一种植入式医疗设备的脉冲刺激系统、方法以及植入式医疗设备与流程

本发明实施例涉及神经调控，尤其涉及一种植入式医疗设备的脉冲刺激系统、方法以及植入式医疗设备。

背景技术：

1、现今，随着深部脑刺激技术在帕金森病等运动障碍疾病治疗中的广泛应用，神经调控领域的研究重点已从单纯的开环持续刺激逐步转向基于脑内神经电生理信号的闭环自适应调控。

2、目前，最接近的现有技术主要分为两类：一类通过分析信号强度特征来调节刺激参数，另一类通过实时追踪信号波形位置来触发脉冲发放。上述方案的主要缺陷在于：第一种仅能反映宏观统计趋势，无法在单次波形尺度实现精准干预；第二种需持续高负荷运行导致能耗过高，且处理延迟与信号干扰致使实际触发时机偏离目标，难以满足植入式设备的长期运行要求。

技术实现思路

1、本技术提供了一种植入式医疗设备的脉冲刺激系统、方法以及植入式医疗设备，以解决现有技术中微观时序干预不足、能耗过高及触发时机易偏离的问题，实现低功耗、抗干扰的精准时序刺激。

2、第一方面，本技术实施例还提供了一种植入式医疗设备的脉冲刺激系统，所述装置包括：

3、信号采集处理模块，用于获取植入式脉冲发生器通过任意一个或多个电极所采集的电信号，并对所述电信号进行频域变换获得频域信号；

4、触发条件确定模块，用于响应于程控设备的确认指令，根据所述频域信号锁定目标频段，并配置与所述目标频段对应的目标相位触发条件；

5、相位表预测模块，用于基于所述目标频段的所述电信号预测未来时序信号，根据所述未来时序信号生成相位预测信息；

6、脉冲发放模块，用于根据相位预测信息以及所述目标相位触发条件确定刺激发放决策信息，以使所述任意一个或多个电极根据所述刺激发放决策信息发放脉冲；其中，所述脉冲发放模块发放脉冲时，所述信号采集模块处于非采集状态。

7、进一步的，所述触发条件确定模块具体用于：所述程控设备根据内置算法，识别所述频域信号中的特征频率，锁定所述目标频段，并配置与所述目标频段对应的目标相位触发条件，生成确认指令。

8、进一步的，所述触发条件确定模块还具体用于：通过程控设备的可视化界面，展示所述频域信号以及可供锁定的目标频段，以供审阅确认；通过程控设备的可视化界面，展示提供可供配置的相位触发条件，以供审阅确认；响应于所述程控设备的人工审阅确认操作，生成确认指令。

9、进一步的，所述触发条件确定模块具体还用于：在所述程控设备根据内置算法锁定所述目标频段并配置所述目标相位触发条件之后，通过所述程控设备的可视化界面展示所述目标频段和所述目标相位触发条件；响应于所述程控设备的人工审阅确认操作，对所述目标频段和/或所述目标相位触发条件进行修正，以基于修正结果生成确认指令。

10、进一步的，所述相位预测信息包括未来相位时间表，所述相位预测模块具体用于：基于所述目标频段对已采集的所述电信号进行滤波处理，得到目标震荡信号；将所述目标震荡信号输入至时序预测模型，确定所述未来时序信号；基于所述未来时序信号提取未来时刻相位，生成未来相位时间表。

11、进一步的，所述脉冲发放模块具体用于：在所述相位预测信息中，选择满足所述目标相位触发条件的时间点，将所述时间点形成刺激发放时间表；按照所述刺激发放时间表，控制所述植入式脉冲发生器向所述任意一个或多个电极发放脉冲。

12、进一步的，所述系统还用于：按照预设周期唤醒所述植入式脉冲发生器的信号采集模块并关闭脉冲发放模块，通过所述任意一个或多个电极采集当前电信号；基于所述当前电信号，确定当前实际相位特征；基于所述当前实际相位特征与所述相位预测信息中相应时间的相位，确定相位误差；当所述相位误差小于或等于预设容忍阈值时，基于所述当前电信号刷新所述刺激发放决策信息，关闭信号采集模块并开启脉冲发放模块；当所述相位误差大于预设容忍阈值时，退出所述预设周期唤醒策略，控制所述植入式脉冲发生器切换至安全底线模式，并向所述程控设备发送预警提示信号。

13、进一步的，所述预设周期在不同时间段设定不同周期。

14、进一步的，在预设时间内，所述相位差累计小于等于累计阈值时，所述预设周期增大一个预设步长；在所述预设时间内，所述相位差累计大于所述累计阈值时，所述预设周期减小一个预设步长。

