[發明專利]基于磁諧振耦合原理的四葉形線圈經顱磁刺激系統

在審

• 申請號: 201710763645.4
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107469233A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 張鎮;艾文杰;鄧斌;魏熙樂;于海濤;劉晨;伊國勝;王江
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61N2/04
• 分類號: A61N2/04
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明涉及經顱磁刺激技術，特別是一種基于磁諧振耦合原理的四葉形線圈經顱磁刺激系統。

背景技術

電磁場作用于生物體時會產生一定的生物效應，這是生物電工領域的發展方向之一。經顱磁刺激(TMS)是一種無創生物刺激技術，它利用時變磁場產生感應電場，引起生物電流在組織中傳導，改變大腦皮層神經細胞的動作電位，影響腦內代謝和神經電活動。自從1985年Barker等人成功地利用磁刺激技術首次在人體上實現大腦皮層的中樞神經刺激以來,TMS就受到人們的廣泛關注。TMS裝置主要包括脈沖電流發生回路和磁刺激線圈，現在常用的線圈有圓形線圈，八字形線圈，四葉形線圈，H形線圈等。然而，存在的線圈拓撲不能將感應電場集中到目標區域并且保持在腦表面上的刺激強度，從而影響著深腦治療效應。刺激強度、深度和聚焦性是評判TMS系統性能最重要的因素。

近年來，科研人員已經進行了大量嘗試來改善TMS系統的刺激深度和焦點的性能。自從Ueno等人在1988年提出了第一個八字形線圈，它在之后的科研和臨床試驗中經常被使用。為了增加TMS系統的應用領域，科研人員提出了四葉形線圈的經顱磁刺激系統。然而，該技術目前還存在一些問題，其中最為突出的是傳統四葉形線圈的刺激強度和深度、刺激的聚焦程度以及刺激效率之間存在不足，不能準確有效地刺激目標。足夠的刺激深度可以使磁刺激儀在人體表面以下的組織上仍有一定的刺激強度，這樣才能對顱內神經組織進行有效的刺激。高聚焦度可以縮小刺激范圍，增強刺激針對性，減少對非靶組織的影響。傳統四葉形線圈作為一種常見的TMS的刺激源構型，其優勢在于能較好的提高刺激聚焦性，但是其刺激的滲透深度降低，而且刺激效率較低，同時，它需要高功率和高電流，不利于TMS的家用化。

在2015年，申請號為201510963482.5的基于磁諧振耦合原理的八字形線圈經顱磁刺激系統文件中，對于基于磁諧振耦合原理的八字形線圈經顱磁刺激系統，能夠增強刺激強度和聚焦性，但該經顱磁刺激系統的刺激靶位只有一處，在兩個源線圈相切點，刺激的效率不高。對于本發明提出的結合磁諧振耦合原理的改進的新型四葉形線圈的經顱磁刺激系統，刺激靶位增加為四處，分別是構成四葉形線圈的四個源線圈相切的切點處，能夠顯著增強刺激區域。從而在醫學應用中增加經顱磁刺激治療效果的效率。

發明內容

針對現有TMS技術存在的不足，本發明提出一種結合磁諧振耦合原理的改進的新型四葉形線圈的經顱磁刺激系統。利用該系統實現在增強刺激強度和聚焦程度的情況下，減少能量供應，同時改進刺激效率，從而實現比傳統四葉形線圈更加準確有效地刺激目標。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供基于磁諧振耦合原理的四葉形線圈經顱磁刺激系統，其中：所述四葉形線圈經顱磁刺激系統包括四組相同的電路拓撲，該電路拓撲包括第一葉片線圈單元A和第二葉片線圈單元B外切構成八字形葉片線圈Ⅰ，第三葉片線圈單元C和第四葉片線圈單元D外切構成八字形葉片線圈Ⅱ；第一葉片線圈單元A包括有第一源線圈、第一諧振線圈，第二葉片線圈單元B包括有第二源線圈、第二諧振線圈，第三葉片線圈單元C包括有第三源線圈、第三諧振線圈，第四葉片線圈單元D包括有第四源線圈、第四諧振線圈；第一源線圈、第二源線圈之間外切，第三源線圈、第四源線圈之間外切，第一源線圈、第三源線圈之間外切，第二源線圈、第四源線圈之間外切。每個線圈單元中的源線圈和諧振線圈都共圓心，并且源線圈的內徑和外徑分別是70mm、80mm，諧振線圈的內徑和外徑分別是30mm、40mm。