一种用于起搏心脏的神经刺激系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于起搏心脏的神经刺激系统，属于医疗器械技术领域。


背景技术：

2.人体内血液由心脏泵出，通过血管流向全身。心脏每一次跳动，就把血液泵向血管。血液推挤血管壁的压力称作血压。高血压，就是血管具有持续性升高的压力这种状况。正常血压范围是指心脏收缩压小于120mmhg，舒张压小于80mmhg。如果血压高于120/80但又低于140/90，定义为高血压初期(pre-hypertension)。如果血压高于140/90则患有高血压。高血压的患病原因多，例如缺少运动、肥胖、长期过量摄入盐、长期吸烟或酗酒、家族遗传和其他疾病引起等。血压越高，心脏推动血液时就更为费力。如果不加以控制，高血压会导致心脏病、心脏肥大及心脏衰竭；高血压可能使血管壁凸出，出现脆弱点，使其更易阻塞或爆裂；血管压力过高可能使血液浸入大脑，导致中风；高血压还可能导致肾功能衰竭、失明及认知障碍。高血压是心脑血管病的源头，控制血压是预防其他疾病的基础。
3.大多数高血压病患者经过抗高血压药物治疗后，血压可以控制在满意水平，而其中15％～20％高血压病患者在改善生活方式的基础上，应用了足量且合理联合的3种降压药物(包括利尿剂)后，血压仍然在目标水平之上，或至少需要4种降压药物才能使血压达标时，称为顽固性高血压(或难治性高血压)。这些患者在接受规范降压治疗后仍不能实现控制血压达标，同时此类患者发生心脑血管不良事件风险是普通患者的数倍。此外，患有顽固性高血压的患者，其存活时间不超过5年，因此急需探索新的血压控制方法。
4.植入式压力反射刺激装置作为治疗顽固性高血压的新型方法，是目前医疗领域热门研究方向，具有广泛的临床应用前景。颈动脉及主动脉外膜存在压力感受器，接受来自血管的机械张力信号，信号经神经传入延髓孤束核，换元后调控交感、迷走神经功能。正常人群中当血压升高时，压力感受器信号增强，从而抑制交感神经活性、上调迷走神经活性、通过减缓心率、心脏收缩力、舒张血管、尿钠排泄等作用负反馈的下调血压；而高血压人群中动脉压力反射功能下降，不能有效地负调控血压。压力反射激活系统利用了上述原理，通过人为干预，纠正高血压人群动脉压力反射功能，从而达到降压的效果。
5.植入式医疗器械的治疗功效，一方面依赖于手术时电极定位；另一方面，术后患者体征的有效采集和科学分析也是至关重要的因素。目前，植入式神经刺激仪装置，普遍采用以下控制系统，即为单一的“开环”刺激系统，即刺激参数的设置是通过医生根据临床经验在体外进行设置，病人刺激参数一般保持不变，直至下一次就医，这种“开环”刺激模式，不能及时响应病人病情的变化，导致不能发挥出最佳的治疗效果，还有可能造成较大的医疗失误。另外，目前的植入式神经刺激仪装置功能比较单一，更多的只是通过刺激神经组织降低血压，没法感知心脏电信号和/或起搏心脏。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供一种用于起搏心脏的神经刺激系统，该神经刺激系统极大
程度上提高了植入式医疗设备的安全性和自适应性，该神经刺激系统具有感知心率、全自动输出参数调整，双向控制心率的功能。
7.为了达到上述目的，本发明通过如下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种用于起搏心脏的神经刺激系统，包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，
9.所述神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线和第一电极，所述神经刺激子系统被配置为采集第一电极的电信号，所述第一脉冲发生器被配置为通过第一电极刺激神经组织；
10.所述起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线和第二电极，所述起搏心脏子系统被配置为采集第二电极的电信号，所述第二脉冲发生器被配置为通过第二电极刺激心脏组织。
11.在优选的实施方式中，还包括与所述第一脉冲发生器、所述第二脉冲发生器进行双向无线通信的体外无线程控仪，与所述体外无线程控仪进行连接的显示界面。
12.在本发明中，当所述脉冲发生器的数量为2个时，所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为不同的脉冲发生器。当所述脉冲发生器的数量为1个时，所述神经刺激子系统与所述起搏心脏子系统共用同一个脉冲发生器，则所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为同一个脉冲发生器。
13.在本发明中，脉冲发生器的内部包括集成电路，所述集成电路包括：体征信号滤波器、感知放大器、模拟数字转换器、嵌入式处理器、电压/电流输出电路等其他功能电路。
14.在优选的实施方式中，包括预设参数闭环控制模式，所述预设参数闭环控制模式包括：
15.当起搏心脏子系统未开启时，
16.通过体外无线程控仪设置预设参数，
17.感知第一电极采集的电信号，
18.将第一电极采集的电信号与预设参数进行比较，
19.根据比较结果确定是否继续刺激神经组织。
20.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
21.在更优选的实施方式中，所述神经刺激的下限心率为60次/分。也即，当第一电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分时，则停止刺激神经组织；当第一电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分时，则继续刺激神经组织。
