CN221083889U - 植入式人工神经传导束 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种植入式人工神经传导束，包括传导束装置、鞘管推送装置、电池组；所述传导束装置包括信号接收装置、信号转换器、电信号收集传导线、电信号输出传导线、信号发送器，所述鞘管推送装置包括外层鞘管、推送杆。本实用新型传导束装置可连接核心梗死区域上方的正常组织和下方的正常脑组织，并进行收集、转换和释放皮层下传的神经电信号，起到重建神经纤维及神经传导的作用，比传统的药物治疗和血管内介入治疗的治疗效果更好，短期成本也更低。

Description

植入式人工神经传导束

技术领域

本实用新型涉及神经电信号传导技术领域，具体为一种植入式人工神经传导束。

背景技术

目前急性缺血性脑血管病是我国人口首要的死亡及致残原因之一，随着人口老龄化，脑血管病的发病率呈逐渐递增的趋势。急性缺血性脑血管病(主要为脑梗死)其原理为各种原因导致的责任动脉重度狭窄或闭塞，继而靶区脑组织灌注受到影响，产生缺血性坏死，最终使相应的神经功能缺损。

目前针对于急性脑梗死的治疗方案主要包括药物治疗及手术治疗两大方面，药物治疗为静脉溶栓、抗血小板聚集、降脂稳定斑块、改善侧支循环、改善神经功能等。手术治疗方案主要为血管内介入治疗，比如取栓和支架植入。但是静脉溶栓治疗需要在发病4.5小时内，介入治疗需要在发病6小时内，得到治疗的患者比例不足30％，接受主流治疗方案后达到有效功能结局的比例不足40％，很大比例的患者残留一定的功能障碍，严重影响生活质量，需要发掘发现一些新型的治疗方案或辅助治疗方案，来解决此问题。

现有治疗方案侧重于通过药物的化学作用使得神经功能得以恢复，但效能很低；而现有的手术方案也仅仅局限于急性期时间窗内的血管再通，尽可能挽救“缺血半暗带”的功能，而已经彻底梗死的脑组织功能是无法恢复的；而神经康复训练是通过刺激肢体活动来反馈性的刺激上游神经元的代偿作用，效能也十分有限。

目前随着脑机接口技术及外骨骼技术的发展，已有许多研究开始针对于急性脑梗死的治疗结局进行改进，但是脑机接口技术涉及到的技术难度大、跨学科专业较多、外骨骼技术只能实现刻板简单运动、神经连接技术不成熟，因此此类技术大部分只处于一个初步探索阶段。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种植入式人工神经传导束，其传导束装置可连接核心梗死区域上方的正常组织和下方的正常脑组织，并进行收集、转换和释放皮层下传的神经电信号，起到重建神经纤维及神经传导的作用，比传统的药物治疗和血管内介入治疗的治疗效果更好，成本也更低。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种技术方案：一种植入式人工神经传导束，包括传导束装置、鞘管推送装置、用于给所述传导束装置供电的电池组；

所述传导束装置包括信号接收装置、信号转换器、电信号收集传导线、电信号输出传导线、信号发送器，所述信号接收装置和信号发送器的外部都分布有多个电信号传导电极，每个所述信号接收装置上的电信号传导电极通过电信号收集传导线与信号转换器的一端连接，所述信号转换器的另一端通过电信号收集传导线与每个所述信号发送器上的电信号传导电极连接；

所述鞘管推送装置包括外层鞘管、推送杆，所述外层鞘管内部中空，且上下两端开口，所述推送杆插入所述外层鞘管内，将放置于所述外层鞘管内的所述传导束装置从外层鞘管的上端推送出去。

优选的，所述传导束装置还包括外壳，所述外壳上端与信号接收装置固定，所述外壳的下端与信号发送器固定，且所述信号转换器、电信号收集传导线、电信号输出传导线设置于外壳内部。

优选的，所述信号转换器包括信号接收单元、信号转换/增强单元、信号接收及发射单元，所述信号接收单元与信号转换/增强单元连接，所述信号转换/增强单元与信号接收及发射单元连接。

