神经丛刺激系统、神经丛刺激器及刺激方法

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。

如图1所示为所述神经丛刺激系统的结构示意图，所述神经丛刺激系统包括：神经丛刺激器、辅助电极11以及神经丛刺激针9，所述辅助电极11与所述神经丛刺激针9经连接器15与所述神经丛刺激器的刺激脉冲电流输出端相连接；其中，

所述神经丛刺激器包括：工作参数调节设置模块13、微处理器12、刺激脉冲发送控制模块8、显示模块6和电源模块5；其中，

所述工作参数调节设置模块13，包括至少一个调节按键和/或旋钮，各调节按键或旋钮经按键检测电路或旋转编码检测电路14与所述微处理器12相连；用于设置刺激脉冲电流幅度的最大可调节范围，调节输出脉冲电流的幅度、频率和/或脉宽；

所述微处理器12，实时监测所述工作参数调节设置模块发出的各触控信号，依据各触控信号分别计算得出脉冲电流的幅度、频率和/或脉宽并将其存储到所述微处理器12的存储介质中；

所述刺激脉冲发送控制模块8，读取并依据所述微处理器12存储介质中存储的工作参数控制向外发出的刺激脉冲电流；

所述显示模块6，与所述微处理器12的显示信号输出端相连，用于显示刺激脉冲电流的幅度、频率和脉宽；

所述电源模块5，用于提供所述神经丛刺激系统工作所需的电压。

其中，本发明中所述的微处理器12为具有低功耗特性的微处理器，在系统处于待机状态时，微处理器进入低功耗模式运行；若一段时间内未对微处理器进行任何操作，微处理器即可自动关机。本发明中所述的神经丛刺激针为可导电材质，其表面除针尖部分直接裸露在外，其余部分均涂有绝缘材料。所述连接器连接在所述神经丛刺激器的脉冲输出端，具体为一根与神经丛刺激器固连的双股导线，用来连接辅助电极和神经丛刺激针，其包括：一个钮扣接头，用于连接所述辅助电极；以及一个连接端子，用于连接所述神经丛刺激针。

作为本发明的进一步的实施例，本发明为能更精确的确定神经丛的位置，还包括一阻抗测量模块10，所述阻抗测量模块10分别与所述神经丛刺激针9和所述辅助电极11连接(如图1所示)，用于测量所述神经丛刺激针9和所述辅助电极11之间的阻抗，并将阻抗值传输到所述微处理器12中。所述微处理器12依据接收到的阻抗值计算出实际刺激脉冲电流并将其与所述刺激脉冲发送控制模块输出的目标刺激脉冲电流进行比较，若实际刺激脉冲电流幅度与目标刺激脉冲电流幅度差值大于阈值(即神经丛刺激针9与辅助电极11之间的阻抗值过大时)，则表明辅助电极11未贴牢需要重新贴敷辅助电极11或需要更换神经丛刺激针9，直至神经丛刺激针9与辅助电极11之间阻抗值降低，即实际刺激脉冲电流幅度与目标刺激脉冲电流幅度差值在阈值范围内。

于一具体的实施例中，所述的阻抗测量模块10为阻抗测量电路，如图6所示该阻抗测量电路的等效电路图，其工作原理：

在输入端1001没有输入时，通过微处理器12内置的AD采集模块，采集到A、B、C三点的电压V_AO、V_BO、V_CO。在输入端输入脉冲信号后，采集A、B、C三点的电压V_A、V_B、V_C，因此在有输入脉冲时：

$V_{\mathrm{CC}}=\frac{V_A\times (R_1+R_0)}{R_1}---\left(1\right)$

$I_1=\frac{\frac{V_C\times (R_4+R_5)}{R_5}-\frac{V_B\times (R_2+R_3)}{R_3}}{R_6}---\left(2\right)$

$I_2=\frac{V_C}{R_5}---\left(3\right)$

$I_3=\frac{V_{\mathrm{CC}}-\frac{V_C\times (R_4+R_5)}{R_5}}{R_7}---\left(4\right)$

V_{R_Load}＝V_cc-R₇×I₃-V_{电容的压降}   (6)

I_Test＝I₁+I₂-I₃                   (7)

