BE1031381B1 - Dispositif de stimulation optique interventionnel - Google Patents
Dispositif de stimulation optique interventionnel Download PDFInfo
- Publication number
- BE1031381B1 BE1031381B1 BE20245425A BE202405425A BE1031381B1 BE 1031381 B1 BE1031381 B1 BE 1031381B1 BE 20245425 A BE20245425 A BE 20245425A BE 202405425 A BE202405425 A BE 202405425A BE 1031381 B1 BE1031381 B1 BE 1031381B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- optical fiber
- optical
- light source
- module
- interventional
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/063—Radiation therapy using light comprising light transmitting means, e.g. optical fibres
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
La présente invention relève du domaine interdisciplinaire de la photonique biologique et concerne un dispositif de stimulation nerveuse optique interventionnel. Ce dispositif comprend un module de guidage de transmission, un module terminal de stimulation optique, un module de génération de source lumineuse utilisé pour produire une source lumineuse de longueur d'onde, de puissance, de période d'impulsion et de largeur d'impulsion spécifiques en fonction des besoins réels, couplée dans le module de guidage de transmission qui d'intermédiaire entre le module de génération de source lumineuse et le module terminal de stimulation optique, pour recevoir le faisceau laser produit par le module de génération de source lumineuse, le guider vers une zone cérébrale spécifique de l'organisme cible ; le module terminal de stimulation optique est utilisé pour fixer le faisceau laser transmis par le module de guidage de transmission dans une zone cérébrale spécifique prédéterminée de l'organisme cible.
Description
1 BE2024/5425
DISPOSITIF DE STIMULATION OPTIQUE INTERVENTIONNEL
Domaine technique
La présente invention relève du domaine interdisciplinaire de la photonique biologique en biologie, concernant un dispositif de stimulation optique interventionnel.
Art antérieur
La photonique biologique est une discipline qui étudie l'interaction, la génération et l'utilisation de la lumière (photons) avec les organismes vivants pour l'imagerie, la détection et la manipulation de matériaux biologiques. Dans ce domaine, la communauté scientifique a largement étudié diverses méthodes de régulation neuronale sous forme de lumière, d'électricité, de magnétisme, de son, etc., et les a appliquées cliniquement pour traiter des maladies neurologiques fonctionnelles telles que les troubles mentaux, l'épilepsie pharmacorésistante, les maladies neurodégénératives, etc. Dans les méthodes de régulation neuronale basées sur la lumière, la optogénétique et la modulation dans le proche infrarouge ont connu un développement significatif ces dernières années.
L'optogénétique consiste à introduire des protéines sensibles à la lumière exogènes dans des cellules vivantes spécifiques à l'aide de virus, puis à utiliser des stimulations lumineuses de longueurs d'onde, de puissances, de périodes d'impulsion et de largeurs d'impulsion spécifiques pour réguler l'activité neuronale, contrôler le comportement des cellules voire des animaux. Cette technologie présente des caractéristiques exceptionnelles telles qu'une sensibilité élevée, une faible toxicité, une précision temporelle de l'ordre de la milliseconde, une précision spatiale au niveau cellulaire voire subcellulaire, offrant ainsi aux chercheurs une méthode pour explorer les interactions fonctionnelles entre différentes zones cérébrales, ouvrant ainsi de nouveaux domaines pour la neuroscience et la neurobiologie.
La modulation dans le proche infrarouge est une méthode de régulation prometteuse applicable en clinique, ayant un effet modulateur sur les signaux et le comportement des neurones, et présentant des caractéristiques non thermiques, à longue distance et réversibles. Cette technologie a été démontrée pour inhiber la migration des cellules cancéreuses et la glycolyse, et des résultats de recherche ont montré une accélération de l'apprentissage associatif chez la souris, la modulation de l'activité neuronale chez les larves de poisson zèbre, démontrant un grand potentiel de recherche.
2 BE2024/5425
Actuellement, la mise en œuvre de la stimulation optique ou de la modulation dans le proche infrarouge dans l'optogénétique nécessite des manipulations spéciales telles que l'ouverture chirurgicale du crâne des animaux, l'ouverture du crâne ou l'amincissement du crâne, causant ainsi des dommages importants aux animaux de laboratoire, ce qui entrave la réalisation d'expériences in vivo et l'obtention de données expérimentales stables et fiables, et ne permet pas de fournir des conditions expérimentales à long terme, stables et durables.
