[發(fā)明專利]一種獲得用于發(fā)射穿顱聚焦超聲的超聲發(fā)射序列的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410829230.9
• 申請(qǐng)日: 2014-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104548390B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭海榮;牛麗麗;王叢知;錢明;肖楊;孟龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): A61N7/00
• 分類號(hào): A61N7/00;A61N7/02;A61B5/055;A61B6/03
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 王濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于超聲腦刺激技術(shù)，特別是關(guān)于一種獲得用于發(fā)射穿顱聚焦超聲的超聲發(fā)射序列的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)老齡化和日漸加深的心理壓力等因素的影響，世界范圍內(nèi)包括帕金森病、肌張力失常、強(qiáng)迫癥、抑郁癥、癲癇等神經(jīng)精神疾病患者的數(shù)量急劇增加，目前全球患者已逾五億六千萬(wàn)。德國(guó)的科學(xué)家報(bào)道了電刺激下犬的大腦皮層可引發(fā)特定的軀體反應(yīng)。這一重大發(fā)現(xiàn)，在此后的一個(gè)世紀(jì)催生了大腦電刺激、磁刺激、神經(jīng)植入等系列干預(yù)技術(shù)，極大促進(jìn)了人們對(duì)腦皮層功能定位的認(rèn)識(shí)和腦疾病研究?jī)x器的研發(fā)，并開(kāi)啟了情感、記憶、認(rèn)知等腦功能調(diào)控和心理、精神疾病干預(yù)治療的新篇章。

神經(jīng)系統(tǒng)是機(jī)體內(nèi)起主導(dǎo)作用的系統(tǒng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)介導(dǎo)情緒、注意、學(xué)習(xí)、記憶等高級(jí)功能的產(chǎn)生，參與感覺(jué)的產(chǎn)生以及隨意運(yùn)動(dòng)的發(fā)起。神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮多種功能的功能單位，神經(jīng)元之間通過(guò)突觸形成網(wǎng)絡(luò)，彼此聯(lián)絡(luò)，傳遞信息，形成感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)又可分為若干子系統(tǒng)，如感覺(jué)中的視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)及體表觸覺(jué)等，其功能的實(shí)施依賴于不同類型、處于神經(jīng)系統(tǒng)不同部位細(xì)胞之間精準(zhǔn)聯(lián)系而形成的神經(jīng)環(huán)路。神經(jīng)環(huán)路是聯(lián)系分子細(xì)胞功能與整體行為功能之間的橋梁，特定功能神經(jīng)環(huán)路的研究有利于理解神經(jīng)環(huán)路的形成與修飾，信息編碼、加工與處理，以及其與行為間關(guān)系，從而可更深層次了解腦的工作原理。

神經(jīng)調(diào)控是研究神經(jīng)環(huán)路的一種有效手段，腦深部電刺激(Deep brain stimulation,DBS)，亦稱“腦起搏器”，是一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病外科與電子技術(shù)相結(jié)合的新療法，采用立體定向手術(shù)，將微電極植入患者的腦內(nèi)靶點(diǎn)，通過(guò)可控的電刺激抑制靶點(diǎn)細(xì)胞的異常功能，達(dá)到有效干預(yù)疾病的目的(參見(jiàn)中國(guó)專利CN 102470247 A，CN 102762253 A4】)。該技術(shù)是目前唯一能夠與大腦深部直接接觸并干預(yù)大腦活動(dòng)、治療大腦疾病的技術(shù)手段，自1987年首次被用于震顫的控制以來(lái)，全世界共有超過(guò)10萬(wàn)名患者植入了DBS裝置，為眾多難治性的腦疾病如抑郁癥、帕金森病、難治性癲癇、肌張力失調(diào)、頑固性疼痛等提供了一種有效的新型干預(yù)方法【Halpem CH,Samadani U,Litt B,et a1.Deep brain stimulation for epilepsy.Neurotherapeutics,2008,5(1)：59-67.】。

經(jīng)顱直流電刺激(transcranial direct current stimulatioin,tDCS)和經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)等技術(shù)是無(wú)痛無(wú)創(chuàng)的檢測(cè)和治療技術(shù)。前者經(jīng)由兩個(gè)鹽水浸濕的頭皮貼附電極片向顱內(nèi)特定區(qū)域輸入恒定電流，改變大腦表面神經(jīng)元膜電位的去極化或超極化方向，從而改變自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的皮質(zhì)興奮性【CN 202538169 U】。TMS由放置于頭皮上的磁性線圈產(chǎn)生的瞬時(shí)、高伏脈沖產(chǎn)生一個(gè)垂直于線圈平面的磁場(chǎng)域，幾乎無(wú)衰減地通過(guò)頭皮和顱骨，到達(dá)大腦的深部組織并產(chǎn)生感應(yīng)電流，使神經(jīng)細(xì)胞去極化并產(chǎn)生誘發(fā)電位。通過(guò)單脈沖、雙脈沖和重復(fù)經(jīng)顱磁刺激等模式，調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞的興奮或抑制特性，從而調(diào)節(jié)皮層的功能(參見(jiàn)中國(guó)專利CN 102462892 A及美國(guó)專利US 6827681 B2以及Kirton A,Chen R,Friefeld S,Gunraj C,Pontigon A-M,et al.(2008)Contralesional repetitive transcranial magnetic stimulation for chronic hemiparesis in subcortical paediatric stroke:a randomised trial.The Lancet Neurology 7:507-513.)。兩種技術(shù)均用于評(píng)價(jià)神經(jīng)電生理傳導(dǎo)通路，以及抑郁癥、癲癇、中風(fēng)、精神分裂癥、自閉癥等疾病的神經(jīng)康復(fù)治療。

微量藥物泵技術(shù)(Drug Delivery Pump)通過(guò)在精確位置植入泵裝置直接給藥的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)調(diào)控(參見(jiàn)美國(guó)專利US 6609030 B1)。由于藥物直接作用到局部，有效減少了用藥劑量，減少了副作用。長(zhǎng)期通過(guò)植入泵鞘內(nèi)使用巴氯芬已經(jīng)成為治療難治性脊髓或者大腦起源的痙攣的基本方法。光感基因神經(jīng)調(diào)控(Optogenetics)是探索神經(jīng)環(huán)路的有力工具(參見(jiàn)中國(guó)專利CN 102283145 A及美國(guó)專利US 20140142664 A1)。其基本原理是將視蛋白基因加上特異啟動(dòng)子通過(guò)病毒轉(zhuǎn)染導(dǎo)入特定的神經(jīng)元類群，并通過(guò)不同參數(shù)的光刺激，來(lái)改變?cè)撋窠?jīng)元的生理活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所屬神經(jīng)通路的調(diào)控。