Электростимулятор зрительной системы
Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в медицине, например, для диагностики заболеваний зрительной системы и восстановления зрения путем электростимуляции сетчатки, зрительного нерва, подкорковых зрительных центров и коркового представительства зрительного анализатора. Задачей настоящего изобретения является создание электростимулятора зрительной системы, позволяющего повысить эффективность стимуляции путем осуществления возможности подбора параметров воздействия и осуществления контроля воздействия на зрительную систему пациента. Электростимулятор содержит блок 1 связи с управляющей системой, блок управления 2, блок 3 формирования параметров воздействия и электроды 4 воздействия. Блок 2 управления содержит управляющий микроконтроллер 5 со встроенным аналогово-цифровым преобразователем 6, мультиплексор 7 с датчиками 8 съема параметров воздействия, электроды 9 обратной связи, и аналоговые усилители 10 параметров текущего тока, напряжения воздействия и сигнала обратной связи. Первый вход блока 1 связи является первым входом электростимулятора, а первый выход блока 1 связи является первым выходом электростимулятора, второй выход блока 1 связи соединен с первым входом управляющего микроконтроллера 5, первый выход которого соединен с входом блока 3 формирования параметров воздействия. Второй выход управляющего микроконтроллера 5 соединен с сигнальным входом мультиплексора 7, третий выход микроконтроллера 5 соединен с управляющим входом мультиплексора, а четвертый выход микроконтроллера 5 соединен со вторым входом блока 1 связи. Выход блока 3 формирования параметров воздействия соединен с сигнальным входом мультиплексора 7, сигнальный выход мультиплексора 7 является вторым выходом электростимулятора и соединен с электродами 4 воздействия. Сигнальные выходы встроенных в мультиплексор 7 датчиков 8 съема параметров воздействия соединены с первым входом аналоговых усилителей 10, выходы которых соединены с входами встроенного в микроконтроллер 5 аналого-цифрового преобразователя б. Выход электродов 9 обратной связи является вторым входом электростимулятора и соединен со вторым входом аналоговых усилителей 10.
Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в медицине, например, для диагностики заболеваний зрительной системы и восстановления зрения путем электростимуляции сетчатки, зрительного нерва, подкорковых зрительных центров и коркового представительства зрительного анализатора.
Известно устройство для электрической стимуляции, содержащее блок питания, высокочастотный преобразователь, блок формирования управляющих импульсов, накопитель энергии, выходные блоки, группы электродов, при этом блок питания сопряжен с накопителем энергии и блоком формирования управляющих импульсов, связанным с накопителем энергии, взаимодействующим через трансформаторы с несколькими выходными блоками и электродами, выполненными в форме групп расположенных один в другом замкнутых проводящих концентрических колец с расположенными в центрах симметрии активным и индифферентным электродами, причем активный и индифферентный электроды подключаются к первому выходному блоку, а электроды в форме концентрических колец подключаются попарно к остальным выходным блокам. Устройство может быть снабжено одной группой или двумя группами электродов в виде замкнутых проводящих концентрических колец (см. патент РФ на изобретение №2061510, МПК А 61 N 01/36, опубл. 10.06.1996 г.).
Недостатком известного устройства является узкий набор параметров возможных воздействий и отсутствие контроля воздействия на зрительную систему пациента. Поэтому при использовании данного устройства возникает необходимость опроса пациента об изменениях, происходящих в процессе воздействия, что не может являться достоверной информацией.