Exposé de l'invention
La présente invention propose un dispositif de stimulation optique interventionnel pourrésoudre les problèmes d'implémentation difficiles des conditions de stimulation optique neuronale existantes, fournissant ainsi une plateforme expérimentale pour la stimulation optique neuronale et d'autres recherches en photonique biologique.
Pour atteindre les objectifs susmentionnés, la présente invention utilise le schéma technique suivant :
Un dispositif de stimulation optique interventionnel, comprenant un module de génération de source lumineuse, un module de guidage de transmission et un module terminal de stimulation optique ;
Le module de génération de source lumineuse est utilisé pour générer une source lumineuse de longueurs d'onde, de puissances, de périodes d'impulsion et de largeurs d'impulsion spécifiques en fonction des besoins réels, couplée dans le module de guidage de transmission ;
Le module de guidage de transmission sert d'intermédiaire pour connecter le module de génération de source lumineuse et le module terminal de stimulation optique, recevant le faisceau laser généré par le module de génération de source lumineuse et le guidant vers une zone cérébrale cible spécifique de l'organisme vivant ;
Le module terminal de stimulation optique est utilisé pour fixer le faisceau laser transmis par le module de guidage de transmission dans une zone cérébrale spécifique prédéfinie de l'organisme vivant.
Dans un mode de réalisation amélioré, le module de génération de source lumineuse comprend une source lumineuse, une partie d'atténuation et une partie de couplage ; la source lumineuse, la partie d'atténuation et la partie de couplage sont connectées par un chemin optique collimaté : la source lumineuse émet un faisceau laser de longueur d'onde,
3 BE2024/5425 de période d'impulsion et de largeur d'impulsion spécifiques, obtient un faisceau laser de puissance spécifique après la partie d'atténuation, et est couplée dans le module de guidage de transmission à la partie de couplage.
Dans un mode de réalisation amélioré, la source lumineuse et la partie d'atténuation sont connectées de manière amovible.
Dans un mode de réalisation amélioré, la partie de couplage est un dispositif mécanique fixant l'extrémité du module de guidage de transmission, avec une structure de rainure à l'intérieur, une surface en saillie s'adaptant à l'extrémité du module de guidage de transmission, fixée horizontalement avec un écrou.
Dans un mode de réalisation amélioré, le module de guidage de transmission comprend une couche de fibres optiques, une couche de support et une couche de protection ; la couche de support et la couche de protection enveloppent étroitement la couche de fibres optiques de l'intérieur vers l'extérieur, formant ainsi un module de guidage de transmission qui est implanté le long d'un chemin préalablement conçu dans les vaisseaux sanguins du cerveau de l'organisme, se combinant à son extrémité avec le module terminal de stimulation optique.
Dans ce schéma technique encore plus optimisé, la couche de support est en alliage de titane avec une structure en treillis pouvant être contractée, avec un diamètre inférieur à 0,8 mm en état contracté ; la couche de protection est un microtube de 1 mm de diamètre ; la couche de fibres optiques est une fibre optique de la série IRF-Se de 100 um de diamètre, avec un indice d'ouverture numérique de 0,27 pour les fibres optiques infrarouges au sélénium.
Dans ce schéma technique encore plus optimisé, Ie module terminal de stimulation optique comprend une extrémité de fibre optique et un cadre de support, l'extrémité de la fibre optique étant fixée à l'intérieur du cadre de support, où l'extrémité de la fibre optique est la partie terminale de la couche de fibres optiques, et le cadre de support est une structure en treillis en alliage de titane avec des propriétés extensibles et contractiles.
Dans ce schéma technique encore plus optimisé, le cadre de support a un diamètre de contraction inférieur au diamètre interne de la couche de protection.
Dans ce schéma technique encore plus optimisé, la puissance de sortie Pour à l'extrémité de la lumière du dispositif de stimulation optique interventionnel satisfait à :
4 BE2024/5425
Pour = Pin * (04, Be NPA) + 10770
Pout OÙ et P, représentent respectivement la puissance de sortie et la puissance de la couche de fibres optiques d'entrée ; l'élément 1052 décrit l'atténuation du faisceau lumineux dans la couche de fibres optiques, a représentant le coefficient de perte de la fibre optique; (ny, bn, 2) décrit l'attenuation du processus de couplage de la source lumineuse à l'entrée de la couche de fibres optiques, pour le cas d'une incidence de faisceau gaussien, peut être exprimé comme : erf [ezen] (ny, bn, 2) = Cerf] *n où Ony représente la largeur de champ proche du faisceau laser, à est la longueur d'onde du faisceau, 8, représente l'angle d'ouverture numérique de la fibre optique, erf est la fonction d'erreur gaussienne, n représentant la perte de réflexion à l'extrémité de la fibre optique ;
Le coefficient de perte a provient des pertes de transmission dues aux matériaux optiques et à la fabrication, ainsi qu'aux courbures lors de l'utilisation, en raison de la nécessité pour le module de guidage de transmission de pénétrer dans les vaisseaux sanguins de la zone cérébrale cible de l'organisme, il est nécessaire de prendre en compte les pertes de courbure macroscopiques : ak? 2 (2 — n2K2)2 a exp [2 |B? — nzköa 37 N] (RVB? = n2kga2ké (n? — n3) où a est le rayon du noyau, etn, et n, sont respectivement les indices de réfraction du cœur de la fibre optique et de la gaine, et k et ko sont respectivement les vecteurs d'onde de la lumière dans la fibre optique et dans le vide, B est la constante de propagation, R est le rayon de courbure de la fibre optique.
