Устройство для лечения эпилепсии

Устройство для лечения эпилепсии

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно - к приборам, стимулирующим нервную систему человека электрическими импульсами для подавления эпилептической активности организма, и может быть использовано при лечении медикаментозной резистивной эпилепсии с генерализованными и парциальными припадками.

Для лечения медикаментозной резистивной эпилепсии используют стимуляцию блуждающего нерва путем непосредственной электрической стимуляции блуждающего нерва в области шеи с целью изменить функционирование основных путей головного мозга.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для лечения эпилепсии фирмы Cyberonics (США) Generator Model 102 (US 2008/018346 A1, 31.07.2008 г.) принятое за прототип.

Прототип содержит: два электрода, вживляемых на блуждающий нерв, стимулирующий блок, командный блок.

Стимулирующий блок содержит последовательно соединенные приемный тракт, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, цифроаналоговый преобразователь, генератор, соединенный с электродами. Ко второму входу микроконтроллера подключен магнитоэлектрический генератор запускающих импульсов. В состав блока также входит элемент питания.

Командный блок включает в себя постоянный магнит.

Электроды представляют собой вживляемые металлические проводники спиралевидной формы, заключенные в полимерный кожух.

Стимуляция нерва осуществляется электрическими импульсами, основные параметры которых представлены в таблице.

Устройство имеет два режима работы - автоматический и принудительный.

Параметры прибора	Характеристики
диапазон воздействий входного тока	0,25-3,5 mА шаг дискретизации 0,25, погрешность ±0.25≤1 mА, ±10%>1 mА
несущая частота воздействующего сигнала	1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30 Гц, ±6%
длительность модулирующего сигнала	130, 250, 500, 750, 1000 µsec ±10%
длительность воздействия сформированным сигналом	7, 14, 21, 30, 60 с ±15%
дискретизация длительности воздействия сформированного сигнала	0,2; 0,3; 0,5; 0,8; 1,1; 1,8; 3 мин и от 5 до 180 мин (от 5 до 60 мин с шагом 5 мин; от 60 до 180 мин с шагом 30 мин)

Устройство работает следующим образом. Микроконтроллер стимулирующего блока формирует параметры воздействующего электрического сигнала в соответствии с заложенной в него программой. Сформированные параметры воздействующего сигнала с микроконтроллера поступают в цифроаналоговый преобразователь, осуществляющий преобразование цифрового сигнала в аналоговую форму. Преобразованный аналоговый сигнал поступает на генератор, формирующий воздействующий электрический импульс в соответствии с заданными параметрами сигнала. Полученный таким образом электрический сигнал поступает на электроды, которые осуществляют непосредственное воздействие на блуждающий нерв. Программирование микроконтроллера стимулирующего блока осуществляется внешним программатором, находящимся у лечащего врача. Для этого в стимулирующем блоке установлен приемный тракт, осуществляющий прием информации, поступающей от программатора по радиоканалу. Принятый приемным трактом сигнал поступает в микроконтроллер для его программирования. Для принудительного включения стимулирующего блока (при наступлении приступа) в целях стимуляции блуждающего нерва используется магнитоэлектрический генератор, соединенный с микроконтроллером. Включение магнитоэлектрического генератора осуществляется при помощи постоянного магнита, расположенного в командном блоке.

Недостатки прототипа:

- период воздействия сигнала может не совпадать с моментом эпилептического припадка;

- частота и амплитуда воздействующего импульса жестко фиксированы.

Указанные недостатки снижают эффективность лечения, так как не позволяет в полной мере компенсировать воздействие эпилептического припадка на организм.

Изобретение направлено на создание устройства для лечения эпилепсии, обеспечивающего повышение эффективности лечения за счет адаптации устройства к индивидуальным особенностям эпилептического приступа конкретного пациента.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для лечения эпилепсии, содержащее электроды, стимулирующий блок, включающий элемент питания, последовательно соединенные приемный тракт, вычислительный элемент, цифроаналоговый преобразователь, генератор, кроме того, на вход вычислительного элемента подключен магнитоэлектрический генератор, а также командный блок, содержащий постоянный магнит, особенность заключается в том, что стимулирующий блок дополнительно содержит последовательно соединенные коммутатор, операционный усилитель, сигма-дельта модулятор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, приемопередающий тракт, кроме того устройство содержит два приемных электрода и два стимулирующих электрода, командный блок, содержащий элемент питания, последовательно соединенные приемопередающий тракт, микроконтроллер и параллельно соединенные с микроконтроллером часы реального времени, флеш-память, USB-порт.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором приведена функционально-структурная схема устройства

Устройство содержит: два электрода для снятия информации 1, установленных на блуждающий нерв или участки головного мозга, два стимулирующих электрода 2, установленных на блуждающий нерв, стимулирующий блок 3, командный блок 4.

Стимулирующий блок 3 состоит из последовательно соединенных коммутатора 5, операционного усилителя 6, сигма-дельта модулятора 7, аналого-цифрового преобразователя 8, микропроцессора 9, приемопередающего тракта 10. На второй выход микропроцессора 9 последовательно подключены цифроаналоговый преобразователь 11, генератор 12, коммутатор 5. Магнитоэлектрический генератор 13 соединен с микропроцессором 9. Питание блока осуществляет элемент питания 14.

