[发明专利]一种可变光强的膈神经光刺激系统

说明书

本发明公开了一种可变光强的膈神经光刺激系统，包括肌电采集装置、控制器、激光器、光纤和通光装置；肌电采集装置用于获取膈肌收缩信号，并将膈肌收缩信号传递给控制器；控制器用于接收肌电采集装置传输的膈肌收缩信号，并且根据膈肌收缩信号向激光器发出发射特定强度红外脉冲激光的指令；激光器用于根据控制器发出的指令发射特定强度红外脉冲激光；光纤连接于激光器与通光装置之间；通光装置内设置有光路反射镜面，用于改变红外脉冲激光光路。使用本发明系统可通过红外脉冲激光直接照射神经组织，引起组织中瞬时能量积累，以此建立温度梯度，使组织中产生光热，从而诱发神经活动，提高了使用的安全性和精准性。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体的说是涉及一种可变光强的膈神经光刺激系统。

背景技术

脊髓损伤是一种严重的疾病，会导致呼吸肌不同程度的受累瘫痪而无法维持正常的呼吸功能。无法自主呼吸的患者，需要进行呼吸功能重建。

在传统呼吸功能重建的通气模式中，需要通过压力或流量触发呼吸机送气，只有当气道内压力或流速改变达到呼吸机的触发水平，呼吸机才能够感知，准备送气。但脊髓损伤患者中枢神经驱动不足或呼吸肌瘫痪，吸气早期引起的压力或流速改变不足以触发呼吸机，患者存在呼吸冲动，但无呼吸触发和辅助呼吸，便出现人机不同步的情况。

采用膈肌起搏器是另一种呼吸功能重建方式，通过电脉冲刺激膈神经，从而引发膈肌的收缩，来模拟人体生理模式的呼吸运动。膈神经电刺激可以代替呼吸机给予患者长期不间断的呼吸支持。

然而，电刺激所用电极需要直接接触目标神经组织，易对脆弱的生物组织造成接触式机械损伤；其次，刺激电流产生的影响会在组织中扩散至相邻的一部分区域，无法精准地刺激较小范围内的神经组织乃至单一神经元；另外，因为神经组织受到刺激后产生的响应以电信号的形式呈现，所以电刺激过程中在检测神经动作电位时就会受到同样作为电信号的刺激源的影响，从而产生所谓的“伪迹”。

因此，需要提供一种新的呼吸功能重建系统，以解决安全性和精准性的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种可变光强的膈神经光刺激系统，可通过红外脉冲激光直接照射神经组织，引起组织中瞬时能量积累，以此建立温度梯度，使组织中产生光热，从而诱发神经活动，提高使用的安全性和精准性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可变光强的膈神经光刺激系统，其特征在于，包括肌电采集装置、控制器、激光器、光纤和通光装置；

肌电采集装置用于获取膈肌收缩信号，并将膈肌收缩信号传递给控制器；

控制器用于接收肌电采集装置传输的膈肌收缩信号，并且根据膈肌收缩信号向激光器发出发射特定强度红外脉冲激光的指令；

激光器用于根据控制器发出的指令发射特定强度红外脉冲激光；

光纤连接于激光器与通光装置之间；

通光装置内设置有光路反射镜面，用于改变红外脉冲激光光路。

本发明以光纤耦合红外脉冲激光对神经组织进行刺激，解决了电刺激法中接触式电极可能带来的机械损伤问题，在进行光刺激时把控一个既能激发足够强度的神经响应而又不至于对神经组织造成热损伤的安全能量密度阈值即可。同时，红外脉冲激光束刺激的空间精确性好，可以刺激单一神经元而不产生范围影响；另外，本发明以红外脉冲激光刺激神经组织，以肌电采集装置采集膈肌收缩信号，刺激(光信号)和响应(电信号)的性质不同，不会对神经电位的检测产生“伪迹”。

优选地，通光装置包括通光件；