Contrairement à la technologie existante, le schéma technique ci-dessus présente les avantages suivants : l'invention fournit un dispositif de stimulation optique interventionnel qui, par son mode interventionnel, permet de réaliser une stimulation optique de zones cérébrales spécifiques des organismes vivants dans des conditions de microchirurgie. Le mode interventionnel réduit les dommages causés aux organismes vivants pour la stimulation optique par rapport à la technologie existante, et la stimulation est effectuée à l'intérieur des zones cérébrales des organismes, garantissant ainsi l'efficacité de la stimulation et l'exactitude de la collecte de données ultérieure ; en suivant un chemin préétabli le long des vaisseaux sanguins de la zone cérébrale des organismes, le faisceau 5 lumineux est précisément dirigé vers la zone spécifique ; la source lumineuse et le dispositif d'atténuation peuvent être remplacés en fonction des besoins réels, émettant des faisceaux lumineux de longueurs d'onde, de puissances, de périodes d'impulsion et de largeurs d'impulsion spécifiques, adaptés à des expériences de stimulation optique dans différentes conditions ; le module de guidage de transmission a une certaine extensibilité, et ses spécifications avec le module terminal de stimulation optique peuvent être ajustées dans une certaine plage, adaptées à des expériences biologiques sur différentes structures cérébrales, avec une grande polyvalence ; de plus, le support en alliage de titane présente une bonne biocompatibilité, réduisant l'exclusivité des tissus biologiques.
Brève description des dessins
La figure 1 est un schéma de structure du dispositif de stimulation optique interventionnel ;
La figure 2 est un schéma du module de génération de source lumineuse ;
La figure 3 est un schéma du module de guidage de transmission ;
La figure 4 est un schéma de coupe du module de guidage de transmission ;
La figure 5 est un schéma du module terminal de stimulation optique ;
La figure 6 est un schéma en vue de dessus de la stimulation optique interventionnelle à travers les vaisseaux sanguins du cerveau d'un mouton.
Signes de références :
Module de génération de source lumineuse 1 ; Source lumineuse 11 ; Partie d'atténuation 12 ; Partie de couplage 13 ; Module de guidage de transmission 2 ; Couche de fibres optiques 21 ; Couche de support 22 ; Couche de protection 23 ; Module terminal de stimulation optique 3 ; Extrémité de la fibre optique 31 ; Cadre de support 32.
Description détaillée des modes de réalisation
Pour expliquer en détail le contenu technique, les caractéristiques de construction, les objectifs et les effets obtenus de la solution technique, des exemples de modes de réalisation spécifiques sont décrits ci-dessous, accompagnés d'explications détaillées et de références aux dessins.
6 BE2024/5425
Comme illustré dans la figure 1, schéma de structure du dispositif de stimulation optique interventionnel. Le dispositif de stimulation optique interventionnel fourni par la présente invention comprend un module de génération de source lumineuse 1, un module de guidage de transmission 2 et un module terminal de stimulation optique 3 connectés en séquence. Le module de génération de source lumineuse 1 est utilisé pour générer une source lumineuse de longueurs d'onde, de puissances, de périodes d'impulsion et de largeurs d'impulsion spécifiques en fonction des besoins réels, couplée dans le module de guidage de transmission 2. Le module de guidage de transmission 2 sert d'intermédiaire pour connecter le module de génération de source lumineuse et le module terminal de stimulation optique, recevant le faisceau laser généré par le module de génération de source lumineuse et le guidant vers une zone cérébrale cible spécifique de l'organisme vivant. Le module terminal de stimulation optique 3 est utilisé pour fixer le faisceau laser transmis par le module de guidage de transmission dans une zone cérébrale spécifique prédéfinie de l'organisme vivant.