22.当起搏心脏子系统开启时，
23.通过体外无线程控仪设置预设参数，
24.感知第二电极采集的电信号，
25.将第二电极采集的电信号与预设参数进行比较，
26.根据比较结果确定是否进行心脏起搏。
27.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺
激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
28.在更优选的实施方式中，所述起搏心脏的下限心率为60次/分，所述起搏心脏的上限心率为130次/分。一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分，则进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分，则不进行心脏起搏。另一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于130次/分，则不进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于130次/分，则进行心脏起搏。
29.在优选的实施方式中，还包括全自动闭环控制模式，所述全自动闭环控制模式包括：
30.感知第一电极采集的电信号，
31.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的神经刺激参数，
32.根据第一电极采集的电信号适时调整神经刺激参数。
33.在更优选的实施方式中，所述全自动闭环控制模式包括：
34.感知第二电极采集的电信号，
35.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的心脏起搏参数，
36.根据第二电极采集的电信号适时调整心脏起搏参数。
37.在优选的实施方式中，所述第一电极采集的电信号包括心率信号。
38.在优选的实施方式中，所述第二电极采集的电信号包括心率信号。
39.在优选的实施方式中，所述预设参数闭环控制模式和所述全自动闭环控制模式通过体外无线程控仪进行切换。
40.在优选的实施方式中，所述神经刺激子系统和所述起搏心脏子系统可同时工作或者独立工作。
41.在优选的实施方式中，所述起搏心脏子系统采用vvi模式起搏心脏。
42.在本发明中，vvi起搏模式是指：第二电极起搏的是心室，感知的是自身心室信号，自身心室信号被感知之后抑制第二电极发放一次冲动。
43.第二方面，提供本发明所述的神经刺激系统在用于治疗高血压中的用途。
44.在优选的实施方式中，所述神经刺激系统包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，
45.所述神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线和第一电极，所述神经刺激子系统被配置为采集第一电极的电信号，所述第一脉冲发生器被配置为通过第一电极刺激神经组织；
46.所述起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线和第二电极，所述起搏心脏子系统被配置为采集第二电极的电信号，所述第二脉冲发生器被配置为通过第二电极刺激心脏组织。
47.在优选的实施方式中，还包括与所述第一脉冲发生器、所述第二脉冲发生器进行双向无线通信的体外无线程控仪，与所述体外无线程控仪进行连接的显示界面。
48.在本发明中，当所述脉冲发生器的数量为2个时，所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为不同的脉冲发生器。当所述脉冲发生器的数量为1个时，所述神经刺激
子系统与所述起搏心脏子系统共用同一个脉冲发生器，则所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为同一个脉冲发生器。
49.在本发明中，脉冲发生器的内部包括集成电路，所述集成电路包括：体征信号滤波器、感知放大器、模拟数字转换器、嵌入式处理器、电压/电流输出电路等其他功能电路。
50.在优选的实施方式中，包括预设参数闭环控制模式，所述预设参数闭环控制模式包括：
51.当起搏心脏子系统未开启时，
52.通过体外无线程控仪设置预设参数，
53.感知第一电极采集的电信号，
54.将第一电极采集的电信号与预设参数进行比较，
55.根据比较结果确定是否继续刺激神经组织。
56.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
57.在更优选的实施方式中，所述神经刺激的下限心率为60次/分。也即，当第一电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分时，则停止刺激神经组织；当第一电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分时，则继续刺激神经组织。
58.当起搏心脏子系统开启时，
59.通过体外无线程控仪设置预设参数，
60.感知第二电极采集的电信号，
61.将第二电极采集的电信号与预设参数进行比较，
62.根据比较结果确定是否进行心脏起搏。
63.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
