[发明专利]一种基于生物标记识别的闭环DBS系统

说明书

本发明公开了一种基于生物标记识别的闭环DBS系统，术中MER信号记录单元的输入与术前的脑部连接，输出与术中LFP特征计算单元连接，引导手术实施以及对手术质量进行电生理指征层面的确认；术中LFP特征计算单元将MER记录的局部场电位及Spike信号进行特征计算；脑区LFP采集单元和生物标记物采集单元均采集植入了神经刺激器的脑部的输出信号，脑区LFP采集单元的输出经所述信号传输单元至评估调控单元，评估调控单元进行参数配置和调控后反馈输出给神经刺激器。本发明提出基于生物标记识别的闭环DBS系统，真真正正实现基于个体生物指征，进行按需刺激、定量精准刺激，最大程度改善患者生活质量。

技术领域

本发明属于神经刺激领域，涉及一种基于生物标记识别的闭环DBS系统。

背景技术

1997年，美国FDA批准脑深部电刺激疗法(Deep Brain Stimulation,DBS)用于治疗特发性震颤和帕金森病(PD，Parkinson’s disease)；1998年，中国成功开展第一例DBS手术；2002年，美国FDA批准DBS用于控制和缓解中晚期帕金森病的运动症状；2012年，欧洲、澳大利亚、韩国等多国陆续批准癫痫作为DBS治疗的适应症。

近些年来，针对帕金森发病机制的认识以及对早期诊断生物学标志物的发现，及对其治疗方法和手段的探索，都有了显著的进步，治疗方法也更加系统准确化。脑深部电刺激疗法是治疗帕金森(PD)病的有效方法，也是帕金森药物治疗之外的一种有效补充手段。DBS手术靶点包括苍白球内侧部GPi、丘脑腹中间核VIM和丘脑底核STN，其中在STN行DBS对改善震颤、强直、运动迟缓和异动症的疗效最为显著。另外，DBS也在逐步用于精神疾病治疗，像强迫症(厌食症、网瘾、药物依赖等)，还有尝试治疗抑郁症、抽动秽语综合征等心理疾病。

脑深部电刺激技术经过近些年的发展，在为广大的帕金森患者带来福音的同时也暴露了越来越多的刺激副作用，如刺痛感(感觉异常)、语言问题，如低声说话(发音困难)及拼字困难(构音障碍)、头昏眼花或头晕(眩晕感)、脸部及四肢肌肉无力或部分麻木感、肢体运动有问题或协调性降低、震动或摇晃感等。

人脑的工作机制十分复杂，且随着年龄的增长变化及疾病的自然发展，生物标记物及相关指征也在动态变化。现有医学技术虽然有多种手段可以探测脑内的功能活动，如MRI、CT、头皮脑电等，但局限性也尤为突出，如MRI或CT影像观察仅能短时观察，无时间方面自由度；头皮脑电监测需要长时间佩戴脑电电极且经头皮传递出的脑电信号与颅内核团放电产生的LFP(Local Field Potential，局部场电位)信号差异巨大。

参见图1，所示为现有技术中开环神经调控示意图，其描述了当前神经调控产品的工作状态，即由评估调控单元22与患者脑部30同时在场或基于远程网络面对面视频调控，由医生问询患者疾病状态，进行参数配置，调控结束后神经刺激器40按照所配置的参数恒定输出，直至患者下次发生参数调控。

发明内容

有鉴于此，为了能够进一步分析研究神经网络与脑内疾病的关联特性，帮助临床一线医生获知患者最真实的脑内靶点核团电生理活动，探寻复杂疾病的病理机制特性，研究服药后的脑部神经电生理活动，研究神经核团电刺激的定量性、精准性，探寻副反应与颅内靶点核团的关联性、与电刺激参数的相关性等，本发明提出基于生物标记识别的闭环DBS系统，真真正正实现基于个体生物指征，进行按需刺激、定量精准刺激，最大程度改善患者生活质量。

本发明的技术方案为：一种基于生物标记识别的闭环DBS系统，包括术中MER信号记录单元、术中LFP特征计算单元、初始特征参数单元、评估调控单元、生物标记物采集单元、信号处理单元、生物信号特征提取单元、更新特征参数单元、脑区LFP采集单元和信号传输单元，其中，

所述术中MER信号记录单元的输入与术前的脑部连接，输出与术中LFP特征计算单元连接，引导手术实施以及对手术质量进行电生理指征层面的确认；

所述术中LFP特征计算单元将MER记录的局部场电位及Spike信号进行特征计算；