一种基于3D打印技术治疗抑郁症的耳模治疗系统

点击蓝字 关注我们

李少源, 张煜郑姮, 辛陈, 等. 一种基于3D打印技术治疗抑郁症的耳模治疗系统. 上海针灸杂志, 2023, 42(7): 766-769.

李少源¹, 张煜郑姮¹, 辛陈¹, 宿翀², 荣培晶¹

1. 中国中医科学院针灸研究所,北京 100700

2. 北京化工大学信息科学与技术学院,北京 100029

    基于中医学耳穴理论和现代神经科学理念提出的耳穴迷走神经刺激疗法,虽在临床治疗抑郁症方面疗效确切,但现有耳穴迷走神经刺激仪存在耳部电极体积大、刺激范围大、精准度不够等缺陷,该研究设计一种基于3D打印技术治疗抑郁症的耳模治疗系统(专利号ZL201821739137.9),通过对患者耳朵进行扫描获得数据参数制作适合不同个体的耳模,耳模内设耳穴刺激电极,进而在医生指导下实现针对不同个体、不同耳穴的精准刺激治疗,以实现耳穴刺激治疗抑郁症从有效到提高疗效的目标,为一人一证一治提供可能。

1.1  耳模治疗系统结构

    该耳模治疗系统包括耳穴迷走神经刺激系统、移动设备模块、医院PC端、维护端、云端服务器。其中耳穴迷走神经刺激系统包括个人耳穴定位模块、耳穴刺激装置、脉冲检测模块、蓝牙模块、状态显示模块、电源模块、DC-DC可调升压稳压模块、第一升压模块、第二升压模块、第三升压模块、数据处理模块(图1)。个人耳穴定位模块是利用3D技术扫描患者耳部,捕获微米分辨率的生物组织3D图像(图2),从而打印形成特定患者的耳部模型,再将耳穴刺激装置(图3)固定在个人耳穴定位模块打印形成的患者的耳部模型内。耳穴刺激装置内含由若干个电极构成的阵列式信号发生器(电极直径为1 cm),耳塞电极为共用的参考电极,耳部穴位电极为输出电极,实现单穴或多穴同步刺激。具体过程为电源模块的输出端与第一升压模块的输入端连接,第一升压模块将电源模块的电压从3 V升压到5 V,输出端与数据处理模块的输入端连接为其供电,数据处理模块的输出端分别与显示模块、第二升压模块和DC-DC可调升压稳压模块的输入端连接,第二升压模块将数据处理模块输出的脉冲信号的幅值从5 V升到9 V,DC-DC可调升压稳压模块的输出端分别与耳迷走神经刺激系统和脉冲检测模块的输入端连接,并将MCU(采用MK66FX1M0VLQ18作为主控芯片,包括PWM模块、定时器、读写FLASH数据单元、读取数据模块,PWM模块产生特定脉宽、频率的脉冲波,定时器输出脉冲信号,保证稳健性;该读写FLASH数据单元用于实时存储脉冲设置参数,开机后自动读取保存的参数,分析输出脉冲宽度及幅值是否符合要求,并将结果在显示模块中显示)输出的脉冲信号进行升压稳压处理,控制升压幅值,从而实现脉冲强度的控制。电源模块的输出端与第三升压模块、脉冲检测模块的输入端连接,第三升压模块是将电源模块的电压从3 V升压到12 V从而为脉冲检测模块供电,数据处理模块通过蓝牙模块与移动设备模块连接,并通过移动设备模块选择刺激参数,移动设备端通过网络与云端服务器连接,云端服务器还连接医院PC端和维护端。

1.2  耳模治疗系统刺激参数

    抑郁症作为一种精神心理性疾病,常伴发有脑电波的异常。前期研究证实,抑郁状态下脑电波的b波频段(14～30 Hz)出现异常放电,而20 Hz(恰好处于b波频段之内)的耳穴迷走神经刺激与其他频率相比可产生更为优化的抗抑郁效应,也就是说b波异常与抑郁情绪密切相关,因此无论是中医学还是现代医学都可作为该疗法有效性的理论支撑。通过大量的前期动物和临床研究,探索得到耳穴迷走神经刺激治疗抑郁症的优化参数,并将其应用于该治疗系统。刺激频率为15～30 Hz,优选为20 Hz,输出电流为1～10 mA

(250 W负载阻抗),输出功率为0.1～0.3 VA(250 W负载阻抗),脉冲宽度为0.2×(1±30%) ms,疗程定时20～40 min,优选为30 min。

1.3  耳模治疗系统刺激方案

    中医学一般将抑郁症归属于“郁证”范畴,但“郁证”只是一种狭义的说法,据文献记载“脏躁”“百合病”“梅核气”等均包含抑郁症的多种临床表现。中医学认为本病病位在脑,涉及五脏,以心、肝、肾为主,其主要病机为气机失调、情志不畅。在大量临床试验和文献研究的基础上,在此耳穴迷走神经刺激装置所在的耳甲区部位上设置心、皮质下、肝、肾等与抑郁症治疗密切相关的耳穴,针对不同证型的抑郁症患者,通过医生专业的辨证论治方法选取主穴和配穴,制定针对性较强的个体化治疗方案。

    为解决现有技术中存在的问题,本装置采用一种线性振动器,通用性强、寿命时间长、噪音小、启动快、振动力强且平稳、抗干扰强、体积小,具有如下优势,提供的耳穴迷走神经刺激装置结合传统耳穴为个体化治疗提供可能;实现能够根据患者耳甲腔的形态,确定所需治疗耳穴穴位,并精准输出脉冲刺激到该耳穴对应的区域;基于3D打印耳模治疗抑郁症的系统能有效改善抑郁症状;刺激区域更精准,能实现医生指导下单穴或多穴同步刺激,为一人一证一治提供可能,从而发挥精准的抗抑郁治疗作用。此外,患者治疗期间可通过手机APP采集相关量表数据,上传至云端服务器及医院PC端,医生可即时获取患者反馈信息并适时做出回应,十分有利于提高抑郁症患者的依从性。

    目前,经皮神经电刺激疗法已被证实对20余种神经功能失调类疾病具有确切的疗效,正在逐渐成为很多疾病的首选治疗方法。经皮耳穴迷走神经刺激是一种将针灸经络理论与现代神经科学相结合的新型穴位电刺激疗法,可广泛用于抑郁症、癫痫、失眠、糖尿病等多种疾病的临床治疗,由于该疗法具有双重调节迷走神经和交感神经的作用,将有望获得更广的适宜疾病谱。随着经皮耳穴迷走神经刺激的治疗参数、配穴方案、时程和频次等因素的逐渐完善,将在针灸治疗重大疾病和提高临床疗效方面发挥重要作用,充分体现了中医学整体观念、辨证论治、异病同治相统一的思想。但对于中老年患者而言,手机端APP等新技术的操作仍存在一定的困难,且由于个体化治疗方案的出现,必然导致初期治疗成本的增加,这些目前尚存在的不足需长期致力于精简操作流程,降低操作难度,将居家自助治疗、线上远程会诊、闭环方案调节等多手段并行,节省后续医疗开支,为实现普惠医疗与个体医疗相结合的终极目标做出贡献。

略

上海针灸杂志