种脉冲信号，每种脉冲信号的脉冲幅值、脉冲宽度、频率等参数项均在与疼痛匹配的各自合适范围内，不同种类脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，通过不同种类的脉冲信号对疼痛涉及的脊髓处和/或疼痛区域的组织进行刺激，结合不同种类的脉冲信号的特性，从而既能够实现快速而有效地刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，以阻断疼痛信号的传输，又能够减少对脊髓处和/或疼痛区域的组织的潜在损伤。

可选地，本申请实施例中，刺激脉冲信号10的参数项的范围，是指刺激脉冲信号10中每种脉冲信号的参数项的范围。例如，刺激脉冲信号10的脉冲宽度的范围为0至2000微秒，是指刺激脉冲信号10中每种脉冲信号的脉冲宽度的范围为0至2000微秒；脉冲幅值和频率等其他参数项的范围同理，此处不再赘述。

可选地，本申请实施例中，大部分数值范围均包括上限数值和下限数值。但是，数值范围不包含为零的上限数值或上限数值。例如，0至30毫安这个数值范围，不包含下限数值0，包含上限值30毫安，即实际上是大于0毫安且不大于30毫安。

例如，刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为0伏至10伏，是不包含0伏，但包含10伏的。如，刺激脉冲信号的脉冲幅值可以为0.01伏、1伏、2伏、3伏、5伏、8伏、10伏等。

例如，刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为0毫安至30毫安，是不包含0毫安，但包含30毫安的。如，刺激脉冲信号的脉冲幅值可以0.5毫安、1毫安、1.3毫安、2毫安、5毫安、8毫安、10毫安、25.5毫安、30毫安等。

例如，刺激脉冲信号的脉冲宽度的范围为0微秒至2000微秒，是不包含0微秒，但包含2000微秒的。如，刺激脉冲信号的脉冲宽度可以1微秒、50微秒、100微秒、200微秒、500微秒、1000微秒、1500微秒、2000微秒等。

例如，刺激脉冲信号的频率范围为0赫兹至100千赫兹，是不包含0赫兹，但包含100千赫兹的。如，刺激脉冲信号的频率可以2赫兹、100赫兹、500赫兹、1千赫兹、10千赫兹、50千赫兹、80千赫兹、100千赫兹等。

一些实施例中，导线电极12具备柔性，从而能够更好的贴合脊髓处和/或疼痛区域，减少因植入导线电极12给患者造成的不适感，同时避免刚性的导线电极12因患者的日常活动导致露出患者体外的问题。

可选地，本申请实施例中的对象包括受身体疼痛困扰的患者。

参见图1，一些实施例中，脉冲发生器11包括电连接的控制器111和脉冲发生单元112；导线电极12与脉冲发生单元112电连接。

电刺激设备100还包括：记录电极13，设置于对象的脊髓和/或疼痛区域附近、且与导线电极12间隔预设距离，与控制器111电连接，用于在导线电极12输出刺激脉冲信号10后，检测脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位向控制器111发送。

控制器111用于基于动作电位，对脉冲发生单元112后续产生的刺激脉冲信号10的参数项进行调节；刺激脉冲信号10的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

通过在与导线电极12间隔一定距离处设置记录电极13，利用记录电极13来记录轴突的动作电位，控制器111基于轴突的动作电位，对后续的刺激脉冲信号10进行调节，从而能够保持治疗能量的稳定，避免引发患者的刺激不适或减轻刺激不适的程度。

一些实施例中，记录电极13的数量为多个，均与控制器111电连接，多个记录电极13环绕导线电极12。

控制器111用于基于多个记录电极13检测到的动作电位的平均值，对脉冲发生单元112后续产生的刺激脉冲信号10的参数项进行调节。

基于多个记录电极13检测到的动作电位的平均值，对脉冲发生单元112后续产生的刺激脉冲信号10的参数项进行调节，能够更加准确地调节刺激脉冲信号10，更好的保持治疗能量的稳定。

一些实施例中，脉冲发生器11还可以包括无线通信单元113，外部设备经由无线通信单元113向控制器111发送脉冲调节信息，控制器111基于脉冲调节信息，对脉冲发生器11后续产生的刺激脉冲信号10的参数项进行调节，从而能够更好的缓解对象的疼痛。

一些实施例中，导线电极12包括壳电极本体、以及暴露于电极本体外的至少两个触点。

至少一个触点用于检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，至少一个所述触点用于输出所述刺激脉冲信号。