64.在更优选的实施方式中，所述起搏心脏的下限心率为60次/分，所述起搏心脏的上限心率为130次/分。一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分，则进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分，则不进行心脏起搏。另一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于130次/分，则不进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于130次/分，则进行心脏起搏。
65.在优选的实施方式中，还包括全自动闭环控制模式，所述全自动闭环控制模式包括：
66.感知第一电极采集的电信号，
67.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的神经刺激参数，
68.根据第一电极采集的电信号适时调整神经刺激参数。
69.在更优选的实施方式中，所述全自动闭环控制模式包括：
70.感知第二电极采集的电信号，
71.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的心脏起搏参数，
72.根据第二电极采集的电信号适时调整心脏起搏参数。
73.在优选的实施方式中，所述第一电极采集的电信号包括心率信号。
74.在优选的实施方式中，所述第二电极采集的电信号包括心率信号。
75.在优选的实施方式中，所述预设参数闭环控制模式和所述全自动闭环控制模式通过体外无线程控仪进行切换。
76.在优选的实施方式中，所述神经刺激子系统和所述起搏心脏子系统可同时工作或者独立工作。
77.在优选的实施方式中，所述起搏心脏子系统采用vvi模式起搏心脏。
78.在本发明中，vvi起搏模式是指：第二电极起搏的是心室，感知的是自身心室信号，自身心室信号被感知之后抑制第二电极发放一次冲动。
79.第三方面，提供一种高血压治疗系统，包括如本发明所述的神经刺激系统。
80.在优选的实施方式中，所述神经刺激系统包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，
81.所述神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线和第一电极，所述神经刺激子系统被配置为采集第一电极的电信号，所述第一脉冲发生器被配置为通过第一电极刺激神经组织；
82.所述起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线和第二电极，所述起搏心脏子系统被配置为采集第二电极的电信号，所述第二脉冲发生器被配置为通过第二电极刺激心脏组织。
83.在优选的实施方式中，还包括与所述第一脉冲发生器、所述第二脉冲发生器进行双向无线通信的体外无线程控仪，与所述体外无线程控仪进行连接的显示界面。
84.在本发明中，当所述脉冲发生器的数量为2个时，所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为不同的脉冲发生器。当所述脉冲发生器的数量为1个时，所述神经刺激子系统与所述起搏心脏子系统共用同一个脉冲发生器，则所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为同一个脉冲发生器。
85.在本发明中，脉冲发生器的内部包括集成电路，所述集成电路包括：体征信号滤波器、感知放大器、模拟数字转换器、嵌入式处理器、电压/电流输出电路等其他功能电路。
86.在优选的实施方式中，包括预设参数闭环控制模式，所述预设参数闭环控制模式包括：
87.当起搏心脏子系统未开启时，
88.通过体外无线程控仪设置预设参数，
89.感知第一电极采集的电信号，
90.将第一电极采集的电信号与预设参数进行比较，
91.根据比较结果确定是否继续刺激神经组织。
92.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
93.在更优选的实施方式中，所述神经刺激的下限心率为60次/分。也即，当第一电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分时，则停止刺激神经组织；当第一电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分时，则继续刺激神经组织。
94.当起搏心脏子系统开启时，
95.通过体外无线程控仪设置预设参数，
96.感知第二电极采集的电信号，
97.将第二电极采集的电信号与预设参数进行比较，
98.根据比较结果确定是否进行心脏起搏。
99.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
100.在更优选的实施方式中，所述起搏心脏的下限心率为60次/分，所述起搏心脏的上限心率为130次/分。一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分，则进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分，则不进行心脏起搏。另一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于130次/分，则不进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于130次/分，则进行心脏起搏。
101.在优选的实施方式中，还包括全自动闭环控制模式，所述全自动闭环控制模式包括：
102.感知第一电极采集的电信号，
103.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的神经刺激参数，
