一种侵入式脑深部调控系统和脑深部刺激调控装置

本发明涉及深部脑刺激(deep brain stimulation，dbs)，具体而言，涉及一种侵入式脑深部调控系统和脑深部刺激调控装置。

背景技术：

1、随着科学技术的不断发展，dbs技术因其可通过向患者的特定脑部区域发射脉冲信号来调节紊乱的神经传导信号，被逐步应用于针对特发性震颤、帕金森病、阿尔兹海默、肌张力障碍、癫痫、强迫症、抑郁症等疾病实现非破坏性、可调控、副作用可逆、安全性高的病症治疗效果。

2、目前，dbs技术依托于复杂的外科手术实现，需要通过造囊手术在患者心脏处埋入并固定脉冲发生器，同时需要通过开颅手术在患者的特定脑部区域植入并固定一个或多个刺激电极，而后通过穿刺手术在患者皮肤下埋入一根连通脉冲发生器和刺激电极的导线，使对应脉冲发生器得以按照固定电刺激参数(包括固定电刺激强度、固定电刺激频率、固定电刺激脉宽、固定电极极性)驱动对应刺激电极输出匹配的脉冲信号，以对患者进行病症治疗。值得注意的是，这种dbs实现方案实质存在手术穿刺路程长、对患者的伤害大(例如，手术创口多、手术创口大、手术耗时久、术后恢复慢等)、实现成本高、调控效果不佳等缺陷。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种侵入式脑深部调控系统、脑深部刺激调控方法及装置，能够通过电极束和电刺激信号产生模块一体化植入患者头部的设计，有效降低dbs技术实现所需的手术穿刺路程和实现成本，以及dbs技术实现时给患者造成的伤害，同时通过电刺激信号产生模块协调与患者实际病症状况适配的电极束执行脑电信号采集作业和脑区电刺激作业，确保对应侵入式脑深部调控系统实现与患者实际病症状况适配的双向闭环自适应刺激调控功能，来进一步提升患者病症治疗效果。

2、为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种侵入式脑深部调控系统，所述侵入式脑深部调控系统包括密封馈通连接件、主控单元和多根电极束，其中所述密封馈通连接件用于埋入目标患者头部，每根所述电极束上分布有多个电极触点；

4、多根所述电极束安装在所述密封馈通连接件的馈通结构上，其中多根所述电极束各自在所述目标患者头部内的脑区植入位置互不相同；

5、所述主控单元设置在所述密封馈通连接件内部，并经所述馈通结构与多根所述电极束分别电性连接，用于驱动与所述目标患者的实际病症状况适配的至少一根目标电极束通过部分电极触点进行脑电信号采集，并根据采集到的实际脑电信号确定每根所述目标电极束的与所述实际病症状况适配的期望电刺激参数，接着驱动每根所述目标电极束按照期望电刺激参数通过剩余电极触点进行脑区电刺激，以对所述目标患者进行治疗。

6、在可选的实施方式中，多根所述电极束相互间隔地阵列分布在所述馈通结构的远离所述主控单元的侧面上，其中每根所述电极束上的多个电极触点沿电极束轴向相互紧靠分布。

7、在可选的实施方式中，所述侵入式脑深部调控系统还包括无线通信单元，其中所述无线通信单元设置在所述密封馈通连接件内部，并与所述主控单元电性连接；

8、所述无线通信单元与用户控制终端通信连接，用于将每根所述目标电极束所对应的实际脑电信号、实际电刺激参数和期望电刺激参数发送给所述用户控制终端进行展示，并将来自所述用户控制终端的系统控制指令发送给所述主控单元进行执行，其中所述系统控制指令用于驱动所述主控单元执行目标电极束更换操作、电刺激参数调整操作、脑区电刺激触点更换操作、脑电信号采集触点更换操作中的至少一种操作。

9、在可选的实施方式中，所述主控单元包括电能供给电路、脉冲产生电路、电极束选择电路、脑电信号预处理电路和微控制电路，其中所述电极束选择电路与多根所述电极束各自对应的多个电极触点分别电性连接，所述脉冲产生电路与所述电极束选择电路电性连接；

10、所述电能供给电路与所述脉冲产生电路、所述电极束选择电路、所述脑电信号预处理电路和所述微控制电路分别电性连接，用于向所述脉冲产生电路、所述电极束选择电路、所述脑电信号预处理电路和所述微控制电路分别供电；

