植入式神經(jīng)電刺激控制裝置、系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種植入式神經(jīng)電刺激控制裝置、系統(tǒng)及方法，裝置包括處理模塊及輸出模塊，處理模塊具有第一初始脈沖幅值；輸出模塊用于接收第一初始脈沖幅值；其中，于一調(diào)整周期內(nèi)，輸出模塊用于將第一初始脈沖幅值調(diào)整為第一實(shí)際脈沖幅值并將第一實(shí)際脈沖幅值反饋至處理模塊，處理模塊用于計(jì)算目標(biāo)定值與第一實(shí)際脈沖幅值之間的第一差值，當(dāng)?shù)谝徊钪档慕^對(duì)值不大于幅值閾值時(shí)，輸出模塊輸出第一實(shí)際脈沖幅值；當(dāng)?shù)谝徊钪档慕^對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，處理模塊及輸出模塊調(diào)整第一實(shí)際脈沖幅值。本發(fā)明利用處理模塊及輸出模塊的反饋式配合，實(shí)現(xiàn)脈沖幅值的實(shí)時(shí)調(diào)整及精確輸出，一方面，提高了脈沖幅值的精度，另一方面，降低了生產(chǎn)難度。
【專利說明】
植入式神經(jīng)電刺激控制裝置、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種植入式醫(yī)療系統(tǒng)，尤其是涉及一種植入式神經(jīng)電刺激控制裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]植入式醫(yī)療系統(tǒng)近年來在醫(yī)學(xué)臨床上得到越來越廣泛的應(yīng)用，通常包括植入式神經(jīng)電刺激系統(tǒng)(包括腦深部電刺激系統(tǒng)DBS，植入式腦皮層刺激系統(tǒng)CNS，植入式脊髓電刺系統(tǒng)激SCS，植入式骶神經(jīng)電刺激系統(tǒng)SNS，植入式迷走神經(jīng)電刺激系統(tǒng)VNS等)、植入式心臟電刺激系統(tǒng)(俗稱心臟起搏器)、植入式藥物輸注系統(tǒng)(IDDS)等。以植入式神經(jīng)電刺激系統(tǒng)為例，主要包括植入體內(nèi)的植入式神經(jīng)電脈沖發(fā)生器、延伸導(dǎo)線、刺激電極以及體外的控制器。其中，植入式神經(jīng)電脈沖發(fā)生器通過延伸導(dǎo)線與刺激電極相連接，從而將植入式神經(jīng)電脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的電刺激脈沖傳輸?shù)酱碳る姌O，植入式神經(jīng)電脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由刺激電極傳輸至特定神經(jīng)靶點(diǎn)進(jìn)行電刺激，以治療諸如帕金森癥等病癥從而使人體機(jī)能恢復(fù)到正常運(yùn)作的狀態(tài)。
[0003]植入式腦深部電刺激系統(tǒng)DBS輸出電刺激脈沖，電刺激脈沖有三個(gè)參數(shù):脈沖頻率、脈沖脈寬和脈沖幅值。其中，脈沖頻率和脈沖脈寬的基準(zhǔn)源為精準(zhǔn)的晶體振蕩器，其輸出精度較高，而脈沖幅值來源于內(nèi)部的電流基準(zhǔn)源，由于工藝和設(shè)計(jì)的原因，需要對(duì)該電流基準(zhǔn)源進(jìn)行調(diào)校，才能使輸出的脈沖幅值在規(guī)格要求的范圍內(nèi)。由于脈沖幅值是非反饋式輸出，即使出廠時(shí)調(diào)校的很準(zhǔn)，隨著植入式腦深部電刺激系統(tǒng)DBS植入人體后的長(zhǎng)期使用，后續(xù)也無法確保輸出的脈沖幅值始終保持在規(guī)格要求的范圍內(nèi)。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷:(I)電流基準(zhǔn)源的調(diào)校工作耗時(shí)耗力；(2)長(zhǎng)期使用后，非反饋式輸出模式會(huì)導(dǎo)致脈沖幅值存在輸出偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種植入式神經(jīng)電刺激控制裝置、系統(tǒng)及方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實(shí)施方式提供一種植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，包括處理模塊及輸出模塊，處理模塊具有第一初始脈沖幅值;輸出模塊用于接收所述第一初始脈沖幅值;其中，于一調(diào)整周期內(nèi)，所述輸出模塊用于將所述第一初始脈沖幅值調(diào)整為第一實(shí)際脈沖幅值并將所述第一實(shí)際脈沖幅值反饋至所述處理模塊，所述處理模塊用于計(jì)算目標(biāo)定值與所述第一實(shí)際脈沖幅值之間的第一差值，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值不大于幅值閾值時(shí)，所述輸出模塊輸出所述第一實(shí)際脈沖幅值；當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，所述處理模塊及所述輸出模塊調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值。