Le module de génération de source lumineuse 1 comprend une source lumineuse 11, une partie d'atténuation 12 et une partie de couplage 13.
Le module de guidage de transmission 2 comprend une couche de fibres optiques 21, une couche de support 22 et une couche de protection 23.
Le module terminal de stimulation optique 3 comprend une extrémité de fibre optique 31 et un cadre de support 32.
Comme illustré dans la figure 2, schéma du module de génération de source lumineuse. Le module de génération de source lumineuse 1 comprend une source lumineuse 11, une partie d'atténuation 12 et une partie de couplage 13. La source lumineuse 11 est un laser accordable choisi en fonction des besoins réels en termes de longueurs d'onde, de périodes d'impulsion et de largeurs d'impulsion différentes ; la partie d'atténuation 12 est un dispositif permettant d'atténuer le faisceau laser en fonction des besoins réels en termes de puissance, tel qu'une lame d'atténuation ou un dispositif de réglage de puissance intégré au laser ; la partie de couplage 13 est un dispositif mécanique fixant l'extrémité du module de guidage de transmission 2, avec une structure de rainure à l'intérieur, une surface en saillie s'adaptant à l'extrémité du module de guidage de transmission 2, fixée horizontalement avec un écrou.
7 BE2024/5425
La source lumineuse 11, la partie d'atténuation 12 et la partie de couplage 13 sont connectées par un chemin optique collimaté : la source lumineuse 11 émet un faisceau laser de longueur d'onde spécifique, qui, après la partie d'atténuation 12, devient un faisceau laser de puissance spécifique, et est couplé dans la couche de fibres optiques 21 du module de guidage de transmission 2 à la partie de couplage 13. La source lumineuse 11 et la partie d'atténuation 12 sont amovibles et peuvent être remplacées en fonction des besoins réels.
Dans cet exemple, la source lumineuse 11 utilise un laser infrarouge moyen à cascade quantique avec une large plage de longueurs d'onde et une intégration facile pour générer un faisceau infrarouge moyen, la partie d'atténuation 12 utilise une lame d'atténuation pour obtenir une puissance de sortie du faisceau lumineux de l'extrémité de la fibre optique de l'ordre du mW, et la partie de couplage 13 est un dispositif mécanique fixant l'extrémité du module de guidage de transmission 2, avec une structure de rainure à l'intérieur, une surface en saillie s'adaptant à l'extrémité du module de guidage de transmission 2, fixée horizontalement avec un écrou. La source lumineuse 11 et la partie d'atténuation 12 sont amovibles et peuvent être remplacées en fonction des besoins réels. Les besoins réels font référence aux paramètres optiques requis lors de l'utilisation de ce dispositif pour la stimulation optique neuronale.
Comme illustré dans la figure 3, schéma du module de guidage de transmission. Les spécifications de la couche de fibres optiques 21, de la couche de support 22 et de la couche de protection 23 du module de guidage de transmission 2 peuvent être personnalisées en fonction des besoins réels ; dans cet exemple, la couche de support 22 est en alliage de titane avec une structure en treillis pouvant être contractée, avec un diamètre inférieur à 0,8 mm en état contracté, la couche de protection 23 est un microtube de 1 mm de diamètre, la couche de fibres optiques 21 est un fibre optique de la série IRF-Se de 100 um de diamètre, avec un indice d'ouverture numérique de 0,27 pour les fibres optiques infrarouges au sélénium. Comme illustré dans la figure 4, schéma de coupe du module de guidage de transmission, la couche de support 22 et la couche de protection 23 enveloppent étroitement la couche de fibres optiques 21 de l'intérieur vers l'extérieur, formant ainsi un module de guidage de transmission 2 qui est implanté le long d'un chemin préalablement conçu dans les vaisseaux sanguins du cerveau de l'organisme, se combinant à son extrémité avec le module terminal de stimulation optique 3, permettant ainsi à l'extrémité de la fibre optique 31 d'être proche de la zone cérébrale spécifique.
8 BE2024/5425
Le module de guidage de transmission 2 comprend une couche de fibres optiques 21, une couche de support 22 et une couche de protection 23. La couche de fibres optiques 21 est une fibre optique choisie en fonction des besoins réels, avec une fenêtre de fonctionnement spécifique et prenant en charge un mode spécifique ; la couche de support 22 est en alliage de titane, se connectant à l'extrémité du cadre de support 32 ; la couche de protection 23 est un microtube dont le diamètre est supérieur au diamètre contracté du cadre de support 32. Le module de guidage de transmission 2 a une certaine extensibilité pour s'adapter à la structure non linéaire des vaisseaux sanguins cérébraux.
