專利名稱：一種植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植入式醫(yī)療電子系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
脊髓損傷是嚴(yán)重危害人類健康的創(chuàng)傷，其所引起的神經(jīng)源性膀胱、截癱、感染、褥瘡等并發(fā)癥嚴(yán)重降低了病患的生活質(zhì)量，提高了其醫(yī)療支出。在脊髓損傷中，神經(jīng)源性膀胱會引起長期的泌尿系感染、腎功能衰竭等并發(fā)癥，已經(jīng)成為脊髓損傷病人生命健康的一大威脅。圖1為與膀胱排尿相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，人體內(nèi)的圓椎103處延伸出骶神經(jīng)前根102和骶神經(jīng)后根101，二者在馬尾104邊緣處匯合為一根，稱為骶神經(jīng)根袖1012，該骶神經(jīng)根袖1012的末端連接膀胱105。解剖學(xué)的研究證明，骶神經(jīng)后根101和骶神經(jīng)前根102在馬尾104外部雖然匯合為一根骶神經(jīng)根袖1012，但該骶神經(jīng)根袖1012是可分的，即可通過解剖的手段將其剖分為獨(dú)立的骶神經(jīng)后根和骶神經(jīng)前根，并且所剖分處的骶神經(jīng)后根就與馬尾104內(nèi)的骶神經(jīng)后根101相連，剖分處的骶神經(jīng)前根也與馬尾104 內(nèi)的骶神經(jīng)前根102相連，因此，可以這樣認(rèn)為，骶神經(jīng)后根101和骶神經(jīng)前根102雖然在馬尾104外匯合為一骶神經(jīng)根袖1012，但二者仍是獨(dú)立工作的。骶神經(jīng)后根(包括馬尾104內(nèi)的部分和馬尾104外部的部分)用于向圓椎103發(fā)送神經(jīng)電信號，該神經(jīng)電信號能反映膀胱105的充盈程度，而骶神經(jīng)前根(包括馬尾104內(nèi)的部分和馬尾104外部的部分)則用于向膀胱105內(nèi)部的肌肉(尿道括約肌和膀胱逼尿肌)發(fā)送刺激信號，該刺激信號可刺激膀胱105進(jìn)行排尿。對于患有神經(jīng)源性膀胱的病患而言，其膀胱105與圓椎103之間的神經(jīng)通路(即圖1中的骶神經(jīng)后根101、骶神經(jīng)前根102以及二者匯合而成的骶神經(jīng)根袖101 是不通暢的，這樣，上述的神經(jīng)電信號或刺激信號就不能在圓椎103與膀胱105的肌肉之間傳遞，因而病患也就不能自主排尿，從而引起長期的泌尿系感染、腎功能衰竭等并發(fā)癥。現(xiàn)有的膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)是通過定時刺激病患的骶神經(jīng)根袖1012的方式來幫助其排尿的，因而病患每天只能在確定的時間排尿，這種排尿機(jī)制既無法保證病患在需要排尿時及時進(jìn)行排尿，也無法保證在每天確定的排尿時間病患可以排出尿液(病患可能喝水較少而沒有尿液)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)，能幫助病患按需排尿。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電極、神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、神經(jīng)電刺激器；其中，所述電極與骶神經(jīng)根袖貼合；
所述電極與所述神經(jīng)信號放大器相連，用于將接收自所述骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到所述神經(jīng)信號放大器進(jìn)行放大；所述神經(jīng)信號放大器與所述神經(jīng)信號處理電路相連，用于將其放大后的神經(jīng)電信號發(fā)送到所述神經(jīng)信號處理電路進(jìn)行處理；所述神經(jīng)信號處理電路根據(jù)所述放大后的神經(jīng)電信號來確定人體是否需要排尿， 如果是，則向所連接的所述神經(jīng)電刺激器發(fā)送排尿信號；所述神經(jīng)電刺激器根據(jù)所述排尿信號，向連接的所述電極發(fā)送刺激電信號；所述電極利用所述刺激電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中，電極可實(shí)時或周期性接收骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根所發(fā)送的神經(jīng)電信號，并將其送到神經(jīng)信號放大器進(jìn)行放大，神經(jīng)信號處理電路根據(jù)放大后的神經(jīng)電信號即可確定膀胱的充盈程度，從而確定人體是否需要排尿，在確定人體需要排尿時，神經(jīng)信號處理電路可實(shí)時向神經(jīng)電刺激器發(fā)送排尿信號，由神經(jīng)電刺激器向電極發(fā)送刺激電信號，從而對骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。 