104.根据第一电极采集的电信号适时调整神经刺激参数。
105.在更优选的实施方式中，所述全自动闭环控制模式包括：
106.感知第二电极采集的电信号，
107.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的心脏起搏参数，
108.根据第二电极采集的电信号适时调整心脏起搏参数。
109.在优选的实施方式中，所述第一电极采集的电信号包括心率信号。
110.在优选的实施方式中，所述第二电极采集的电信号包括心率信号。
111.在优选的实施方式中，所述预设参数闭环控制模式和所述全自动闭环控制模式通过体外无线程控仪进行切换。
112.在优选的实施方式中，所述神经刺激子系统和所述起搏心脏子系统同时工作或者独立工作。
113.在优选的实施方式中，所述起搏心脏子系统采用vvi模式起搏心脏。
114.在本发明中，vvi起搏模式是指：第二电极起搏的是心室，感知的是自身心室信号，自身心室信号被感知之后抑制第二电极发放一次冲动。
115.第四方面，提供一种医疗系统，包括如本发明所述的神经刺激系统。
116.在优选的实施方式中，所述神经刺激系统包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，
117.所述神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线和第一电极，所述神经刺激
子系统被配置为采集第一电极的电信号，所述第一脉冲发生器被配置为通过第一电极刺激神经组织；
118.所述起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线和第二电极，所述起搏心脏子系统被配置为采集第二电极的电信号，所述第二脉冲发生器被配置为通过第二电极刺激心脏组织。
119.在优选的实施方式中，还包括与所述第一脉冲发生器、所述第二脉冲发生器进行双向无线通信的体外无线程控仪，与所述体外无线程控仪进行连接的显示界面。
120.在本发明中，当所述脉冲发生器的数量为2个时，所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为不同的脉冲发生器。当所述脉冲发生器的数量为1个时，所述神经刺激子系统与所述起搏心脏子系统共用同一个脉冲发生器，则所述第一脉冲发生器与所述第二脉冲发生器实质上为同一个脉冲发生器。
121.在本发明中，脉冲发生器的内部包括集成电路，所述集成电路包括：体征信号滤波器、感知放大器、模拟数字转换器、嵌入式处理器、电压/电流输出电路等其他功能电路。
122.在优选的实施方式中，包括预设参数闭环控制模式，所述预设参数闭环控制模式包括：
123.当起搏心脏子系统未开启时，
124.通过体外无线程控仪设置预设参数，
125.感知第一电极采集的电信号，
126.将第一电极采集的电信号与预设参数进行比较，
127.根据比较结果确定是否继续刺激神经组织。
128.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
129.在更优选的实施方式中，所述神经刺激的下限心率为60次/分。也即，当第一电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分时，则停止刺激神经组织；当第一电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分时，则继续刺激神经组织。
130.当起搏心脏子系统开启时，
131.通过体外无线程控仪设置预设参数，
132.感知第二电极采集的电信号，
133.将第二电极采集的电信号与预设参数进行比较，
134.根据比较结果确定是否进行心脏起搏。
135.在优选的实施方式中，所述预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
136.在更优选的实施方式中，所述起搏心脏的下限心率为60次/分，所述起搏心脏的上限心率为130次/分。一方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于60次/分，则进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于60次/分，则不进行心脏起搏。另一
方面，当第二电极采集的电信号(如心率信号)高于130次/分，则不进行心脏起搏；当第二电极采集的电信号(如心率信号)低于130次/分，则进行心脏起搏。
137.在优选的实施方式中，还包括全自动闭环控制模式，所述全自动闭环控制模式包括：
138.感知第一电极采集的电信号，
139.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的神经刺激参数，
140.根据第一电极采集的电信号适时调整神经刺激参数。
141.在更优选的实施方式中，所述全自动闭环控制模式包括：
142.感知第二电极采集的电信号，
143.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的心脏起搏参数，
144.根据第二电极采集的电信号适时调整心脏起搏参数。
145.在优选的实施方式中，所述第一电极采集的电信号包括心率信号。
146.在优选的实施方式中，所述第二电极采集的电信号包括心率信号。
147.在优选的实施方式中，所述预设参数闭环控制模式和所述全自动闭环控制模式通过体外无线程控仪进行切换。
148.在优选的实施方式中，所述神经刺激子系统和所述起搏心脏子系统可同时工作或者独立工作。
