本發(fā)明涉及腦深部電刺激出血檢測系統(tǒng)，特別的涉及一種多電池的腦深部電刺激出血檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

腦深部電刺激（DBS）已經(jīng)發(fā)展成為傳統(tǒng)的立體定向功能神經(jīng)外科中常用的毀損手術(shù)的替代方法。DBS已經(jīng)證實是一種有效的方法，由于它具有可逆性和可調(diào)性的特點(diǎn)，大大降低了手術(shù)的致殘率。被越來越多的用于治療運(yùn)動障礙病、帕金森病、癲癇、肌張力障礙、叢集性疼痛、強(qiáng)迫癥、抽動穢語綜合征、抑郁癥等疾病。但是腦深部電刺激也存在風(fēng)險，常見的有術(shù)后腦腫脹、出血等，對病人的安全造成威脅。

現(xiàn)有技術(shù)中的腦深部電刺激系統(tǒng)的功能越來越多，比如增加了檢測出血的功能，導(dǎo)致電池電能不足，及時補(bǔ)充腦深部電刺激出血檢測系統(tǒng)的電能是目前的技術(shù)難點(diǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)中的不足，提供一種多電池的腦深部電刺激出血檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：至少一個腦深部電刺激器和體外裝置，腦深部電刺激器包括刺激電極，刺激電極附近設(shè)置的血紅蛋白傳感器，脈沖發(fā)生器模塊，充電線圈，至少一主電池，至少一備用電池，處理器模塊與第一通信模塊；處理器模塊控制充電線圈給至少一主電池和至少一備用電池充電；處理器模塊控制至少一備用電池給至少一主電池充電。體外裝置包括第二通信模塊，預(yù)警模塊；腦深部電刺激器的處理器模塊控制脈沖發(fā)生器模塊根據(jù)存儲的刺激參數(shù)相關(guān)的程序產(chǎn)生刺激信號，并將刺激信號傳送到刺激電極的觸點(diǎn)，通過觸點(diǎn)放電對靶點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行電刺激；同時，血紅蛋白傳感器實時或間歇性的對傳感器附近區(qū)域進(jìn)行檢測，處理器模塊判斷是否檢測到血紅蛋白，一旦檢測到，則可能刺激電極處產(chǎn)生出血，將出血信號通過第一通信模塊傳輸至體外裝置第二通信模塊，預(yù)警模塊進(jìn)行出血模式預(yù)警。

進(jìn)一步的，深部電刺激出血檢測系統(tǒng)還可包括刺激電極附近設(shè)置的腦壓傳感器，檢測到血紅蛋白時，腦壓傳感器對傳感器附近區(qū)域進(jìn)行檢測，處理器模塊判斷是否檢測的腦壓是否大于預(yù)設(shè)閾值，大于預(yù)設(shè)閾值判斷為腦壓異常，將腦壓異常信號通過第一通信模塊傳輸至體外裝置第二通信模塊，預(yù)警模塊進(jìn)行腦壓異常模式預(yù)警。

進(jìn)一步的，刺激電極可包括首段、中段、末段；首段、中段、末段分別包括至少一組電極觸點(diǎn)組、一個血紅蛋白傳感器和一個腦壓傳感器；每組電極觸點(diǎn)至少包括兩個電極觸點(diǎn)；電極觸點(diǎn)分別通過導(dǎo)體連接到延長線，首段、中段、末段的電極觸點(diǎn)組沿電極延伸方向設(shè)置，每組的電極觸點(diǎn)沿電極圓周方向設(shè)置。

進(jìn)一步的，主電池和備用電池為鋰離子充電電池或其他可充電電池。

通過該系統(tǒng)，能夠有效、及時的對病人手術(shù)后的腦腫脹、出血進(jìn)行監(jiān)控。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種多電池的腦深部電刺激出血檢測系統(tǒng)圖。

圖2是本發(fā)明的電極圖。

11.腦深部電刺激器 12.體外裝置。

21.刺激電極 22.血紅蛋白傳感器 23.脈沖發(fā)生器 24.處理器模塊 25.第一通信模塊。

31.第二通信模塊 32.預(yù)警模塊。

100. 反饋式腦深部電刺激電極末段；200. 反饋式腦深部電刺激電極中段；300. 反饋式腦深部電刺激電極首段；101、201、301. 血紅蛋白傳感器；102、202、302.腦壓傳感器；103、203、303. 反饋式腦深部電刺激電極觸點(diǎn)；104、204、304.絕緣體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1示出一種多電池的腦深部電刺激出血檢測系統(tǒng)，包括體內(nèi)模塊和體外裝置。體內(nèi)模塊具體為腦深部電刺激器11，體外裝置12。