[0006]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述處理模塊還包括第一目標(biāo)脈沖幅值，所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一初始脈沖幅值之間具有函數(shù)關(guān)系，且所述目標(biāo)定值與所述第一目標(biāo)脈沖幅值相等。
[0007]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，所述處理模塊將所述第一目標(biāo)脈沖幅值更新為第二目標(biāo)脈沖幅值，所述第二目標(biāo)脈沖幅值為所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一差值的和值，所述處理模塊及所述輸出模塊根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值及所述函數(shù)關(guān)系得到第二初始脈沖幅值，并利用所述第二初始脈沖幅值重復(fù)上述調(diào)整周期。
[0008]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)重復(fù)調(diào)整周期的總次數(shù)大于次數(shù)閾值或重復(fù)調(diào)整周期的總時(shí)長(zhǎng)大于時(shí)長(zhǎng)閾值時(shí)，所述控制裝置停止工作。
[0009]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述函數(shù)關(guān)系定義為所述第一初始脈沖幅值為所述第一目標(biāo)脈沖幅值的0.9倍。
[0010]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述目標(biāo)定值與所述第一初始脈沖幅值相等。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實(shí)施方式提供一種植入式神經(jīng)電刺激控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括刺激電極；以及如上所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，所述植入式神經(jīng)電刺激控制裝置與所述刺激電極電性連接。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實(shí)施方式提供一種植入式神經(jīng)電刺激控制方法，包括步驟:
[0013]于一調(diào)整周期內(nèi)，接收第一初始脈沖幅值；
[0014]調(diào)整第一初始脈沖幅值并得到第一實(shí)際脈沖幅值；
[0015]計(jì)算目標(biāo)定值與第一實(shí)際脈沖幅值的第一差值；
[0016]判斷所述第一差值的絕對(duì)值與幅值閾值的關(guān)系，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值不大于幅值閾值時(shí)，輸出所述第一實(shí)際脈沖幅值，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值。
[0017]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法還包括步驟:
[0018]提供一第一目標(biāo)脈沖幅值，所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一初始脈沖幅值之間具有函數(shù)關(guān)系，且所述目標(biāo)定值與所述第一目標(biāo)脈沖幅值相等。
[0019]作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟“調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值”具體包括:
[0020]將所述第一目標(biāo)脈沖幅值更新為第二目標(biāo)脈沖幅值，所述第二目標(biāo)脈沖幅值為所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一差值的和值；