149.在优选的实施方式中，所述起搏心脏子系统采用vvi模式起搏心脏。
150.在本发明中，vvi起搏模式是指：第二电极起搏的是心室，感知的是自身心室信号，自身心室信号被感知之后抑制第二电极发放一次冲动。
151.在本发明中，术语“电极”可以指电流通过其进入或离开非金属介质的导体。在一些情况下，导体可以基本上包封在绝缘体中，其中一个或多个触点暴露以向非金属介质输送或接收电流。
152.在本发明中，术语“导线”可以指尺寸为微米级或更小的导体(金属或非金属)。导线可以具有不受约束的纵向尺寸(或长度)和被约束的横向尺寸(或直径)。由于颈动脉窦神经附近其他神经多且距离很近，所以导线直径最好小于1.5mm，直径小于1mm更佳。在一些情况下，每条导线至少包括两个电极，例如，每条导线可以包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、30个、31个、32个、33个、34个、35个、36个、37个、38个、39个、40个或更多个电极。两个或多个电极可以植入神经内。例如，神经可以是颈动脉窦神经、舌咽神经或包括控制血压的一个或多个纤维的其他神经。对于多个电极，电极间距离最好接近0.5mm，以定位小面积的组织。
153.在本发明中，术语“神经”可以指采用电信号和化学信号来传输信息的细胞。在一些情况下，术语“神经”可用于指外周神经系统的一个或多个组分。
154.相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
155.本发明提供一种用于起搏心脏的神经刺激系统，该神经刺激系统作为一种兼具神经刺激子系统和起搏心脏子系统的新型控制系统，既具有神经刺激仪的功能，用于治疗顽固性高血压；又具有心脏起搏器的功能，用于心脏起搏和心脏感知。
156.在血压持续升高的过程中，颈动脉窦压力感受器的敏感性下降，其对血压的调节
功能逐渐减弱甚至消失，可通过激活颈动脉窦压力感受器起到降压的作用。本发明神经刺激系统中的神经刺激子系统通过电脉冲刺激颈动脉窦神经，激活颈动脉窦压力感受器，将这种激动传入大脑，从而反射性的引起迷走神经兴奋性增强，导致心跳减慢、心率下降、心肌收缩力减弱、周围血管扩张，从而起到降低血压的作用。然而，心率持续下降会引起心脏射血量下降，射血量下降后导致全身重要脏器供血不足，其中对供血不足最为敏感的是脑和心脏，可能引起脑部供血不足、心脏供血不足等危害。所以本发明在降低血压的同时采集心率信号，如果采集的心率信号低于设置的预设参数时，则停止刺激颈动脉窦压力感受器。
157.本发明神经刺激系统中的起搏心脏子系统通过电脉冲刺激心脏组织，采用vvi起搏工作模式，控制心率。该起搏心脏子系统的工作模式包括心室起搏和心室感知。感知模块采集心率信号或其他相关信号，在嵌入式处理器中处理后，改变起搏脉冲的输出。这种控制方式又称r波抑制型心室起搏或心室按需型起搏。起搏控制仅当“需要”时才发出起搏脉冲。
158.本发明用于起搏心脏的神经刺激系统极大程度上提高了植入式医疗设备，特别是神经刺激仪的安全性和自适应性，该神经刺激系统在降低血压的同时，还具有感知心率、全自动输出参数调整，双向控制心率的功能。
附图说明
159.下面结合附图说明和具体实施方案对本发明进行进一步的说明。
160.图1为根据本发明的一个实施例的应用在植入式脉冲发生器治疗高血压疾病的示意图；
161.图2为根据本发明的一个实施例的闭环控制流程图；
162.图3为根据本发明的一个实施例的嵌入式处理器的控制流程图；
163.图4a为本发明应用在治疗高血压疾病中的一种控制时序图；
164.图4b为本发明应用在治疗高血压疾病中的另一种控制时序图。
165.附图标记：
166.110：脉冲发生器；120：第一导线；120
,
：第二导线；121：第一电极；121，：第二电极；130：心率信号；140：颈动脉窦神经；150：显示界面；151：电磁波；152：体外无线程控仪；153：数据串口；
167.200：模拟开关；210：信号滤波器；220：感知放大器；230：模拟数字转换器；240：嵌入式处理器；250：电压/电流输出电路；
168.300：感知模块；320：预设参数。
具体实施方式
169.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
170.在本发明的描述中，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图
中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
171.在本发明的描述中，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
172.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。例如，多个电极是指两个电极或两个以上电极；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分多个相似的要素，而不意在表示要素之间重要性或次序等方面的任何差异；而且，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示隐含指明所指示的技术特征的数量；由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
173.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