Известно также устройство для лечения заболеваний зрительного тракта посредством электростимуляции, состоящее из высоковольтного преобразователя, электродов воздействия, датчика пульса, имитатора пульса, согласующего узла, переключателя, формирователя импульсов, ключа, блока регулировки амплитуды импульсов, выпрямителя, токоограничительного резистора, переключателя полярности импульсов, активного и пассивного электродов, частотомера, блока выбора режимов работы, кнопок "Больше", "Меньше", "Пуск", "Стоп", блока установки заряда, индикатора,
двух элементов ИЛИ, триггера, измерителя заряда, источника опорного напряжения, компаратора и одновибратора, причем вход датчика пульса подсоединен к пациенту, выход датчика пульса через согласующий узел соединен с первым входом переключателя, ко второму входу которого подключен имитатор пульса, выход переключателя соединен с частотомером и с первыми входом формирователя импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу блока выбора режима работы, второй выход которого соединен с первым входом переключателя полярности импульсов, вход блока выбора режима работы соединен с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу триггера, к первому входу блока установки заряда и к первому входу первого элемента ИЛИ; выход ключа и блока регулировки амплитуды импульсов подключены соответственно к первому и второму входам высоковольтного преобразователя, выход которого через последовательно соединенные выпрямитель и токоограничительный резистор соединен со вторым входом переключателя полярности импульсов, первый и второй выходы которого, через активный и пассивный электроды, подключены к пациенту, третий выход переключателя полярности импульсов соединен с индикатором и с первым входом измерителя заряда, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, выход измерителя заряда и источник опорного напряжения соединены с первым и вторым входами компаратора, выход которого через одновибратор подключен к вторым входам первого элемента ИЛИ и блока установки заряда, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с кнопками "Больше", "Меньше", выход блока установки заряда и кнопка "Стоп" подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с кнопкой "Пуск" (см. патент РФ на изобретение №2074683, МПК A 61 F 09/00, A 61 N 01/00, A 61 N 01/32, опубл. 10.03.1997 г.).
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно может реализовать ограниченное число режимов стимуляции и узкий набор параметров возможных воздействий, так как в известном приборе задается только положительная полярность импульса. Кроме того, отсутствует возможность варьирования формы импульса, а также контроля воздействия на зрительную систему пациента.
Известно устройство для лечения нейрососудистых заболеваний глаза и частичной атрофии зрительного нерва, содержащее источник тока, генератор частоты и усилитель, электрически соединенный с пациентом генератор соединен с тремя последовательно закоммутированными счетчиками импульсов, которые электрически
связаны с цифроаналоговым преобразователем, который подключен к аналогочастотному преобразователю напряжения, выход которого связан с входом блока, задающего длительность импульсов, выход которого соединен с входом усилителя (см. патент РФ на изобретение №2063198, МПК А 61 F 09/00, опубл. 10.07.1996 г.).
Недостатком известного устройства является то, что в нем используются неоправданно высокие частоты воздействия, приводящие к истощению трофических ресурсов зрительной системы. Кроме этого, в известном устройстве отсутствует контроль воздействия на зрительную систему пациента.
Известен многоканальный стимулятор, осуществляющий способ восстановления зрения при повреждении сетчатки и зрительного нерва, содержащий блок выбора режимов, блок ввода параметров, формирователи циклов, серий, сеансов, счетчик количества импульсов, преобразователь уровня сигналов, переключатель каналов, генератор тактовых импульсов, генератор тока, регулятор амплитуды и аналоговый ключ, п выходов которого являются выходами стимулятора. Устройство также содержит управляющий блок, блок хранения параметров, блок индикации, формирователь подключения каналов, соединенные определенным образом (см. патент РФ на изобретение №2093118, МПК A 61 F 9/00, A 61 N 1/36, опуб. 20.10.1997 г.).
В известном устройстве формируются только бифазные прямоугольные импульсы положительной полярности на фиксированной частоте длительности импульса, что ограничивает возможности программирования импульсов любой произвольной формы, длительности и полярности воздействия. Кроме этого, в известном устройстве также отсутствует контроль воздействия на зрительную систему пациента.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для электростимуляции зрительного тракта, содержащее блок ввода в виде клавиатуры; блок индикации в виде дисплея; блок связи с ЭВМ; блок питания, блок управления, цифроаналоговый преобразователь, формирователь стимулирующих импульсов, который содержит усилитель, демультиплексор, два многозоновых электрода и общий электрод. Блок управления содержит память параметров импульсов, генератор, счетчик формирования временных интервалов, счетчик номера зоны, счетчик номера глаза, счетчик числа циклов, счетчик количества импульсов в цикле, блок сравнения, реверсивный счетчик числа серии, реверсивный счетчик установки амплитуды импульсов, триггер установки режимов "Старт", "Стоп", триггер установки режимов "Установка", "Стимуляция". При этом выход блока ввода соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с входами блока связи с ЭВМ, блока индикации, цифроаналогового преобразователя и формирователя стимулирующих импульсов
(см. патент РФ на изобретение №2009540, МПК G 06 F 15/42, A 61 N 01/36, опубл. 15.03.1994 г.).