Comme illustré dans la figure 5, schéma du module terminal de stimulation optique.
Le cadre de support 32, avec sa structure métallique en treillis, s'adapte à la paroi des vaisseaux sanguins du cerveau de l'organisme, avec une rainure interne fixant l'extrémité de la fibre optique 31 ; l'extrémité de la fibre optique 31 émet un faisceau laser propagé depuis la couche de fibres optiques 21 avec un angle défini, stimulant une zone cérébrale spécifique. Le module terminal de stimulation optique 3 comprend une extrémité de fibre optique 31 et un cadre de support 32. L'extrémité de la fibre optique 31 est la partie terminale de la couche de fibres optiques 21, et le cadre de support 32 est une structure en treillis en alliage de titane avec des propriétés extensibles et contractiles.
Le cadre de support 32, lorsqu'il n'est pas déployé, est enveloppé à l'intérieur de la couche de protection 23. Avant la stimulation optique, en tirant latéralement sur la couche de protection 23, le cadre de support 32 se déploie naturellement, s'adaptant à la paroi des vaisseaux sanguins du cerveau de l'organisme, avec une rainure interne fixant l'extrémité de la fibre optique 31 ; l'extrémité de la fibre optique 31 émet un faisceau laser propagé depuis la couche de fibres optiques 21 jusqu'à cet endroit, stimulant une zone cérébrale spécifique.
Les spécifications du module de guidage de transmission 2 et du module terminal de stimulation optique 3 peuvent être personnalisées dans une certaine plage ; dans l'application de l'invention, les organismes individuels présentent des différences anatomiques, avec des structures vasculaires cérébrales, des distributions et des diamètres différents, et des emplacements spécifiques dans le cerveau pour les expériences spécifiques, et peuvent être adaptées en fonction des besoins réels. Les besoins réels font référence aux paramètres spécifiques requis pour atteindre la zone cible de stimulation
9 BE2024/5425 neuronale et répondre aux exigences des structures vasculaires et des applications lors de l'utilisation de ce dispositif.
Dans une application pratique, l'effet de stimulation nerveuse optique est étroitement lié à la longueur d'onde et à la puissance lumineuse ; une fois la longueur d'onde de la source lumineuse 11 déterminée, le choix de la source lumineuse 11, de la partie d'atténuation 12 et de la couche de fibres optiques 21 doit prioriser la puissance de sortie finale.
Pour le problème d'atténuation de puissance de sortie des fibres optiques, le dispositif de stimulation nerveuse optique interventionnel satisfait à la puissance de sortie Pour finale à l'extrémité 31 de la fibre optique :
Pout = Pn * (ny, On, A) * 102 où P,ut et P, représentent respectivement la puissance de sortie et la puissance de la couche de fibres optiques 21 ; 107% < décrit l'atténuation du faisceau lumineux dans la couche de fibres optiques 21, a représentant le coefficient de perte de la fibre optique ; (ny; 027 2) décrit l'atténuation du processus de couplage de la source lumineuse 11 à la couche de fibres optiques 21, pour un faisceau gaussien incident, peut être exprimé comme erf [Eze] (ny, bn, 2) = erf] *n
OÙ w,y représente la largeur du champ proche du faisceau laser, à est la longueur d'onde du faisceau, 9, représente l'angle d'ouverture numérique de la fibre optique, erf est la fonction d'erreur gaussienne, n représente la perte par réflexion à l'extrémité de la fibre optique.
Le coefficient de perte a provient des pertes de transmission dues aux matériaux optiques et à la fabrication, ainsi qu'aux courbures lors de l'utilisation. Étant donné que le module de guidage de transmission 2 doit pénétrer dans les vaisseaux sanguins cérébraux de l'organisme cible, les pertes de courbure macro doivent être prises en compte, pour une fibre optique multimode : ak? 2 (82 — n2k2)2 a mm + exp [2 [ß? — nîk?a > gr 8
Raye? — nîkga?k$(n7 — n3)
10 BE2024/5425 où a est le rayon du cœur de la fibre, n, et n, sont respectivement les indices de réfraction de la couche de cœur et de la gaine, k et ko sont respectivement les vecteurs d'onde dans la fibre optique et dans le vide, B est la constante de propagation, R est le rayon de courbure de la fibre, des résultats similaires sont obtenus pour une fibre optique monomode.
