CN110314281B - 一种癫痫治疗仪及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种癫痫治疗仪及其控制方法，包括脑电监测模块、电流灌注模块、分析与控制模块和电源模块；脑电监测模块包括电位检测电极，每个电位检测电极相对应的设置电压放大电路，电位检测电极的输出端连接电压放大电路的输入端；电流灌注模块包括直流灌注装置，每个直流灌注装置包括第一电极、第二电极和直流微电流产生装置，第一电极连接直流微电流产生装置的正极，第二电极连接直流微电流产生装置的负极；电压放大电路的输出端连接分析与控制模块的输入端，分析与控制模块的输出端控制连接直流微电流产生装置；电源模块为脑电监测模块、电流灌注模块和分析与控制模块供电。用于癫痫疾病的治疗，减少癫痫治疗对脑部神经系统的损伤。
Description
技术领域
本申请涉及医疗器械设备技术领域，尤其涉及一种癫痫治疗仪及其控制方法。
背景技术
癫痫是一种典型并且多发的中枢神经系统疾病，是一种因大脑神经元突发性异常放电导致的大脑短暂功能障碍的慢性疾病，所谓的神经元突发性异常放电也有一种说法叫做大量神经元同步兴奋。
神经元是构成神经系统结构和功能的基本单位。在神经元的内部兴奋通过动作电位的方式进行扩散和传导；在神经元之间通过化学突触和电突触进行信息交换。由于神经元细胞膜内外离子分布不均衡以及在安静的状态下细胞膜只对K+通透，因而导致细胞内外存在离子浓度差，生理学上假定细胞膜外的电位为0，因此静息神经元细胞内存在-65mV～-70mv左右的静息电位。神经元细胞在接受外来较弱的兴奋性刺激时(阈下刺激)时仅仅会产生电紧张电位和局部兴奋、局部反应，也由于局部兴奋往往幅度随距离指数衰减，因此不足以导致细胞膜上NA+离子通道大量开放，但当接受的刺激强度使得局部兴奋的幅度到达一个临界值(阈刺激)时，可以引起一个短促而剧烈的电位波动，会导致细胞膜上NA+离子通道大量开放，此时，NA+经离子通道迅速进入细胞内，并导致瞬间的膜内外电位的翻转，称之去极化。去极化代表神经元的兴奋产生，此时产生的高幅锋电位，称之动作电位。当神经元持续兴奋所产生的动作电位迅速波及相邻或远隔的下级神经元，并导致在局部范围内一定数量的神经元兴奋时，局部细胞外液电位出现极大的下降，从而导致其他不应该兴奋的神经元上的电位无法维持静息电位，致使细胞膜上的电压依赖性离子通道被迫打开，从而在小范围内产生了大量神经元的异常同步兴奋，从而导致癫痫性发病。
目前临床治疗癫痫疾病的主要方法有抗癫痫药物治疗和手术切除癫痫病灶治疗。抗癫痫药物在抑制癫痫的同时，也抑制正常神经元的突出传导，从而影响大脑的正常功能；手术治疗癫痫多采用切除或毁损发病脑区等手段，不仅存在一般大型手术带来的伤口易感染、术后难恢复等问题，还可能使病人不可逆地永久丧失相应脑区的功能，癫痫灶位于重要的功能区时手术切除或毁损会导致功能的缺失，如记忆、语言能力、视觉能力、感觉能力等。如此，抗癫痫药物治疗和手术切除癫痫病灶治疗虽可在一定程度上治疗癫痫，但其更会带来众多的副作用。
发明内容
本申请提供了一种癫痫治疗仪及其控制方法，用于癫痫疾病的治疗，减少癫痫治疗对脑部神经系统的损伤。
本申请提供了一种癫痫治疗仪，包括脑电监测模块、电流灌注模块、分析与控制模块和电源模块；其中，
所述脑电监测模块包括多个输入端布置于不同癫痫灶位置的电位检测电极，每个所述电位检测电极相对应的设置电压放大电路，每一个所述电位检测电极的输出端连接所述电压放大电路的输入端；
所述电流灌注模块包括多个直流灌注装置，每个所述直流灌注装置包括第一电极、第二电极和直流微电流产生装置，所述第一电极连接所述直流微电流产生装置的正极，所述第二电极连接所述直流微电流产生装置的负极；
所述电源模块为所述脑电监测模块、电流灌注模块和分析与控制模块供电；
所述电压放大电路的输出端连接所述分析与控制模块的输入端，所述分析与控制模块对电压放大电路输出的波形进行分析，所述分析与控制模块的输出端控制连接所述直流微电流产生装置，当癫痫灶的波形正常时，所述分析与控制模块控制所述直流灌注装置输出稳固直流微电流，当癫痫灶的波形异常时，所述分析与控制模块控制所述直流灌注装置输出直流阻断微电流。