因此，本發(fā)明可在病患膀胱內(nèi)積存的尿液較多(即需要進(jìn)行排尿)時，即時刺激膀胱進(jìn)行排尿，從而幫助病患按需排尿，防止尿液在膀胱內(nèi)的積存，減少或消除泌尿系感染、腎功能衰竭等并發(fā)癥的發(fā)生。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)進(jìn)一步，還包括收發(fā)器和耦合線圈；所述收發(fā)器與所述耦合線圈和所述神經(jīng)信號處理電路分別相連；所述神經(jīng)信號處理電路用于，將記錄的所述放大后的神經(jīng)電信號、發(fā)送到所述神經(jīng)電刺激器的排尿信號以及相應(yīng)的記錄時間發(fā)送到所述收發(fā)器；所述收發(fā)器將所述放大后的神經(jīng)電信號、所述排尿信號以及相應(yīng)的記錄時間通過所述耦合線圈發(fā)送到外部電路。進(jìn)一步，還包括電池和電源管理電路；所述電池與所述電源管理電路相連；所述電源管理電路對所述電池送來的直流電進(jìn)行穩(wěn)壓后，分別提供給與其相連的所述神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、收發(fā)器以及所述神經(jīng)電刺激器。進(jìn)一步，所述電池為充電電池；該系統(tǒng)還包括交直流轉(zhuǎn)換器，其分別與所述耦合線圈和所述電池相連，用于將耦合線圈從所述外部電路通過耦合方式得到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電提供給所述電池。進(jìn)一步，所述神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、神經(jīng)電刺激器、收發(fā)器、交直流轉(zhuǎn)換器、電源管理電路集成于一芯片內(nèi)；所述芯片位于一印刷電路板上；所述耦合線圈和所述電池位于所述印刷電路板上。進(jìn)一步，所述印刷電路板上有固定孔；該系統(tǒng)還包括穿過所述固定孔并固定在所述骶神經(jīng)根袖周圍的骨皮質(zhì)上的醫(yī)用螺釘。進(jìn)一步，所述耦合線圈還用于，通過耦合方式接收所述外部電路發(fā)送的控制信號，并將其發(fā)送到所述收發(fā)器；所述收發(fā)器還用于，將所述控制信號轉(zhuǎn)發(fā)到所述神經(jīng)信號處理電路；所述神經(jīng)信號處理電路還用于，根據(jù)所述控制信號，通過改變所述排尿信號來調(diào)節(jié)所述神經(jīng)電刺激器發(fā)送的所述刺激電信號的頻率和/或幅度。進(jìn)一步，所述電極包括收發(fā)電極點(diǎn)、參考電極點(diǎn)、基底、導(dǎo)線；其中，所述導(dǎo)線的數(shù)量等于所述收發(fā)電極點(diǎn)和所述參考電極點(diǎn)的數(shù)量之和；所述收發(fā)電極點(diǎn)與所述骶神經(jīng)根袖貼合，并通過所述導(dǎo)線分別與所述神經(jīng)信號放大器和所述神經(jīng)電刺激器相連，用于將接收自所述骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到所述神經(jīng)信號放大器，并利用所述神經(jīng)電刺激器送來的所述刺激電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激；所述參考電極點(diǎn)通過所述導(dǎo)線分別與所述神經(jīng)信號放大器和所述神經(jīng)電刺激器相連，用于向所述神經(jīng)信號放大器和所述神經(jīng)電刺激器提供參考電位；所述基底呈面狀；所述收發(fā)電極點(diǎn)和參考電極點(diǎn)均貼覆于所述基底表面，所述導(dǎo)線位于所述基底內(nèi)部。進(jìn)一步，所述收發(fā)電極點(diǎn)、參考電極點(diǎn)以及所述導(dǎo)線均為金制；所述收發(fā)電極點(diǎn)和所述參考電極點(diǎn)的表面均涂覆銥。進(jìn)一步，所述基底外部除去所述收發(fā)電極點(diǎn)和所述參考電極點(diǎn)以外的部分包裹有 C型聚對二甲苯制成的包覆材料。 進(jìn)一步，所述基底的邊緣設(shè)有兩個以上的縫合孔。進(jìn)一步，所述收發(fā)電極點(diǎn)為一個，所述參考電極點(diǎn)為四個，所述導(dǎo)線為五根；所述收發(fā)電極點(diǎn)位于所述基底表面的端部；所述參考電極點(diǎn)分散包圍所述收發(fā)電極點(diǎn)，且與所述收發(fā)電極點(diǎn)的距離均在Imm 至2mm之間。進(jìn)一步，所述神經(jīng)信號處理電路根據(jù)所述放大后的神經(jīng)電信號的頻率是否超過預(yù)定頻率閾值來確定人體是否需要排尿。進(jìn)一步，所述刺激電信號包括低頻電信號和高頻電信號；所述神經(jīng)電刺激器根據(jù)所述排尿信號，先向所述電極發(fā)送所述低頻電信號，再向所述電極發(fā)送所述高頻電信號；所述電極利用所述低頻電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制尿道括約肌收縮并使其疲勞；所述電極利用所述高頻電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱逼尿肌收縮，從而進(jìn)行排尿。