Dans cet exemple, l'organisme cible de la stimulation nerveuse optique choisie est un mouton. À l'aide du module de génération de source lumineuse 1, un faisceau lumineux est couplé dans le module de guidage de transmission 2 selon les paramètres optiques requis par l'expérience, puis guidé le long d'un chemin spécifié préalablement implanté dans les vaisseaux sanguins cérébraux du mouton pour atteindre une zone cérébrale spécifique. Le module terminal de stimulation optique 3 déploie un cadre de support en alliage de titane pour s'ajuster contre la paroi vasculaire, fixant l'extrémité du faisceau lumineux près de la zone cérébrale spécifiée, permettant au faisceau lumineux d'agir sur la zone cérébrale cible avec un angle spécifié.
Comme illustré dans la figure 6, une vue en plongée pour la stimulation nerveuse optique interventionnelle à travers les vaisseaux sanguins du cerveau du mouton. Après avoir sélectionné la zone cérébrale du mouton nécessitant une stimulation nerveuse optique, en se basant sur la structure vasculaire de la zone cérébrale du mouton obtenue à partir d'une angiographie, le chemin par lequel le module de guidage de transmission 2 atteindra les vaisseaux sanguins près de la zone cérébrale du mouton est déterminé ; une incision est pratiquée à l'emplacement des vaisseaux sanguins spécifiés, le module de guidage de transmission 2 est inséré dans les vaisseaux sanguins à partir de cette incision, collant contre la paroi vasculaire le long du chemin spécifié pour atteindre la position cible.
Comme illustré dans la figure 6, une fois le microcathéter retiré, le cadre de support 32 du module terminal de stimulation optique 3 s'ouvre naturellement, se fixant étroitement contre la paroi vasculaire, l'extrémité de la fibre optique 31 émettant un faisceau lumineux à un angle spécifié, agissant sur une zone cérébrale spécifique du mouton.
Il convient de noter que dans ce document, des termes de relation tels que "premier" et "deuxième" sont simplement utilisés pour distinguer une entité ou une opération d'une autre, sans nécessairement impliquer une relation ou un ordre réel entre ces entités ou opérations. De plus, les termes "comprendre", "contenir" ou toute autre variante ont pour but d'inclure de manière non exclusive, de sorte que les processus, méthodes, articles ou
11 BE2024/5425 dispositifs terminaux comprenant une série d'éléments ne se limitent pas à ces éléments, mais comprennent également d'autres éléments non explicitement énumérés, ou des éléments inhérents à ces processus, méthodes, articles ou dispositifs terminaux. En l'absence de restrictions supplémentaires, les éléments définis par les expressions "comprendre." ou "contenir." ne sont pas exclusifs et peuvent inclure d'autres éléments dans les processus, méthodes, articles ou dispositifs terminaux comprenant lesdits éléments. De plus, dans ce document, les termes "supérieur à", "inférieur à", "dépassant" sont compris comme n'incluant pas le nombre en question ; "ci-dessus", "ci-dessous", "à l'intérieur de" sont compris comme incluant le nombre en question.
Bien que les exemples ci-dessus aient été décrits, une fois que les professionnels de la technique dans ce domaine ont compris le concept de base, ils peuvent apporter d'autres modifications et adaptations à ces exemples, donc ce qui précède n'est qu'un exemple de l'invention et ne limite pas la portée de la protection par brevet de l'invention, toute structure équivalente ou tout changement de processus effectué en utilisant le contenu de la présente description et des dessins, ou en l'appliquant directement ou indirectement à d'autres domaines techniques connexes, est également inclus dans la portée de protection par brevet de l'invention.
Claims (9)
1. Un dispositif de stimulation optique interventionnel, comprenant un module de génération de source lumineuse, un module de guidage de transmission et un module terminal de stimulation optique ; le module de génération de source lumineuse est utilisé pour générer, selon les besoins réels, une source lumineuse de longueur d'onde spécifique, de puissance, de période d'impulsion et de largeur d'impulsion, couplée dans le module de guidage de transmission ; le module de guidage de transmission sert d'intermédiaire pour relier le module de génération de source lumineuse et le module terminal de stimulation optique, afin de recevoir le faisceau laser généré par le module de génération de source lumineuse et de le guider vers une zone cérébrale biologique cible spécifique ; le module terminal de stimulation optique est utilisé pour fixer le faisceau laser transmis par le module de guidage de transmission dans une zone cérébrale biologique cible prédéfinie.
2. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de génération de source lumineuse comprend une source lumineuse, une partie d'atténuation et une partie de couplage ; la source lumineuse, la partie d'atténuation et la partie de couplage sont connectées par un chemin de lumière collimaté : la source lumineuse émet un faisceau laser de longueur d'onde, de période d'impulsion et de largeur d'impulsion spécifiés, obtient un faisceau laser de puissance spécifiée après la partie d'atténuation, et est couplée dans le module de guidage de transmission à la partie de couplage.
3. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source lumineuse et la partie d'atténuation sont connectées de manière amovible.
4. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de couplage est un dispositif mécanique fixant l'extrémité avant du module de guidage de transmission, avec une structure de rainure interne et une surface saillante s'adaptant à l'extrémité avant du module de guidage de transmission, fixée horizontalement avec un écrou.
5. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de guidage de transmission comprend une couche de fibres optiques,
13 BE2024/5425 une couche de support et une couche de protection ; la couche de support et la couche de protection enveloppent étroitement la couche de fibres optiques de l'intérieur vers l'extérieur, et le module de guidage de transmission ainsi formé est implanté le long d'un chemin préconçu dans les vaisseaux sanguins cérébraux biologiques, se combinant à l'extrémité du module terminal de stimulation optique.
6. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche de support est en alliage de titane, avec une structure maillée extensible en état de contraction, un diamètre inférieur à 0,8 MM ; la couche de protection est un microtube de 1 mm de diamètre ; la couche de fibres optiques est un fil de 100 um de diamètre, de la série de fibres optiques infrarouges IRF-Se avec une ouverture numérique de 0,27.
7. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 5, caractérisé en ce que le module terminal de stimulation optique comprend une extrémité de fibre optique et un cadre de support, l'extrémité de fibre optique étant fixée à l'intérieur du cadre de support, l'extrémité de fibre optique étant la partie terminale de la couche de fibres optiques, le cadre de support étant une structure maillée en alliage de titane avec des propriétés extensibles et contractiles.
8. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diamètre de contraction du cadre de support est inférieur au diamètre interne de la couche de protection.
9. Le dispositif de stimulation optique interventionnel selon la revendication 7, caractérisé en ce que la puissance d'émission finale Pour à l'extrémité de la lumière du dispositif de stimulation optique interventionnel satisfait à : Pour = Pin * Meng Gen, 4) + 10770 OÙ Put et P, représentent respectivement la puissance de sortie et la puissance de la couche de fibres optiques d'entrée ; 10755 décrit l'atténuation du faisceau lumineux dans la couche de fibres optiques, a représentant le coefficient de perte de la fibre optique ; (ny; 027 2) décrit l'atténuation du processus de couplage de la source lumineuse (11) à l'entrée de la couche de fibres optiques, pour un faisceau gaussien incident, peut être exprimé comme :
14 BE2024/5425 erf [Eze] (ny, bn, 2) = erf] *n où Ony représente la largeur de champ proche du faisceau laser, À est la longueur d'onde du faisceau, 6, représente l'angle d'ouverture numérique de la fibre optique, erf est la fonction d'erreur gaussienne, n représentant la perte de réflexion à l'extrémité de la fibre optique ; le coefficient de perte a provient des pertes de transmission dues aux matériaux optiques et à la fabrication, ainsi qu'aux courbures lors de l'utilisation, en raison de la nécessité pour le module de guidage de transmission de pénétrer dans les vaisseaux sanguins cérébraux cibles, les pertes de courbure macro doivent être prises en compte : ak? 8 - n2k2)2 a=— + exp [2 |8: nikia EN Raye? — nîkga?k$(n7 — n3) où a est le rayon du cœur de la fibre, n, et n; représentent respectivement l'indice de réfraction de la couche de cœur et de la gaine, k et k, représentent respectivement le vecteur d'onde de la lumière dans la fibre optique et dans le vide, B est la constante de propagation, R est le rayon de courbure de la fibre optique.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311647333.9A CN117563149A (zh) | 2023-12-04 | 2023-12-04 | 一种介入式光学神经刺激装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1031381A1 BE1031381A1 (fr) | 2024-09-19 |
| BE1031381B1 true BE1031381B1 (fr) | 2025-04-01 |
Family