也就是说，选择导线电极12的至少一个触点检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位(即实现采集功能)，选择其他触点中至少一个触点设置为负极，或者，其他触点中至少一个触点设置为正极，至少一个设置为负极，以输出刺激脉冲信号(即实现刺激功能)，从而利用导线电极12可以同时实现刺激功能和采集功能。

需要说明的是，可以通过脉冲发生器11对导线电极12的某个触点当前的功能(采集功能或刺激功能)进行设置，来控制该触点当前是用于采集脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，还是用于输出刺激脉冲信号。

一些实施例中，所述导线电极包括至少三个触点，至少一个所述触点用于检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，至少两个所述触点用于分别作为正极和负极，以输出所述刺激脉冲信号。

也就是说，选择导线电极12的至少一个触点可以进行采集功能，选择其他触点中至少两个触点分别作为正极和负极，以输出刺激脉冲信号，从而利用导线电极12可以同时实现刺激功能和采集功能。

参见图2至图6，一些实施例中，刺激脉冲信号10包括至少一个第一脉冲信号1和至少一个第二脉冲信号2，第一脉冲信号1的脉冲宽度小于第二脉冲信号2的脉冲宽度，第一脉冲信号1的脉冲幅值大于第二脉冲信号2的脉冲幅值。

需要说明的是，图2至图6中刺激脉冲信号10的个数、每个刺激脉冲信号10中第一脉冲信号1的个数、第二脉冲信号2的个数均仅为示例，实际应用中可根据需要任意设置。

其中，脉冲幅值和脉冲宽度决定刺激范围和激活量，频率则影响神经元膜活性和神经。

由于脉冲幅值越高，刺激越强，因此，第一脉冲信号1能够实现短时间及时刺激，使得病情快速得到抑制；第二脉冲信号2可以在较长时间内进行刺激的同时，也能避免刺激过度。

本实施例中，由于第一脉冲信号1的脉冲幅值大于第二脉冲信号2的脉冲幅值，使得在短时间内能够产生较强的刺激效果，同时由于第一脉冲信号1的脉冲宽度小于第二脉冲信号2的脉冲宽度，能够保证刺激的短暂性、全覆盖性和低损伤，即通过第一脉冲信号1和第二脉冲信号2相结合的方式来刺激神经元相关靶点，既能够实现快速而有效的神经刺激，又能够减少对神经组织的潜在损伤。

可选的，刺激脉冲信号10包括交替输出的第一脉冲信号序列101和第二脉冲信号序列102；第一脉冲信号序列101包括至少一个第一脉冲信号1，第二脉冲信号序列102包括至少一个第二脉冲信号2。

通过交替输出第一脉冲信号序列101和第二脉冲信号序列102，在短时强刺激和长时间强度刺激之间切换，从而能够更好的实现快速而有效的神经刺激的同时，减少对神经组织的潜在损伤。

实际应用中，对于触点周围局部神经组织来说，可以根据组织的大小、需要激活的范围，来确定刺激脉冲信号10的脉冲幅值的大小；根据疾病对应信号传输特性，来确定刺激脉冲信号10的脉冲宽度的大小。

参见图1，一些实施例中，脉冲发生器11包括电连接的控制器111和脉冲发生单元112。

控制器111用于当对象的实时神经信号的若干参数项的参数值处于第一阈值范围时，控制脉冲发生单元112后续产生的刺激脉冲信号10中先输出第一脉冲信号1，后输出第二脉冲信号2；当实时神经信号的若干参数项的参数值处于第二阈值范围时，控制脉冲发生单元112后续产生的刺激脉冲信号10中先输出第二脉冲信号2，后输出第一脉冲信号1；刺激脉冲信号10的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

例如，控制器111还用于在实时神经信号超过阈值(电压阈值或电流阈值)时，根据实时神经信号和阈值之间的差值，确定后续的刺激脉冲信号10是先输出第一脉冲信号1还是第二脉冲信号2。具体的，当实时神经信号和阈值之间的差值较大(例如，差值大于第一阈值)，后续的刺激脉冲信号10先输出第一脉冲信号1，后输出第二脉冲信号2，实现增强神经元的刺激强度；当实时神经信号和阈值之间的差值较小(例如，差值小于第一阈值)，后续的刺激脉冲信号10先输出第二脉冲信号2，后输出第一脉冲信号1，实现在保证神经元具有较强的响应的前提下，减小对神经组织的潜在损伤。