[0021 ]根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值及所述函數(shù)關(guān)系得到第二初始脈沖幅值；
[0022]利用所述第二初始脈沖幅值重復(fù)執(zhí)行調(diào)整周期內(nèi)的步驟。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用處理模塊及輸出模塊的反饋式配合，實(shí)現(xiàn)脈沖幅值的實(shí)時(shí)調(diào)整及精確輸出，一方面，提高了脈沖幅值的精度，另一方面，降低了生產(chǎn)難度。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的植入式神經(jīng)電刺激控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式的植入式神經(jīng)電刺激控制方法流程圖；
[0027]圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式的植入式神經(jīng)電刺激控制方法具體示例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0029]如圖1所示，植入式神經(jīng)電刺激系統(tǒng)包括醫(yī)生程控儀10，脈沖發(fā)生器20，以及置于患者體內(nèi)的刺激電極(未標(biāo)示)。所述刺激電極可植入病人腦部靶點(diǎn)組織、骶神經(jīng)靶點(diǎn)組織、脊髓神經(jīng)靶點(diǎn)組織等。
[0030]該脈沖發(fā)生器20可置于患者體外，也可置于患者體內(nèi)。一般地，在置于患者體內(nèi)前，可先在患者體外進(jìn)行電刺激測(cè)試，待測(cè)試完畢并保存刺激參數(shù)后，可將該脈沖發(fā)生器20置于患者體內(nèi)。
[0031]所述醫(yī)生程控儀10可與所述脈沖發(fā)生器20通信連接。所述脈沖發(fā)生器20與所述刺激電極電性連接。
[0032]在本發(fā)明一實(shí)施方式中，所述醫(yī)生程控儀10可控制并調(diào)整電刺激的脈沖幅值，并將該電刺激的脈沖幅值發(fā)送至所述脈沖發(fā)生器20。所述脈沖發(fā)生器20可下載所述電刺激的脈沖幅值，并依據(jù)所述電刺激的脈沖幅值改變所述刺激電極的輸出脈沖，以觀測(cè)病人對(duì)電刺激的副作用。
[0033]當(dāng)然，在本發(fā)明其他實(shí)施方式中，也可直接通過所述脈沖發(fā)生器20控制并調(diào)整電刺激的脈沖幅值，以改變所述刺激電極的輸出脈沖。
[0034]如圖2所示，為本發(fā)明一實(shí)施方式的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置30示意框圖，所述控制裝置30可為醫(yī)生程控儀10和/或脈沖發(fā)生器20。
[0035]在本實(shí)施方式中，所述控制裝置30包括處理模塊31和輸出模塊32，所述處理模塊31具有第一初始脈沖幅值PAl，所述輸出模塊32用于接收所述第一初始脈沖幅值PAl，其中，于一調(diào)整周期T內(nèi)，所述輸出模塊32用于將所述第一初始脈沖幅值PAl調(diào)整為第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ并將所述第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ反饋至所述處理模塊31，所述處理模塊31用于計(jì)算目標(biāo)定值C與所述第一實(shí)際脈沖幅值PAl ’之間的第一差值ΛΡΑ1 (APAl = C-PAl ’)，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ11不大于幅值閾值Hl ( I ΔΡΑ11 SHl)時(shí)，所述輸出模塊32輸出所述第一實(shí)際脈沖幅值PAl ’ ；當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ11大于幅值閾值Hl ( I ΔΡΑ11 >HI)時(shí)，所述處理模塊31及所述輸出模塊32調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值PA1’。