11、所述微控制电路与所述电极束选择电路电性连接，用于驱动所述电极束选择电路从多根所述电极束选取至少一根所述目标电极束，并针对每根所述目标电极束所对应的多个电极触点进行脑电信号采集任务分配和脑区电刺激任务分配；

12、所述脑电信号预处理电路与所述电极束选择电路和所述微控制电路分别电性连接，用于获取所述电极束选择电路通过至少一根所述目标电极束各自的部分电极触点采集到的实际脑电信号，并对获取到的实际脑电信号进行信号预处理后传输给所述微控制电路；

13、所述微控制电路与所述脉冲产生电路电性连接，用于根据信号预处理后的实际脑电信号确定每根所述目标电极束的期望电刺激参数，并驱动所述脉冲产生电路针对每根所述目标电极束按照期望电刺激参数产生电刺激脉冲信号，使所述电极束选择电路驱动对应目标电极束通过剩余电极触点对外输出匹配的电刺激脉冲信号。

14、在可选的实施方式中，所述电能供给电路包括电源转换接口和蓄电池，其中所述蓄电池用于向所述脉冲产生电路、所述电极束选择电路、所述脑电信号预处理电路和所述微控制电路分别供电；

15、所述电源转换接口设置在所述密封馈通连接件的远离所述馈通结构的侧面上，并与所述蓄电池电性连接，用于通过与所述电源转换接口外接的外部电源对所述蓄电池进行充电。

16、第二方面，本发明提供一种脑深部刺激调控方法，应用于前述实施方式中任意一项所述的侵入式脑深部调控系统，所述脑深部刺激调控方法包括：

17、在多根电极束中确定与目标患者的实际病症种类匹配的基准电极束；

18、驱动所述基准电极束按照预设的保守刺激治疗方案通过部分电极触点分别进行脑区电刺激和脑电信号采集；

19、根据所述基准电极束采集到的实际脑电信号，在多根所述电极束中确定与所述目标患者的实际病症状况适配的至少一根目标电极束，其中所述至少一根目标电极束包括所述基准电极束；

20、针对每根目标电极束，按照与所述实际病症种类和该目标电极束的脑区植入位置对应的预存刺激调控策略，驱动该目标电极束通过部分电极触点分别进行脑区电刺激和脑电信号采集；

21、根据该目标电极束采集到的实际脑电信号，基于所述预存刺激调控策略确定该目标电极束针对所述实际病症状况的期望电刺激参数，并驱动该目标电极束按照期望电刺激参数进行脑区电刺激。

22、在可选的实施方式中，在多根电极束中确定与目标患者的实际病症种类匹配的基准电极束的步骤，包括：

23、获取所述目标患者头部内的与所述实际病症种类直接关联的目标大脑核团位置；

24、根据多根所述电极束各自在所述目标患者头部内的脑区植入位置，从多根所述电极束中选取出对应脑区植入位置最接近所述目标大脑核团位置的所述基准电极束。

25、在可选的实施方式中，所述根据所述基准电极束采集到的实际脑电信号，在多根所述电极束中确定与所述目标患者的实际病症状况适配的至少一根目标电极束的步骤，包括：

26、检测所述基准电极束采集到的实际脑电信号是否满足期望疗效标准；

27、在检测到所述基准电极束采集到的实际脑电信号满足期望疗效标准的情况下，直接将所述基准电极束作为目标电极束。

28、在可选的实施方式中，所述根据所述基准电极束采集到的实际脑电信号，在多根所述电极束中确定与所述目标患者的实际病症状况适配的至少一根目标电极束的步骤，还包括：

29、在检测到所述基准电极束采集到的实际脑电信号不满足期望疗效标准的情况下，在多根所述电极束中确定除所述基准电极束以外的所有待选电极束；

30、遍历所有待选电极束地执行至少一轮电极束选取操作，并在每轮电极束选取操作过程中驱动被选取到的至少一个待运行电极束按照与所述实际病症种类匹配的保守刺激调控方案进行脑区电刺激，直至所述基准电极束采集到的实际脑电信号满足期望疗效标准为止，其中每轮电极束选取操作的电极束选取数目与该轮电极束选取操作的选取操作轮数保持一致；

31、将所述基准电极束和最终被选取到的所有待运行电极束分别作为一根目标电极束。

32、在可选的实施方式中，所述脑深部刺激调控方法还包括：

33、获取来自用户控制终端的系统控制指令，并按照所述系统控制指令针对至少一根目标电极束分别执行目标电极束更换操作、电刺激参数调整操作、脑区电刺激触点更换操作、脑电信号采集触点更换操作中的至少一种操作。

