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一种非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置

专利查询2022-5-20  90

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1.本实用新型涉及医疗设备领域,尤其涉及一种非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置。


背景技术:

2.目前,易发生于老年人的脑部疾患主要包括脑卒中、阿尔兹海默病,帕金森病等。
3.脑卒中,又称“中风”、是一种急性脑血管疾病,是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的一组疾病,包括缺血性和出血性卒中。发病后的治疗措施以内科治疗为主,对病情危重或者发现有继发原因,会采取相应手术治疗。
4.帕金森病是神经退行性疾病,与遗传、环境、神经系统老化等因素有关,可以采用药物治疗、手术治疗等方案,目前比较认可的手术治疗方式采用的是脑深部电刺激技术,俗称“脑起搏器”。脑深部电刺激技术是通过植入大脑特定部位的电极,发射电脉冲至控制动的相关神经核团,调控异常的神经电活动,达到减轻和控制帕金森症状的目的。但是这个技术需要对患者进行局部开颅,一般患者很难接受,而且手术费用成本太高,因此该项技术难以推广应用,绝大部分患者很难真正受益。
5.阿尔茨海默病,俗称老年痴呆,以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变为特征,目前没有特效的治疗药物和治疗方法。
6.而太赫兹波(terahertz,thz)是一种频率范围为0.1~10thz的电磁波,它介于微波与红外光波之间,广泛存在于自然界。随着光电技术与材料技术的进步,太赫兹波技术得到了突破性的进展,人们逐渐认识到太赫兹波技术重要的科研价值。因此,越来越多的领域研究用到了太赫兹波技术。尤其在现代医学领域方面,相比于其他现代医学诊疗技术而言,太赫兹波技术具有无损诊断、非接触诊断和无标记检测三点独特的优势,使其在现代医疗诊断方面的应用研究越来越多。相对于其他电磁波,太赫兹波具有以下基本特点:第一,太赫兹波具有高穿透性,太赫兹波对许多介电材料和非极性物质有良好的穿透性。另外太赫兹波在复杂环境传输中损耗非常少。第二,太赫兹波具有低能性,即对于生物分子的安全性。太赫兹光子的能量低,能量的数量级在mev,是普通x射线的几百万分之一,透过生物体时,太赫兹波不会对其造成损害。第三,大多极性分子和生物大分子的振转能级跃迁都处在太赫兹波段,比如氢键作用力、范德瓦尔斯力、晶格振动和一些分子内集体骨架振动等,特定频率太赫兹波能够与细胞同频共振。
7.而超声波作为一种机械压力波,因其高频特性(高于人听觉最高阈值)得名。超声波凭借其高频、方向性好、穿透能力强等优势,在工业、医学等领域获得广泛的应用。在医学领域,超声波主要应用于影像学、肿瘤治疗和物理治疗等方面。聚焦超声技术,在军事和医疗领域都已经具有广泛的应用。在医学领域方面,经颅聚焦超声刺激(transcranialfocusedultrasoundstimulation,tfus)作为一种非侵入性的大脑调控技术,相较于目前常用的神经调控技术,具有诸多优势。
8.目前,虽然太赫兹技术已经有尝试应用于疾病治疗,但是主要聚焦于治疗癌细胞,