[0036]這里，目標(biāo)定值C定義為符合刺激電極需求的脈沖幅值，第一初始脈沖幅值PAl定義為初始狀態(tài)時(shí)處理模塊31傳輸給輸出模塊32的脈沖幅值，輸出模塊32中包含有寄存器(未標(biāo)示)，寄存器會(huì)對(duì)接收到的第一初始脈沖幅值PAl進(jìn)行調(diào)整而得到第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑ1’，但調(diào)整幅度不可控，因此，第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ與第一初始脈沖幅值PAl之間具有差異，實(shí)際脈沖幅值PAl ’也極大可能與目標(biāo)定值C之間具有差異，若此時(shí)直接將第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ輸出至刺激電極，極有可能會(huì)出現(xiàn)脈沖幅值偏差問題。本實(shí)施方式中的輸出模塊32在得到第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ后，將其反饋至處理模塊31，利用處理模塊31及輸出模塊32的反饋式配合，可以使得最終輸出至刺激電極的實(shí)際脈沖幅值PA’趨近目標(biāo)定值C。如此設(shè)計(jì)的好處在于:(I)利用反饋式調(diào)整提高了脈沖幅值的精度；(2)無需預(yù)先進(jìn)行調(diào)校，降低了生產(chǎn)難度。
[0037]在本實(shí)施方式中，所述處理模塊31還包括第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl，所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl與所述第一初始脈沖幅值PAl之間具有函數(shù)關(guān)系f(x)，且所述目標(biāo)定值C與所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl相等。這里，從安全角度考慮，所述第一初始脈沖幅值PAl小于所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAob jl，較佳的，所述函數(shù)關(guān)系f(x)定義為所述第一初始脈沖幅值PAl為所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl的0.9倍，如此，可避免調(diào)整得到的實(shí)際脈沖幅值PA’過大。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，也可直接將第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl與所述第一初始脈沖幅值PAl設(shè)置成同一數(shù)值，即此時(shí)不考慮0.9倍的設(shè)置。
[0038]在本實(shí)施方式中，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值IΔΡΑ1 I大于幅值閾值Hl時(shí)，所述處理模塊31將所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAob j I更新為第二目標(biāo)脈沖幅值PAob j2，所述第二目標(biāo)脈沖幅值PAob j2為所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobj I與所述第一差值ΛΡΑ1的和值(PAob j2 =PAobjl+APAl)，且所述處理模塊31及所述輸出模塊32根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值PAobj2及所述函數(shù)關(guān)系f(x)得到第二初始脈沖幅值PA2，并利用所述第二初始脈沖幅值PA2重復(fù)上述調(diào)整周期T。也就是說，此時(shí)利用更新后的第二初始脈沖幅值PA2再次執(zhí)行上述調(diào)整、反饋、計(jì)算及判斷過程，直至最終得到的差值的絕對(duì)值I ΛΡΑ|不大于幅值閾值H1，此時(shí)輸出的實(shí)際脈沖幅值PA’最接近目標(biāo)定值C。這里，需要說明的是，在重復(fù)調(diào)整周期的過程中，目標(biāo)定值C始終保持不變，當(dāng)計(jì)算所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl與所述第一差值ΛΡΑ1的和值時(shí)，所述第一差值ΛΡΑ1使用的是實(shí)際數(shù)值，其可為自然數(shù)或負(fù)數(shù)，當(dāng)判斷第一差值ΛΡΑ1與幅值閾值Hl的大小時(shí)，所述第一差值ΛΡΑ1使用的是其絕對(duì)值，其為自然數(shù)。
[0039]在本實(shí)施方式中，考慮到實(shí)際脈沖幅值PA’反饋錯(cuò)誤或是初始脈沖幅值PA輸入錯(cuò)誤等現(xiàn)象的存在，還增加了出錯(cuò)處理機(jī)制。例如，當(dāng)重復(fù)調(diào)整周期T的總次數(shù)N大于次數(shù)閾值H2或重復(fù)調(diào)整周期T的總時(shí)長(zhǎng)t大于時(shí)長(zhǎng)閾值H3時(shí)，所述控制裝置30停止工作。也就是說，長(zhǎng)時(shí)間或者多次調(diào)整均未使得差值的絕對(duì)值不大于幅值閾值Hl時(shí)，說明此時(shí)調(diào)整過程中存在問題，應(yīng)在可控時(shí)間或可控次數(shù)內(nèi)及時(shí)退出調(diào)整過程。