В известном устройстве стимуляция зрительной системы осуществляется воздействием последовательных двуполярных импульсов заданной амплитуды, количеством, равным числу импульсов, заданных счетчиком. Это ограничивает параметры возможных воздействий на зрительную систему. Кроме того, в известном устройстве отсутствует контроль воздействия на зрительную систему пациента.
Задачей настоящего изобретения является создание электростимулятора зрительной системы, позволяющего повысить эффективность стимуляции.
Техническим результатом, полученным при использовании изобретения, является возможность подбора параметров воздействия и осуществление контроля воздействия на зрительную систему пациента.
Поставленная задача достигается тем, что электростимулятор, содержащий, блок связи с управляющей системой, блок управления блок, формирования параметров воздействия и электроды воздействия, выходы которых являются входом электростимулятора, согласно полезной модели, блок управления содержит управляющий микроконтроллер со встроенным аналогово-цифровым преобразователем, мультиплексор с датчиками съема параметров воздействия, электроды обратной связи и аналоговые усилители параметров текущего тока, напряжения воздействия и сигнала обратной связи, при этом первый вход блока связи является первым входом электростимулятора, а первый выход блока связи является первым выходом электростимулятора, второй выход блока связи соединен с первым входом управляющего микроконтроллера, первый выход которого соединен с входом блока формирования параметров воздействия, второй выход соединен с сигнальным входом мультиплексора, третий выход микроконтроллера соединен с управляющим входом мультиплексора, четвертый выход соединен со вторым входом блока связи, выход блока формирования параметров воздействия соединен с сигнальным входом мультиплексора, сигнальный выход мультиплексора является вторым выходом электростимулятора и соединен с электродами воздействия, сигнальные выходы встроенных в мультиплексор датчиков съема параметров воздействия соединены с первым входом аналоговых усилителей, выходы которых соединены с входами встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя, а выход электродов обратной связи является вторым входом электростимулятора и соединен со вторым входом аналоговых усилителей.
Кроме того, блок формирования параметров воздействия выполнен в виде управляемого источника электрического воздействия, а блок связи может быть выполнен в виде портативной радиостанции.
Наличие управляющего микроконтроллера, датчиков съема параметров воздействия, аналоговых усилителей, и их взаимосвязи позволяет осуществить контроль воздействия на зрительную систему пациента электрического воздействия, что дает возможность индивидуально подбирать параметры воздействия на пациента.
Контроль обратной связи стал возможен благодаря наличию электродов обратной связи, аналоговых усилителей и микроконтроллера.
Полезная модель поясняется чертежом, где показана структурная схема электростимулятора зрительного тракта.
Электростимулятор содержит блок 1 связи с управляющей системой, блок управления 2, блок 3 формирования параметров воздействия и электроды 4 воздействия. Блок 2 управления содержит управляющий микроконтроллер 5 со встроенным аналогово-цифровым преобразователем 6, мультиплексор 7 с датчиками 8 съема параметров воздействия, электроды 9 обратной связи, и аналоговые усилители 10 параметров текущего тока, напряжения воздействия и сигнала обратной связи.