可选的，上述癫痫治疗仪中，所述直流微电流产生装置包括直流微电流切换电路以及至少两个直流微电流产生电路；所述直流微电流产生电路通过所述直流微电流切换电路连接所述第一电极和第二电极；所述分析与控制模块控制连接所述直流微电流切换电路。
可选的，上述癫痫治疗仪中，所述直流微电流产生装置包括数模转换电路和直流微电流产生电路，所述数模转换电路输出的模拟信号控制连接所述直流微电流产生电路产生两种或两种以上幅值的直流微电流，所述分析与控制模块控制连接所述数模转换电路。
可选的，上述癫痫治疗仪中，所述直流微电流产生电路包括第一直流微电流产生电路和第二直流微电流产生电路。
可选的，上述癫痫治疗仪中，所述直流微电流产生电路为恒流源电路、直流正弦波产生电路或直流方波产生电路。
可选的，上述癫痫治疗仪中，一旦任意一处癫痫灶的波形出现异常时，所述分析与控制模块控制所述直流灌注装置输出直流阻断微电流。
基于本申请提供的癫痫治疗仪，本申请还提供了一种癫痫治疗仪控制方法，所述方法包括：
控制直流灌注装置输出稳固直流微电流；
获取脑电监测模块检测到的脑电信号，分析所述脑电信号；
当所述脑电信号发现癫痫波形时，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流；
根据设定的直流阻断微电流持续时间，控制所述直流灌注装置从输出直流阻断微电流切换至稳固直流微电流。
可选的，上述癫痫治疗仪控制方法中，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流，包括：
控制直流微电流切换电路，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流。
可选的，上述癫痫治疗仪控制方法中，控制直流微电流切换电路，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流，包括：
控制直流微电流切换电路，切换选择第一直流微电流产生电路或第二直流微电流产生电路。
可选的，上述癫痫治疗仪控制方法中，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流，包括：
控制数模转换电路切换输出的模拟信号，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流。
本申请提供的癫痫治疗仪及其控制方法，本申请提供的癫痫治疗仪，采用直流灌注模块中的直流灌注装置进行癫痫灶处直流微电流的灌注。具体的，直流灌注装置通过直流微电流产生装置输出直流微电流，直流微电流通过第一电极和第二电极作用于癫痫灶，实现癫痫疾病的治疗。脑电监测模块检测脑电信号，分析与控制模块分析检测到的脑电信号，当检测到异常癫痫信号时，癫痫灶的波形发生异常，控制直流微电流产生装置调整输出的直流微电流大小，控制所有癫痫灶的离子分布，并进行相对较大电流的灌注，当设定的直流阻断微电流持续时间到时，控制直流微电流产生装置恢复原有直流微电流的输出。
本申请提供的癫痫治疗仪，在未检测到异常癫痫信号时候，直流微电流产生装置会一直输出一个直流微电流，用于调整癫痫灶处离子分布，实现长期稳固直流微电流的治疗；在检测到异常癫痫信号时，调整直流微电流产生装置加大输出的直流微电流，实现短期直流阻断微电流的治疗，保证不会出现由于神经元兴奋导致的大量离子内流从而使得细胞外液电场异变，导致神经元同步兴奋，最终致使癫痫的产生。本申请提供的癫痫治疗仪，通过长期稳固直流微电流治疗和短期直流阻断微电流治疗结合，能够更好的抑制癫痫的发作，提升癫痫疾病的治疗效果，且无需破坏大脑内部结构，对于癫痫灶定位在重要功能区的病人也具有普适性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的癫痫治疗仪的结构图；
图2为本申请实施例提供的一种电压分析及控制电路图；
图3为本申请实施例提供的另一种电压分析及控制电路图；
图4为本申请实施例提供的直流灌注装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的癫痫治疗仪控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