圖1為與膀胱排尿相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明提出的植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明提出的植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖4為將圖3實(shí)施例植入人體內(nèi)的位置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。圖2為本發(fā)明提出的植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，該系統(tǒng)包括電極201、神經(jīng)信號放大器202、神經(jīng)信號處理電路203和神經(jīng)電刺激器204 ；其中，電極201與骶神經(jīng)根袖1012貼合，這樣，電極201可接收骶神經(jīng)根袖1012中的骶神經(jīng)后根所輸送(給圖1中的圓椎10 的神經(jīng)電信號，又可利用刺激電信號對骶神經(jīng)根袖 1012進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。電極201與神經(jīng)信號放大器202相連，這樣，電極201就可以將接收自骶神經(jīng)根袖 1012中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到神經(jīng)信號放大器202進(jìn)行放大。神經(jīng)信號放大器202與神經(jīng)信號處理電路203相連，神經(jīng)信號放大器202可將其放大后的神經(jīng)電信號發(fā)送到神經(jīng)信號處理電路203進(jìn)行處理。神經(jīng)信號處理電路203可根據(jù)放大后的神經(jīng)電信號來確定人體是否需要排尿，如果是，則向所連接的神經(jīng)電刺激器204發(fā)送排尿信號，否則，就不向神經(jīng)電刺激器204發(fā)送排尿信號。這里，神經(jīng)信號處理電路203是根據(jù)放大后的神經(jīng)電信號的頻率是否超過預(yù)定頻率閾值來確定人體是否需要排尿的，如果放大后的神經(jīng)電信號的頻率超過預(yù)定頻率閾值，則確定人體需要排尿，如果放大后的神經(jīng)電信號的頻率較小而沒有超過預(yù)定頻率閾值， 則確定人體不需要排尿。這里的預(yù)定頻率閾值是一預(yù)定的頻率值，可根據(jù)不同人體的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。神經(jīng)電刺激器204根據(jù)排尿信號，即向連接的電極201發(fā)送刺激電信號，這樣，電極201就可以利用該刺激電信號對骶神經(jīng)根袖1012進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿，從而實(shí)現(xiàn)人體的按需排尿。由此可見，本發(fā)明中，電極可實(shí)時或周期性接收骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根所發(fā)送的神經(jīng)電信號，并將其送到神經(jīng)信號放大器進(jìn)行放大，神經(jīng)信號處理電路根據(jù)放大后的神經(jīng)電信號即可確定膀胱的充盈程度，從而確定人體是否需要排尿，在確定人體需要排尿時，神經(jīng)信號處理電路可實(shí)時向神經(jīng)電刺激器發(fā)送排尿信號，由神經(jīng)電刺激器向電極發(fā)送刺激電信號，從而對骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。因此，本發(fā)明可在病患膀胱內(nèi)積存的尿液較多(即需要進(jìn)行排尿)時，即時刺激膀胱進(jìn)行排尿，從而幫助病患按需排尿，防止尿液在膀胱內(nèi)的積存，減少或消除泌尿系感染、腎功能衰竭等并發(fā)癥的發(fā)生。