目前主要的治疗方式为:一是thz辐射使生物组织温度升高而间接杀伤癌细胞。二是非电离辐射的非线性共振产生的生物效应,thz主要与氢键反应,而低频的分子内振动还会引起蛋白质构象(每个蛋白质分子本身特定的空间结构)变化。通过小振幅的thz曝光引发非线性谐振,干扰dna转录和蛋白质合成,从而诱导基因表达的改变。已公开的应用这类原理的专利有:申请号为cn201510077495.2的专利,其包括可移动的三部分,一光纤式激光发生器,二检测治疗装置,三记录分析系统,利用太赫兹技术对人体器官组织进行光谱分析,判断器官组织是否有癌细胞存在以及判断癌细胞性质,并且可以利用太赫兹光波照射对癌细胞进行定点、定域以及定性治疗。申请号为cn201910023776.8的专利公开了一种针对白血病的非干涉太赫兹波理疗设备,该理疗设备将聚波后的非干涉太赫兹波在人体侧进行聚焦,使得非干涉太赫兹波的能量更为集中,提高针对白血病造血、癌变细胞的理疗效果,同时可实现对预设焦距的灵活调控。申请号为cn201210387414.5太赫兹治疗仪及其探头,其通过其吸盘吸附于人体的预定治疗部位,无需人进行手持,便于操作人员进行操作。
9.但是,由于现有技术也只是基于前述的原理将太赫兹技术应用于对癌症、白血病等疾病进行检测或治疗,目前还未有将太赫兹技术或将其和超声波技术组合有效应用于非植入式的颅内神经疾病的康复治疗的报道;因此,现有技术有待进一步改进。


技术实现要素:

10.针对上述问题,本实用新型提供了一种有效利用太赫兹治疗颅内神经系统疾病的非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置,其利用特定波长的太赫兹波与细胞进行同频共振,激发患者体内水分子的运动,增加血液的含氧量和流动力,促进神经细胞的活性、新陈代谢加快,改善微循环,利于颅内神经系统病患的康复。
11.本实用新型提供了以下技术方案:
12.本实用新型提供一种非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置,其包括:用于产生太赫兹波的太赫兹激发器和用于将收到的太赫兹波聚焦到大脑内部指定位置的太赫兹光学系统;其中,太赫兹光学系统包括透镜模组和用于调节透镜位置的透镜位置调节机构,透镜模组至少由前后依次设置的以下透镜构成:第一凸透镜、凹透镜、第二弯月形凸透镜、一面为双曲面的第三凸透镜。
13.优选地,所述康复治疗装置中,第一凸透镜、凹透镜和第二弯月形凸透镜均采用hrfz-si材料(high resistivity float zone silicon高阻浮区硅),并涂覆parylene-c(聚对二甲苯)减反膜。第三凸透镜(5)采用tpx(polymethylpentene聚甲基戊烯)材料。
14.可选地,所述太赫兹光学系统还包括用于调节透镜位置的透镜位置调节机构。通过操作透镜位置调节机构,调节太赫兹光学系统的透镜模组中某一透镜位置从而实现调节太赫兹波的焦点位置。实际应用时,由于不同患者身体结构的折射率的差异,需要调整上述透镜模组中的至少一个透镜的位置,使其满足使用的需要。
15.可选地,透镜模组的透镜被固定设置在透镜底座上,透镜底座滑动连接一固设的轨道上,该轨道于透镜模组所处的轴线平行。
16.所述透镜位置调节机构是通过高精密(误差为微米级)电动推杆驱动透镜底座沿轨道滑动,从而实现对透镜位置的精准控制,间接调控太赫兹波的聚焦位置。
17.可选地,还包括被设置在透镜模组的末端的角度可调的太赫兹反射板,太赫兹反
射板上覆有太赫兹反射膜。通过转动太赫兹反射板的角度,从而改变太赫兹波反射出去的角度。
18.优选地,所述的康复治疗装置还包括
19.高频超声波发射器,位于共用特殊装置进口端,可与共用特殊装置同步转动和移动;
20.筒形的共用特殊装置,所述共用特殊装置的腔体内安装有超声波聚焦装置,其出口端面为供超声波透射的斜面设置,斜面的外表面覆有所述太赫兹反射膜;高频超声波发射器发出的超声波经聚焦装置汇聚后透过斜面到达共用特殊装置的出口端前侧。
21.上述康复治疗装置的工作原理为:
22.太赫兹激发器发射太赫兹波,太赫兹波到达太赫兹光学系统后被聚焦并经过太赫兹反射膜反射到患者的作用部位的皮肤;与此同时,超声波发射器会发射的超声波通过超声波聚焦镜和共用特殊装置后发射到患者作用部位的皮肤,太赫兹波和超声波同时透过皮肤、肌肉或甚至骨骼到达并作用于脑部神经细胞,从而达到体外治疗的目的。
