CN111346298A - 一种植入式膈肌起搏装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植入式膈肌起搏装置，包括：呼吸肌电信号采集器、膈肌起搏控制器和膈神经刺激电极；呼吸肌电信号采集器与膈肌起搏控制器通信连接，呼吸肌电信号采集器用于实时采集呼吸肌的电活动信号；膈肌起搏控制器用于实时获取呼吸肌的电活动信号，对获取的信号进行分析处理，并根据处理结果发出电刺激信号至膈神经刺激电极；膈神经刺激电极与膈肌起搏控制器电连接，膈神经刺激电极用于将接收的电刺激信号作用于接触位点。本发明装置采用植入式膈肌起搏控制器与膈神经刺激电极相结合的方式，将电刺激信号作用于相应的接触位点，从而使膈肌进行收缩和舒张，完成病人呼吸意愿，更加人性化和智能化。
Description
技术领域
本发明涉及医疗辅助设备技术领域，更具体的说是涉及一种植入式膈肌起搏装置及其使用方法。
背景技术
人体的呼吸肌肉主要有包含膈肌、肋间肌、腹肌等，其中膈肌提供了60％-70％的吸气功能，由膈神经进行支配。收缩时膈顶下降，协助吸气作用；舒张时膈顶恢复原位，协助呼气作用。但是对于重症肺炎、严重通气不良、严重换气障碍、慢阻肺等肺部疾病患者来说，由于自主呼吸功能的降低，需要使用外部设备来辅助其进行呼吸，以满足病人的呼吸意愿。
目前，Neurally Adjusted Ventilatory Assist(NAVA)方法能够通过膈肌电活动信号Electrical activity of the diaphragm(EAdi)获取病人呼吸意愿，进而配合呼吸机进行通气治疗。但NAVA方法是一种侵入性操作，需要经口或鼻将测量管置于食道下段，伸入长度很难把握，且极易损伤食道粘膜，给病人带来不适；另外在治疗过程中需要病人长期卧床，严重限制了病人的自由活动，进而导致呼吸肌肉和其他运动肌肉的萎缩。
当前技术均为体外的膈肌起搏装置，通过体外贴片电极对膈神经进行电刺激，但由于刺激范围较大，刺激电流在神经间会形成扩散，导致其他神经也受到刺激，引发紊乱。
因此，如何提供一种辅助无自主呼吸病人重建呼吸功能的膈肌起搏装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种植入式膈肌起搏装置及其使用方法，该装置通过对呼吸肌(包括但不限于膈肌、肋间肌、腹肌等)电活动信号的采集，并对信号进行分析处理，获取病人呼吸意图，自动调节膈肌起搏装置的电刺激模式(刺激电流、刺激频率、刺激脉宽)，从而满足人体呼吸需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种植入式膈肌起搏装置，该装置包括：呼吸肌电信号采集器、膈肌起搏控制器和膈神经刺激电极；
所述呼吸肌电信号采集器与所述膈肌起搏控制器通信连接，所述呼吸肌电信号采集器用于实时采集呼吸肌的电活动信号；
所述膈肌起搏控制器用于实时获取呼吸肌的电活动信号，对获取的信号进行分析处理，并根据处理结果发出电刺激信号至所述膈神经刺激电极；
所述膈神经刺激电极与所述膈肌起搏控制器电连接，所述膈神经刺激电极用于将接收的电刺激信号作用于接触位点。
进一步，所述呼吸肌电信号采集器与所述膈肌起搏控制器的通信方式为蓝牙或Wi-Fi。
采用上述进一步的有益效果在于，能够增加使用者的活动自由度和舒适度。
另一方面，本发明还提供了基于上述植入式膈肌起搏装置的使用方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)安装：安装呼吸肌电信号采集器、膈肌起搏控制器和膈神经刺激电极；
(2)采集：呼吸肌电信号采集器对呼吸肌的电活动信号进行采集，并将采集到的电活动信号传输至膈肌起搏控制器；
(3)分析：膈肌起搏控制器对获取到的电活动信号进行分析处理，并发出电刺激信号传输至膈神经刺激电极；
(4)刺激：膈神经刺激电极将获取到的刺激信号作用于接触位点，动作指令结束。
进一步，还包括步骤(5)：呼吸肌电信号采集器持续对呼吸肌的电活动信号进行采集，当膈肌起搏控制器获取到动作完成的信号后，停止发出电刺激信号，动作指令结束。
进一步，所述步骤(1)的具体操作为：
将呼吸肌电信号采集器安装于体表；
将膈肌起搏控制器植入前胸壁皮下；
将膈神经刺激电极植入左右颈部膈神经处。
进一步，所述步骤(3)的具体操作为：
膈肌起搏控制器对获取到的电活动信号波峰峰值的绝对值进行分析处理，当绝对值超过2mV时，发出电流值为24mA且频率为50Hz的电流刺激信号至膈神经刺激电极。
采用上述进一步的有益效果在于，能够满足刺激膈神经刺激阈值，同时避免因电流过大、频率过高产生的电刺激损伤。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种植入式膈肌起搏装置及其使用方法，该装置采用植入式膈肌起搏控制器与膈神经刺激电极相结合的方式，将电刺激信号作用于相应的接触位点，从而使膈肌进行收缩和舒张，完成病人呼吸意愿；该装置和方法避免了体外贴片电极对膈神经进行电刺激时引发神经紊乱的重大难题，更加人性化和智能化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种植入式膈肌起搏装置的结构示意图；