15、进一步的，所述安全底线模式为所述植入式脉冲发生器控制所述任意一个或多个电极发放预设脉冲，进入开环刺激模式。

16、第二方面，本技术实施例还提供了一种植入式医疗设备的脉冲刺激方法，所述方法包括：

17、通过信号采集处理模块获取植入式脉冲发生器通过任意一个或多个电极所采集的电信号，并对所述电信号进行频域变换获得频域信号；

18、通过触发条件确定模块于响应于程控设备的确认指令，根据所述频域信号锁定目标频段，并配置与所述目标频段对应的目标相位触发条件；

19、通过相位预测模块基于所述目标频段的所述电信号预测未来时序信号，根据所述未来时序信号生成相位预测信息；

20、通过脉冲发放模块根据相位预测信息以及所述目标相位触发条件确定刺激发放决策信息，以使所述任意一个或多个电极根据所述刺激发放决策信息发放脉冲；其中，所述脉冲发放模块发放脉冲时，所述信号采集模块处于非采集状态。

21、进一步的，所述方法还包括：按照预设周期唤醒所述植入式脉冲发生器的信号采集模块并关闭脉冲发放模块，通过所述任意一个或多个电极采集当前电信号；其中，所述预设周期在不同时间段设定不同周期；基于所述当前电信号，确定当前实际相位特征；基于所述当前实际相位特征与所述相位预测信息中相应时间的相位，确定相位误差；当所述相位误差小于或等于预设容忍阈值时，基于所述当前电信号刷新所述刺激发放决策信息，关闭信号采集模块并开启脉冲发放模块；当所述相位误差大于预设容忍阈值时，退出所述预设周期唤醒策略，控制所述植入式脉冲发生器切换至安全底线模式，并向所述程控设备发送预警提示信号。

22、第三方面，本技术实施例还提供了一种植入式医疗设备，所述植入式医疗设备至少包括植入目标对象体内的脉冲发生器、植入所述目标对象脑部的电极导线，所述电极导线的植入端至少设置一个或多个电极，所述脉冲发生器与所述电极导线连接；所述脉冲发生器包括：

23、信号采集处理模块单元，用于获取通过任意一个或多个电极所采集的电信号，并对所述电信号进行频域变换获得频域信号；

24、通信单元，用于接收程控设备的确认指令；

25、参数配置单元，用于响应于所述确认指令，根据所述频域信号锁定目标频段，并配置与所述目标频段对应的目标相位触发条件；

26、相位预测单元，用于基于所述目标频段的所述电信号预测未来时序信号，根据所述未来时序信号生成相位预测信息；

27、脉冲控制单元，用于根据相位预测信息以及所述目标相位触发条件确定刺激发放决策信息，以使所述任意一个或多个电极根据所述刺激发放决策信息发放脉冲，其中，所述脉冲发放模块发放脉冲时，所述信号采集模块处于非采集状态。

28、本技术实施例提供了一种植入式医疗设备的脉冲刺激系统，通过信号采集处理模块获取植入式脉冲发生器通过任意一个或多个电极所采集的电信号，并对电信号进行频域变换获得频域信号；通过触发条件确定模块响应于程控设备的确认指令，根据频域信号锁定目标频段，并配置与目标频段对应的目标相位触发条件；通过相位预测模块基于目标频段的电信号预测未来时序信号，根据未来时序信号生成相位预测信息；通过脉冲发放模块根据相位预测信息以及目标相位触发条件确定刺激发放决策信息，以使任意一个或多个电极根据刺激发放决策信息发放脉冲，其中，所述脉冲发放模块发放脉冲时，所述信号采集模块处于非采集状态。本技术的技术方案所产生的技术效果在于：

29、第一、灵活且安全的触发条件配置机制：在初始开机，可以通过人工确认、算法自动确认或二者结合的方式锁定目标频段及对应的相位触发条件。人工参与可保障临床安全性及个体化适配，算法辅助可提升效率与客观性，二者结合则兼顾了灵活性与可靠性。

30、第二、基于预测模型的精准相位锁定：通过相位预测模块对目标频段电信号进行未来时序预测，生成相位预测信息，从而在刺激发放前预判最佳相位时机，能够克服信号传输与处理延迟，显著提高相位对准精度，确保每次脉冲均落在预设相位窗口内，提升刺激疗效的一致性。

31、第三、通过多级节能设计，降低系统功耗：一方面，信号采集模块在脉冲发放期间处于非采集状态，避免刺激伪迹干扰的同时减少无效采集能耗；另一方面，可以基于预设唤醒周期进行间歇式采集，并可根据累计预测误差动态调整唤醒间隔，从而在误差较小时延长休眠时间，在误差增大时加密采集，既保障了跟踪有效性，又进一步优化了整体功耗，延长植入设备使用寿命。

32、第四、灵活可调的刺激策略，可以适配患者昼夜节律：根据用户日常作息（如白天活动期与夜间休息期）动态调整采集唤醒周期及刺激发放参数，实现昼夜间差异化治疗模式。此种周期可调机制使治疗强度与患者生理状态相匹配，提升舒适度与适应性，避免固定参数带来的过度或不足刺激。

33、第五、闭环调控与安全保障，兼顾疗效与风险防控：通过实时监测电信号误差，动态调整后续刺激决策信息，形成感知、预测、刺激以及评估的闭环调控链路，确保刺激始终锚定目标相位，从而维持长期稳定的治疗效果。同时，当预测误差或信号偏差超出预设安全阈值时，可及时发出报警或主动暂停刺激，防止无效或偏差刺激对患者造成潜在损害，有效保障临床使用安全。