根據(jù)人體生理學(xué)的研究，神經(jīng)電刺激器204發(fā)送給電極201的刺激電信號，即電極201對骶神經(jīng)根袖1012進(jìn)行刺激的刺激電信號，可以包括低頻電信號和高頻電信號，神經(jīng)電刺激器204根據(jù)排尿信號，先向電極201發(fā)送低頻電信號，再向電極201發(fā)送高頻電信號，二者的持續(xù)時間可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如，神經(jīng)信號處理電路203發(fā)送的排尿信號包含有低頻電信號和高頻電信號的持續(xù)時間信息，這樣，神經(jīng)電刺激器204就可以根據(jù)排尿信號中的該持續(xù)時間信息，先后向電極201發(fā)送相應(yīng)持續(xù)時間長度的低頻電信號和高頻電信號，從而控制排尿的時間長度。電極201利用低頻電信號對骶神經(jīng)根袖1012進(jìn)行刺激，可使其中的骶神經(jīng)前根控制尿道括約肌收縮并使其疲勞；電極201利用高頻電信號對骶神經(jīng)根袖1012進(jìn)行刺激，可使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱逼尿肌收縮，從而進(jìn)行排尿。如圖2所示，該系統(tǒng)還包括收發(fā)器205和耦合線圈206，這里的收發(fā)器205可用一信號收發(fā)裝置來實(shí)現(xiàn)，也可分別用信號接收器和信號發(fā)送器來實(shí)現(xiàn)，這里的耦合線圈206 為利用耦合方式與外部電路207進(jìn)行通信的裝置，可用線圈來實(shí)現(xiàn)。收發(fā)器205與耦合線圈206和神經(jīng)信號處理電路203分別相連；神經(jīng)信號處理電路203用于，將記錄的放大后的神經(jīng)電信號、發(fā)送到神經(jīng)電刺激器204的排尿信號以及相應(yīng)的記錄時間(即神經(jīng)電信號的記錄時間以及排尿信號的發(fā)送時間)發(fā)送到收發(fā)器205，這樣，收發(fā)器205就可以將放大后的神經(jīng)電信號、排尿信號以及相應(yīng)的記錄時間通過耦合線圈206發(fā)送到外部電路207，供外部電路207進(jìn)行分析處理了。如圖2所示，該系統(tǒng)還包括電池209和電源管理電路210 ；其中，電池209與電源管理電路210相連，電源管理電路210可對電池209送來的直流電進(jìn)行穩(wěn)壓，然后，電源管理電路210將穩(wěn)壓后的直流電分別提供給與其相連的神經(jīng)信號放大器202、神經(jīng)信號處理電路203、收發(fā)器205以及神經(jīng)電刺激器204，供電線路為圖 2中的虛線所表示的線路。這里的電源管理電路210除了對直流電進(jìn)行穩(wěn)壓以及向神經(jīng)信號放大器202、神經(jīng)信號處理電路203、收發(fā)器205、神經(jīng)電刺激器204供電外，還可以檢測電池209的剩余電量，并判斷該剩余電量是否可以維持該系統(tǒng)工作到預(yù)定的時間，如果判斷結(jié)果為不能，則電源管理電路210將向神經(jīng)信號處理電路203發(fā)送電量告急信號，神經(jīng)信號處理電路203收到該信號后，可即時或等待一段時間后向收發(fā)器205發(fā)送電量不足信號，從而通過耦合線圈206向外部電路207求救。當(dāng)然，電源管理電路210在判斷剩余電量不足以維持系統(tǒng)工作到預(yù)定時間后，也可以直接向收發(fā)器205發(fā)送電量告急信號，由其通過耦合線圈206向外部電路207求救。對電池209電量不足的處理措施可以為對其進(jìn)行充電，這樣，該電池209就需要用充電電池來實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，該系統(tǒng)還包括交直流轉(zhuǎn)換器208，其分別與耦合線圈206和電池209 相連，用于將耦合線圈206從外部電路207通過耦合方式得到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電提供給電池209進(jìn)行儲存?，F(xiàn)有的膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)對骶神經(jīng)根袖1012施加的刺激信號的幅度、頻率等都是預(yù)先確定的，不會因人改變，因而在實(shí)際臨床應(yīng)用中，病患常常因刺激信號的幅度和頻率過大而發(fā)生下肢抽搐、疼痛、腦脊液漏、感染等嚴(yán)重的并發(fā)癥，或者因刺激信號的幅度或頻率過小而不能正常排尿。本發(fā)明可利用耦合線圈206與外部電路207之間的信息傳遞來解決這一問題。本發(fā)明中，耦合線圈206可以用于，通過耦合方式接收外部電路207發(fā)送的控制信號，并將其發(fā)送到收發(fā)器205，這樣，收發(fā)器205還用于，將控制信號轉(zhuǎn)發(fā)到神經(jīng)信號處理電路203，則神經(jīng)信號處理電路203還用于，根據(jù)該控制信號，通過改變排尿信號來調(diào)節(jié)神經(jīng)電刺激器204發(fā)送的刺激電信號的頻率和/或幅度。這樣，通過外部電路207即可調(diào)節(jié)電極201刺激骶神經(jīng)根袖1012的刺激電信號的頻率、幅度等參數(shù)，使其適應(yīng)人體的需要，防止發(fā)生下肢抽搐、疼痛、腦脊液漏、感染等嚴(yán)重的并發(fā)癥以及因刺激信號的幅度或頻率過小而不能正常排尿的問題。