174.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”、“一种实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”、“在一种实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
175.参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的应用在植入式脉冲发生器治疗高血压疾病的示意图；参照图2，示出了根据本发明的一个实施例的闭环控制流程图；参照图3，示出了根据本发明的一个实施例的嵌入式处理器的控制流程图；参照图4a，示出了本发明应用在治疗高血压疾病中的一种控制时序图；参照图4b，示出了本发明应用在治疗高血压疾病中的另一种控制时序图。
176.如图1所示，用于起搏心脏的神经刺激系统，包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，
177.神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线120和第一电极121，神经刺激子系统被配置为采集第一电极121的电信号，第一脉冲发生器被配置为通过第一电极121刺激神经组织。在本发明实施例中，第一脉冲发生器最好(但不一定)埋植于右测腋窝附近的皮下组织囊袋中，将第一导线120沿着皮下传隧引至颈部右侧颈动脉窦神经处，将第一电极121固定至颈动脉窦神经140处。
178.起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线120，和第二电极121，，起搏心脏子系统被配置为采集第二电极121，的电信号，如心率信号130，第二脉冲发生器被配置为通过第二电极121，刺激心脏组织。
179.用于起搏心脏的神经刺激系统还包括与第一脉冲发生器、第二脉冲发生器进行双向无线通信的体外无线程控仪152，与体外无线程控仪152进行连接的显示界面150。在本发明实施例中，脉冲发生器的数量为1个，神经刺激子系统与起搏心脏子系统共用同一个脉冲发生器，第一脉冲发生器与第二脉冲发生器实质上为同一个脉冲发生器110。脉冲发生器110可以通过其内部无线通讯模块将采集的电信号转化成电磁波151发送给体外无线程控仪152，体外无线程控仪152通过数据串口153、wifi、蓝牙等方式与显示界面150相连，最终将采集的电信号显示和/或存储在显示界面，方便医生或研究人员进行下一步操作。
180.在电刺激治疗的情况下，第一电极121通过第一导线120与脉冲发生器110连接。脉冲发生器110包含电子元件，它产生电刺激脉冲，通过第一导线120将电刺激信号传送到第一电极121，从而刺激第一电极121周围的相关神经，以达到对高血压疾病的治疗作用。同时，脉冲发生器110通过第二导线120，将电刺激信号传送给第二电极121，，从而刺激心脏组织，实现vvi同步心脏起搏功能。
181.如图2所示，脉冲发生器110的内部包括集成电路，集成电路包括：信号滤波器210、感知放大器220、模拟数字转换器230、嵌入式处理器240、电压/电流输出电路250等功能电路。
182.如图2所示，嵌入式处理器240控制模拟开关200，选择合适电极(第一电极121或第二电极121’)采集心率信号，经过信号滤波器210后进入感知放大器220将第一电极121或第二电极121’采集的高频滤波后的信号放大处理。由于采集的心率信号非常微弱，首先需要放大处理，然后再进入低通滤波器，滤除高频噪声得到一个清晰的信号，随后进入高通滤波器传递交流信号；再将处理后的信号送入模拟数字转换器230中转换为数字信号，进入嵌入式处理器240中处理；最后嵌入式处理器240根据内置算法产生特定参数(脉宽、幅度、频率)，通过电压/电流输出电路250将电压/电流脉冲刺激传输到第一电极121或第二电极121’，刺激对应的靶点。
183.用于起搏心脏的神经刺激系统中神经刺激子系统和起搏心脏子系统均采用图2所示的闭环控制流程。2个闭环控制流程可以同时工作也可以只选择其中一种工作。根据内置算法控制电极模拟开关200，选择电极的位置与个数。在本发明实施例中，可以采用单电极、双电极或者多电极模式。如使用单电极，电极阵列作为中性电极，神经刺激子系统和起搏心脏子系统只能选择一个工作；如使用双电极，电极阵列中的一个电极作为阳极，电极阵列中的另一个电极作为阴极，既可以设置2个电极均刺激神经组织，也可以一个电极用来刺激神经组织，一个电极用来起搏心脏；如使用多电极刺激，多电极作为阳极，多电极作为阴极，神经刺激子系统和起搏心脏子系统根据患者需求均可以独立设置。
184.在本发明实施例中，用于起搏心脏的神经刺激系统包括预设参数闭环控制模式，预设参数闭环控制模式包括：
185.当起搏心脏子系统未开启时，
186.通过体外无线程控仪152设置预设参数，
187.感知第一电极121采集的电信号，
188.将第一电极121采集的电信号与预设参数进行比较，
189.根据比较结果确定是否继续刺激神经组织。
190.在本发明实施例中，预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
191.在本发明实施例中，神经刺激的下限心率为60次/分。也即，当第一电极121采集的电信号(如心率信号)低于60次/分时，则停止刺激神经组织；当第一电极121采集的电信号(如心率信号)高于60次/分时，则继续刺激神经组织。
192.当起搏心脏子系统开启时，
193.获取体外无线程控仪152设置的预设参数，
194.感知第二电极121，采集的电信号，
195.将第二电极121，采集的电信号与预设参数进行比较，
196.根据比较结果确定是否进行心脏起搏。