参见图2～图6，在一些实施例中，第一脉冲信号序列包含至少一个第一阳极脉冲，第二脉冲信号序列包含至少一个第二阳极脉冲，其中所述第一阳极脉冲的脉冲宽度小于第二阳极脉冲的脉冲宽，所述第一阳极脉冲的脉冲幅值高于第二阳极脉冲的脉冲幅值。

进一步的，发明人发现，除了阴极脉冲具有激活作用外，阳极脉冲本身也具有激活作用，且与阴极脉冲相比，阳极脉冲能促进神经元群体去极化从而增强激活效率，避免了阴极脉冲在神经元，如轴突上产生的超极化阻滞情况。

最后，如图2所示的双阳极脉冲的阳极相在神经调控中都表现出快速激活神经元的效果。由于第一阳极脉冲的脉冲幅值较高，其所带来的刺激强度越强，激活效率越高，因此，利用第一阳极脉冲能够实现短时间、及时刺激，使得病情快速得到抑制；再协同利用第二阳极脉冲可以在较长时间内保持一定的刺激强度的同时也能避免刺激过度。这种刺激波形尤其适用于需要一直抑制和/或激活神经元的情况。

参见图6，一些实施例中，刺激脉冲信号10包括第一脉冲信号序列101和第二脉冲信号序列102；第一脉冲信号序列101的频率高于第二脉冲信号序列102的频率。

第一脉冲信号序列101包括多个第一脉冲信号1，多个第一脉冲信号1的振幅不等，用于刺激对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的神经胶质。

第二脉冲信号序列102包括多个第二脉冲信号2；多个第二脉冲信号2的振幅相等，用于刺激对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的神经元。

利用可变振幅、高频信号刺激神经胶质，固定振幅、低频信号刺激神经元，能够调制神经胶质与神经元的作用表达，从而实现缓解疼痛的效果。

可选地，第一脉冲信号序列101包括多个不同的刺激脉冲信号10的第一脉冲信号1；第二脉冲信号序列102包括多个不同的刺激脉冲信号10的第二脉冲信号2。

一些实施例中，刺激脉冲信号10的脉冲幅值的范围为2毫安至8毫安，刺激脉冲信号10的脉冲宽度的范围为100微秒至500微秒。

第一脉冲信号序列101的频率范围为1赫兹至10千赫兹，第二脉冲信号序列102的频率范围为0至100赫兹。

试验表明，当刺激脉冲信号10的脉冲宽度大于100微秒时，动作电位峰值高于0，神经元较易兴奋。因此，通过设置刺激脉冲信号10的脉冲宽度大于100微秒，能够提高使得神经元较易兴奋。

如，刺激脉冲信号的脉冲幅值可以为2毫安、3毫安、5毫安、6毫安、8毫安等，刺激脉冲信号的脉冲宽度可以100微秒、200微秒、300微秒、400微秒、500微秒等。

如，第一脉冲信号序列101的频率可以1赫兹、100赫兹、500赫兹、1千赫兹、10千赫兹等，第二脉冲信号序列102的频率可以0.1赫兹、10赫兹、30赫兹、50赫兹、80赫兹、100赫兹等。

一些实施例中，导线电极12具备柔性，从而能够更好的贴合脊髓处和/或疼痛区域，减少因植入导线电极12给患者造成的不适感，同时避免刚性的导线电极12因患者的日常活动导致露出患者体外的问题。

一些实施例中，可以通过增加刺激脉冲信号10的频率或脉冲宽度，增强刺激能量，在单位时间内向脊柱组织提供更高的电荷，从而在脊柱组织中产生更多热能，提高电灵敏度并优化配置，提供更有效的疼痛缓解。

一些实施例中，相邻两组刺激脉冲信号10之间的脉冲间隔在5毫秒至15毫秒的范围内随机变化。

通过相邻两组刺激脉冲信号10之间的脉冲间隔在5毫秒至15毫秒的范围内随机变化，能够诱发逆向群峰电位(antidromic population spike，APS)在更大范围内变化，从而对神经元产生多样化的刺激，提高治疗效果。

一些实施例中，第一脉冲信号1可以为指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波中的任一者；

和/或，第二脉冲信号2可以为指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波中的任一者。

本实施例中，通过采用指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波等非方波，具有节能的优势。

利用神经膜的分析模型或遗传算法，可知，指数上升的刺激波形激活效果更佳，更适合周围神经刺激。

由于刺激脉冲信号10的波形斜率越大，神经元响应越迅速，但是对于局部神经簇来说，可使其响应的情况非常复杂，因此，刺激脉冲信号10可以包含多种不同的波形，从而提高激活/抑制神经元的效果。