[0040]在本實(shí)施方式中，假設(shè)此時(shí)控制裝置30為脈沖發(fā)生器20，所述處理模塊31可為MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)，所述輸出模塊32可為刺激芯片，所述刺激芯片具有與刺激電極相連接的電極插頭(未標(biāo)示)。另外，所述控制裝置30還可包括為其工作提供支持的電池模塊(未標(biāo)示)以及與其他裝置(例如醫(yī)生程控儀10)通信的RF芯片(未標(biāo)示)，但不以此為限。這里，所述控制裝置30在每次設(shè)定新的刺激參數(shù)(例如設(shè)定新的脈沖幅值)的時(shí)候才進(jìn)行工作，當(dāng)實(shí)際脈沖幅值PA’確認(rèn)輸出后，控制裝置30可以停止工作，或者是，控制裝置30定時(shí)使用，如此，可以大大降低電池模塊的功耗，在脈沖發(fā)生器20植入人體后，可以大大延長(zhǎng)其使用壽命。
[0041]本發(fā)明一實(shí)施方式還提供一種植入式神經(jīng)電刺激控制方法，如圖3所示，包括步驟:
[0042]于一調(diào)整周期T內(nèi)，接收第一初始脈沖幅值PAl;
[0043]調(diào)整第一初始脈沖幅值PAl并得到第一實(shí)際脈沖幅值PAl’ ；
[0044]計(jì)算目標(biāo)定值C與實(shí)際脈沖幅值PAl，的第一差值ΛΡΑ1;
[0045]判斷所述第一差值的絕對(duì)值IΛΡΑ1 I與幅值閾值Hl的關(guān)系，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ1 I不大于幅值閾值Hl時(shí)，輸出所述第一實(shí)際脈沖幅值PAl ’，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ11大于幅值閾值Hl時(shí)，調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值PAl，。
[0046]這里，目標(biāo)定值C定義為符合刺激電極需求的脈沖幅值，第一初始脈沖幅值PAl定義為初始狀態(tài)時(shí)的脈沖幅值，對(duì)接收到的第一初始脈沖幅值PAl進(jìn)行調(diào)整后會(huì)得到第一實(shí)際脈沖幅值PA1’，但調(diào)整幅度不可控，因此，第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ與第一初始脈沖幅值PAl之間具有差異，第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ也極大可能與目標(biāo)定值C之間具有差異，若此時(shí)直接將第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ輸出至刺激電極，極有可能會(huì)出現(xiàn)脈沖幅值偏差問題。本實(shí)施方式中利用反饋式處理方法，可以使得最終輸出至刺激電極的實(shí)際脈沖幅值PA’趨近目標(biāo)定值C。如此設(shè)計(jì)的好處在于:(I)利用反饋式調(diào)整提高了脈沖幅值的精度；(2)無需預(yù)先進(jìn)行調(diào)校，降低了生產(chǎn)難度。
[0047]在本實(shí)施方式中，還包括步驟:
[0048]提供一第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl，所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAob jI與所述第一初始脈沖幅值PAl之間具有函數(shù)關(guān)系f(x)，且所述目標(biāo)定值C與所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl相等。
[0049]在本實(shí)施方式中，步驟“調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值PA1’”具體包括:
[0050]將所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl更新為第二目標(biāo)脈沖幅值PAobj2，所述第二目標(biāo)脈沖幅值PAobj2為所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl與所述第一差值ΛΡΑ1的和值；