197.在本发明实施例中，预设参数包括但不限于神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率，起搏心脏的下限心率、起搏心脏的上限心率、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置和/或第二电极的个数等。
198.在本发明实施例中，起搏心脏的下限心率为60次/分，起搏心脏的上限心率为130次/分。一方面，当第二电极121，采集的电信号(如心率信号)低于60次/分，则进行心脏起搏；当第二电极121，采集的电信号(如心率信号)高于60次/分，则不进行心脏起搏。另一方面，当第二电极121，采集的电信号(如心率信号)高于130次/分，则不进行心脏起搏；当第二电极121，采集的电信号(如心率信号)低于130次/分，则进行心脏起搏。
199.在本发明实施例中，用于起搏心脏的神经刺激系统还包括全自动闭环控制模式，全自动闭环控制模式包括：
200.感知第一电极121采集的电信号，
201.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的神经刺激参数，
202.根据第一电极121采集的电信号适时调整神经刺激参数。
203.在本发明实施例中，全自动闭环控制模式包括：
204.感知第二电极121，采集的电信号，
205.通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的心脏起搏参数，
206.根据第二电极121，采集的电信号适时调整心脏起搏参数。
207.在本发明实施例中，第一电极121采集的电信号包括心率信号，第二电极121，采集的电信号包括心率信号。
208.在本发明实施例中，神经刺激子系统和起搏心脏子系统可同时工作或者独立工作，其中，起搏心脏子系统采用vvi模式起搏心脏。vvi起搏模式是指：第二电极121，起搏的
是心室，感知的是自身心室信号，自身心室信号被感知之后抑制第二电极发放一次冲动。
209.在本发明实施例中，预设参数闭环控制模式和全自动闭环控制模式通过体外无线程控仪进行切换。
210.在图3中，体征参数为心率信号。
211.如图3所示，预设参数闭环控制模式为：
212.临床医生在体外根据测试数据，通过显示界面150选择合适的参数，如神经刺激的脉冲频率、神经刺激的脉冲幅度、神经刺激的脉冲宽度、神经刺激的下限心率g1、起搏心脏的下限心率g2，起搏心脏的上限心率g3、第一电极的位置、第一电极的个数、第二电极的位置、第二电极的个数等，然后通过电磁波151将参数发送到脉冲发生器的寄存器中，先设置预设参数320。然后，临床医生开启脉冲发生器，集成电路按照设置的预设参数320输出刺激脉冲到第一电极121，作用在颈动脉窦神经140处。与此同时，感知模块300感知第一电极121采集的心率信号，将第一电极121采集的心率信号与神经刺激的下限心率g1(即预设值g1)进行比较，如果第一电极121采集的心率信号低于神经刺激的下限心率g1，则停止刺激(即停止刺激神经组织)；如果第一电极121采集的心率信号高于神经刺激的下限心率g1，则输出刺激脉冲(即继续刺激神经组织)。
213.当起搏心脏子系统开启时，感知模块300感知到的第二电极121，采集的心率信号会进入嵌入式处理器，一方面监测第二电极121，采集的心率信号是否低于起搏心脏的下限心率g2(即预设值g2)，若低于预设值g2则开启心脏起搏功能，输出起搏脉冲(即输出心脏起搏脉冲)；反之不开启心脏起搏功能(即停止起搏)；另一方面同时监测第二电极121，采集的心率信号是否低于起搏心脏的上限心率g3(即预设值g3)，若低于预设值g3则开启心脏起搏功能，输出起搏脉冲(即输出心脏起搏脉冲)；反之不开启心脏起搏功能(即停止起搏)。
214.通过这种闭环反馈控制患者方式，临床医生需要在用于起搏心脏的神经刺激系统植入前根据采集到的心率信号和经验，设置合适的配置参数，然后脉冲发生器110以固定的参数一直进行闭环负反馈工作。
215.如图3所示，全自动闭环控制模式为：
216.不需要临床医生或患者的干预，脉冲发生器根据感知模块300依据嵌入式处理器自动调整刺激的参数。用于起搏心脏的神经刺激系统植入后，感知模块300通过第一电极121采集心率信号，处理后进入嵌入式处理器中计算出合适的输出参数，配置到寄存器中。输出模块按需输出刺激脉冲至第一电极121，同时心率信号又通过第一电极121进入嵌入式处理器中及时调整神经刺激参数。同样的，用于起搏心脏的神经刺激系统植入后，感知模块300通过第二电极121’采集心率信号，处理后进入嵌入式处理器中计算出合适的输出参数，配置到寄存器中。输出模块按需输出起搏脉冲至第二电极121’，同时心率信号又通过第第二电极121’进入嵌入式处理器中及时调整心脏起搏参数。
217.本发明的这种全自动闭环控制模式，不仅起到闭环监控治疗效果，并且根据病人的情况适时调整神经刺激参数和/或心脏起搏参数，实现治疗效果的最优化，增加了对患者突然情况的应对，提高了用于起搏心脏的神经刺激系统的安全性。采用该全自动闭环控制模式，患者无需经常去医院修改配置，节约了术后随访的次数。
218.图4a为本发明应用在治疗高血压疾病中的一种控制时序图，若对应采集的体征参数为心率信号130，此时神经刺激输出与脉搏频率为同步控制。t1为感知模块300检测到心
率信号后的不应期阶段，从感知模块300的第一个输入脉冲开始计时，t1内神经刺激不输出，该时间一般为固定时间。t1时间结束后神经刺激输出，连续刺激t2时间，t2时间为神经刺激持续时间，t2不是固定时间，跟随心率信号的变化适时变化，当根据内置算法得出的心率较高时，t2时间相应缩短，当根据内置算法得出的心率较低时，t2时间相应拉长。t3为监听时间，此阶段停止神经刺激，等待接受心率信号。t3时间同时受到患者实时心率和起搏心脏的下限心率g2的影响。这种时序控制保证每一个心率间隙都有神经刺激脉冲输出。t2与t3时间不固定，受到预设参数、感知反馈信号的影响。