本發(fā)明是植入式的醫(yī)療電子系統(tǒng)，其位于人體的膀胱附近，且與骶神經(jīng)根袖1012 貼合，因而其體積和功耗都應(yīng)盡可能得小，以防止損傷周圍的組織器官，并使用盡可能長的時間而無需更換。因而本發(fā)明中的神經(jīng)信號放大器202、神經(jīng)信號處理電路203、神經(jīng)電刺激器204、收發(fā)器205、交直流轉(zhuǎn)換器208、電源管理電路210可集成于一芯片內(nèi)，該芯片可設(shè)置于一印刷電路板上，并將耦合線圈206和電池209也設(shè)置于該印刷電路板上，從而盡可能地縮小該系統(tǒng)的體積，降低其功耗，滿足植入式醫(yī)療電子系統(tǒng)的要求。圖3為該系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，上述的芯片的標(biāo)號為302，印刷電路板的標(biāo)號為301，耦合線圈304和電池303分別通過相應(yīng)的導(dǎo)線與芯片302上相應(yīng)的電路相連，具體的，耦合線圈304與芯片302中的收發(fā)器、交直流轉(zhuǎn)換器分別相連，電池303分別與芯片302中的交直流轉(zhuǎn)換器和電源管理電路相連。該實(shí)施例中，印刷電路板301上設(shè)有固定孔305，這樣，該系統(tǒng)可利用醫(yī)用螺釘將該印刷電路板301及其上的芯片302、電池303以及耦合線圈304固定于人體內(nèi)部骶神經(jīng)根袖周圍，從而實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)與人體的相對靜止，防止印刷電路板301及各電路對人體造成損傷。具體的，可將醫(yī)用螺釘穿過固定孔305，并將其固定在骶神經(jīng)根袖1012周圍的骨皮質(zhì)上。如圖3所示，本發(fā)明中的電極包括收發(fā)電極點(diǎn)307、參考電極點(diǎn)308、基底306、導(dǎo)線311。其中，導(dǎo)線311的數(shù)量等于收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308的數(shù)量之和，如圖3 實(shí)施例所示，該電極包括一個收發(fā)電極點(diǎn)307和四個參考電極點(diǎn)308，因而導(dǎo)線311的數(shù)量就為五根。收發(fā)電極點(diǎn)307與骶神經(jīng)根袖貼合，并通過其連接的導(dǎo)線分別與(芯片302中的) 神經(jīng)信號放大器和神經(jīng)電刺激器相連，用于將接收自骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到神經(jīng)信號放大器，并利用神經(jīng)電刺激器送來的刺激電信號對骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激。參考電極點(diǎn)308通過各自相連的導(dǎo)線分別與(芯片302中的)神經(jīng)信號放大器和神經(jīng)電刺激器相連，用于向神經(jīng)信號放大器和神經(jīng)電刺激器提供參考電位。在圖3實(shí)施例中采用了四個參考電極點(diǎn)308，因而這里的參考電位為所有參考電極點(diǎn)308處的電位的平均值?；?06呈面狀，收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308均貼覆于基底306的表面，導(dǎo)線311位于基底306內(nèi)部。如圖3所示，收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308均位于基底306的一端309 (基底 306的另一端接印刷電路板30 ，該端部309為三角形，可減少基底306與人體的接觸面積，達(dá)到防止該系統(tǒng)損傷人體的目的。上述的收發(fā)電極點(diǎn)307、參考電極點(diǎn)308以及導(dǎo)線311均為金制。導(dǎo)線311位于基底306內(nèi)部，因而會受到基底306的保護(hù)，而收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308貼覆于基底 306表面，因而在接收并向骶神經(jīng)根袖發(fā)送刺激電信號時，自身也會受到該刺激電信號的作用而脫離基底306，因而可在收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308的表面均涂覆銥，這些銥作為收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308表面的修飾材料，可防止收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308脫離基底306表面。上述的基底306可用柔性且生物相容性良好的聚酰亞胺柔性聚合物材料制成，基