[0051]根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值PAobj2及所述函數(shù)關(guān)系f(x)得到第二初始脈沖幅值PA2；
[0052]利用所述第二初始脈沖幅值PA2重復(fù)執(zhí)行調(diào)整周期T內(nèi)的步驟。
[0053]也就是說，此時(shí)利用更新后的第二初始脈沖幅值PA2再次執(zhí)行上述多個(gè)步驟，直至最終得到的差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ I不大于幅值閾值Hl，此時(shí)輸出的實(shí)際脈沖幅值PA’最接近目標(biāo)定值C。
[0054]在本實(shí)施方式中，所述方法還包括步驟:
[0055]當(dāng)重復(fù)執(zhí)行調(diào)整周期T的總次數(shù)N大于次數(shù)閾值H2或重復(fù)執(zhí)行調(diào)整周期T的總時(shí)長(zhǎng)t大于時(shí)長(zhǎng)閾值H3時(shí)，停止執(zhí)行調(diào)整周期T內(nèi)的步驟。例如，當(dāng)重復(fù)調(diào)整周期T的總次數(shù)N大于次數(shù)閾值H2或重復(fù)調(diào)整周期T的總時(shí)長(zhǎng)t大于時(shí)長(zhǎng)閾值H3時(shí)，停止進(jìn)行上述步驟。也就是說，長(zhǎng)時(shí)間或者多次調(diào)整均未使得差值的絕對(duì)值I ΛΡΑ I不大于幅值閾值Hl時(shí)，說明此時(shí)調(diào)整過程中存在問題，應(yīng)在可控時(shí)間或可控次數(shù)內(nèi)及時(shí)退出調(diào)整過程。
[0056]本實(shí)施方式所述控制方法的其他說明可以參考上述控制裝置的說明，在此不再贅述。
[0057]下面，以一具體示例來詳述本發(fā)明的植入式神經(jīng)電刺激控制方法。
[0058]在本示例中，假設(shè)此時(shí)的控制裝置30用于植入式腦深部電刺激系統(tǒng)DBS中。處理模塊31中預(yù)存有第一目標(biāo)脈沖幅值PAob j I及幅值閾值Hl，且PAob j I = 5V，Hl = 0.05V，目標(biāo)定值C = PAobjl = 5V，從安全角度考慮，函數(shù)關(guān)系f(x)定義為第一初始脈沖幅值PAl為第一目標(biāo)脈沖幅值PAob j I的0.9倍，即PAl = 5*0.9 = 4.5V，且該函數(shù)關(guān)系f (x)始終不變。輸出模塊32包括一個(gè)BGT[0:4]寄存器及兩個(gè)PA[0:8]寄存器，其中，BGT[0:4]寄存器同時(shí)影響腦部左右兩個(gè)通道，兩個(gè)PA[0:8]寄存器分別影響腦部左右兩個(gè)通道，這里，設(shè)定每0.05V的脈沖幅值相當(dāng)于PA[0:8]寄存器中的I。
[0059]所述控制方法包括步驟:
[0060]S1:設(shè)定第一目標(biāo)脈沖幅值PAobjl;[0061 ]這里，可以根據(jù)刺激部位或病患生理指標(biāo)設(shè)定，本示例的PAob j I = 5V。
[0062]S2:于一調(diào)整周期T(第一次循環(huán))內(nèi)，處理模塊31輸送第一初始脈沖幅值PAl至輸出模塊32;
[0063]這里，處理模塊31通過SPI接口將第一初始脈沖幅值PAl傳輸至輸出模塊32，由于PA[O: 8]寄存器為8位寄存器，此時(shí)，對(duì)應(yīng)到寄存器，第一初始脈沖幅值PAl的值應(yīng)轉(zhuǎn)化為PAob j 1*0.9*20，此時(shí)實(shí)際輸入輸出模塊32的為第一初始脈沖幅值PAl = PAob j 1*0.9 = 5*
0.9 = 4.5Vo
[0064]S3:輸出模塊32調(diào)整第一初始脈沖幅值PAl并得到第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ;
[0065]這里，由于寄存器本身精度或轉(zhuǎn)化精度等問題，第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ與第一初始脈沖幅值PAl之間存在差異，假設(shè)此時(shí)第一實(shí)際脈沖幅值PAl ’為PAl ’ =4.7V。
[0066]S4:處理模塊31計(jì)算目標(biāo)定值C與第一實(shí)際脈沖幅值PAl ’的第一差值ΛΡΑ1;
[0067]這里，當(dāng)輸出模塊32得到第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ之后，輸出模塊32會(huì)對(duì)第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ進(jìn)行測(cè)量，并將第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑΓ反饋至處理模塊31，處理模塊31再進(jìn)行差值計(jì)算，此時(shí)ΛΡΑ1 = C-PAl ’ = 5-4.7 = 0.3V。