可选的，一些实施例中，导线电极12用于将刺激脉冲信号10施加到对象的脊髓处和/或疼痛区域的Aβ纤维，以激活脊髓处和/或疼痛区域的Aβ纤维，从而阻断疼痛信号的传输。

脊髓在传输疼痛信号时可以看成一个类似的门电路，小直径的A-δ纤维(或C纤维)、以及Aβ纤维构成这个等效的门电路的输入；当Aβ纤维被激活时，这个等效的门电路会被关闭，不会将小直径的A-δ纤维(或C纤维)输入的疼痛信号向大脑传输；当Aβ纤维未被激活时，这个等效的门电路可以看成是开启的，会将小直径的A-δ纤维(或C纤维)输入的疼痛信号向大脑输出。由于小直径的A-δ或C纤维会被有害刺激激活，Aβ纤维可被无害刺激激活，因此，可以通过将刺激脉冲信号10施加到Aβ纤维，使得Aβ纤维被激活，从而关闭传输疼痛的门，小直径的A-δ或C纤维的信号则不能传达过去，即不传输疼痛信号，从而实现缓解患者感到疼痛的效果。

一些实施例中，电刺激设备100具备柔性，内置于对象的体内。

通过电刺激设备100内置于对象的体内，能够提高电刺激设备100携带的便利性，同时避免因电刺激设备100部分外露导致工作状态不稳定的情况。

可选的，导线电极12植入到脊髓硬膜外腔上或疼痛区域，脉冲发生器11可以植入到对象的下腹部、后腰部或锁骨下方等部位。

一些实施例中，电刺激设备100包括电连接的电池(图未示)和无线充电单元(图未示)，电池与控制器111、脉冲发生单元112均电连接。

通过无线充电单元能够在无创前提下给电池充电，能够提高电刺激设备100的续航能力。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

本申请实施例中的电刺激设备100，由于脉冲发生器11产生的刺激脉冲信号10包括至少两种脉冲信号，每种脉冲信号的脉冲幅值、脉冲宽度、频率等参数项均在与疼痛匹配的各自合适范围内，不同种类脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，通过不同种类的脉冲信号对疼痛涉及的脊髓处和/或疼痛区域的组织进行刺激，结合不同种类的脉冲信号的特性，从而既能够实现快速而有效地刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，以阻断疼痛信号的传输，又能够减少对脊髓处和/或疼痛区域的组织的潜在损伤。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种电刺激系统，如图7所示，该电刺激系统包括如上述的电刺激设备100。

电刺激设备100包括电连接的导线电极12和脉冲发生器11，导线电极12设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域。

由于电刺激设备100中脉冲发生器11产生的刺激脉冲信号10包括至少两种脉冲信号，每种脉冲信号的脉冲幅值、脉冲宽度、频率等参数项均在与疼痛匹配的各自合适范围内，不同种类脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，通过不同种类的脉冲信号对疼痛涉及的脊髓处和/或疼痛区域的组织进行刺激，结合不同种类的脉冲信号的特性，从而既能够实现快速而有效地刺激脊髓处和/或疼痛区域的组织，以阻断疼痛信号的传输，又能够减少对脊髓处和/或疼痛区域的组织的潜在损伤。

一些实施例中，脉冲发生器11设置于对象的体内；脉冲发生器11包括电连接的控制器111和无线通信单元113。

电刺激系统还包括：治疗盘200和远程控制终端300；治疗盘200设置于对象的体外，与无线通信单元113通信连接；远程控制终端300通过互联网与治疗盘200通信连接。

治疗盘200用于接收脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，并通过互联网向远程控制终端300发送。

远程控制终端300用于展示脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位；接收到外部输入的脉冲调节信息时，向治疗盘200发送。

治疗盘200还用于接收脉冲调节信息，并经由无线通信单元113向控制器111发送，使得控制器111基于脉冲调节信息，对脉冲发生器11后续产生的刺激脉冲信号10的参数项进行调节；刺激脉冲信号10的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

导线电极12向对象的脊髓处和/或疼痛区域施加刺激脉冲信号10后，轴突会从刺激部位沿顺向或逆向行进，产生动作电位，医生通过远程控制终端300能够了解到对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，从而根据该动作电位判断当前的刺激脉冲信号10是否适应对象当前的疼痛程度。