附图1示出了本申请实施例提供的癫痫治疗仪的基本结构。如图1所示，本申请实施例提供的癫痫治疗仪包括脑电监测模块1、电流灌注模块2、分析与控制模块3和电源模块4。所述脑电监测模块1包括一个或多个电位检测电极11，每个所述电位检测电极11相对应的设置电压放大电路12，所述电位检测电极11的输出端连接所述电压放大电路12的输入端；
所述电流灌注模块2包括一个或多个直流灌注装置，每个所述直流灌注装置包括第一电极21、第二电极22和直流微电流产生装置23，所述第一电极21连接所述直流微电流产生装置23的正极，所述第二电极22连接所述直流微电流产生装置23的负极。
所述电压放大电路12的输出端连接所述分析与控制模块3的输入端，所述分析与控制模块3的输出端控制连接所述直流微电流产生装置23。
所述电源模块4为所述脑电监测模块1、电流灌注模块2和分析与控制模块3供电。电源模块4包括电源电路，用于为各个单元电路提供工作电源。
电位检测电极11由导电性高，稳定性好，具有生物相容性的材料构成，用于检测脑电信号，如采用银材料或铂铱合金外加绝缘以及连接导线构成。在使用的时候，电位检测电极11通常设置在癫痫灶附近，用于检测癫痫灶附近神经元周围的脑电信号。电位检测电极11的数量不做具体限制，可根据癫痫治疗过程中癫痫灶的数量进行选择。
电压放大电路12可以采用市售的放大电路，如北京新拓公司的单导或多导电生理放大器，它可以将毫伏或微伏的电信号放大数万或数十万倍。电压放大电路12的输入端与电位检测电极11连接，输出端与分析与控制模块3的输入端连接。电位检测电极11将检测到的脑电信号传输至电压放大电路12，电压放大电路12将电位检测电极11检测到的脑电信号进行电压放大处理以便分析与控制模块3的分析。
第一电极21和第二电极22亦由导电性高，稳定性好，具有生物相容性的材料构成，用于向癫痫灶注入电流，如采用银材料或铂铱合金外加绝缘以及连接导线构成。第一电极21放置在癫痫灶的大脑皮层处，第二电极22通常放置在神经元分布较少的大脑较深处或神经胶质细胞附近，直流微电流产生装置23用于产生直流微电流，第一电极21和第二电极22用于将直流微电流产生装置23产生的直流微电流传出，并形成通电回路。在本申请具体实施方式中，直流微电流产生装置23产生的电流经由第一电极21流入癫痫灶，经过第二电极22流出，最后回到直流微电流产生装置23，实现癫痫灶处电流的持续灌入。
直流微电流产生装置23用于输出直流微电流，在电源模块4为电流灌注模块供电的时候，直流微电流产生装置23产生直流微电流。直流微电流产生装置23包括若干直流微电流产生电路，直流微电流产生电路通电输出直流微电流，可选用恒流源微电流、直流正玄波微电流或直流方波电流等产生电路。
直流微电流产生装置23可产生稳固直流微电流和直流阻断微电流，稳固直流微电流用于稳定癫痫灶附近的离子分布同时对正常的脑功能影响较小，较大的直流阻断微电流用于阻断脑内异常兴奋回路，确保大量神经元异常兴奋不会发生。通常，直流阻断微电流较稳固直流微电流大。平常时，两极间有较为固定的离子分布，保证Na+等正离子在癫痫灶附近分布较多；而当任意一处癫痫灶的脑电监测模块监测出异常癫痫信号时，加大直流灌注装置输出的直流电流，保证不会出现由于神经元兴奋导致的大量离子内流从而使得细胞外液电场异变，导致神经元同步兴奋，最终致使癫痫的产生。优选的，一旦任意一处癫痫灶的波形出现异常时，分析与控制模块3控制所述直流灌注装置输出直流阻断微电流。
直流灌注装置的数量可根据癫痫治疗过程中癫痫灶的数量进行选择，本申请不做具体限定。通常，每个直流灌注装置对应设置一个直流微电流产生装置23以及一个第一电极21和第二电极22。
分析与控制模块3可以应用现有的电子元件搭配实现，也可以采用微电脑电路实现其功能。图2为分析与控制模块3采用现有的电子元件搭配实现的电路结构图，图3为分析与控制模块3采用微电脑电路实现的电路结构图。
分析与控制模块3采用现有的电子元件搭配实现时，如附图2所示，集成施密特触发器、非门1、非门2、电容C、电压控制开关和电阻以及集成电路定时器(NE555)组成，电压控制开关由开关K1、K2、K3和相应的继电器M1、M2、M3组成。集成施密特触发器可采用CD4093，其功能就是实现电压的比较，当电压处在某范围内时输出低电压，反之输出高电压，非门1实现电压的翻转，电容C和电阻R以及集成电路定时器(NE555)构成单稳态电路实现定时，该单稳态电路需负脉冲触发，非门2实现电压V0的翻转。分析与控制模块3采用微电脑电路实现时，如附图3所示，单片机运行特定软件完成电压分析和控制的工作，实现直流微电流产生装置的控制。有关详细细节参见附图2和3，在此不再赘述。