Командный блок 4 состоит из последовательно соединенных приемопередающего тракта 15, микроконтроллера 16. С микроконтроллером 16 параллельно соединены часы реального времени 17, флеш-память 18, микросхема порта USB 19. Питание блока осуществляет элемент питания 20. В состав командного блока входит постоянный магнит 21, отделенный от электрической схемы экранирующей перегородкой в целях исключения магнитных наводок на электрическую схему.

Устройство выполнено на стандартных электрорадиоэлементах.

Электроды для снятия информации 1 представляют собой металлические проводники спиралевидной или плоской формы, заключенные в полимерный кожух. Стимулирующие электроды 2 представляют собой вживляемые металлические проводники спиралевидной формы, заключенные в полимерный кожух.

Стимуляция блуждающего нерва осуществляется электрическими импульсами с подбором частоты и амплитуды, периода воздействующего электрического сигнала для каждого конкретного пациента, основные параметры которых следующие:

диапазон частот стимуляции 1-30 Гц;

выходной ток 0-3.5 мА;

шаг регулировки 0.25 мА.

Устройство работает следующим образом: с блуждающего нерва или участков головного мозга происходит снятие электрического сигнала вживленными двумя электродами 1. Снятый электрический сигнал поступает в стимулирующий блок 3, в котором осуществляется прием электрического сигнала через коммутатор 5. Электрический сигнал через коммутатор 5, который определяет режим работы устройства, поступает в операционный усилитель 6, где происходит его усиление. Усиленный электрический сигнал передается на вход сигма-дельта модулятора 7, осуществляющего его очистку от шумов. Очищенный и усиленный электрический сигнал поступает в аналого-цифровой преобразователь 8, где происходит его преобразование из аналоговой формы в цифровую. Оцифрованный сигнал передается в микропроцессор 9, осуществляющий обработку полученного сигнала в соответствии с адаптивной программой и, в случае необходимости, формирование параметров воздействующего сигнала для подавления эпилептического припадка. Воздействующий сигнал поступает на цифроаналоговый преобразователь 11, преобразующий цифровой сигнал в аналоговый с дальнейшей его передачей на вход генератора 12. Генератор 12 формирует на основе вычисленных параметров электрический сигнал, который через коммутатор 5 подается на электроды 2, осуществляющие электростимуляцию блуждающего нерва. Одновременно микропроцессор 9 дублирует параметры воздействующего сигнала на вход приемопередающего тракта 10, транслирующего его по радиоканалу в командный блок 4. Принятый сигнал с выхода приемопередающего тракта 10 поступает в микропроцессор 9.

Командный блок 4 осуществляет прием сигнала через приемопередающий тракт 15, принятый приемопередающим трактом 15 сигнал поступает на вход микроконтроллера 16, где происходит обработка полученного сигнала. Поступившая со стимулирующего блока 3 информация об эпилептическом приступе, параметрах эпилептического приступа и параметрах воздействующего сигнала записывается в флеш-память 18 и в случае необходимости может быть передана на ПК лечащего врача через соединенный с микроконтроллером 16 USB-порт 19. Микроконтроллер 16 соединен с часами реального времени 17 для регистрации записи информации, полученной от стимулирующего блока 3 информации. Командный блок 4 также выполняет функции программатора стимулирующего блока 3. Данная функция выполняется путем ввода необходимой информации с ПК лечащего врача через USB-порт 19 в микроконтроллер 16 командного блока 4. Введенная в микроконтроллер 16 информация поступает в приемопередающий тракт 15 командного блока 4. Приемопередающий тракт 15 командного блока 4 осуществляет трансляцию сигнала в стимулирующий блок 3.

Устройство также имеет функцию принудительного включения стимулирующего блока 3, осуществляемого посредством установленного в командном блоке 4 постоянного магнита 21, который под действием магнитного поля воздействует на магнитоэлектрический генератор 13, установленный в стимулирующем блоке 3. Под действием магнитного поля магнитоэлектрический генератор 13 вырабатывает электрический сигнал, служащий для микропроцессора 9 командой на принудительный запуск параметров стимулирующего сигнала с целью электростимуляции блуждающего нерва.

Использование заявляемого устройства позволяет производить стимуляцию блуждающего нерва в зависимости от состояния пациента, а применяемое алгоритмическое и программно-математическое обеспечение позволяют создать адаптивную систему с настройкой воздействующих параметров электрического сигнала для лечения эпилепсии с учетом состояния пациента.

Устройство для лечения эпилепсии, содержащее электроды, стимулирующий блок, включающий элемент питания, последовательно соединенные приемный тракт, вычислительный элемент, цифроаналоговый преобразователь, генератор, кроме того на вход вычислительного элемента подключен магнитоэлектрический генератор, а также командный блок, содержащий постоянный магнит, отличающееся тем, что стимулирующий блок дополнительно содержит последовательно соединенные коммутатор, операционный усилитель, сигма-дельта модулятор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, приемопередающий тракт, кроме того, устройство содержит два приемных электрода и два стимулирующих электрода, командный блок содержит элемент питания, последовательно соединенные приемопередающий тракт, микроконтроллер и параллельно соединенные с микроконтроллером часы реального времени, флеш память, USB порт.