$R_{\mathrm{Load}}=\frac{V_{R\_\mathrm{Load}}}{I_{\mathrm{Test}}}---\left(8\right)$

由公式(1)至(8)可算出负载电阻值。若计算所得的R_Load值过大，也反应了辅助辅助电极可能没有接触好，或需更换神经丛刺激针。

作为本发明更进一步的实施例，本发明还包括：警报模块7，其包括指示灯和/或蜂鸣器。所述微处理器12接收所述阻抗测量模块10输出的阻抗测量值，依据阻抗值计算出实际刺激脉冲电流并将其与所述刺激脉冲发送控制模块输出的目标刺激脉冲电流进行比较，依据比较结果向所述警报模块发送警报指令。于一具体实施例中，本发明所述的指示灯可以是发光二极管(LED)指示灯，该LED指示灯可采用红绿双色LED指示灯。微处理器可通过控制LED指示灯的红灯亮、或绿灯亮、或红灯绿灯同时亮来标示三种不同的状态。微处理器依据目标电流和实际电流的情况发出控制指令以控制所述蜂鸣器发出频率音量不同的的警报音。例如，当经所述微处理器12依据阻抗测量模块10输出的阻抗测量值计算出的实际刺激脉冲电流幅度与刺激脉冲发送控制模块发送给神经丛刺激针的目标脉冲电流的幅度的差值大于阈值时，微处理器12发送警报指令给警报模块7，此时蜂鸣器113将发出急促而尖锐的声音，LED指示灯111红灯闪烁；当差值在阈值范围内时，微处理器12发送警报指令给警报模块7，此时蜂鸣器113将发出缓和轻柔的声音，LED指示灯111绿灯闪烁；当差值等于阈值时，微处理器12发送警报指令给警报模块7，此时蜂鸣器113将发出音量频率正常的声音，LED指示灯111的红灯与绿灯同时亮。

作为本发明更进一步的实施例，本发明所述的电源模块5还包括一防反接电路4。通过防反接电路4，用户，特别是对产品电气特性不甚了解的用户，在将电池反向接入电路时，神经丛刺激系统中的电路并不会因此受到损坏。于一具体的实施例中，所述的防反接电路的电路原理图如图5所示。除图5所示的防反接电路外，本发明所述的防反接电路还可以使用现有技术中的任何类型的电池无极性连接结构的电路，其具体工作原理可以参见相关现有技术，本发明可引入作为参考。

本发明所述的神经丛刺激器包括：工作参数调节设置模块、微处理器、刺激脉冲发送控制模块、显示模块和电源模块；其中，

所述工作参数调节设置模块，包括至少一个调节按键或旋钮，各调节按键或旋钮经按键检测电路或旋转编码检测电路与所述微处理器相连；用于设置刺激脉冲电流幅度的最大可调节范围，输出脉冲电流的幅度、频率和/或脉宽；

所述微处理器，实时监测所述工作参数调节设置模块发出的各触控信号，依据各触控信号分别计算得出脉冲电流的幅度、频率和/或脉宽并将其存储到所述微处理器的存储介质中；

所述刺激脉冲发送控制模块，读取并依据所述微处理器存储介质中存储的工作参数控制向外发出刺激脉冲电流；

所述显示模块，与所述微处理器的显示信号输出端相连，用于显示刺激脉冲电流的幅度、频率和脉宽；

所述电源模块，提供所述神经丛刺激器工作所需的电压。

作为本发明进一步的实施例，所述神经丛刺激器还包括：阻抗测量模块，测量外接于所述刺激脉冲发送控制模块输出端的神经丛刺激针和辅助电极间的阻抗，所述微处理器依据测量所得阻抗值计算出实际刺激脉冲电流并将其与所述刺激脉冲发送控制模块输出的目标刺激脉冲电流进行比较，依据比较结果输出警报信号，并将阻抗测量值输出到所述显示模块进行显示。

作为本发明更进一步的实施例，所述神经丛刺激器还包括：警报模块，其包括指示灯和/或蜂鸣器。所述微处理器接收所述阻抗测量模块输出的阻抗测量值，依据阻抗值计算出实际刺激脉冲电流并将其与所述刺激脉冲发送控制模块输出的目标刺激脉冲电流进行比较，依据比较结果向所述警报模块发送警报指令。