[0068]S5:處理模塊31判斷所述第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ1 |與幅值閾值Hl的關(guān)系，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ11不大于幅值閾值Hl時(shí)，進(jìn)入步驟S6，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值ΔΡΑ11大于幅值閾值Hl時(shí)，進(jìn)入步驟S7。
[0069]S6:輸出模塊32將第一實(shí)際脈沖幅值ΡΑ1’輸出至刺激電極。
[0070]S7:將所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAob j I更新為第二目標(biāo)脈沖幅值PAob j2，所述第二目標(biāo)脈沖幅值PAob j2為所述第一目標(biāo)脈沖幅值PAob j I與所述第一差值ΛΡΑ1的和值;根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值PAobj2及所述函數(shù)關(guān)系f(x)得到第二初始脈沖幅值PA2;利用所述第二初始脈沖幅值PA2重復(fù)執(zhí)行調(diào)整周期T內(nèi)的步驟。
[0071 ]這里，第一差值的絕對(duì)值I ΔΡΑ1 I =0.3>0.05，則需進(jìn)入步驟S7，將第一目標(biāo)脈沖幅值PAob j I更新為第二目標(biāo)脈沖幅值PAob j2，此時(shí)，第二目標(biāo)脈沖幅值PAob j2 = PAob j 1+ΔPAl = 5V+0.3V = 5.3V，并重新進(jìn)入步驟S2-S7的循環(huán)中。
[0072]在第二次循環(huán)中，此時(shí)的第二初始脈沖幅值PA2 = PAobj2*0.9 = 5.3*0.9 = 4.77V,假設(shè)此次循環(huán)調(diào)整得到的第二實(shí)際脈沖幅值PA2’=4.9V，則APA2 = C-PA2’=5-4.9 =
0.1V, I ΔΡΑ2 I =0.1>0.05，將第二目標(biāo)脈沖幅值PAobj2更新為第三目標(biāo)脈沖幅值PAobj3，PAobj 3 = PAobj 2+ΔΡΑ2 = 5.3+0.1 = 5.4V，并重新進(jìn)入步驟S2-S7 的循環(huán)中。
[0073]在第三次循環(huán)中，此時(shí)的第三初始脈沖幅值PA3 = PAobj3*0.9 = 5.4*0.9 = 4.86V,假設(shè)此次循環(huán)調(diào)整得到的第三實(shí)際脈沖幅值PA3 ’ = 4.96V，則APA3 = C-PA3 ’ =5-4.96 =0.04V，I ΔΡΑ3 I =0.04<0.05，此時(shí)已經(jīng)調(diào)整到符合輸出精度，輸出模塊32將此時(shí)對(duì)應(yīng)的第三實(shí)際脈沖幅值PA3 ’輸送至刺激電極，調(diào)整流程結(jié)束。
[0074]這里，寄存器對(duì)初始脈沖幅值PA的調(diào)整具有一定的規(guī)律，使得調(diào)整后得到的實(shí)際脈沖幅值PA’逐步接近目標(biāo)定值C。
[0075]綜上所述，本發(fā)明利用處理模塊31及輸出模塊32的反饋式配合，可以使得最終輸出至刺激電極的實(shí)際脈沖幅值PA’趨近目標(biāo)定值C。如此，可提高脈沖幅值的精度，且可降低生產(chǎn)難度。另外，本發(fā)明還包括出錯(cuò)處理流程，避免控制裝置30長(zhǎng)時(shí)間處于錯(cuò)誤工作狀態(tài)中。再者，本發(fā)明的控制裝置30僅在調(diào)整參數(shù)的時(shí)候工作，可以有效降低功耗。
[0076]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0077]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，其特征在于包括: 處理模塊，其具有第一初始脈沖幅值； 輸出模塊，其用于接收所述第一初始脈沖幅值； 其中，于一調(diào)整周期內(nèi)，所述輸出模塊用于將所述第一初始脈沖幅值調(diào)整為第一實(shí)際脈沖幅值并將所述第一實(shí)際脈沖幅值反饋至所述處理模塊，所述處理模塊用于計(jì)算目標(biāo)定值與所述第一實(shí)際脈沖幅值之間的第一差值，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值不大于幅值閾值時(shí)，所述輸出模塊輸出所述第一實(shí)際脈沖幅值;當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，所述處理模塊及所述輸出模塊調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，其特征在于，所述處理模塊還包括第一目標(biāo)脈沖幅值，所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一初始脈沖幅值之間具有函數(shù)關(guān)系，且所述目標(biāo)定值與所述第一目標(biāo)脈沖幅值相等。