Первый вход блока 1 связи является первым входом электростимулятора, а первый выход блока 1 связи является первым выходом электростимулятора, второй выход блока 1 связи соединен с первым входом управляющего микроконтроллера 5, первый выход которого соединен с входом блока 3 формирования параметров воздействия. Второй выход управляющего микроконтроллера 5 соединен с сигнальным входом мультиплексора 7, третий выход микроконтроллера 5 соединен с управляющим входом мультиплексора, а четвертый выход микроконтроллера 5 соединен со вторым входом блока 1 связи. Выход блока 3 формирования параметров воздействия соединен с сигнальным входом мультиплексора 7, сигнальный выход мультиплексора 7 является вторым выходом электростимулятора и соединен с электродами 4 воздействия. Сигнальные выходы встроенных в мультиплексор 7 датчиков 8 съема параметров воздействия соединены с первым входом аналоговых усилителей 10, выходы которых соединены с входами встроенного в микроконтроллер 5 аналого-цифрового преобразователя 6. Выход электродов 9 обратной связи является вторым входом электростимулятора и соединен со вторым входом аналоговых усилителей 10.
Блок 3 формирования параметров воздействия может быть выполнен в виде управляемого источника электрического воздействия, а блок 1 связи может быть выполнен в виде портативной радиостанции.
Электростимулятор работает следующим образом.
Выбранное воздействие, например, с ЭВМ подается на вход электростимулятора и через блок 1 связи передается на управляющий микроконтроллер 4.
Управляющий микроконтроллер 4 осуществляет управление всеми узлами и блоками устройства, режимами работы устройства, а также обеспечивает диагностику и состояние узлов и блоков устройства. Управляющий микроконтроллер 4 формирует сигналы задания тока, переключения полярности, задания значения тока, а также режимы работы программы по функциональному назначению (например, включение и выключение, запоминание сигналов, осциллографирование).
Заданные режимы работы передаются в блок 3 формирования параметров воздействия, который осуществляет формирование электрического сигнала различных полярностей, форм и длительности.
Сформированный электрический сигнал воздействия поступает в мультиплексор 10, который коммутирует сформированное электрическое воздействие на соответствующий электрод 9 воздействия.
Для контроля заданного воздействия с установленных в мультиплексоре 10 датчиков 6 снимаются реально получившиеся параметры воздействия, которые поступают в аналоговые усилители 8. Одновременно в аналоговые усилители 8 по входу 7 сигнала обратной связи поступают корковые потенциалы, вызванные сигналами электрического воздействия.
Аналоговые усилители 8 осуществляют электрическую нормализацию (преобразование) полученных трех сигналов: с датчиков 6 - напряжения воздействия и ток воздействия, со входа 7 сигнала обратной связи - напряжение, вызванное сигналами электрического воздействия. Преобразованные сигналы передаются через аналогово-цифровой преобразователь 5 в управляющий микроконтроллер 4.
Управляющий микроконтроллер 4 осуществляет измерение и преобразование в числа трех электрически нормализованных сигналов и последующую передачу их через блок 1 связи на первый выход электростимулятора. Первый выход электростимулятора может быть соединен с ЭВМ, которая согласно заданной программы, позволяет осуществить управление параметрами воздействия, проводить мониторинг параметров лечебного воздействия и ответа коры головного мозга на это воздействие.
Блок 1 управления визуализирует полученную информацию, записывает, анализирует и архивирует ее.
Диагностика заболеваний зрительной системы и восстановление зрения путем электростимуляции сетчатки осуществляется электростимулятором следующим образом.
Определяют порог электорочувствительности сетчатки пациента. При этом на электрод воздействия подается непрерывный импульсный ток: сила тока 100 мкА, частота - 5 Гц, импульсы - прямоугольные отрицательные, длина импульса - 8 мс, затем длительность импульса 4 мс и 12 мс.
На пациента накладываются - на веко активный электрод воздействия, на запястье - нейтральный электрод воздействия, на затылок в проекцию зрительной коры -электрод обратной связи, с которого снимаются электрически вызванные зрительные потенциалы на подаваемый на глаз электрический импульс.