23.上述方案是借助太赫兹的穿透性、1.1-1.7thz(优先选用1.4thz)(1thz=10
12
hz)与细胞产生共振的特性,激发水分子的运动,增加血液的含氧量和流动力,促进细胞的活性、新陈代谢加快,改善局部微循环,以达到改善和治愈神经性疾病的目的。同时,还利用超声波属于机械波的特性,使特定功率和强度的超声波,汇聚到指定神经核团,对神经核团进行规律性物理按压,以达到促进血液循环,增强活性的作用。
24.本技术中,超声波的频率采用130-180hz(优先选用150hz),高于通用的超声波频率(80~130hz),此频率范围内的超声波穿透性好能量低,不会对神经细胞产生损伤。在聚焦超声工作过程中,对聚焦超声的强度和频率在适宜范围内进行实时调整,以实现物理按压的强度变化,同时能够满足不同患者的需求。
25.优选地,筒形的共用特殊装置是转动连接于一基座上;通过旋转共用特殊装置,改变太赫兹反射膜的角度,从而实现对太赫兹波向颅内发射的方向的调节。
26.可选地,所述太赫兹反射膜是镀膜于共用特殊装置的出口端面上的。可采用金属膜(优先采用金膜),优选地,共用特殊装置的出口端面材料为石英。
27.本实用新型提供的非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置具有以下有益效果:
28.1、本技术康复治疗装置是利用具有穿透能力的太赫兹以及太赫兹和特定频率和功率的聚焦超声波共同作用,通过人体脑颅的颞窗部位或者后脑部位,以非植入的方式共同刺激靶点的神经核团,起到与植入式“脑起搏器”相同的效果,同时,利用特定波长的太赫兹波与细胞进行同频共振,激发患者体内水分子的运动,增加血液的含氧量和流动力,促进细胞的活性、新陈代谢加快,改善微循环,利于患者的康复。其对缺血性出血性脑血管病、阿尔茨海默病、帕金森病、癫痫等神经系统疾病起到预防治疗的效果,比传统的开颅手术更加安全、有效、治疗费用更低。
29.2、针对脑血管疾病,由于太赫兹穿透颅内,可以使局部组织温度升高、血管扩张、血流加速、血液含氧量提高。促进血液循环,加强新陈代谢、营养吸收加快,使体内代谢的废物、脂肪、自由基等加速分解。因此,所述康复治疗装置可以对颅内血液循环不畅等脑血管疾病、脑溢血、神经退行性疾病患者起到预防治疗的效果,相对于现有的较为被动的发现再
治疗手段更加的积极,可以提前遏制病症的加重,降低病症重症发病概率,从而达到非手术手段就可逐步康复的目的。对于阿尔茨海默病,由于太赫兹光能够与细胞发生共振,有利于脑部认知系统的活化,因此,本技术的康复治疗装置有利于阿尔茨海默病的治疗和延缓。
30.3、本技术中,经过光学系统设计,从太赫兹激发器发出的太赫兹波可以聚焦成毫米级的波,能够更精确的刺激想要刺激的部位,并且能量更强。比传统的开颅手术医学方法更加安全、治疗费用更低。
31.4、通过太赫兹反射膜的角度调节和透镜位置调节机构的配合,能满足工作时对该装置发出的太赫兹波的作用位点在不同空间维度的精准控制,极大地提高其操作的灵活性。
32.5、本技术的康复治疗装置中,太赫兹波和超声波的功率可以自适应调整,通过患者的需求不同,可以增强或者减弱其发射功率来达到调节能量强弱的目的;并且,所述康复治疗装置可设置多种工作模式,各个模式下设置不同的频率和功率,通过患者个体差异、以及病症类型、程度差异等,通过选择合适的工作模式,从而对患者起到更好的康复治疗效果。
附图说明
33.图1为本实用新型的非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置;
34.图2为本实用新型的颅内神经系统疾病的康复治疗装置结构示意图;
35.其中,附图标记说明如下:
36.1-太赫兹激发器本体,2-凸透镜,3-凹透镜,4-一面为弯月形的第二凸透镜,5-一面为双曲面的第三凸透镜,6-高频超声波发射器,7-超声波聚焦镜,8-共用特殊装置,9-反射膜,9
’‑
反射板,10-皮肤,11-肌肉,12-骨骼,13-细胞或神经核团。
具体实施方式