9底306外部除去收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308以外的部分包裹有C型聚對二甲苯制成的包覆材料，從而盡可能地避免電極對人體的損傷。圖3中的基底306為條形面狀，其具有一定的長度和寬度，如在人體內(nèi)隨意晃動， 將不可避免地刮蹭附近器件組織，因而需要對基底306進(jìn)行固定。可在基底306的邊緣設(shè)有兩個以上的縫合孔，如圖3所示，縫合孔的標(biāo)號為310，在收發(fā)電極點(diǎn)307和參考電極點(diǎn)308 附近(位于基底306兩側(cè))的四個縫合孔的標(biāo)號分別為3101、3102、3103和3104。可利用醫(yī)用縫線穿過部分或全部縫合孔310，將基底306與骶神經(jīng)根袖周圍的骨皮質(zhì)連接起來，從而實(shí)現(xiàn)對基底306的固定，優(yōu)先選擇圖3中的縫合孔3101、3102、3103和3104。圖3中，收發(fā)電極點(diǎn)307為一個，參考電極點(diǎn)308為四個，導(dǎo)線311為五根；收發(fā)電極點(diǎn)307位于基底306表面的端部309處；參考電極點(diǎn)308分散包圍收發(fā)電極點(diǎn)307，且與收發(fā)電極點(diǎn)307的距離均在Imm至 2mm之間，這樣，參考電極點(diǎn)308與收發(fā)電極點(diǎn)307為梅花狀。當(dāng)然，參考電極點(diǎn)308和收發(fā)電極點(diǎn)307的數(shù)目也可為其他數(shù)目，例如，收發(fā)電極點(diǎn)307可多于一個，參考電極點(diǎn)308也可以為一個，或?yàn)槠渌麛?shù)目，其提供的電位作為整個系統(tǒng)的零電位。圖4為將圖3實(shí)施例植入人體內(nèi)的位置示意圖。如圖4所示，由于基底306采用柔軟材料制成，因而可在人體內(nèi)彎曲，使端部309穿到圖4中骶神經(jīng)根袖1012的下方，實(shí)現(xiàn)收發(fā)電極點(diǎn)307與骶神經(jīng)根袖1012的貼合?？捎靡会t(yī)用螺釘穿過印刷電路板301上的固定孔305，并與骶神經(jīng)根袖1012周圍的骨皮質(zhì)固定在一起，實(shí)現(xiàn)對印刷電路板301的固定。 還可以用醫(yī)用縫線穿過圖3中的縫合孔310 (優(yōu)先穿過圖3中的3101-3104)，并與骶神經(jīng)根袖1012周圍的骨皮質(zhì)縫合在一起，實(shí)現(xiàn)對基底306的固定。該圖僅示出了一個植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)植入人體內(nèi)的情況，根據(jù)解剖學(xué)所提供的信息，骶神經(jīng)根袖1012具有解剖學(xué)意義上的對稱性，因而可在人體內(nèi)植入偶數(shù)個(例如兩個)本發(fā)明提供的植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)對稱分布于骶神經(jīng)根袖1012的兩側(cè)，從而同時實(shí)現(xiàn)對膀胱兩側(cè)肌肉的控制，實(shí)現(xiàn)人體的按需排尿。由此可見，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明中，電極可實(shí)時或周期性接收骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根所發(fā)送的神經(jīng)電信號，并將其送到神經(jīng)信號放大器進(jìn)行放大，神經(jīng)信號處理電路根據(jù)放大后的神經(jīng)電信號即可確定膀胱的充盈程度，從而確定人體是否需要排尿，在確定人體需要排尿時，神經(jīng)信號處理電路可實(shí)時向神經(jīng)電刺激器發(fā)送排尿信號，由神經(jīng)電刺激器向電極發(fā)送刺激電信號，從而對骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。因此，本發(fā)明可在病患膀胱內(nèi)積存的尿液較多(即需要進(jìn)行排尿)時，即時刺激膀胱進(jìn)行排尿，從而幫助病患按需排尿，防止尿液在膀胱內(nèi)的積存，減少或消除泌尿系感染、腎功能衰竭等并發(fā)癥的發(fā)生。(2)本發(fā)明中，利用耦合線圈與外部電路的耦合，即可調(diào)節(jié)電極刺激骶神經(jīng)根袖的刺激電信號的頻率、幅度等參數(shù)，使其適應(yīng)人體的需要，防止發(fā)生下肢抽搐、疼痛、腦脊液漏、感染等嚴(yán)重的并發(fā)癥以及因刺激信號的幅度或頻率過小而不能正常排尿的問題。