[发明专利]基于睡眠检测的集成式闭环脑深部刺激器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于脑深部刺激器的闭环控制方法，是一种通过识别睡眠与觉醒来自动、实时调整刺激参数的集成式闭环脑深部刺激器。

背景技术

植入式医疗装置已成为深受神经或精神疾病之苦的患者的重要治疗装置。神经刺激领域的技术进展使得植入式医疗装置深具发展前景。植入式医疗装置包括治疗帕金森病、癫痫、肌张力失常等运动障碍型疾病的脑深部刺激器(deep brain stimulator，DBS)，治疗疼痛的脊髓刺激器(spinal cord stimulator，SCS)，治疗癫痫和抑郁的迷走神经刺激器(vagus nerve stimulator，VNS)，等等。

植入式医疗装置通过对靶点神经施加电刺激来治疗神经或精神疾病，一般包括脉冲发生器、延长导线和刺激电极等。

现今国际上临床应用的脑深部刺激器均属于开环刺激系统，即无法根据患者的不同需求自动调整刺激参数，无法实现闭环控制。

根据临床研究的发现，帕金森病等运动障碍性患者的症状在睡眠期间会缓解乃至消除，因此在患者睡眠过程中关闭脉冲发生器或降低电刺激强度，不会显著影响疗效。

睡眠期间持续刺激会导致两个问题。第一，持续高频电刺激的开环刺激使得脉冲发生器处于持续的工作模式，持续消耗电池电量，当电量耗尽时需要通过手术更换电池。例如，目前全球有400万的帕金森病患者，我国的患者人数大约在200万左右。用脑深部刺激器治疗帕金森病的患者需要在装置上花费约20万人民币，而脑深部刺激器的电池一般能工作5年，届时更换脉冲发生器将再次花费大约14～15万人民币。做手术更换电池所需的高额的医疗费用对于医疗保障健全的发达国家的患者而言影响不大，但是，对于医疗保障不够健全的发展中国家的患者而言，却是灾难！第二，脑深部刺激器刺激的神经核团和周围神经环路联系密切，持续高频电刺激在一定程度上干扰正常的神经环路，导致患者在认知、行为、心理等方面产生不良影响。上述问题使得研制闭环脑深部刺激器的需求更加迫切。

因此，在睡眠期间关闭刺激器或降低刺激强度是具有重要临床价值的。目前临床上主要是手工调节或关闭刺激器。医生可通过体外程控仪调节刺激参数或者开关脉冲发生器，但显然无法日常应用。患者可使用磁铁开关脉冲发生器，或者使用患者控制器开关脉冲发生器、在医生授权的范围内调节参数，但患者必须在清醒时操作，无法与睡眠结合。

检测患者睡眠的方法有很多，但大多数或是无法实现实时的睡眠检测，或是不利于研制集成式的闭环脑深部刺激器。下面是几种现有的睡眠检测方法。

在每天的固定时间段关闭脉冲发生器。该方法不能称为严格的检测患者的睡眠，而是一种人为定义患者“睡眠”的方法。例如，美国美敦力公司(Medtronic Inc)生产的脑深部刺激器系列，具备天循环工作模式(day cycling feature)的功能。天循环工作模式虽然能够使脉冲发生器在每天的固定时间段(例如晚上10点至早晨8点)关闭电刺激输出，但是对需要弹性睡眠时间的患者来说显得不智能。

获取人体的脑电信号检测睡眠。根据Rechtschaffen和Kales在1968年提出的睡眠分期标准，检测脑电、肌电、眼电等指标是睡眠研究的黄金标准。例如，专利CN201120043642.1提到通过检测脑电波信号实现体外睡眠检测，这种方法需要患者佩戴装有头皮电极的头套，增加了操作体外睡眠特征采集装置的负担。因此，通过脑电信号检测睡眠制约了集成式脑深部刺激器的实现。

获取人体的体动信号检测睡眠。例如，专利CN200780040003.6提出利用铺设在垫被下面的压力感受器获取就寝者的体动信号，判断出就寝者的睡眠或觉醒状态。该方案虽然实现了基本的睡眠/觉醒检测，但是方案中使用到的垫被不利于实现集成化的闭环脑深部刺激器。