本发明为避免因辅助电极接反而引起神经丛刺激器内部电路的损坏，所述的电源模块还包括一防反接电路。

如图2和图3所示为本发明所述神经丛刺激器的一具体实施例的外观视图和内部电路原理图。如图2所示的神经丛刺激器包括：OLED显示屏101、开关按钮102、刺激电流幅度最大可调节范围的设置按钮103、刺激电流频率的设置按钮104、刺激电流脉宽的设置按钮105、显示屏菜单导航及确认按钮106～109、调节刺激电流幅度的旋转按钮110、LED指示灯111、蜂鸣器113以及设置在所述神经丛刺激器壳体内的微处理器、电池112、各升压降压电路和各部件之间的连接电路(如图3所示)。

如图3所示，图2所示实施例的内部电路连接原理图，具体为：9V电池201通过防反接电路202为9V输出控制电路203提供9V的输入电压，9V输出控制电路203输出可被微处理器216控制的输出电压D9V。防反接电路202输出的9伏电压通过降压电路209降至3.3V供微处理器216。同时，3.3V电压为3.3V输出控制电路208和按键检测电路211提供3.3V的输入电压。其中，3.3V输出控制电路208输出可被微处理器216控制的输出电压，该输出电压可控制所述蜂鸣器和所述LED灯的鸣叫和亮灯。将9V输出控制电路203输出的D9V电压经升压电路204升至12V为OLED显示屏和旋转编码检测电路所需的工作电压，并且将9V输出控制电路203输出的D9V电压经升压电路215升至95V，作为刺激脉冲发送控制模块(本实施例中具体为刺激脉冲发送控制电路214)的输入电压，将负载接在阻抗测量模块(在本实施例中具体为负载电阻测量电路213)上，在有脉冲输出时可检测出负载阻抗的大小。

微处理器216控制OLED显示屏206的显示内容。微处理器216依据脉冲电流的工作参数输出控制指令给LED控制电路206和蜂鸣器控制电路212，指示灯在LED控制电路206的控制下发出不同颜色的光或不同频率的闪烁光，蜂鸣器在蜂鸣器控制电路212的控制下发出不同频率和不同音量大小的警报音。旋转编码检测电路207和按键检测电路211分别检测旋钮和按键的触发信号。微处理器216采用的是5MHz的外部晶振210。

其中，升压电路215的原理框图如图4所示：将D9V作为大功率电感301和升压芯片303的输入，升压芯片303的输出通过功率MOSFET302输出。升压芯片可以选用一切适用的现有技术中的产品，包括优选为Max1771的产品。

防反接电路202其原理图同上述的图5，也可以是现有技术中的任何类型的电池无极性连接结构的电路。

所述负载阻抗测量电路同上述的图6所示的阻抗测量电路等效电路图。

本发明所述的神经丛刺激器的工作过程描述如下：

当神经丛刺激器的开关按钮102处于开启状态时，OLED显示屏101在微处理器的控制下显示出工作参数及刺激器信息。所述工作参数包括：刺激电流的幅度、频率、脉宽、刺激电流幅度最大可调节的范围；所述刺激器信息包括：电池电量图标。其中，刺激脉冲电流的频率和脉宽的大小及幅度的最大可调节范围保持上次关机前的设置值。

所述OLED显示屏101上显示的各工作参数通过以下方式进行调节：

当微处理器通过按键检测电路接收到用户通过刺激电流频率的设置按钮104发出的触控信号时，微处理器依据接收到的触控信号计算并修改其内存中已存储的刺激电流的频率值，并将该频率值传输到显示模块中在OLED显示屏101上显示出来；

当微处理器通过按键检测电路接收到用户通过刺激电流脉宽的设置按钮105发出的触控信号时，微处理器依据接收到的触控信号计算并修改其内存中已存储的刺激电流的脉宽，并将该脉宽值传输到显示模块中在OLED显示屏101上显示出来；

当微处理器通过按键检测电路接收到用户通过刺激电流幅度最大可调节范围的设置按钮103发出的触控信号时，微处理器依据接收到的触控信号计算并修改其内存中已存储的刺激电流的最大幅度可调节范围，并将该范围值传输到显示模块中在OLED显示屏101上显示出来。