其中腦深部電刺激器11用于有創(chuàng)的顱內(nèi)刺激和參數(shù)采集，由深植入腦內(nèi)的腦部刺激電極和胸前植入的的刺激發(fā)生器IPG兩部分組成。腦部刺激電極具有可放電的刺激觸點(diǎn)，其通過刺激發(fā)生器IPG發(fā)放弱電脈沖。其植入一般通過安裝頭架、MRI或CT掃描，術(shù)前規(guī)劃，主要包括定位解剖微點(diǎn)和放置手術(shù)針道的設(shè)計，其后頭皮切開和顱骨鉆孔，通過術(shù)中的電生理定位和術(shù)中測試，植入并固定電極，最后植入刺激發(fā)生器在皮下，一般為鎖骨下端的皮下，也有放置在腹部皮下。刺激發(fā)生器IPG通過導(dǎo)線穿過頸部連接腦深部電刺激器11。

胸前植入的刺激發(fā)生器IPG包括脈沖發(fā)生器模塊23，處理器模塊24，第一通信模塊25，充電線圈，至少一主電池，至少一備用電池；其中處理器模塊24至少包括控制部、存儲部和計算部；處理器模塊控制脈沖發(fā)生器模塊根據(jù)存儲的刺激的參數(shù)，以及預(yù)設(shè)的刺激程序產(chǎn)生刺激信號，并將刺激信號傳送到刺激電極的觸點(diǎn)，通過觸點(diǎn)放電對腦深部的靶點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行電刺激。處理器模塊24控制充電線圈給至少一主電池和至少一備用電池充電；處理器模塊24控制至少一備用電池給至少一主電池充電。主電池和備用電池為鋰離子充電電池或其他可充電電池。

其中腦深部電刺激器還包括血紅蛋白傳感器，可以對靶點(diǎn)區(qū)域是否具有出血點(diǎn)進(jìn)行檢測。處理器模塊24通過控制部進(jìn)行對于血紅蛋白傳感器監(jiān)測狀態(tài)開啟關(guān)閉的控制?？梢詫嵤崟r監(jiān)測、按照一定的周期開啟的監(jiān)測、或者應(yīng)處理器模塊24的控制信號的即時監(jiān)測。其中血紅蛋白傳感器可選擇任何類型適用的傳感器，優(yōu)先選擇可重復(fù)使用、能夠進(jìn)行長時間使用不需更換的、結(jié)構(gòu)較為簡單不易損壞的光傳感器。如傳感器可包含發(fā)射近紅外光的微型LED或微型紅外光發(fā)射器，以及微型光接收器。光源發(fā)射在血紅蛋白最大吸收波長540nm附近的紅外光，通過一定距離的微型光接收器測定其吸光信號A（t），信號通過控制部接收，輸送至計算部進(jìn)行計算以判定是否有血紅蛋白的檢出。血紅蛋白的檢出意味有出血點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)。

其中對于血紅蛋白的判定的具體行為可以為：在初始狀態(tài)或確認(rèn)無出血點(diǎn)的正常生理狀態(tài)下，采集一段時間的信號，計算在正常狀態(tài)下的閾值空間。考慮到部分非線性的因素，一種實施例的算法為：

排除明顯干擾信號后，計算其在此段區(qū)間內(nèi)信號的最大值A(chǔ)max，最小值A(chǔ)min以及平均值A(chǔ)arg，

閾值區(qū)間的最大值取Amax與Amax+（（Amax-Amin）/2-Aarg）的最大值，

閾值區(qū)間的最小值取Amin與Amin+（（Amax-Amin）/2-Aarg）的最小值；

將初始設(shè)定的上述閾值輸入處理器模塊24的存儲部進(jìn)行保存。在血紅蛋白傳感器的監(jiān)測開啟時，當(dāng)檢測到的A（t）的時間序列，出現(xiàn)相于閾值的最大或最小值偏離度大于2*（（Amax-Amin）/2-Aarg），且在時間序列接下來的若干序列的值在同方向上的偏離有擴(kuò)大趨勢，至少有不小于原趨勢的偏離時，計算部判定檢測出異常量的血紅蛋白，因此為出血模式，處理器模塊25通過控制部發(fā)出血預(yù)警信號至第一通信模塊25。