(3)本發(fā)明中的神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、神經(jīng)電刺激器、收發(fā)器、交直流轉(zhuǎn)換器和電源管理電路集成于一芯片內(nèi)，該芯片可設(shè)置于一印刷電路板上，并將耦合線圈和電池也設(shè)置于該印刷電路板上，可縮小該系統(tǒng)的體積，降低其功耗，滿足植入式醫(yī)療電子系統(tǒng)的要求。(4)本發(fā)明中，在印刷電路板上設(shè)置了固定孔，在基底上設(shè)置了縫合孔，可實(shí)現(xiàn)印刷電路板和基底相對人體的固定，將基底的端部設(shè)置為三角形，可減少與人體組織器官接觸的面積，這都有利于減少本發(fā)明提供的系統(tǒng)與人體的接觸面積，防止其損傷人體。(5)利用本發(fā)明可模擬正常的膀胱排尿功能，并且，由于耦合線圈可與外部電路進(jìn)行通信，因而本發(fā)明帶有自動預(yù)警能力，可實(shí)現(xiàn)脊髓損傷患者自由、可控性、接近生理狀態(tài)下的控制排尿；同時，本發(fā)明有助于探討骶神經(jīng)電信號傳入機(jī)制和模式以及膀胱功能修復(fù)芯片的可行性及機(jī)理，為神經(jīng)源性膀胱的電刺激治療理論提供新的依據(jù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括電極、神經(jīng)信號放大器、 神經(jīng)信號處理電路、神經(jīng)電刺激器；其中，所述電極與骶神經(jīng)根袖貼合；所述電極與所述神經(jīng)信號放大器相連，用于將接收自所述骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到所述神經(jīng)信號放大器進(jìn)行放大；所述神經(jīng)信號放大器與所述神經(jīng)信號處理電路相連，用于將其放大后的神經(jīng)電信號發(fā)送到所述神經(jīng)信號處理電路進(jìn)行處理；所述神經(jīng)信號處理電路根據(jù)所述放大后的神經(jīng)電信號來確定人體是否需要排尿，如果是，則向所連接的所述神經(jīng)電刺激器發(fā)送排尿信號；所述神經(jīng)電刺激器根據(jù)所述排尿信號，向連接的所述電極發(fā)送刺激電信號；所述電極利用所述刺激電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括收發(fā)器和耦合線圈； 所述收發(fā)器與所述耦合線圈和所述神經(jīng)信號處理電路分別相連；所述神經(jīng)信號處理電路用于，將記錄的所述放大后的神經(jīng)電信號、發(fā)送到所述神經(jīng)電刺激器的排尿信號以及相應(yīng)的記錄時間發(fā)送到所述收發(fā)器；所述收發(fā)器將所述放大后的神經(jīng)電信號、所述排尿信號以及相應(yīng)的記錄時間通過所述耦合線圈發(fā)送到外部電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電池和電源管理電路； 所述電池與所述電源管理電路相連；所述電源管理電路對所述電池送來的直流電進(jìn)行穩(wěn)壓后，分別提供給與其相連的所述神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、收發(fā)器以及所述神經(jīng)電刺激器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電池為充電電池；該系統(tǒng)還包括交直流轉(zhuǎn)換器，其分別與所述耦合線圈和所述電池相連，用于將耦合線圈從所述外部電路通過耦合方式得到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電提供給所述電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、神經(jīng)電刺激器、收發(fā)器、交直流轉(zhuǎn)換器、電源管理電路集成于一芯片內(nèi)；所述芯片位于一印刷電路板上； 所述耦合線圈和所述電池位于所述印刷電路板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述印刷電路板上有固定孔；該系統(tǒng)還包括穿過所述固定孔并固定在所述骶神經(jīng)根袖周圍的骨皮質(zhì)上的醫(yī)用螺釘。