37.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
38.需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术
语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
40.实施例1
41.如图1所示,本实施例提供一种非植入式的颅内神经系统疾病的康复治疗装置,其包括:
42.用于产生太赫兹波的太赫兹激发器(1);
43.用于将收到的太赫兹波聚焦到大脑内部指定位置的太赫兹光学系统。
44.其中,太赫兹光学系统包括透镜模组,透镜模组至少由前后依次设置的以下透镜构成:第一凸透镜(2)、凹透镜(3)、第二弯月形凸透镜(4)、一面为双曲面的第三凸透镜(5)。
45.上述透镜模组是出于整体性光学系统设计,作用是对太赫兹光波进行有效聚焦。其中,第一凸透镜(2)的作用是对太赫兹源发出的太赫兹光波进行初次汇聚;凹透镜(3)是起到调节景深的作用,从而控制焦点位置;弯月形的第二凸透镜(4)和一面为双曲面的第三凸透镜(5)的共同作用是为了使太赫兹光波精准聚焦达到光斑小于100微米的效果。
46.优选地,第一凸透镜(2)、凹透镜(3)和第二弯月形凸透镜(4)均采用hrfz-si材料(high resistivity float zone silicon高阻浮区硅),且这三个透镜表面还涂覆一层parylene-c(聚对二甲苯)减反膜。第三凸透镜(5)采用tpx(polymethylpentene聚甲基戊烯)材料。hrfz-si和tpx材料在太赫兹波段都有着优异的性能,其对太赫兹波的透射率高,色散率低,因此更易于校正像差,也能满足机械强度的需求。由于hrfz-si材料表面反射率也较高,因此在高阻硅表面涂覆有效的增透抗反膜,可有效减少其材料表面对太赫兹波反射,进一步提高透过率。
47.优选地,其他实施例中,所述太赫兹光学系统还包括用于调节透镜位置的透镜位置调节机构。透镜模组的透镜被固定设置在透镜底座上,透镜底座滑动连接一固设的轨道上,该轨道于透镜模组所处的轴线平行。所述透镜位置调节机构是通过高精密(误差为微米级)电动推杆驱动透镜底座沿轨道滑动,从而实现对透镜位置的精准控制,间接调控太赫兹波的聚焦位置。通过操作透镜位置调节机构,调节太赫兹光学系统的透镜模组中某一透镜位置从而实现调节太赫兹波的焦点位置,从而使其在应用时,可通过调节任一透镜位置,从而使太赫兹波作用于患者靶位点的不同深度的神经细胞。
48.其他实施例中,所述经过透镜模组聚焦产生的太赫兹波光斑可直接作用到患者身体。而本实施例中,为了实现对太赫兹波作用位点的进一步调节,可进行以下改进:
49.在透镜模组的末端固定增设角度可调的太赫兹反射板9’,太赫兹反射板上覆有太赫兹反射膜。优选地,所述太赫兹反射膜采用金属材质,反射效果好。通过转动太赫兹反射板的角度,从而改变太赫兹波反射出去的角度。通过反射板的作用,可将太赫兹波从原来的传播方向转变为相垂直的另一个方向。如可将纵向方向传播的太赫兹波调整到横躺病人做处的平面范围内,更便于对治疗靶位点的准备聚焦,操作更灵活。优选地,所述太赫兹反射板与太赫兹波入射光的角度范围为30-60度。
50.可通过仅调整太赫兹反射板9’的角度,从而达到调节太赫兹光斑的作用位点的调节,从而避免常规方法通过统一调节太赫兹光学模组的所有透镜的角度和位置而存在引入的变量多、误差大的问题。
51.此外,所述康复治疗装置还包括用于将太赫兹源与太赫兹光学系统进行集成和封
装的壳体、与壳体连接的支架结构,一个太赫兹波输出探头连接于透镜模组的末端(图中未显示),可通过调节太赫兹波输出探头的位置和角度,从而使其对准患者颞窗位置,便于后续治疗工作。
52.所述康复治疗装置还包括控制器,控制器与太赫兹激发器进行电连接,控制发射出的太赫兹波的频率、强度,并可控制透镜的位置,起到调节太赫兹波在颅内的聚焦位置等。
53.实施例2