优选的，所述信号接收单元的输入端与电信号收集传导线连接。

优选的，所述信号接收及发射单元的输出端与电信号输出传导线连接。

优选的，与穿刺机器人配合时，穿刺机器人将外层鞘管的上端穿刺入病损的脑组织，推送杆将放置于所述外层鞘管内的所述传导束装置从外层鞘管的上端推送植入于病损的脑组织。

优选的，所述传导束装置植入后，所述信号接收装置上的电信号传导电极接收皮层下传的脑电信号，所述信号发送器向梗死区域下方附近的正常神经元传递神经电信号。

优选的，所述外层鞘管采用皮层和颅骨隧道释放管道鞘。

优选的，所述电信号传导电极采用针样电极或者圆片电极。

优选的，所述电池组包括连接所述传导束装置的电线和电池，所述电池与外部无线充电装置无线充电。

优选的，所述电池组连接植入颅内的传导束装置，电池可嵌入颅骨钻孔处固定，埋入头皮下，可通过外部无线充电装置进行无线充电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型有别于传统的药物治疗和血管内介入治疗，采用了在梗死区域(即病损的脑组织或者病灶4)植入传导束装置，传导束装置顶部可接收大脑皮层下传的脑电信号并在内部转换、下传，传导束装置下部负责向梗死区域下方原有正常神经元继续传递神经电信号。传导束装置可连接核心梗死区域上方的正常组织和下方的正常脑组织，并进行收集、转换和释放皮层下传的神经电信号，起到重建神经纤维及神经传导的作用，比传统的药物治疗和血管内介入治疗的治疗效果更好、更快。

2、本实用新型以重建人工神经纤维，重新连接神经传导的上下通路为目的，以微创手术的方式植入颅内，达到治疗神经功能缺损的效果(如肢体瘫痪、言语及吞咽障碍等)。传导束装置植入后，可以收集皮层向下发出的神经冲动(脑电信号)并下传至正常的传导束、脊髓、周围神经等，从而完成一系列正常的主动运动。同时结合传统的药物治疗及康复训练手段，使得神经功能更进一步重塑，达到肢体功能最大限度的恢复。

3、本实用新型的创新点为“重建神经传导束”的理念和技术，将已经梗死的部分越过，直接连接上下正常脑组织，恢复原有神经功能该设备相关的制造、植入手段及材料学技术均已广泛应用且成熟，具有很大的实际现实作用。

4、本实用新型能够很好的保证在于颅内植入传导束的安全及有效性，保证无占位效应，不损伤正常关键脑组织及血管，降低脑出血的风险，同时具有电信号高效传导性及释放后的记忆形态释放功能。

5、本实用新型的传导装置的电信号传导电极设计为直径较小的针样电极或者圆片电极，一是可以增强稳定性，避免颅内移位，二是多可以最小化穿刺道损伤。

6、本实用新型的结构相对简单，制造成本与普通的脑梗医疗器械相似，其治疗效果非常显著，能够很好的解决“现有治疗方案侧重于通过药物的化学作用使得神经功能得以恢复，但效能很低”的技术问题。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的传导束装置的结构示意图；

图3为本实用新型的信号转换器的结构示意图；

图4为本实用新型的信号接收装置内部与电信号收集传导线连接示意图；

图5为本实用新型的信号转换器内部电性连接示意图；

图6为本实用新型的鞘管推送装置外部示意图；

图7为本实用新型的植入传导束装置的过程示意图；

图8为本实用新型的传导束装置在病灶内电信号收集、转换和释放示意图；

图9为本实用新型的电池设置于传导束装置外部的连接示意图；

图10为本实用新型的电线穿过的连接推送杆通孔的示意图；

图11为本实用新型的植入传导束装置和电池的过程示意图；

图12为本实用新型的将电池埋入颅骨的示意图。

其中，1、传导束装置；2、外层鞘管；3、推送杆；4、病灶；5、大脑皮层；6、颅骨；101、信号接收装置；102、电信号传导电极；103、电信号收集传导线；104、信号转换器；105、电信号输出传导线；106、外壳；107、信号发送器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

