[發(fā)明專(zhuān)利]一種經(jīng)顱超聲刺激增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710986851.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107510900A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張大曲;孫俊峰;李航道;童善保
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61N7/00
• 分類(lèi)號(hào): A61N7/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及經(jīng)顱超聲刺激神經(jīng)調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種經(jīng)顱超聲刺激增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(Brain Derived Neurotrophic Factor，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子)表達(dá)的裝置及方法。

背景技術(shù)

經(jīng)顱超聲刺激作為新興的大腦功能調(diào)控技術(shù)，相較于現(xiàn)常用的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)(腦深部電刺激、經(jīng)顱直流電刺激、經(jīng)顱磁刺激等)，具有無(wú)創(chuàng)性、高空間分辨率、穿透深度高、易與其他技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)特定功能區(qū)域進(jìn)行靶向刺激，因此引起了眾多研究人員的關(guān)注，應(yīng)用前景被廣泛看好。近年來(lái)，超聲刺激技術(shù)研究領(lǐng)域不斷取得重大進(jìn)展，已有實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)顱超聲刺激不僅能誘發(fā)或抑制神經(jīng)電活動(dòng)，還可以通過(guò)刺激海馬體增加神經(jīng)新生以及BDNF的表達(dá)水平。以上研究表明經(jīng)顱超聲神經(jīng)刺激作為一種新興的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

BDNF在神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，對(duì)神經(jīng)元的生存、生長(zhǎng)、分化和功能起著重要的作用，因此BDNF可以增加與學(xué)習(xí)、記憶和應(yīng)激反應(yīng)等認(rèn)知功能相關(guān)的腦回路的神經(jīng)可塑性，并且BDNF可以促進(jìn)損傷后的神經(jīng)元修復(fù)。目前已經(jīng)有大量研究表明BDNF對(duì)治療阿爾茲海默癥、精神分裂癥、抑郁癥、腦梗死等多種神經(jīng)衰退性疾病具有重要作用。目前臨床主要通過(guò)藥物治療來(lái)提高中樞系統(tǒng)BDNF水平，但是完整的腦血屏障阻礙了BDNF作為成熟的蛋白質(zhì)進(jìn)入腦組織，進(jìn)而減弱治療效果。現(xiàn)有的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)也較難準(zhǔn)確地直接刺激位于深部腦區(qū)的海馬，從而影響其提高BDNF水平的效能。因此，本發(fā)明提出通過(guò)刺激淺表腦區(qū)以增加位于深部的海馬區(qū)的BDNF表達(dá)的方法，以為提高中樞系統(tǒng)BDNF水平提供一種簡(jiǎn)單便捷可靠的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種經(jīng)顱超聲刺激增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的裝置及方法，以通過(guò)刺激前額葉而增加海馬體的BDNF表達(dá)水平，為多種神經(jīng)衰退性疾病的治療提供了途徑。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種經(jīng)顱超聲刺激增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的裝置，包括：

第一信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生預(yù)設(shè)的方波形參數(shù)的信號(hào)；

第二信號(hào)發(fā)生器，用于在所述第一信號(hào)發(fā)生器輸出的方波的觸發(fā)下產(chǎn)生預(yù)設(shè)的正弦波形參數(shù)的脈沖信號(hào)；

功率放大器，用于將所述第二信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大，并激勵(lì)超聲換能器產(chǎn)生超聲刺激波；

超聲換能器，用于接收所述功率放大器輸出的信號(hào)并轉(zhuǎn)換產(chǎn)生所述超聲刺激波，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦部區(qū)域的超聲刺激。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括換能器-頭皮耦合模塊，用于將所述超聲刺激波精確定位至腦部區(qū)域。

進(jìn)一步地，所述換能器-頭皮耦合模塊采用準(zhǔn)直器，以將所述超聲換能器產(chǎn)生的低強(qiáng)度超聲通過(guò)所述準(zhǔn)直器精確定位到腦部區(qū)域。

進(jìn)一步地，經(jīng)顱超聲刺激的所述腦部區(qū)域?yàn)榍邦~葉。

進(jìn)一步地，所述第一信號(hào)發(fā)生器為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其輸出信號(hào)的頻率為1kHz～3kHz。

進(jìn)一步地，所述第二信號(hào)發(fā)生器為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其輸出的脈沖信號(hào)的基頻為0.35MHz～0.75MHz。

進(jìn)一步地，所述超聲刺激波的超聲刺激參數(shù)為：空間峰值脈沖峰值聲強(qiáng)為1～8W/cm²，脈沖重復(fù)頻率為1kHz～3kHz。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種經(jīng)顱超聲刺激增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的方法，包括如下步驟：

步驟一，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖式的電壓信號(hào)；

步驟二，通過(guò)功率放大器將步驟一產(chǎn)生的脈沖信號(hào)放大至超聲換能器所需的高壓脈沖信號(hào)；

步驟三，利用超聲換能器在功率放大器輸出的高壓脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生超聲刺激波，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦部區(qū)域的超聲刺激。

進(jìn)一步地，于步驟一中，先利用第一信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生預(yù)設(shè)的方波形參數(shù)的信號(hào)，再利用第二信號(hào)發(fā)生器在所述第一信號(hào)發(fā)生器輸出的方波的觸發(fā)下產(chǎn)生預(yù)設(shè)的正弦波形參數(shù)的脈沖信號(hào)。

進(jìn)一步地，于步驟三中，采用換能器-頭皮耦合模塊將所述超聲刺激波精確定位至腦部區(qū)域。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出一種經(jīng)顱超聲刺激增加腦源性神經(jīng)影響因子表達(dá)的方法，通過(guò)函數(shù)信號(hào)器產(chǎn)生脈沖式的電壓信號(hào)，再經(jīng)功率放大器放大至超聲換能器所需的高壓脈沖信號(hào)，而后通過(guò)超聲換能器得到超聲刺激信號(hào)，對(duì)前額葉腦組織進(jìn)行刺激，實(shí)現(xiàn)了高空間分辨率且無(wú)創(chuàng)地提高特定腦區(qū)中BDNF的表達(dá)的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種經(jīng)顱超聲刺激增加神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá)的裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中超聲參數(shù)示意圖；