Показатели порога чувствительности на различную длительность электрического импульса фиксируются и сравниваются. Шаг увеличения электрического импульса 50 мкА. Показатели снимаются субъективные, т.е. с показаний больного, и объективные. Объективные показатели - при каждом воздействии снимается электрически вызванный зрительный потенциал с электрода затылочной области. Таким образом выбирается оптимальная длительность импульса. Также выбирается форма импульса - путем снятия коркового потенциала на импульсы различной формы (треугольные или прямоугольные отрицательные и положительные, пилообразные отрицательные и положительные, биполярные прямоугольной или синусоидальной формы).
Затем проводят определение электролабильности зрительного нерва при силе тока равной двойному порогу электрочувствительности сетчатки. На глаз пациента подается непрерывный импульсный ток, форма которого уже определена. Электролабильность определяется по критической частоте исчезновения фосфена. Параллельно идет исследование корковых потенциалов.
Затем по качеству фосфена, объективного и субъективного, по амплитуде корковых потенциалов определяется оптимальное число импульсов в пачке при выбранной частоте.
Лечебная частота определяется путем анализа электрически вызванных зрительных потенциалов на ряд частот в пределах электролабильности.
Лечебные параметры: амплитуда воздействия колебания в пределах двойного порога электрочувствительности, частота (воздействия) колебания в пределах в пределах
не более 20 Гц с учетом электролабильности и индивидуальной чувствительности больного (см. корковые потенциалы), число импульсов в пачке по субъективному ответу больного и по электрически вызванным зрительным потенциалам, частота пачек, длительность серии, число серии подбирается индивидуально в зависимости от патологии больного.
Во время лечения идет непрерывный контроль биоэлектрической активности затылочной коры головного мозга путем мониторинга электрически вызванных зрительных потенциалов.
Управление параметрами осуществляется через программу ЭВМ. Она же дает возможность проводить мониторинг параметров лечебного воздействия и ответа коры головного мозга на это воздействие. Идет объективная оценка состояния зрительной системы больного на проводимое лечение.
Электоростимулятор имеет малые размеры и вес, т.е. устройство относится к разряду карманных; обеспечивает определенные электрические характеристики, т.е. максимальную амплитуду тока, максимальную амплитуду напряжения, максимальную амплитуду частоты воздействия; обеспечивает возможность измерять и документировать реальные параметры электрического воздействия; обеспечивает возможность программирования различных методик лечения пациентов и последовательностей воздействий; обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током за счет возможности информационного обмена по радиоканалу и автономного аккумуляторного питания; обеспечивает возможность ограничения выполняемых функций многоуровними правами доступа.
1. Электростимулятор зрительной системы, содержащий блок связи с управляющей системой, блок управления, блок формирования параметров воздействия и электроды воздействия, выходы которых являются входом электростимулятора, отличающийся тем, что блок управления содержит управляющий микроконтроллер со встроенным аналогово-цифровым преобразователем, мультиплексор с датчиками съема параметров воздействия, электроды обратной связи и аналоговые усилители параметров текущего тока, напряжения воздействия и сигнала обратной связи, при этом первый вход блока связи является первым входом электростимулятора, а первый выход блока связи является первым выходом электростимулятора, второй выход блока связи соединен с первым входом управляющего микроконтроллера, первый выход которого соединен с входом блока формирования параметров воздействия, второй выход соединен с сигнальным входом мультиплексора, третий выход микроконтроллера соединен с управляющим входом мультиплексора, четвертый выход соединен со вторым входом блока связи, выход блока формирования параметров воздействия соединен с сигнальным входом мультиплексора, сигнальный выход мультиплексора является вторым выходом электростимулятора и соединен с электродами воздействия, сигнальные выходы встроенных в мультиплексор датчиков съема параметров воздействия соединены с первым входом аналоговых усилителей, выходы которых соединены с входами встроенного в микроконтроллер аналого-цифрового преобразователя, а выход электродов обратной связи является вторым входом электростимулятора и соединен со вторым входом аналоговых усилителей.
2. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что блок формирования параметров воздействия выполнен в виде управляемого источника электрического воздействия.
3. Электростимулятор по п.1, отличающийся тем, что блок связи выполнен в виде портативной радиостанции.