脑梗死造成的神经损伤是不可逆的，脑梗死的最常见部位实质上是传导束的损伤。

本实用新型有别于既往“治疗神经”的概念，转为“连接神经”的理念。在脑梗死发生后，病灶实际上的常见部位为皮层下传导束的位置，即是说产生神经冲动及发出“指令”的高级皮层功能仍保留，受神经支配的肌肉功能也仍保留，只是处于中间的传导束断裂，本实用新型设计一种能够传导神经冲动并且能安全植入颅内病灶部位的人工神经传导束重建就能解决此问题。

实施例1

本实施方式提供了一种植入式人工神经传导束，如图1所示，包括传导束装置1、鞘管推送装置、用于给所述传导束装置供电的电池组；如图2-4所示，传导束装置1包括信号接收装置101、信号转换器104、电信号收集传导线103、电信号输出传导线105、信号发送器107，信号接收装置101和信号发送器107的外部都分布有多个电信号传导电极102，每个信号接收装置101上的电信号传导电极102通过电信号收集传导线103与信号转换器104的一端连接，信号转换器104的另一端通过电信号收集传导线103与每个信号发送器107上的电信号传导电极102连接。

传导束装置1还包括外壳106，外壳106上端与信号接收装置101固定，外壳106的下端与信号发送器107固定，且信号转换器104、电信号收集传导线103、电信号输出传导线105设置于外壳106内部，这样可以避免元器件外露。

此外，传导束装置1的材质采用可植入脑部的复合材料。

优选的，本实用新型的电信号传导电极可以采用直径很小的针样电极或者圆片电极设计，一是可以增强稳定性，避免颅内移位，二是多可以最小化穿刺道损伤。

如图5所示，信号转换器104包括信号接收单元、信号转换/增强单元、信号接收及发射单元，信号接收单元与信号转换/增强单元连接，信号转换/增强单元与信号接收及发射单元连接，信号接收单元的输入端与电信号收集传导线103连接，信号接收及发射单元的输出端与电信号输出传导线105连接。

需要说明的是，本实用新型中的信号接收单元、信号转换/增强单元、信号接收及发射单元等部件，其自身内部的电路结构、电路原理、软件等都是本领域已公开的。

如图6所示，鞘管推送装置包括外层鞘管2、推送杆3，外层鞘管2内部中空，且上下两端开口，推送杆3插入外层鞘管2内，将放置于外层鞘管2内的传导束装置1从外层鞘管2的上端推送出去。

此外，外层鞘管2采用皮层和颅骨6隧道释放管道鞘。

工作原理：本实用新型可以与穿刺机器人配合使用(或者与钻孔装置配合使用，其配合使用方法与穿刺机器人相似)。

与穿刺机器人配合时，先将传导束装置1放置于外层鞘管2内，然后控制穿刺机器人将外层鞘管2的上端穿刺入病损的脑组织，推送杆3将传导束装置1从外层鞘管2的上端推送植入于病损的脑组织(即病灶4所示部位)，如图7所示。

如图8所示，传导束装置1植入后，信号接收装置101上的电信号传导电极102接收皮层下传的脑电信号，在通过电信号收集传导线103输出给信号转换器104，信号转换器104内的信号接收单元接收到来自传导束装置1的脑电信号后，并传输给信号转换/增强单元，信号转换/增强单元将脑电信号转换为神经电信号，并对其进行信号增强处理，然后在传输给信号接收及发射单元，信号接收及发射单元接收到神经电信号后通过电信号收集传导线103发射给信号发送器107，信号发送器107向梗死区域下方周围神经元传递神经电信号；本实用新型可连接核心梗死区域上方的正常组织和下方的正常脑组织，收集、转换和释放皮层下传的电信号，起到重建神经纤维及神经传导的作用。