34、第三方面，本发明提供一种脑深部刺激调控装置，应用于前述实施方式中任意一项所述的侵入式脑深部调控系统，所述脑深部刺激调控装置包括：

35、第一电极束筛选模块，用于在多根电极束中确定与目标患者的实际病症种类匹配的基准电极束；

36、第一电极束驱动模块，用于驱动所述基准电极束按照预设的保守刺激治疗方案通过部分电极触点分别进行脑区电刺激和脑电信号采集；

37、第二电极束筛选模块，用于根据所述基准电极束采集到的实际脑电信号，在多根所述电极束中确定与所述目标患者的实际病症状况适配的至少一根目标电极束，其中所述至少一根目标电极束包括所述基准电极束；

38、第二电极束驱动模块，用于针对每根目标电极束，按照与所述实际病症种类和该目标电极束的脑区植入位置对应的预存刺激调控策略，驱动该目标电极束通过部分电极触点分别进行脑区电刺激和脑电信号采集；

39、所述第二电极束驱动模块，还用于根据该目标电极束采集到的实际脑电信号，基于所述预存刺激调控策略确定该目标电极束针对所述实际病症状况的期望电刺激参数，并驱动该目标电极束按照期望电刺激参数进行脑区电刺激。

40、在可选的实施方式中，所述第一电极束筛选模块包括：

41、核团位置获取子模块，用于获取所述目标患者头部内的与所述实际病症种类直接关联的目标大脑核团位置；

42、基准电极确定子模块，用于根据多根所述电极束各自在所述目标患者头部内的脑区植入位置，从多根所述电极束中选取出对应脑区植入位置最接近所述目标大脑核团位置的所述基准电极束。

43、在可选的实施方式中，所述第二电极束筛选模块包括：

44、刺激疗效检测子模块，用于检测所述基准电极束采集到的实际脑电信号是否满足期望疗效标准；

45、目标电极选取子模块，用于在所述刺激疗效检测子模块检测到所述基准电极束采集到的实际脑电信号满足期望疗效标准的情况下，直接将所述基准电极束作为目标电极束。

46、在可选的实施方式中，所述第二电极束筛选模块还包括：

47、候选电极筛选子模块，用于在所述刺激疗效检测子模块检测到所述基准电极束采集到的实际脑电信号不满足期望疗效标准的情况下，在多根所述电极束中确定除所述基准电极束以外的所有待选电极束；

48、候选电极测试子模块，用于遍历所有待选电极束地执行至少一轮电极束选取操作，并在每轮电极束选取操作过程中驱动被选取到的至少一个待运行电极束按照与所述实际病症种类匹配的保守刺激调控方案进行脑区电刺激，直至所述基准电极束采集到的实际脑电信号满足期望疗效标准为止，其中每轮电极束选取操作的电极束选取数目与该轮电极束选取操作的选取操作轮数保持一致；

49、所述目标电极选取子模块，还用于将所述基准电极束和最终被选取到的所有待运行电极束分别作为一根目标电极束。

50、在可选的实施方式中，所述脑深部刺激调控装置还包括：

51、电极束调整控制模块，用于获取来自用户控制终端的系统控制指令，并按照所述系统控制指令针对至少一根目标电极束分别执行目标电极束更换操作、电刺激参数调整操作、脑区电刺激触点更换操作、脑电信号采集触点更换操作中的至少一种操作。

52、在此情况下，本发明实施例的有益效果包括以下内容：

53、本发明通过将多根电极束安装在用于埋入目标患者头部的密封馈通连接件的馈通结构上，使多根电极束各自在目标患者头部内的脑区植入位置互不相同，同时通过将主控单元设置在密封馈通连接件内部，并经馈通结构与多根电极束分别电性连接，以驱动与目标患者的实际病症状况适配的至少一根目标电极束利用部分电极触点进行脑电信号采集，并根据采集到的实际脑电信号驱动每根目标电极束按照与实际病症状况适配的期望电刺激参数利用剩余电极触点进行脑区电刺激，从而通过电极束和电刺激信号产生模块(对应前述主控单元)一体化植入患者头部的设计，有效降低dbs技术实现所需的手术穿刺路程和实现成本，以及dbs技术实现时给患者造成的伤害，同时通过电刺激信号产生模块协调与患者实际病症状况适配的电极束执行脑电信号采集作业和脑区电刺激作业，确保对应侵入式脑深部调控系统实现与患者实际病症状况适配的双向闭环自适应刺激调控功能，来进一步提升患者病症治疗效果。

54、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。