当医生判定当前的刺激脉冲信号10不适应对象当前的疼痛程度时，能够通过远程控制终端300输入脉冲调节信息，从而对脉冲发生器11后续输出的刺激脉冲信号10的参数项进行调节，以使后续的刺激脉冲信号10更加适应对象的疼痛程度。

其中，远程控制终端300可以为电脑、平板、手机等，此处不作限定。

可选地，无线通信单元113与治疗盘200之间的无线通信连接，可以包括无线近场通信连接、无线局域网连接、蓝牙连接、4G/5G连接、互联网连接中的至少一种。

一些实施例中，治疗盘200可以利用固定夹或腰带等配件设置于对象(患者)的体外，脉冲发生器11可以植入到对象的下腹部、后腰部或锁骨下方等部位。

一些实施例中，电刺激系统还包括：用户控制终端400，与治疗盘200无线通信连接，通过互联网与远程控制终端300通信连接，用于接收远程控制终端300发送的脉冲调节参考信息，并展示脉冲调节参考信息；接收到外部输入的脉冲调节信息时，向治疗盘200发送。

治疗盘200还用于接收脉冲调节信息，并经由无线通信单元113向控制器111发送，使得控制器111基于脉冲调节信息，对脉冲发生器11后续产生的刺激脉冲信号10的参数项进行调节；刺激脉冲信号10的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

医生可以基于用户反馈、诊疗结果等，得到脉冲调节参考信息，该脉冲调节参考信息用于指导对象对后续的刺激脉冲信号10进行调节，并通过远程控制终端300向用户控制终端400发送脉冲调节参考信息。

患者本人或家属通过用户控制终端400了解到脉冲调节参考信息后，能够结合该脉冲调节参考信息以及患者自身的疼痛感受，通过用户控制终端400输入脉冲调节信息，从而对脉冲发生器11后续输出的刺激脉冲信号10的参数项进行调节，以使后续的刺激脉冲信号10能够更好的缓解患者的疼痛，且避免因患者本人或家属无医疗知识的情况下过度调节刺激脉冲信号10、导致脊髓处和/或疼痛区域的组织损伤。

其中，用户控制终端400可以为电脑、平板、手机等，此处不作限定。

可选地，用户控制终端400与治疗盘200之间的无线通信连接，可以包括无线近场通信连接、无线局域网连接、蓝牙连接、4G/5G连接、互联网连接中的至少一种。

参见图7，一些实施例中，脉冲发生器11还包括与控制器111电连接的脉冲发生单元112，导线电极12与脉冲发生单元112电连接。电刺激设备100还包括与控制器111电连接的记录电极13，用于在导线电极12输出刺激脉冲信号10后，检测脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位向控制器111发送。

本实施例为前述电刺激设备对应的电刺激系统的实施例，具体技术细节和技术效果可参考前述，此处不再赘述。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，相关技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。

Claims (14)

1.一种电刺激设备，用于阻断疼痛信号的传输，其特征在于，包括：

脉冲发生器，用于产生至少一组刺激脉冲信号，所述刺激脉冲信号包括至少两种脉冲信号，不同种类所述脉冲信号之间脉冲幅值、脉冲宽度、频率中的至少一者不同，所述刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为0至10伏或0至30毫安，所述刺激脉冲信号的脉冲宽度的范围为0至2000微秒，所述刺激脉冲信号的频率范围为0至100千赫兹；

导线电极，设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域，与所述脉冲发生器电连接，用于输出所述刺激脉冲信号，以对对象的脊髓处和/或疼痛区域的疼痛相关神经进行刺激。

2.根据权利要求1所述的电刺激设备，其特征在于，所述脉冲发生器包括电连接的控制器和脉冲发生单元；所述导线电极与所述脉冲发生单元电连接；

所述电刺激设备还包括：记录电极，设置于所述对象的脊髓和/或疼痛区域附近、且与所述导线电极间隔预设距离，与所述控制器电连接，用于在所述导线电极输出所述刺激脉冲信号后，检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位向所述控制器发送；

所述控制器用于基于所述动作电位，对所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的电刺激设备，其特征在于，所述记录电极的数量为多个，均与所述控制器电连接，多个所述记录电极环绕所述导线电极；

所述控制器用于基于多个所述记录电极检测到的所述动作电位的平均值，对所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节。