图中，1-呼吸肌电信号采集器，2-膈肌起搏控制器，3-膈神经刺激电极。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一方面，参见附图1，本发明实施例公开了一种植入式膈肌起搏装置，该装置包括：呼吸肌电信号采集器1、膈肌起搏控制器2和膈神经刺激电极3；
呼吸肌电信号采集器1与膈肌起搏控制器2通信连接，呼吸肌电信号采集器1用于实时采集呼吸肌的电活动信号；
膈肌起搏控制器2用于实时获取呼吸肌的电活动信号，对获取的信号进行分析处理，并根据处理结果发出电刺激信号至膈神经刺激电极3；
膈神经刺激电极3与膈肌起搏控制器2电连接，膈神经刺激电极3用于将接收的电刺激信号作用于接触位点。
在一个具体的实施例中，呼吸肌电信号采集器1与膈肌起搏控制器2的通信方式为蓝牙。
在另一个具体的实施例中，呼吸肌电信号采集器1与膈肌起搏控制器2的通信方式为Wi-Fi。
另一方面，本发明还提供了基于上述植入式膈肌起搏装置的使用方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)安装：安装呼吸肌电信号采集器1、膈肌起搏控制器2和膈神经刺激电极3；
(2)采集：当病人有吸气意愿时，呼吸活动相关肌肉会有一定收缩和舒张，呼吸肌电信号采集器1对呼吸肌的电活动信号进行采集，并将采集到的电活动信号传输至膈肌起搏控制器2；
(3)分析：膈肌起搏控制器2对获取到的电活动信号进行分析处理，并发出电刺激信号传输至膈神经刺激电极3；
(4)刺激：膈神经刺激电极3将获取到的刺激信号作用于接触位点，实现膈肌收缩，按照病人吸气意愿进行(吸气)动作指令。
在一个具体的实施例中，该方法还包括：(5)呼吸肌电信号采集器1持续对呼吸肌的电活动信号进行采集，当膈肌起搏控制器2获取到病人吸气完成、有呼气意愿时，停止发出电刺激信号，动作指令结束，膈肌舒张，完成呼气动作。
在一个具体的实施例中，步骤(1)的具体操作为：
将呼吸肌电信号采集器1安装于体表；
将膈肌起搏控制器2植入前胸壁皮下；
将膈神经刺激电极3植入左右颈部膈神经处。
在一个具体的实施例中，步骤(3)的具体操作为：
膈肌起搏控制器2对获取到的电活动信号波峰峰值的绝对值进行分析处理，当绝对值超过2mV时，发出电流值为24mA且频率为50Hz的电流刺激信号至膈神经刺激电极3。
综上所述，本发明实施例公开的植入式膈肌起搏装置及其使用方法，与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明植入式膈肌起搏装置能够有效避免体表刺激技术存在的刺激范围较大，刺激电流在神经间会形成扩散，引发紊乱的问题；
2、通过体表呼吸肌电信号的反馈，准确获取病人呼吸意愿，有效提升人机协调性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种植入式膈肌起搏装置，其特征在于，包括：呼吸肌电信号采集器、膈肌起搏控制器和膈神经刺激电极；
所述呼吸肌电信号采集器与所述膈肌起搏控制器通信连接，所述呼吸肌电信号采集器用于实时采集呼吸肌的电活动信号；
所述膈肌起搏控制器用于实时获取呼吸肌的电活动信号，对获取的信号进行分析处理，并根据处理结果发出电刺激信号至所述膈神经刺激电极；
所述膈神经刺激电极与所述膈肌起搏控制器电连接，所述膈神经刺激电极用于将接收的电刺激信号作用于接触位点。
2.根据权利要求1所述的一种植入式膈肌起搏装置，其特征在于，所述呼吸肌电信号采集器与所述膈肌起搏控制器的通信方式为蓝牙或Wi-Fi。
3.一种如权利要求1或2所述的一种植入式膈肌起搏装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)安装：安装呼吸肌电信号采集器、膈肌起搏控制器和膈神经刺激电极；
(2)采集：呼吸肌电信号采集器对呼吸肌的电活动信号进行采集，并将采集到的电活动信号传输至膈肌起搏控制器；
(3)分析：膈肌起搏控制器对获取到的电活动信号进行分析处理，并发出电刺激信号传输至膈神经刺激电极；
(4)刺激：膈神经刺激电极将获取到的刺激信号作用于接触位点，进行动作指令。
4.根据权利要求3所述的一种植入式膈肌起搏装置的使用方法，其特征在于，还包括步骤(5)：呼吸肌电信号采集器持续对呼吸肌的电活动信号进行采集，当膈肌起搏控制器获取到动作完成的信号后，停止发出电刺激信号，动作指令结束。
5.根据权利要求3所述的一种植入式膈肌起搏装置的使用方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体操作为：
膈肌起搏控制器对获取到的电活动信号波峰峰值的绝对值进行分析处理，当绝对值超过2mV时，发出电流值为24mA且频率为50Hz的电流刺激信号至膈神经刺激电极。
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