本实用新型的植入式人工神经传导束，能够将已经梗死的部分越过，直接连接上下正常脑组织，恢复原有神经功能该设备相关的制造、植入手段及材料学技术均已广泛应用且成熟，具有很大的实际现实作用。本实用新型的关键技术在于颅内植入传导束的安全及有效性，需要保证无占位效应，不损伤正常关键脑组织及血管，降低脑出血的风险，同时具有电信号高效传导性及释放后的记忆形态释放功能，同时该传导装置设计为直径较小的针样电极，一是可以增强稳定性，避免颅内移位，二是多可以最小化穿刺道损伤。

此外，电池组包括连接传导束装置的电线108和电池109，电池109还可以采用无线充电电池，电池109与外部无线充电装置无线充电，电池109设置于传导束装置内部或外部。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于，如图9-12所示，当电池109设置于传导束装置1外部时，推送杆3内部还设有通孔111，电池109通过电线108与传导束装置1电性连接，电线108的一端与传导束装置1连接，电线108的另一端穿过推送杆3内部通孔111后与电池109连接，并且电线108与电池109通过接口110连接，这样便于后期充电。

植入时，推送杆3将放置于外层鞘管2内的传导束装置1从外层鞘管2的上端推送植入于病损的脑组织，然后将鞘管推送装置撤出，再将电线108与电池109通过接口110连接，最后将电池109埋入颅骨6的钻孔中。

需要说明的是，传导束装置1、电线108、电池109的外壳都采用可以植入脑部的复合材料，这样可以大大提高手术的安全性，降低手术风险。

此外，电池109可以根据需要采用无线或者有线充电的方式，采用无线充电方式时，电池组连接植入颅内的传导束装置，电池109可嵌入颅骨钻孔处固定，埋入头皮下，可通过外部无线充电装置进行无线充电,如图11-12所示。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种植入式人工神经传导束，其特征在于，包括传导束装置、鞘管推送装置、用于给所述传导束装置供电的电池组；

所述传导束装置包括信号接收装置、信号转换器、电信号收集传导线、电信号输出传导线、信号发送器，所述信号接收装置和信号发送器的外部都分布有多个电信号传导电极，每个所述信号接收装置上的电信号传导电极通过电信号收集传导线与信号转换器的一端连接，所述信号转换器的另一端通过电信号收集传导线与每个所述信号发送器上的电信号传导电极连接；

所述鞘管推送装置包括外层鞘管、推送杆，所述外层鞘管内部中空，且上下两端开口，所述推送杆插入所述外层鞘管内，将放置于所述外层鞘管内的所述传导束装置从外层鞘管的上端推送出去。

2.根据权利要求1所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述传导束装置还包括外壳，所述外壳上端与信号接收装置固定，所述外壳的下端与信号发送器固定，且所述信号转换器、电信号收集传导线、电信号输出传导线设置于外壳内部。

3.根据权利要求1所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述信号转换器包括信号接收单元、信号转换/增强单元、信号接收及发射单元，所述信号接收单元与信号转换/增强单元连接，所述信号转换/增强单元与信号接收及发射单元连接。

4.根据权利要求3所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述信号接收单元的输入端与电信号收集传导线连接。

5.根据权利要求3所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述信号接收及发射单元的输出端与电信号输出传导线连接。

6.根据权利要求1所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，与穿刺机器人配合时，将外层鞘管的上端穿刺入病损的脑组织，推送杆将放置于所述外层鞘管内的所述传导束装置从外层鞘管的上端推送植入于病损的脑组织。

7.根据权利要求6所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述传导束装置植入后，所述信号接收装置上的电信号传导电极接收皮层下传的脑电信号，所述信号发送器向梗死区域下方附近的正常神经元传递神经电信号。

8.根据权利要求1所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述外层鞘管采用皮层和颅骨隧道释放管道鞘。

9.根据权利要求1所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述电信号传导电极采用针样电极或者圆片电极。

10.根据权利要求1所述的植入式人工神经传导束，其特征在于，所述电池组包括连接所述传导束装置的电线和电池，所述电池与外部无线充电装置无线充电。