4.根据权利要求1所述的电刺激设备，其特征在于，所述导线电极包括电极本体、以及暴露于所述电极本体外的至少两个触点；

至少一个所述触点用于检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，至少一个所述触点用于输出所述刺激脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的电刺激设备，其特征在于，所述导线电极包括至少三个触点，至少一个所述触点用于检测所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，至少两个所述触点用于分别作为正极和负极，以输出所述刺激脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的电刺激设备，其特征在于，所述刺激脉冲信号包括至少一个第一脉冲信号和至少一个第二脉冲信号，第一脉冲信号的脉冲宽度小于第二脉冲信号的脉冲宽度，第一脉冲信号的脉冲幅值大于第二脉冲信号的脉冲幅值。

7.根据权利要求6所述的电刺激设备，其特征在于，所述刺激脉冲信号包括交替输出的第一脉冲信号序列和第二脉冲信号序列；所述第一脉冲信号序列包括至少一个第一脉冲信号，所述第二脉冲信号序列包括至少一个第二脉冲信号。

8.根据权利要求6所述的电刺激设备，其特征在于，所述脉冲发生器包括电连接的控制器和脉冲发生单元；

所述控制器用于当对象的实时神经信号的若干参数项的参数值处于第一阈值范围时，控制所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号中先输出所述第一脉冲信号，后输出所述第二脉冲信号；当实时神经信号的若干参数项的参数值处于第二阈值范围时，控制所述脉冲发生单元后续产生的刺激脉冲信号中先输出所述第二脉冲信号，后输出所述第一脉冲信号；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

9.根据权利要求6所述的电刺激设备，其特征在于，所述刺激脉冲信号包括第一脉冲信号序列和第二脉冲信号序列；所述第一脉冲信号序列的频率高于所述第二脉冲信号序列的频率；

所述第一脉冲信号序列包括多个第一脉冲信号，多个所述第一脉冲信号的振幅不等，用于刺激所述对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的神经胶质；

所述第二脉冲信号序列包括多个第二脉冲信号；多个所述第二脉冲信号的振幅相等，用于刺激所述对象的脊髓处和/或所述疼痛区域的神经元。

10.根据权利要求6所述的电刺激设备，其特征在于，所述刺激脉冲信号的脉冲幅值的范围为2毫安至8毫安，所述刺激脉冲信号的脉冲宽度的范围为100微秒至500微秒；

所述第一脉冲信号的频率范围为1赫兹至10千赫兹，所述第二脉冲信号的频率范围为0至100赫兹。

11.根据权利要求6所述的电刺激设备，其特征在于，所述第一脉冲信号为指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波中的任一者；

和/或，所述第二脉冲信号为指数上升的刺激波形、中心三角形的波形、高斯波形、梯形波、正弦波中的任一者。

12.一种电刺激系统，其特征在于，包括如上述权利要求1-11任一所述的电刺激设备；所述电刺激设备包括电连接的导线电极和脉冲发生器，所述导线电极设置于对象的脊髓处和/或疼痛区域。

13.根据权利要求12所述的电刺激系统，其特征在于，所述脉冲发生器设置于所述对象的体内；所述脉冲发生器包括电连接的控制器和无线通信单元；

所述电刺激系统还包括：治疗盘和远程控制终端；所述治疗盘设置于所述对象的体外，与所述无线通信单元通信连接；所述远程控制终端通过互联网与所述治疗盘通信连接；

所述治疗盘用于接收所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位，并通过互联网向所述远程控制终端发送；

所述远程控制终端用于展示所述脊髓处和/或所述疼痛区域的轴突的动作电位；接收到外部输入的脉冲调节信息时，向所述治疗盘发送；

所述治疗盘还用于接收所述脉冲调节信息，并经由所述无线通信单元向所述控制器发送，使得所述控制器基于所述脉冲调节信息，对所述脉冲发生器后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。

14.根据权利要求13所述的电刺激系统，其特征在于，所述电刺激系统还包括：用户控制终端，与所述治疗盘无线通信连接，通过互联网与所述远程控制终端通信连接，用于接收所述远程控制终端发送的脉冲调节参考信息，并展示所述脉冲调节参考信息；接收到外部输入的脉冲调节信息时，向所述治疗盘发送；

所述治疗盘还用于接收所述脉冲调节信息，并经由所述无线通信单元向所述控制器发送，使得所述控制器基于所述脉冲调节信息，对所述脉冲发生器后续产生的刺激脉冲信号的参数项进行调节；所述刺激脉冲信号的参数项包括脉冲幅值、脉冲宽度、第一相间距、脉冲间隔中的至少一者。