本申请提供的癫痫治疗仪，采用直流灌注模块中的直流灌注装置进行癫痫灶处直流微电流的灌注。具体的，直流灌注装置通过直流微电流产生装置23输出直流微电流，直流微电流通过第一电极21和第二电极22作用于癫痫灶，实现癫痫疾病的治疗。脑电监测模块1检测脑电信号，分析与控制模块3分析检测到的脑电信号，当检测到异常癫痫信号时，控制直流微电流产生装置23调整输出的直流微电流大小，控制所有癫痫灶的离子分布，并进行相对较大电流的灌注，当设定的直流阻断微电流持续时间到时，控制直流微电流产生装置23恢复原有直流微电流的输出。本申请提供的癫痫治疗仪，在未检测到异常癫痫信号时候，直流微电流产生装置23会一直输出一个直流微电流，用于调整癫痫灶处离子分布，实现长期稳固直流微电流的治疗；在检测到异常癫痫信号时，调整直流微电流产生装置23加大输出的直流微电流，实现短期直流阻断微电流的治疗，保证不会出现由于神经元兴奋导致的大量离子内流从而使得细胞外液电场异变，导致神经元同步兴奋，最终致使癫痫的产生。本申请提供的癫痫治疗仪，通过长期稳固直流微电流治疗和短期直流阻断微电流治疗结合，既能降低治疗仪对正常脑功能的影响，又能更好的抑制癫痫的发作，提升癫痫疾病的治疗效果，且无需破坏大脑内部结构，对于癫痫灶定位在重要功能区的病人也具有普适性。
在本申请具体实施方式中，直流微电流产生装置23包括直流微电流切换电路以及至少两个直流微电流产生电路，直流微电流产生电路通过直流微电流切换电路连接所述第一电极和第二电极；所述分析与控制模块3控制连接所述直流微电流切换电路。
直流微电流产生电路用于产生直流微电流，直流微电流切换电路用于根据分析与控制模块3的输出命令选择直流微电流产生电路，从而实现直流微电流大小的切换调整。例如直流微电流产生电路包括第一直流微电流产生电路和第二直流微电流产生电路，第一直流微电流产生电路用于输出稳固直流微电流，第二直流微电流产生电路用于输出直流阻断微电流。图4为本申请具体实施方式中直流灌注装置的结构示意图。如图4所示，分析与控制模块3通过控制切换直流微电流切换电路，进行第一直流微电流产生电路和第二直流微电流产生电路选择，实现稳固直流微电流和直流阻断微电流之间的切换。直流微电流产生电路不局限于上述举例，可根据所需要直流微电流的大小以及实际使用需要，选择直流微电流产生电路的数量以及确定微电流的大小。
直流微电流产生装置23也可包括数模转换电路和直流微电流产生电路，数模转换电路输出的模拟信号控制连接直流微电流产生电路产生两种或两种以上幅值的直流微电流，分析与控制模块控制连接数模转换电路。直流微电流产生电路根据接收到的数模转换电路输出的模拟信号输出相应的直流微电流，分析与控制模块给予数模转换电路模拟信号输出命令，分析与控制模块通过控制数模转换电路实现直流微电流大小的控制。
直流微电流产生电路为恒流源电路、直流正弦波产生电路或直流方波产生电路。
基于本申请实施例提供的癫痫治疗仪，本申请实施例还提供了一种癫痫治疗仪控制方法，如附图5所示，所述方法包括：
控制直流灌注装置输出稳固直流微电流；
获取脑电监测模块检测到的脑电信号，分析所述脑电信号；
当所述脑电信号发现癫痫波形时，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流；
根据设定的直流阻断微电流持续时间，控制所述直流灌注装置从输出直流阻断微电流切换至稳固直流微电流。
更进一步，本申请实施例提供的癫痫治疗仪控制方法中，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流，包括：
控制数模转换电路切换输出的模拟信号，控制直流微电流产生电路输出直流阻断微电流。进一步，本申请实施例提供的癫痫治疗仪控制方法中，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流，包括：