其中，在沒有出現(xiàn)過出血預(yù)警的狀況，且血紅蛋白傳感器的讀數(shù)沒有出現(xiàn)過明顯趨勢的變化的情況下，每過半年至一年，需要對血紅蛋白傳感器的正常閾值進(jìn)行重新判定和校準(zhǔn)，以補(bǔ)償其出現(xiàn)的基線偏移。

對于采用其它方法測定血紅蛋白或其它類型的傳感器，如果其輸出為單參數(shù)，且參數(shù)與血紅蛋白的濃度呈大體正相關(guān)關(guān)系，則也可以采用上述判定算法進(jìn)行出血預(yù)警。

腦深部電刺激器還可以包括刺激電極附近設(shè)置的腦壓傳感器。顱內(nèi)壓是顱骨內(nèi)的壓力，并且也因此是腦組織和腦脊液的壓力。腦壓傳感器可以為壓力傳感器，如電容式mems傳感器等。一般情況下，正常人的顱內(nèi)壓和病態(tài)或者腦血腫的顱內(nèi)壓還是具有較大的差別，同樣可以根據(jù)初始的正常壓力進(jìn)行標(biāo)定，確定正常壓力和腦血腫壓力的閾值P0，當(dāng)測定的壓力P（t）大于閾值壓力P0且P（t+1）至P（t+n）均大于等于P0時，判定為腦壓異常。腦壓傳感器將檢測到的壓力回送給處理器模塊24，處理器模塊24的計算部進(jìn)行計算和判定，如果判定為腦壓異常，則發(fā)送給第一通信模塊25。

對于腦壓傳感器的預(yù)警模式同樣由處理器模塊24進(jìn)行控制，對于出血模式的預(yù)警和腦壓異常的預(yù)警可以分別獨(dú)立的開啟、控制、進(jìn)行報警，也可以處于省電的需要和減少傳感器的損壞率，在檢測到血紅蛋白后處理器模塊24通過控制部發(fā)出開啟腦壓監(jiān)測的模式；也可以在進(jìn)行腦壓異常的判定后再開啟血紅蛋白傳感器的檢測。

除非處理器發(fā)出控制命令，傳感器的缺省模式是睡眠模式。

體外裝置12至少包括處理器、第二通信模塊31和預(yù)警模塊32，優(yōu)選的還包括人機(jī)控制接口。其中，第二通信模塊31可以與第一通信模塊25進(jìn)行信息的收發(fā)，可以采用Zigbee、藍(lán)牙等無線通信協(xié)議。

體外裝置12主要起到的作用是提供異常狀態(tài)的預(yù)警，第一通信模塊25在街道處理器發(fā)送的出血模式預(yù)警信號或腦壓異常的預(yù)警信號后，將上述信息發(fā)送給第二通信模塊31，第二通信模塊經(jīng)過處理器，或直接將信號發(fā)送至預(yù)警模塊，給醫(yī)師或患者提供預(yù)警信號。預(yù)警信號可以以聲、光、電、顯示屏等方式呈現(xiàn)，其中兩種模式分別采用不同的預(yù)警信號。

體外裝置12還可以具有控制接口，醫(yī)師可以通過控制接口輸入預(yù)設(shè)的刺激模式、選擇刺激參數(shù)、設(shè)定血紅蛋白傳感器和腦壓傳感器的參數(shù)、設(shè)定判定閾值等。處理器將上述控制命令進(jìn)行處理后，發(fā)送至第二通信模塊31，第二通信模塊傳輸至體內(nèi)的第一通信模塊31，并且將上述參數(shù)存儲在處理器模塊24中。

此外，體外裝置12還可以通過第二通信模塊31實現(xiàn)與電腦、控制中心或中央處理器的雙向數(shù)據(jù)傳輸。從而可以用過中央處理器對于本系統(tǒng)進(jìn)行更精密的控制，也可以對于參數(shù)進(jìn)行計算量更大的計算。在此條件下，可以采用部分更精密的血紅蛋白檢測方式，也可以利用顱內(nèi)壓測定更多的腦部血液動力參數(shù)，以提供更多的使用者的生理信息。

