CN102793973B - 帕金森氏病治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种帕金森氏病治疗装置，该装置包括电生理信号发生检测***、给药***、光刺激***及中央处理***，中央处理***控制电生理信号发生检测***、给药***及光刺激***。电生理信号发生检测***包括神经递质传感器、记录电极和刺激电极；给药***包括注射泵及微导管，中央处理***控制注射泵通过微导管进行药物缓释；光刺激***包括波形发生器、光源及光纤，波形发生器控制光源发出的激光的频率，光源发出的激光传至所述光纤中用于对导入有光敏感基因的神经组织细胞进行光刺激治疗。为帕金森氏病的治疗提供一种监测和治疗效果较好且较为安全的装置。

Description

帕金森氏病治疗装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种帕金森氏病治疗装置。
背景技术
帕金森氏病(Parkinson's disease)是一种中老年人常见的中枢神经***变性疾病，多在60岁以后发病，主要病症表现为患者动作缓慢，手脚或身体其它部分的震颤，身体失去柔软性，变得僵硬，晚期会导致患者生活不能自理，给病人及家属带来较大负担。此外，随着全球人口逐渐向老龄化过渡，帕金森氏病等神经***疾病明显增多并逐渐成为一大社会负担。
近些年，神经调节治疗在治疗帕金森氏病等神经***疾病的应用中得到快速发展，目前已发展了多种神经调节治疗方法，比如重复经颅磁刺激、经颅直接电刺激和深脑电刺激等，其中，深脑电刺激疗法是目前较为理想的神经调节治疗方法之一。
深脑电刺激具有一定的治疗效果，但是也存在许多不足：首先，深脑电刺激缺乏选择性和特异性，并且在许多情况下对于治疗的机理并不明确，因此，在刺激的过程中有一定的不可预知性，甚至可能会产生副作用。其次，刺激装置在长期植入后，由于手术的创伤以及植入材料的生物相容性问题往往会引起炎性反应，随着星形胶质细胞包囊的形成，电极界面的阻抗会明显增大，刺激效果显著减弱。此外，包囊也会影响电极周边的神经细胞存活，增大了电极和目标神经元的距离，进而严重影响深脑电刺激的治疗效果。另外，深脑电刺激较难实现对神经元的抑制。
发明内容
基于此，有必要提供一种监测和治疗效果较好且较为安全的帕金森氏病治疗装置。
一种帕金森氏病治疗装置，包括电生理信号发生检测***、给药***、光刺激***及中央处理***，所述中央处理***控制所述电生理信号发生检测***、所述给药***及所述光刺激***；
其中，所述电生理信号发生检测***包括用于检测目标区域的神经递质浓度和变化的神经递质传感器、用于记录神经组织细胞的局部场电位和神经电活动的记录电极和用于进行功能性电刺激对帕金森氏病患者进行治疗的刺激电极；
所述给药***包括注射泵及微导管，所述中央处理***控制所述注射泵通过微导管进行药物缓释；
所述光刺激***包括波形发生器、光源及光纤，所述波形发生器控制所述光源发出的激光的频率，所述光源发出的激光传至所述光纤中用于对导入有光敏感基因的神经组织细胞进行光刺激治疗。
在其中一个实施例中，所述神经递质传感器为碳纤维微电极、铂微电极、铂铱微电极、铱微电极、碳纳米管微电极或导电聚合物微电极，所述神经递质传感器的直径为3～200微米。
在其中一个实施例中，所述神经递质传感器、所述记录电极及所述刺激电极形成电极阵列。
在其中一个实施例中，所述神经递质传感器的数量、所述刺激电极的数量、所述记录电极的数量、所述微导管的数量及所述光纤的数量分别至少为1个。
在其中一个实施例中，所述电极阵列、所述微导管及所述光纤平行设置且结合在一起形成束状结构。
在其中一个实施例中，所述给药***通过微导管向神经组织细胞释放光感基因、抗炎性因子、神经营养因子或血管生长因子。
在其中一个实施例中，所述光源发出的激光的波长为472nm或593nm。
在其中一个实施例中，所述神经递质为多巴胺和谷氨酸中的至少一种。