上述工作参数调节完成后，所述的神经丛刺激器即可连接上神经丛刺激针和辅助电极进行使用了，其具体操作步骤如下：

(1)在体表的特定位置处贴敷一辅助电极，并将神经丛刺激针插入人体特定位置内；

(2)用户可通过旋转按钮110来设置刺激脉冲电流的幅度，当微处理器通过旋转编码检测电路接收到用户通过旋转按钮110发出的触控信号时，微处理器依据接收到的触控信号计算并修改其内存中已存储的刺激电流的幅度，并将该幅度值传输到显示模块中在OLED显示屏101上显示出来；

(3)将刺激电流的幅度调节到1.0～1.5mA，观察患者的患者肌肉是否有收缩反应。若无明显反应则继续深入插入所述神经丛刺激针，若患者的肌肉有明显的收缩反应，减低电流幅度，当刺激电流幅度降低至0.2～0.5mA(设定阈值)时，若仍然能够观察到明显的肌肉收缩反应，即认为所述神经丛刺激针的针尖已接近神经丛，此时即可通过所述神经丛刺激针注射麻醉剂。

其中，蜂鸣器113和LED指示灯111会根据目标电流和实际电流的情况来发出不同频率和/或不同音量的报警音和不同颜色的光。例如，若刺激电流幅度的目标值和实际值的差值大于阈值，则蜂鸣器113将发出急促而尖锐的声音，LED指示灯111红灯闪烁，此时需重新贴敷所述辅助电极或更换所述神经丛刺激针，完成后再继续重复上述各步骤；若刺激电流幅度的目标值与实际值的差值在阈值范围内，则蜂鸣器113将发出缓和轻柔的声音，LED指示灯111绿灯闪烁，表明辅助电极和神经丛刺激针均正常。

此外，当微处理器通过按键检测电路接收到用户通过显示屏菜单导航及确认按钮106～109发出的触控信号，微处理器依据该触控信号发出相应的可控制指令给所述显示模块，显示模块依据指令读取相应的数据并将其显示在OLED显示屏上，以便于用户查看各工作参数及刺激器信息。

本发明所述神经丛刺激系统的刺激方法，包括以下步骤：

步骤1、在体表的特定位置处贴敷一辅助电极，并将神经丛刺激针插入人体特定位置内；

步骤2、通过工作参数调节设置模块设置脉冲电流的可调节幅度范围，并分别调节刺激脉冲电流的幅度、频率和/或脉宽；

步骤3、微处理器实时监测所述工作参数调节设置模块发出的各触控信号，并依据各触控信号分别计算得出脉冲电流的幅度、频率和/或脉宽，并将其存储到所述微处理器的存储介质中，同时将上述参数在显示模块中进行显示；

步骤4、刺激脉冲发送控制模块读取微处理器存储介质中的脉冲电流的幅度、频率和脉宽，并依据读取到的参数控制向外输出刺激脉冲电流；

步骤5、神经丛刺激针接通由刺激脉冲发送控制模块发出的刺激脉冲电流后，观察并判断人体肌肉的收缩反应，若无明显反应，则继续深入插入所述神经丛刺激针；若反应剧烈，则通过工作参数调节设置模块继续降低刺激脉冲电流的幅度，电流幅度到设定阈值时，若观察到的肌肉收缩反应仍剧烈，则所述神经丛刺激针插入的位置已接近神经丛。

作为本发明的进一步的实施例，本发明所述方法还包括：测量所述神经丛刺激针和所述辅助电极间的阻抗，依据阻抗值计算出实际刺激脉冲电流幅度并将其与目标刺激脉冲电流幅度进行比较，

若实际刺激脉冲电流幅度与目标刺激脉冲电流幅度的差值大于阈值，则警报模块发出警报，需重新贴敷所述辅助电极或更换神经丛刺激针，继续本步骤直至实际刺激脉冲电流幅度与目标刺激脉冲电流幅度的差值在阈值范围内；

若实际刺激脉冲电流幅度与目标刺激脉冲电流幅度的差值在阈值范围内，则继续上述步骤1～步骤5直至确定出所述神经丛刺激针插入的位置已接近神经丛。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。