219.图4b为本发明应用在治疗高血压疾病中的另一种控制时序图，该控制时序下神经刺激输出与脉搏频率为异步控制。t4为神经刺激输出持续时间，在此时间内不监听心率信号。t4结束后进入t5监听阶段，此阶段监听心率信号130，一般连续监听数个心率信号后，计算出平均值。
220.应该理解到披露的本发明不仅仅限于描述的特定的方法、方案和物质，因为这些均可变化。还应理解这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式方案的目的，而不是意欲限制本发明的范围，本发明的范围仅受限于所附的权利要求。
221.本领域的技术人员还将认识到，或者能够确认使用不超过常规实验，在本文中所述的本发明的具体的实施方案的许多等价物。这些等价物也包含在所附的权利要求中。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
222.尽管已描述了本发明实施例的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括可选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
223.最后，还需要说明的是，在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
224.以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的原理及实现方式，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种用于起搏心脏的神经刺激系统，其特征在于，包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，所述神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线和第一电极，所述神经刺激子系统被配置为采集第一电极的电信号，所述第一脉冲发生器被配置为通过第一电极刺激神经组织；所述起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线和第二电极，所述起搏心脏子系统被配置为采集第二电极的电信号，所述第二脉冲发生器被配置为通过第二电极刺激心脏组织。2.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其特征在于，还包括与所述第一脉冲发生器、所述第二脉冲发生器进行双向无线通信的体外无线程控仪，与所述体外无线程控仪进行连接的显示界面。3.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其特征在于，所述神经刺激子系统和所述起搏心脏子系统可同时工作或者独立工作。4.根据权利要求3所述的神经刺激系统，其特征在于，包括预设参数闭环控制模式，所述预设参数闭环控制模式包括：当起搏心脏子系统未开启时，通过体外无线程控仪设置预设参数，感知第一电极采集的电信号，将第一电极采集的电信号与预设参数进行比较，根据比较结果确定是否继续刺激神经组织；当起搏心脏子系统开启时，通过体外无线程控仪设置预设参数，感知第二电极采集的电信号，将第二电极采集的电信号与预设参数进行比较，根据比较结果确定是否进行心脏起搏。5.根据权利要求4所述的神经刺激系统，其特征在于，还包括全自动闭环控制模式，所述全自动闭环控制模式包括：感知第一电极采集的电信号，通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的神经刺激参数，根据第一电极采集的电信号适时调整神经刺激参数；优选的，所述全自动闭环控制模式包括：感知第二电极采集的电信号，通过嵌入式处理器处理后，自动配置合适的心脏起搏参数，根据第二电极采集的电信号适时调整心脏起搏参数。6.根据权利要求5所述的神经刺激系统，其特征在于，所述预设参数闭环控制模式和所述全自动闭环控制模式通过体外无线程控仪进行切换。7.根据权利要求1所述的神经刺激系统，其特征在于，所述起搏心脏子系统采用vvi模式起搏心脏。8.权利要求1-7任一项所述的神经刺激系统在用于治疗高血压中的用途。
9.一种高血压治疗系统，包括权利要求1-7任一项所述的神经刺激系统。10.一种医疗系统，包括权利要求1-7任一项所述的神经刺激系统。

技术总结
本发明涉及一种用于起搏心脏的神经刺激系统，属于医疗器械技术领域。本发明提供一种用于起搏心脏的神经刺激系统，包括神经刺激子系统和起搏心脏子系统，其中，所述神经刺激子系统包括第一脉冲发生器、第一导线和第一电极，所述神经刺激子系统被配置为采集第一电极的电信号，所述第一脉冲发生器被配置为通过第一电极刺激神经组织；所述起搏心脏子系统包括第二脉冲发生器、第二导线和第二电极，所述起搏心脏子系统被配置为采集第二电极的电信号，所述第二脉冲发生器被配置为通过第二电极刺激心脏组织。该神经刺激系统极大程度上提高了植入式医疗设备的安全性和自适应性，该神经刺激系统具有感知心率、全自动输出参数调整，双向控制心率的功能。向控制心率的功能。向控制心率的功能。


技术研发人员：何玉平 雷佩
受保护的技术使用者：西安敦博医疗器械有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/10/8