上述帕金森氏病治疗装置工作时，首先中央处理***控制电生理信号发生检测***通过神经递质传感器检测神经递质的浓度和变化，同时通过记录电极检测神经组织细胞的电生理信号，从而可以更好的监测病症，中央处理***根据反馈的信息控制波形信号发生器调节光源输出不同频率的激光，光源发出的激光传至光纤中用于对导入有光敏感基因的神经组织细胞进行光刺激治疗。通过光刺激来兴奋或抑制神经元，达到调控神经回路的目的，从而达到治疗帕金森氏病的目的，而且激光只对导入了感光基因的神经组织细胞有作用，因此，该帕金森氏病治疗装置具有选择性和特异性。并且这种装置整合了刺激电极及给药***，可以在治疗的过程中结合电刺激和药物缓释技术作为辅助手段提高治疗效果且更安全。
附图说明
图1为一实施方式的帕金森氏病治疗装置的模块示意图；
图2为图1中电极阵列、微导管及光纤的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对帕金森氏病治疗装置进行进一步说明。
如图1所示，一实施方式的帕金森氏病治疗装置100，用于对神经组织200进行检测和治疗，其包括中央处理***110、电生理信号发生检测***120、给药***130及光刺激***140。
中央处理***110综合控制电生理信号发生检测***120、给药***130及光刺激***140。
在本实施方式中，电生理信号发生检测***120包括用于检测目标区域的神经递质浓度和变化的神经递质传感器122、用于记录神经组织细胞的局部场电位和神经电活动的记录电极124和用于进行功能性电刺激对帕金森氏病患者进行治疗的刺激电极126。
神经递质传感器122检测神经组织200细胞中神经递质(如多巴胺或谷氨酸)的浓度和变化信息。记录电极124记录神经组织200细胞的电生理信号信息(包括局部场电位和神经电活动信号)。神经递质传感器122与记录电极124将检测得到生理信号反馈给中央处理***110，中央处理***110可以根据多种监测信息对神经组织200的病症判断更准确，能更好的监测病症，提高治疗的准确性。
中央处理***110可以控制刺激电极126对帕金森氏病进行功能性电刺激治疗，为帕金森氏病提供一种治疗手段。
在本实施方式中，神经递质传感器122、记录电极124及刺激电极126形成电极阵列。神经递质传感器122、记录电极124及刺激电极126的数量分别为1个。
在其他实施方式中，神经递质传感器122的数量可以为多个，具体工作时，可以是多个神经递质传感器122监测同一种神经递质，也可以是多个神经递质传感器122对应监测不同种神经递质。其中，神经递质传感器122可以为碳纤维微电极、铂微电极、铂铱微电极、铱微电极、碳纳米管微电极或导电聚合物微电极中的一种或多种，一般的神经递质传感器122的直径为3～200μm。根据不同的治疗要求，电极阵列还可以为神经递质传感器122，刺激电极126和记录电极124中的至少一种，而且神经递质传感器122、记录电极124和刺激电极126的数量均可不相同，数量可以根据实际情况为一个或多个。
在本实施方式中，给药***130包括注射泵132及微导管134。中央处理***110控制注射泵132通过微导管134对神经组织200进行药物缓释。本实施方式的微导管134的数量为1个。在其他的实施方式中，根据实际情况，微导管134的数量可以为多个，可以同时进行多种药物的缓释。
在本实施方式中，光刺激***140包括波形信号发生器142、光源144及光纤146。波形发生器142控制光源144发出不同频率的激光。光源144发出的激光传至光纤146中用于对导入有光敏感基因的神经组织200细胞进行光刺激治疗。光源发出的激光的波长为472nm或593nm。光纤的数量为1个。在其他实施方式中，光纤146的数量可以为多个，多个光纤146可以同时对神经组织200的多个部位实行光刺激治疗。
在本实施方式中，给药***130有两方面的作用，一方面是：在光刺激治疗前，首先通过给药***130向神经组织200细胞释放光感基因并转入到与相关回路的神经元内并表达，然后通过光刺激引起目标神经元的兴奋或抑制。导入的光敏感基因对蓝色(波长＝472nm)和黄色(波长＝593nm)激光特别敏感。光源144发出蓝色或黄色激光通过光纤146传至神经组织200细胞中进行照射，蓝光刺激表达有兴奋型通道蛋白基因的神经元，将兴奋该类神经元，其中，兴奋型通道蛋白基因为ChR2(Channelrhodopsin-2)；而用黄光刺激表达有抑制型通道蛋白基因的神经元，将抑制该类神经元，其中，抑制型通道蛋白基因为NpHR(Helorhodopsin)。通过兴奋或抑制就能调控神经回路，从而达到治疗帕金森氏病的目的。由于蓝色或黄色激光只对导入了光敏感基因的细胞起作用，因此该装置具有选择性和特异性，并且能有效兴奋或抑制神经元。