例如，在一個實施例中，采用圖像法分析出血點(diǎn)。血紅蛋白傳感器采用微型圖像采集裝置，不需要很高的精度或分辨率。將采集后的數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器模塊24中，微處理器模塊進(jìn)行或不進(jìn)行對比度增強(qiáng)、濾波等預(yù)處理后，將每單幀圖像信息發(fā)送至體外裝置。體外裝置或者處理器滿足需要進(jìn)行圖像的處理與判定，如果不滿足則進(jìn)一步發(fā)給中央處理器。處理器根據(jù)圖像的顏色特征量來進(jìn)行判定，首先進(jìn)行圖像分割，再計算分割后的小區(qū)域的各個顏色成分如RGB成分，或通過YCbCr轉(zhuǎn)換計算出的色差、通過HSI轉(zhuǎn)換計算出的色相、飽和度、G/R、B/G等顏色比等的平均值或者中央值等統(tǒng)計量，將其之前進(jìn)行學(xué)習(xí)的異常區(qū)域的顏色特征量進(jìn)行判別，其判別基準(zhǔn)可以根據(jù)這些特征量的分別，用支持向量機(jī)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)習(xí)器來自動識別其判別標(biāo)準(zhǔn)。因此，由于出血所造成的特定顏色在區(qū)域中可以被檢測出來，因此可以進(jìn)行較為精確的出血點(diǎn)判斷。

在另一個實施力中，采用阻抗法進(jìn)行顱內(nèi)壓的判定。顱內(nèi)壓可以受若干因素影響，包括但不限于心動周期、呼吸周期以及對應(yīng)于腦血流的身體的自然調(diào)節(jié)的慢波周期。壓力傳感器僅可以得到壓力變化這一個特性，但阻抗在不同的時間尺度上反映不同的特征，比如腦血容量的變化表現(xiàn)較長的時間尺度，而心動周期相關(guān)的阻抗變化時間尺度比較短。因此，從阻抗波形中，波形的阻抗分量的振幅特性和時間特性之中可以反映很多顱內(nèi)血流動力學(xué)參數(shù)，包括但不限于顱內(nèi)壓、腦血容量、腦血流量、腦灌注壓等等。因此，也可以采用其它傳感器進(jìn)行顱內(nèi)壓的監(jiān)測，尤其是在外接處理器的情況下，可以輕易的對參數(shù)進(jìn)行維度更豐富的分析。

在一個實施例中，刺激電極為多排，分別深入不同的腦部點(diǎn)位。在另一個實施例中，刺激電極可以為多段，通過不同的解剖位置和方向，從而在單根電極中起到對多個位點(diǎn)產(chǎn)生電刺激的作用。

在一個實施例中，刺激電極包括刺激電極可包括首段100、中段200、末段300；手段、中端、末端的之間可以隔著距離L，其設(shè)計有效考慮到因磁共振偏差、電極漂移、腦部塌陷、手術(shù)頭架等誤差情況存在而引起的腦深部刺激電極100插入核團(tuán)200的位置的偏差。首段、中段、末段分別包括至少一組電極觸點(diǎn)組104、204、304一個血紅蛋白傳感器102、202、302和一個腦壓傳感器103、203、303，帶有傳感器的電極即為反饋式腦深部刺激電極；電極觸點(diǎn)組和兩個傳感器分別通過絕緣材料密封，在每段中還可以包括一個I/O口以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。

針對于每段電極，每組電極至少包括兩個電極觸點(diǎn)，以對所刺激點(diǎn)位進(jìn)行足夠面積的刺激，優(yōu)選為2-8個，每組的電極觸點(diǎn)沿電極圓周方向設(shè)置，形成環(huán)狀以保證自己面積，并減少插偏時候的副作用，電極觸點(diǎn)分別通過導(dǎo)體連接到延長線，首段、中段、末段的電極觸點(diǎn)組沿電極延伸方向設(shè)置。

對于多段式反饋腦深部電極，其中單根電極中設(shè)置為在間隔段開啟出血檢測即激活血紅蛋白傳感器，在單根電極中設(shè)置為僅在一段中開啟腦壓傳感器，以維持電池和器件的使用壽命。