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述耦合線圈還用于，通過耦合方式接收所述外部電路發(fā)送的控制信號，并將其發(fā)送到所述收發(fā)器；所述收發(fā)器還用于，將所述控制信號轉(zhuǎn)發(fā)到所述神經(jīng)信號處理電路； 所述神經(jīng)信號處理電路還用于，根據(jù)所述控制信號，通過改變所述排尿信號來調(diào)節(jié)所述神經(jīng)電刺激器發(fā)送的所述刺激電信號的頻率和/或幅度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電極包括收發(fā)電極點(diǎn)、參考電極點(diǎn)、 基底、導(dǎo)線；其中，所述導(dǎo)線的數(shù)量等于所述收發(fā)電極點(diǎn)和所述參考電極點(diǎn)的數(shù)量之和； 所述收發(fā)電極點(diǎn)與所述骶神經(jīng)根袖貼合，并通過所述導(dǎo)線分別與所述神經(jīng)信號放大器和所述神經(jīng)電刺激器相連，用于將接收自所述骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到所述神經(jīng)信號放大器，并利用所述神經(jīng)電刺激器送來的所述刺激電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激；所述參考電極點(diǎn)通過所述導(dǎo)線分別與所述神經(jīng)信號放大器和所述神經(jīng)電刺激器相連， 用于向所述神經(jīng)信號放大器和所述神經(jīng)電刺激器提供參考電位；所述基底呈面狀；所述收發(fā)電極點(diǎn)和參考電極點(diǎn)均貼覆于所述基底表面，所述導(dǎo)線位于所述基底內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收發(fā)電極點(diǎn)、參考電極點(diǎn)以及所述導(dǎo)線均為金制；所述收發(fā)電極點(diǎn)和所述參考電極點(diǎn)的表面均涂覆銥。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基底外部除去所述收發(fā)電極點(diǎn)和所述參考電極點(diǎn)以外的部分包裹有C型聚對二甲苯制成的包覆材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基底的邊緣設(shè)有兩個以上的縫合孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收發(fā)電極點(diǎn)為一個，所述參考電極點(diǎn)為四個，所述導(dǎo)線為五根；所述收發(fā)電極點(diǎn)位于所述基底表面的端部；所述參考電極點(diǎn)分散包圍所述收發(fā)電極點(diǎn)，且與所述收發(fā)電極點(diǎn)的距離均在Imm至 2mm之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)信號處理電路根據(jù)所述放大后的神經(jīng)電信號的頻率是否超過預(yù)定頻率閾值來確定人體是否需要排尿。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述刺激電信號包括低頻電信號和高頻電信號；所述神經(jīng)電刺激器根據(jù)所述排尿信號，先向所述電極發(fā)送所述低頻電信號，再向所述電極發(fā)送所述高頻電信號；所述電極利用所述低頻電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制尿道括約肌收縮并使其疲勞；所述電極利用所述高頻電信號對所述骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱逼尿肌收縮，從而進(jìn)行排尿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植入式膀胱功能修復(fù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電極、神經(jīng)信號放大器、神經(jīng)信號處理電路、神經(jīng)電刺激器；其中，電極與骶神經(jīng)根袖貼合；電極與神經(jīng)信號放大器相連，用于將接收自骶神經(jīng)根袖中的骶神經(jīng)后根的神經(jīng)電信號發(fā)送到神經(jīng)信號放大器進(jìn)行放大；神經(jīng)信號放大器與神經(jīng)信號處理電路相連，用于將其放大后的神經(jīng)電信號發(fā)送到神經(jīng)信號處理電路進(jìn)行處理；神經(jīng)信號處理電路根據(jù)放大后的神經(jīng)電信號來確定人體是否需要排尿，如果是，則向所連接的神經(jīng)電刺激器發(fā)送排尿信號；神經(jīng)電刺激器根據(jù)排尿信號，向連接的電極發(fā)送刺激電信號；電極利用刺激電信號對骶神經(jīng)根袖進(jìn)行刺激，使其中的骶神經(jīng)前根控制膀胱排尿。本發(fā)明能幫助病患按需排尿。
文檔編號A61N1/36GK102441232SQ201110281049
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者劉海鷹, 張恒維, 朱震奇, 王會民, 王偉炎, 王凱豐, 王波, 繆克難, 金朝暉 申請人:北京大學(xué)人民醫(yī)院