本發(fā)明涉及神經(jīng)刺激，具體是一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器。

背景技術(shù)：

1、脊髓損傷（spinal?cord?injury，sci）是指由于各種原因?qū)е碌淖倒軆?nèi)神經(jīng)結(jié)構(gòu)（包括脊髓、神經(jīng)根和馬尾神經(jīng)）的損害，并出現(xiàn)損傷水平及以下的感覺、運動、反射及大小便等功能障礙。研究表明中國現(xiàn)存脊髓損傷患者374萬，每年新增脊髓損傷患者約9萬人，頸脊髓損傷占?41.13%。

2、脊髓損傷危害極大，如果不能有效促進肢體功能的康復(fù)，將導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)問題、壓瘡、尿路感染、腎功能衰竭等并發(fā)癥而危及生命。我國新增9萬/年脊髓損傷者，泌尿系統(tǒng)并發(fā)癥最嚴重，74%的患者在三個月內(nèi)出現(xiàn)過尿失禁，并且每位患者平均每年發(fā)生泌尿系統(tǒng)并發(fā)癥達10次。在傷后的5年內(nèi)，患者上尿路損傷發(fā)生率快速增長，為正常人的30倍。脊髓損傷病人的主要照顧者常伴隨沉重的身體、心理和經(jīng)濟等方面負擔(dān)，影響照顧者的健康狀況，也相應(yīng)降低其生活質(zhì)量。

3、脊髓損傷神經(jīng)修復(fù)常規(guī)治療方案主要包括損傷處手術(shù)減壓，神經(jīng)橋接術(shù)，神經(jīng)調(diào)控及細胞治療。神經(jīng)調(diào)控方式具體應(yīng)用例中硬膜外刺激訓(xùn)練可以激活神經(jīng)回路，促進完全性脊髓損傷患者的神經(jīng)重塑和功能恢復(fù)改善軀干穩(wěn)定性。

4、綜上所述，為了進一步使更多脊髓損傷病人能夠恢復(fù)相應(yīng)運動功能，提高其生活質(zhì)量，緩解脊髓損傷照顧者的身體、心理和經(jīng)濟等方面負擔(dān)，本發(fā)明設(shè)計了一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，包括頸髓脈沖控制單元，電極接駁單元，運動監(jiān)測單元，無線通信單元，語音單元，范式?jīng)Q策單元，電極陣列單元，人工智能單元；

3、頸髓脈沖控制單元，用于在頸髓c2-t1節(jié)段產(chǎn)生載波調(diào)制刺激電脈沖，脈沖與體表接觸產(chǎn)生刺激效應(yīng)；

4、電極接駁單元，將分布于頸髓節(jié)段的個通路電極接駁至頸髓脈沖控制單元；

5、運動監(jiān)測單元，貼附于肢體相應(yīng)運動部位，通過表面肌電及慣性傳導(dǎo)實時反饋佩戴部位的運動情況；

6、無線通信單元，設(shè)置為分布在頸髓脈沖控制單元中的主射頻收發(fā)器以及分布于運動監(jiān)測單元中的從屬射頻收發(fā)器，主射頻收發(fā)器支持與外部智能設(shè)備進行信息收發(fā)傳遞，從屬射頻收發(fā)器可以進行自組網(wǎng)應(yīng)用，以人體體表及軀干作為信號傳輸介質(zhì)路徑構(gòu)成體域網(wǎng)，自動選擇信號收發(fā)強度最優(yōu)的單元進行信號合并上傳及信息的分布式下發(fā)；

7、語音單元，用于實現(xiàn)無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器參數(shù)指令的語音調(diào)控，便于肢體運動功能受限者自主調(diào)控脊髓神經(jīng)刺激器設(shè)備；

8、范式?jīng)Q策單元，部署于無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器及人工智能單元中的治療處方，用于實現(xiàn)在頸髓c2-t1節(jié)段自適應(yīng)最優(yōu)刺激參數(shù)的選擇；

9、電極陣列單元，分布于頸髓c2-t1節(jié)段的多通道電極，電極上設(shè)置有顯影標(biāo)記，用于在首次佩戴電極及調(diào)整刺激范式時起到與受損頸髓區(qū)域的有效標(biāo)記；

