[发明专利]用于癫痫治疗的多通道无线闭环神经电刺激系统

说明书

本发明提供了一种用于癫痫治疗的多通道无线闭环神经电刺激系统，该系统通过在大脑皮层或深部脑区的多个区域植入采集电极和刺激电极，实时地采集监测多个区域的神经电生理信号，然后提取神经电信号的时域，频域，复杂度等多维度特征，将得到的特征作为个性化两级分类器的输入，从而对癫痫信号进行实时的检测，并根据检测到的结果对癫痫发作相应区域施加电刺激抑制癫痫发作。本发明提供的多通道闭环神经电刺激系统与传统的用于癫痫的系统相比，具有多区域检测治疗，癫痫检测算法性能高、功耗低，并且降低额外电刺激带来的副作用等优点，为探究与实施多区域神经环路电刺激对癫痫疾病的治疗提供一个良好的平台，有望开发新型的临床癫痫治疗设备。

技术领域

本发明涉及到神经科学科研领域和医疗领域，尤其涉及一种针对癫痫治疗的多通道无线闭环神经电刺激系统。

背景技术

神经电刺激技术，是利用外科手术在脑特定区域或脊髓植入电极，通过电刺激调控相关神经元的活动，从而达到治疗神经系统疾病的目的。神经电刺激技术较传统损毁手术具有相对安全、可逆以及术后可调整等优势，已经在特发性震颤、帕金森症等一些神经系统疾病上取得了显著的疗效。

近年来，神经电刺激已经成为临床难治性癫痫治疗的新技术手段，其中迷走神经电刺激(vagus nerve stimulation，VNS)和双侧丘脑前核电刺激(Anterior ThalamicNucleus，ANT)治疗难治性癫痫已经获得了欧盟CE和美国FDA认证。这两种技术采用的是开环电刺激方法，即对难治性癫痫患者的颈部迷走神经或双侧丘脑前核施加持续性的周期性电刺激，而不考虑患者本身是否真的出现了癫痫发作。这一方法虽然取得了一定效果，但是也存在着一定的问题，即周期性及长时间的电刺激对大脑带来的影响是难以评估的。有研究指出，不恰当的电刺激参数不仅不能减少癫痫发作频率和时间，甚至会诱发和恶化癫痫发作。相比较开环的电刺激治疗手段，闭环电刺激方法则需要对患者的脑电进行长时间的连续监测，当患者脑电表现出癫痫发作特征时给予适当的反应性电刺激，实现对癫痫的抑制，从根本上减少了对患者不必要电刺激的时间，从而将电刺激可能带来的副作用最小化。同时在闭环反馈系统中对电刺激后的脑电进行实时监测和反馈，能进一步优化电刺激参数。从治疗效果上来看，闭环电刺激可以更为有效地减少癫痫病人的癫痫发作次数及发作时长，其治疗效果要略优于VNS的刺激方法。

对于闭环电刺激技术来说，不同的刺激靶点、刺激参数、刺激方式对治疗效果及病人愈后也有不同影响。癫痫发作的起始与扩散与脑网络中的一些环路有着密不可分的关系，通过电刺激癫痫环路中的某一靶点，可间接调控环路中的其他结构甚至更广泛区域神经元的兴奋性，从而影响大脑局部或整体的电活动，最终达到减少癫痫发作的目的。因此对于不同类型癫痫，选择相应的神经环路上的有效靶点，将更有利于对难治性癫痫的精准治疗。相对于多区域共同检测癫痫发生的算法，多区域的独立检测算法更有利于对癫痫传播，癫痫发作的类型进行判断。同时目前绝大多数的癫痫研究方向以及商用刺激器中只通过单个区域或者多个区域进行共同检测后对单一的区域进行刺激，大多选择在癫痫的病灶区域，这一方式对于缺少明确癫痫病灶区域的病例的作用效果仍有待进一步研究。另外，在癫痫抑制的刺激参数方面也存在着多类选择，相关文献已报道过高频和低频单通道反应式电刺激对癫痫均有抑制效果，和其作用的对象模型和刺激区域有直接的联系，而对于不同类型药物难治性癫痫的电刺激治疗，其脉冲宽度、刺激频率、刺激时间等目前均没有特异性参数。此外，对于癫痫的刺激方式也存在不同的刺激类型，如单通道电刺激比较多通道电刺激，同步的多通道电刺激比较异步的多通道电刺激等。多通道电刺激模式提供了多区域多路电刺激的可能，有利于减少单个通道上所需的电流强度，与单通道电刺激相比在刺激模式的时间、空间分布上具有更多的选择，增加了治疗的选择性和有效性，为电刺激作为一种治疗癫痫疾病的有效神经调控手段提供可行性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是实现一种用于癫痫治疗的多通道闭环神经电刺激系统，以实现对多个区域癫痫发作情况的独立检测，从而实时对相应的癫痫发作区域施加合适的电刺激。