另一方面，在治疗过程中，由于手术的创伤以及植入材料的生物相容性问题往往会引起炎性反应，导致星形胶质细胞包囊的形成和周围神经元的死亡。这样，就会严重影响电刺激治疗和光刺激治疗的效果。当炎性反应产生时，中央处理***110根据反馈得到的信息，控制给药***130进行抗炎性因子的释放以缓解炎性。另外，在治疗过程中，中央处理***110也可以根据反馈得到的信息，控制给药***130进行神经营养因子的释放以促进神经的生长和活性，或者进行血管生长因子的释放以增强神经组织200细胞区域的微循环，促进神经组织200的修复。
如图2所示，在本实施方式中，电极阵列、微导管134及光纤146平行设置，并且通过固定装置300固定结合在一起形成束状结构。
上述帕金森氏病治疗装置工作时，首先，中央处理***110控制电生理信号发生检测***120通过神经递质传感器122检测神经递质的浓度和变化，同时通过记录电极124检测神经组织200细胞的电生理信号，更好的监测病症，然后，中央处理***110根据反馈的信息控制波形信号发生器142调节光源144输出不同频率的激光，光源144发出的激光传至光纤146中用于对导入有光敏感基因的神经组织200细胞进行光刺激治疗。通过光刺激来兴奋或抑制神经元，达到调控神经回路的目的，从而达到治疗帕金森氏病的目的，而且激光只对导入了感光基因的神经组织细胞有作用，因此，该帕金森氏病治疗装置具有选择性和特异性。并且这种装置整合了刺激电极126及给药***130，可以在治疗的过程中结合电刺激和药物缓释技术作为辅助手段提高治疗效果且更安全。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种帕金森氏病治疗装置，其特征在于，包括电生理信号发生检测***、给药***、光刺激***及中央处理***，所述中央处理***控制所述电生理信号发生检测***、所述给药***及所述光刺激***；
其中，所述电生理信号发生检测***包括用于检测目标区域的神经递质浓度和变化的神经递质传感器、用于记录神经组织细胞的局部场电位和神经电活动的记录电极和用于进行功能性电刺激对帕金森氏病患者进行治疗的刺激电极；
所述给药***包括注射泵及微导管，所述中央处理***控制所述注射泵通过微导管进行药物缓释；
所述光刺激***包括波形发生器、光源及光纤，所述波形发生器控制所述光源发出的激光的频率，所述光源发出的激光传至所述光纤中用于对导入有光敏感基因的神经组织细胞进行光刺激治疗。
2.根据权利要求1所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述神经递质传感器为碳纤维微电极、铂微电极、铂铱微电极、铱微电极、碳纳米管微电极或导电聚合物微电极，所述神经递质传感器的直径为3~200微米。
3.根据权利要求1或2所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述神经递质传感器、所述记录电极及所述刺激电极形成电极阵列。
4.如权利要求3所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述神经递质传感器的数量、所述刺激电极的数量、所述记录电极的数量、所述微导管的数量及所述光纤的数量分别至少为1个。
5.根据权利要求3所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述电极阵列、所述微导管及所述光纤平行设置且结合在一起形成束状结构。
6.根据权利要求1所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述给药***通过微导管向神经组织细胞释放光感基因、抗炎性因子、神经营养因子或血管生长因子。
7.根据权利要求1所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述光源发出的激光的波长为472nm或593nm。
8.根据权利要求1所述的帕金森氏病治疗装置，其特征在于，所述神经递质为多巴胺和谷氨酸中的至少一种。
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