10、人工智能單元，設(shè)置為分布于智能手機端的人工智能應(yīng)用軟件程序，用于將頸髓受損人群的頸髓段醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進行顯示并和上述電極陣列單元中的x光或熒光顯影標(biāo)記進行融合，自動描繪出人體佩戴的電極通道與頸髓節(jié)段的映射關(guān)系，推薦出優(yōu)選刺激參數(shù)，推理并預(yù)測適配患者疾病轉(zhuǎn)歸的最優(yōu)治療范式。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：通過在頸髓段體表部位佩戴無創(chuàng)刺激器，通過無創(chuàng)、穿戴式應(yīng)用方案，可在頸髓c2-t1間特定損傷節(jié)段進行特定參數(shù)的脈沖刺激，來誘導(dǎo)脊髓網(wǎng)絡(luò)的重建，加強突觸連接，并通過神經(jīng)可塑性引導(dǎo)肢體運動功能的長期恢復(fù)。

技術(shù)特征：

1.一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，包括頸髓脈沖控制單元（10），電極接駁單元（20），運動監(jiān)測單元（30），無線通信單元（40），語音單元（50），范式?jīng)Q策單元（60），電極陣列單元（70），人工智能單元（80）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述刺激電脈沖設(shè)置為多通道同步輸出或者多通道異步輸出，異步輸出時間間隔可控，與體表接觸部位產(chǎn)生不同刺激深度、不同刺激強度、不同刺激激活體積的刺激效應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述電極接駁單元（20）設(shè)置為柔性微機械卡扣式連接，支持2-9個刺激輸出通路的選擇，具備臥床使用方式和日常非臥床模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述運動監(jiān)測單元（30）設(shè)置為柔性貼片傳感裝置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述表面肌電用于捕獲運動肌群的電位峰值、電位群延時、肌電信號有效寬度值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述慣性傳導(dǎo)用于捕獲肌肉的瞬間爆發(fā)加速度及肌肉緩釋放松加速度，以及肢體由靜止態(tài)向運動態(tài)變化的速度、加速度、肢體轉(zhuǎn)角，肢體由運動態(tài)向靜止態(tài)變化的速度、加速度、肢體轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述語音單元（50）支持特定人語音識別和非特定人語音識別應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述范式?jīng)Q策單元（60）結(jié)合運動監(jiān)測單元（30）采集的信號特征以及人工智能單元（80）對頸髓損傷部位的判讀分析，選擇最優(yōu)范式進行刺激參數(shù)輸出，具備刺激安全限值管理，其中，刺激策略為刺激函數(shù)：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述顯影標(biāo)記設(shè)置為x光或熒光的形式，結(jié)合人體頸髓節(jié)段高度特異性，以最小的刺激劑量獲得最優(yōu)的肢體運動恢復(fù)效果，每個電極可作為正極、負極或開路狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，其特征在于，所述人工智能單元（80）為基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用的高算力人工智能以及中等算力的智能邊緣人工智能，用于將頸髓受損人群的頸髓段醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進行顯示并和電極陣列單元（70）的顯影標(biāo)記進行融合，自動描繪出人體佩戴的電極通道與頸髓節(jié)段的映射關(guān)系。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及神經(jīng)刺激技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于上肢運動功能恢復(fù)的無創(chuàng)脊髓神經(jīng)刺激器，包括頸髓脈沖控制單元，電極接駁單元，運動監(jiān)測單元，無線通信單元，語音單元，范式?jīng)Q策單元，電極陣列單元、人工智能單元。本發(fā)明通過頸髓段無創(chuàng)化神經(jīng)電刺激技術(shù)作用于特定頸髓節(jié)段，誘導(dǎo)脊髓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重建，加強突觸連接，解決癱瘓人群的上肢運動功能障礙，實現(xiàn)上肢運動功能的恢復(fù)。

技術(shù)研發(fā)人員：許國華,李浩,王震華,皇甫江濤,王敏驊,王沛,汪榮,黃子豪
受保護的技術(shù)使用者：復(fù)遠數(shù)科醫(yī)療（杭州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19