ID=89895454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20245425A BE1031381B1 (fr) | 2023-12-04 | 2024-07-05 | Dispositif de stimulation optique interventionnel |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117563149A (fr) |
| BE (1) | BE1031381B1 (fr) |
| LU (1) | LU507674B1 (fr) |
| NL (1) | NL2038129B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011150430A2 (fr) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Lockheed Martin Corporation | Dispositifs de stimulation nerveuse à infrarouges implantables pour interfaces de nerfs périphériques et crâniens |
| US20180311508A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-11-01 | Circuit Therapeutics, Inc. | System for optogenetic therapy |
| US20220015930A1 (en) * | 2018-12-06 | 2022-01-20 | Universiteit Gent | Method for integrating an electronic circuit in or on a stent |
-
2023
- 2023-12-04 CN CN202311647333.9A patent/CN117563149A/zh active Pending
-
2024
- 2024-07-03 NL NL2038129A patent/NL2038129B1/en active
- 2024-07-05 LU LU507674A patent/LU507674B1/fr active IP Right Grant
- 2024-07-05 BE BE20245425A patent/BE1031381B1/fr active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011150430A2 (fr) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Lockheed Martin Corporation | Dispositifs de stimulation nerveuse à infrarouges implantables pour interfaces de nerfs périphériques et crâniens |
| US20180311508A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-11-01 | Circuit Therapeutics, Inc. | System for optogenetic therapy |
| US20220015930A1 (en) * | 2018-12-06 | 2022-01-20 | Universiteit Gent | Method for integrating an electronic circuit in or on a stent |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ALMASRI REEM M ET AL: "Emerging trends in the development of flexible optrode arrays for electrophysiology", APL BIOENGINEERING, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, 2 HUNTINGTON QUADRANGLE, MELVILLE, NY 11747, vol. 7, no. 3, 7 September 2023 (2023-09-07), XP012277590, DOI: 10.1063/5.0153753 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117563149A (zh) | 2024-02-20 |
| NL2038129A (en) | 2024-09-18 |
| BE1031381A1 (fr) | 2024-09-19 |
| LU507674B1 (fr) | 2025-01-06 |
| NL2038129B1 (en) | 2025-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Ultrasound-modulated optical tomography of absorbing objects buried in dense tissue-simulating turbid media | |
| Astratov et al. | Photonic nanojets for laser surgery | |
| Motz et al. | Optical fiber probe for biomedical Raman spectroscopy | |
| Pashaie et al. | Single optical fiber probe for fluorescence detection and optogenetic stimulation | |
| Stremplewski et al. | Periscope for noninvasive two-photon imaging of murine retina in vivo | |
| Sarbadhikary et al. | Paradigm shift in future biophotonics for imaging and therapy: miniature living lasers to cellular scale optoelectronics | |
| CA3089446A1 (fr) | Appareil de decoupe d'un tissu humain ou animal comportant un coupleur optique | |
| Xue et al. | Implantable photonic neural probes with out-of-plane focusing grating emitters | |
| BE1031381B1 (fr) | Dispositif de stimulation optique interventionnel | |
| Nemati et al. | Optical model for light distribution during transscleral cyclophotocoagulation | |
| Imperato et al. | Single-shot quantitative aberration and scattering length measurements in mouse brain tissues using an extended-source Shack-Hartmann wavefront sensor | |
| CN111939482A (zh) | 柔性植入式神经光电极的光学器件及其设计、制备方法 | |
| JP2008224979A (ja) | 光照射ファイバ及び光照射ファイバの製造方法 | |
| WO2018219391A1 (fr) | Apex pour système de guidage d'ondes lumineuses, instrument chirurgical et unité laser présentant ledit apex | |
| Wu et al. | Waveguiding and focusing in a bio-medium with an optofluidic cell chain | |
| Borglin et al. | Annular Beam Shaping in Multiphoton Microscopy to Reduce Out‐of‐Focus Background | |
| Darafsheh et al. | Integrated microsphere arrays: light focusing and propagation effects | |
| Cao et al. | Self-localized ultrafast pencil beam for volumetric multiphoton imaging | |
| Darafsheh et al. | Focusing capability of integrated chains of microspheres in the limit of geometrical optics | |
| Roblyer et al. | Review of shortwave infrared imaging and spectroscopy in tissue | |
| Ramstein et al. | In vivo and noninvasive measurement of a songbird head’s optical properties | |
| KR101911869B1 (ko) | 광 감응성입자가 도포된 세포배양기판을 이용하여 국소적 신경활성 억제를 위한 광 패턴 조사 시스템 및 조사 방법 | |
| Yao et al. | Control of rabbit dura mater optical properties with osmotical liquids | |
| Zhao et al. | Optical Wavefront Shaping in Biomedical Photoacoustics | |
| Piscopo et al. | Focusing supercontinuum laser through multimode optical fibers beyond the fiber facet: overcoming challenges with ps-pulsed sources |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20250401 |