54.如图2所示,本实施例提供一种结合太赫兹波和超声波的颅内神经系统疾病的康复治疗装置,其包括:
55.太赫兹激发器1,用于产生太赫兹波;
56.太赫兹光学系统,用于将收到的太赫兹波聚焦到大脑内部指定位置;
57.高频超声波发射器,用于发射超声波;
58.超声波聚焦镜7,用于将从高频超声波发射器收到的超声波进行聚焦后通过共用特殊装置8,位于共用特殊装置的内腔;
59.筒状的共用特殊装置8,其出口端面为供超声波透射的斜面设置,斜面的外表面设置一层太赫兹反射膜层;高频超声波发射器发出的超声波聚焦装置汇聚后透过斜面到达共用特殊装置的出口端前侧。
60.所述太赫兹反射膜9所述的斜面固定连接于共用特殊装置8的侧壁上;筒形的共用特殊装置8是可转动设置(如可转动连接于一基座上,也可通过其他方式进行设置),可通过整体旋转共用特殊装置8改变太赫兹反射膜的角度,实现对太赫兹波向颅内发射的方向的调节。基于上述结构设置,只要保证透射到该反射膜上的太赫兹波光斑(可将其设置在共用特殊装置的轴心上)与聚焦并穿透到反射膜上的超声波重合,那么即使太赫兹反射膜9在一定角度范围内进行旋转,太赫兹波和超声波都能保持汇聚到相同作用位点,实现两者治疗作用的同步性。
61.本实施例中,所述太赫兹反射膜9是镀膜于共用特殊装置的出口端面上的,可采用金属膜(优先采用金膜),优选地,共用特殊装置的出口端面材料为石英。所述太赫兹反射膜不限于镀膜方式,还可通过其他方式稳定附着于共用特殊装置的出口端面。
62.此外,所述康复治疗装置还包括控制器,控制器与太赫兹激发器、高频超声波发射器进行电连接,控制发射出的太赫兹波和超声波的频率、强度,并可控制共用特殊装置的旋转角度,起到调节太赫兹波向颅内发射的方向。
63.本实施例的工作原理为:
64.所述太赫兹激发器1激发产生太赫兹波,该太赫兹波被发射至透镜模组,透镜模组中的各个透镜共同作用将太赫兹波进行聚焦,聚焦的太赫兹波到达太赫兹反射膜9上,经反射后的太赫兹波改变方向穿过皮肤10、肌肉11以及骨骼12,最后到达靶细胞13。与此同时,高频超声波发射器6发射超声波,超声波通过超声波聚焦镜7后聚焦,然后透过共用特殊装置8,再穿过皮肤10、肌肉11以及骨骼12,最后到达细胞13,与太赫兹波同时作用于神经细胞上,刺激神经细胞活性,引发共振,从而达到治疗的目的。
65.由于患者的皮肤10、肌肉11、骨骼12等对于太赫兹波造成一定的能量衰减,并会一定程度的影响其路径,因此可通过调节太赫兹光学系统的透镜模组中透镜的位置关系和/
或太赫兹反射膜的角度来调节太赫兹波的焦点位置,以及通过调节太赫兹发射器和超声波发射器的功率大小来控制作用到靶位点的太赫兹波和超声波的能量强弱,以满足治疗需求。
66.实际应用时,太赫兹波与超声波通常是同时使用以提高治疗效果,但是也可根据病情的轻重、差异,单独开启太赫兹波或超声波进行使用;也可以程序化开启,依据医生的处方进行合理设置。
67.本技术装置的程序化开启,是通过系统设置,对太赫兹系统和超声波系统的开启和关闭时间、工作时长以及频率和功率等进行预先设置,比如,同时开启3分钟后,只关闭超声波保留太赫兹,之后5分钟再进行切换。
68.另外,处方模式下,太赫兹和超声波是按照一定的频率施加的,比如1秒开启5次,没错持续100毫秒,后面再加快频率成1秒10次,再最后减慢。
69.此外,也可设置多种不同的工作模式,各个模式下设置不同的频率和功率,通过患者个体差异、以及病症类型、程度差异等,通过选择合适的工作模式,从而对患者起到更好的康复治疗效果。
70.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
71.可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案及本实用新型构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

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