[發(fā)明專利]一種經(jīng)顱電磁同步刺激系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711448942.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN107929938B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61N1/20
• 分類號(hào): A61N1/20;A61N1/08;A61N2/04
• 代理公司: 北京開陽(yáng)星知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 要然

本發(fā)明涉及一種經(jīng)顱電磁同步刺激系統(tǒng)。該系統(tǒng)，包括硬件控制單元、經(jīng)顱磁刺激單元和經(jīng)顱直流電刺激單元。硬件控制單元通過(guò)總線控制模式分別控制經(jīng)顱磁刺激單元和經(jīng)顱直流電刺激單元。本發(fā)明的經(jīng)顱電磁同步刺激系統(tǒng)，通過(guò)硬件控制單元分別控制經(jīng)顱磁刺激單元和經(jīng)顱直流電刺激單元，實(shí)現(xiàn)了tDCS和rTMS的同步實(shí)施，直流電刺激持續(xù)性針對(duì)某些區(qū)域以提高或降低興奮性，同時(shí)疊加rTMS的脈沖磁場(chǎng)調(diào)節(jié)興奮性，進(jìn)一步放大調(diào)節(jié)效應(yīng)，達(dá)到強(qiáng)化或弱化腦網(wǎng)絡(luò)功能性連接的目的，從而改善神經(jīng)功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種經(jīng)顱電磁同步刺激系統(tǒng)。

背景技術(shù)

TMS(Transcranial Magnetic Stimulation，經(jīng)顱磁刺激)是一種利用脈沖磁場(chǎng)作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(主要是大腦)，改變皮層神經(jīng)細(xì)胞的膜電位，使之產(chǎn)生感應(yīng)電流，影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)電活動(dòng)，從而引起一系列生理生化反應(yīng)的磁刺激技術(shù)。

TMS裝置包括電容器和感應(yīng)器(產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)的線圈)兩個(gè)主要部分。其主要原理是法拉第電磁感應(yīng)理論，電容器儲(chǔ)存大量的電荷，在極短時(shí)間內(nèi)放電，脈沖式的電流通過(guò)感應(yīng)器的感應(yīng)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)能無(wú)衰減地穿過(guò)頭皮、顱骨和腦脊液等組織，在神經(jīng)組織中產(chǎn)生反向的感應(yīng)電流(如圖1所示)。感應(yīng)電流使大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生去極化或超級(jí)化，從而改變神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，當(dāng)達(dá)到動(dòng)作電位閾值時(shí)可產(chǎn)生動(dòng)作電位，并進(jìn)一步引起電生理和功能的變化，其最終既可引起短暫性腦功能的興奮或抑制，也可以產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)程皮層可塑性的改變。

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS，repetitiveTranscranial Magnetic Stimulation)，是指成串的磁刺激，按照一定的頻率和強(qiáng)度，作用于大腦皮層的某一區(qū)域，通過(guò)時(shí)變的磁場(chǎng)作用于大腦皮層產(chǎn)生感應(yīng)電流從而改變大腦皮層的興奮性(包括刺激部位和與刺激部位存在功能連接的其他腦區(qū))。rTMS對(duì)皮層興奮性的調(diào)節(jié)與刺激頻率相關(guān)，低頻rTMS(≤1Hz)可降低大腦皮層的興奮性，反之，高頻rTMS(≥5Hz)可使大腦皮層的興奮性增高(如圖2所示)。

經(jīng)顱直流電刺激(Transcranial Direct Current Stimulation，tDCS)是一種非侵入性的、利用恒定、低強(qiáng)度直流電(0.5mA-3mA)調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)。

tDCS設(shè)備有兩個(gè)不同的電極及其供電裝置，外加一個(gè)控制軟件設(shè)置刺激類型的輸出。刺激方式包括3種，即正極刺激、負(fù)極刺激和偽刺激。正極刺激通常能增強(qiáng)刺激部位神經(jīng)元的興奮性，負(fù)極刺激則降低刺激部位神經(jīng)元的興奮性。偽刺激多是作為一種對(duì)照刺激。一般而言，在頭皮部進(jìn)行正負(fù)極刺激產(chǎn)生的即刻效應(yīng)為極性依賴性的興奮性變化，正極刺激能增加局部皮層神經(jīng)元的興奮性(增加神經(jīng)元的點(diǎn)燃率及對(duì)突觸輸入的反應(yīng)性)，負(fù)極刺激則降低局部皮層神經(jīng)元的興奮性，這種極性變化是通過(guò)影響神經(jīng)元的靜息膜電位而實(shí)現(xiàn)的。神經(jīng)元通過(guò)放電頻率改變對(duì)靜態(tài)電場(chǎng)(直流電)起反應(yīng)。因此，當(dāng)tDCS的正極靠近神經(jīng)元胞體或樹突時(shí)，神經(jīng)元自發(fā)放電增加，而電場(chǎng)方向顛倒時(shí)神經(jīng)元放電減少。

rTMS和tDCS技術(shù)對(duì)腦功能疾病的患者具有一定的療效，可以使神經(jīng)行為功能好轉(zhuǎn)。

但是，由于rTMS和tDCS的作用機(jī)制不同，目前都是采用單獨(dú)rTMS或單獨(dú)tDCS治療。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種經(jīng)顱電磁同步刺激系統(tǒng)，通過(guò)硬件控制單元分別控制經(jīng)顱磁刺激單元和經(jīng)顱直流電刺激單元，實(shí)現(xiàn)了tDCS和rTMS的同步實(shí)施，直流電刺激持續(xù)性針對(duì)某些區(qū)域以提高或降低興奮性，同時(shí)疊加rTMS的脈沖磁場(chǎng)調(diào)節(jié)興奮性，進(jìn)一步放大調(diào)節(jié)效應(yīng)，達(dá)到強(qiáng)化或弱化腦網(wǎng)絡(luò)功能性連接的目的，從而改善神經(jīng)功能。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：