控制直流微电流切换电路，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流。
更进一步，本申请实施例提供的癫痫治疗仪控制方法中，控制直流微电流切换电路，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流，包括：
控制直流微电流切换电路，切换选择第一直流微电流产生电路或第二直流微电流产生电路。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种癫痫治疗仪，其特征在于，包括脑电监测模块、电流灌注模块、分析与控制模块和电源模块；其中，
所述脑电监测模块包括多个输入端布置于不同癫痫灶位置的电位检测电极，每个所述电位检测电极相对应的设置电压放大电路，每一个所述电位检测电极的输出端连接所述电压放大电路的输入端；
所述电流灌注模块包括多个直流灌注装置，每个所述直流灌注装置包括第一电极、第二电极和直流微电流产生装置，所述第一电极连接所述直流微电流产生装置的正极，所述第二电极连接所述直流微电流产生装置的负极；
所述电源模块为所述脑电监测模块、电流灌注模块和分析与控制模块供电；
所述电压放大电路的输出端连接所述分析与控制模块的输入端，所述分析与控制模块对电压放大电路输出的波形进行分析，所述分析与控制模块的输出端控制连接所述直流微电流产生装置，当癫痫灶的波形正常时，所述分析与控制模块控制所述直流灌注装置输出稳固直流微电流，用于调整癫痫灶处离子分布，实现长期稳固直流微电流的治疗，当癫痫灶的波形异常时，所述分析与控制模块控制所述直流灌注装置输出直流阻断微电流。
2.根据权利要求1所述的癫痫治疗仪，其特征在于，所述直流微电流产生装置包括直流微电流切换电路以及至少两个直流微电流产生电路；所述直流微电流产生电路通过所述直流微电流切换电路连接所述第一电极和第二电极；所述分析与控制模块控制连接所述直流微电流切换电路。
3.根据权利要求1所述的癫痫治疗仪，其特征在于，所述直流微电流产生装置包括数模转换电路和直流微电流产生电路，所述数模转换电路输出的模拟信号控制连接所述直流微电流产生电路产生两种或两种以上幅值的直流微电流，所述分析与控制模块控制连接所述数模转换电路。
4.根据权利要求2所述的癫痫治疗仪，其特征在于，所述直流微电流产生电路包括第一直流微电流产生电路和第二直流微电流产生电路。
5.根据权利要求2所述的癫痫治疗仪，其特征在于，所述直流微电流产生电路为恒流源电路、直流正弦波产生电路或直流方波产生电路。
6.根据权利要求2所述的癫痫治疗仪，其特征在于，一旦任意一处癫痫灶的波形出现异常时，所述分析与控制模块控制所述直流灌注装置输出直流阻断微电流。
7.一种癫痫治疗仪控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制直流灌注装置输出稳固直流微电流，用于调整癫痫灶处离子分布，实现长期稳固直流微电流的治疗；
获取脑电监测模块检测到的脑电信号，分析所述脑电信号；
当所述脑电信号发现癫痫波形时，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流；
根据设定的直流阻断微电流持续时间，控制所述直流灌注装置从输出直流阻断微电流切换至稳固直流微电流。
8.根据权利要求7所述的癫痫治疗仪控制方法，其特征在于，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流，包括：
控制直流微电流切换电路，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流。
9.根据权利要求8所述的癫痫治疗仪控制方法，其特征在于，控制直流微电流切换电路，选择直流微电流产生电路输出直流阻断微电流，包括：
控制直流微电流切换电路，切换选择第一直流微电流产生电路或第二直流微电流产生电路。
10.根据权利要求9所述的癫痫治疗仪控制方法，其特征在于，控制所述直流灌注装置从输出稳固直流微电流切换至输出直流阻断微电流，包括：
控制数模转换电路切换输出的模拟信号，控制直流微电流产生电路输出直流阻断微电流。
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