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，其特征在于，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，所述處理模塊將所述第一目標(biāo)脈沖幅值更新為第二目標(biāo)脈沖幅值，所述第二目標(biāo)脈沖幅值為所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一差值的和值，所述處理模塊及所述輸出模塊根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值及所述函數(shù)關(guān)系得到第二初始脈沖幅值，并利用所述第二初始脈沖幅值重復(fù)上述調(diào)整周期。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，其特征在于，當(dāng)重復(fù)調(diào)整周期的總次數(shù)大于次數(shù)閾值或重復(fù)調(diào)整周期的總時(shí)長(zhǎng)大于時(shí)長(zhǎng)閾值時(shí)，所述控制裝置停止工作。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，其特征在于，所述函數(shù)關(guān)系定義為所述第一初始脈沖幅值為所述第一目標(biāo)脈沖幅值的0.9倍。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，其特征在于，所述目標(biāo)定值與所述第一初始脈沖幅值相等。7.一種植入式神經(jīng)電刺激控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 刺激電極；以及 如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的植入式神經(jīng)電刺激控制裝置，所述植入式神經(jīng)電刺激控制裝置與所述刺激電極電性連接。8.一種植入式神經(jīng)電刺激控制方法，其特征在于包括步驟: 于一調(diào)整周期內(nèi)，接收第一初始脈沖幅值； 調(diào)整第一初始脈沖幅值并得到第一實(shí)際脈沖幅值； 計(jì)算目標(biāo)定值與第一實(shí)際脈沖幅值的第一差值； 判斷所述第一差值的絕對(duì)值與幅值閾值的關(guān)系，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值不大于幅值閾值時(shí)，輸出所述第一實(shí)際脈沖幅值，當(dāng)所述第一差值的絕對(duì)值大于幅值閾值時(shí)，調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的植入式神經(jīng)電刺激控制方法，其特征在于所述方法還包括步驟: 提供一第一目標(biāo)脈沖幅值，所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一初始脈沖幅值之間具有函數(shù)關(guān)系，且所述目標(biāo)定值與所述第一目標(biāo)脈沖幅值相等。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的植入式神經(jīng)電刺激控制方法，其特征在于步驟“調(diào)整所述第一實(shí)際脈沖幅值”具體包括: 將所述第一目標(biāo)脈沖幅值更新為第二目標(biāo)脈沖幅值，所述第二目標(biāo)脈沖幅值為所述第一目標(biāo)脈沖幅值與所述第一差值的和值； 根據(jù)所述第二目標(biāo)脈沖幅值及所述函數(shù)關(guān)系得到第二初始脈沖幅值； 利用所述第二初始脈沖幅值重復(fù)執(zhí)行調(diào)整周期內(nèi)的步驟。
【文檔編號(hào)】A61N1/36GK106039564SQ201610347327
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】孫國(guó)祥
【申請(qǐng)人】蘇州景昱醫(yī)療器械有限公司