[發明專利]用于超聲脊髓刺激的設備和方法

有效

• 申請號: 201780094100.7
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN110997066B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: M·M·阿萊姆;鄭永平
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 北京世峰知識產權代理有限公司 11713
• 代理人: 卓霖;許向彤

1.一種用于超聲刺激脊髓的設備，所述設備包括：

成像模塊，所述成像模塊包括第一組超聲換能器，所述第一組超聲換能器被配置為獲得實時脊髓圖像，第一空間傳感器附接到成像模塊；

圖像識別模塊，所述圖像識別模塊被配置為從所述實時脊髓圖像中選擇脊髓的預定刺激區域，并計算所選擇的刺激區域相對于第二組超聲換能器的位置和取向，并且圖像識別模塊進一步定位所選擇的刺激區域相對于第一組換能器的位置和取向并由第一剛性變換矩陣來表示；

刺激模塊，所述刺激模塊包括第二組超聲換能器，所述第二組超聲換能器被配置為在所計算的相對位置和取向處刺激脊髓的所選擇的刺激區域，第二空間傳感器被附接到所述刺激模塊；以及

控制模塊，所述控制模塊被配置為協調所述成像模塊、所述圖像識別模塊和所述刺激模塊，以在至少兩個刺激周期中操作，使得在所述至少兩個刺激周期的每一個中，通過所述成像模塊獲得第一實時脊髓圖像，通過所述圖像識別模塊選擇所述預定刺激區域并計算所選擇的刺激區域相對于所述第二組換能器的位置和取向，并且所述刺激模塊將超聲刺激施加于脊髓的所選擇的刺激區域，

其中，接收器附接到所述控制模塊并且被配置為在空間中產生磁場，

其中，第一空間傳感器和第二空間傳感器感測磁場的強度和磁場的大小變化，第一空間傳感器和第二空間傳感器的相對位置和取向以及因此的第一組超聲換能器和第二組超聲換能器的相對位置和取向被計算并由第二剛性變換矩陣表示，利用第一剛性變換矩陣和第二剛性變換矩陣，計算所選擇的刺激區域相對于所述第二組超聲換能器的位置和取向；

其中，在脊髓的所選擇的刺激區域相對于第二組超聲換能器的位置和取向的計算中，采用第三剛性變換矩陣以補償計算中的不準確性源。

2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一組超聲換能器和所述第二組超聲換能器是布置在換能器陣列內的同一組超聲換能器。

3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述換能器陣列是柔性的。

4.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一組超聲換能器和/或第二組超聲換能器以一維或二維布置為換能器陣列。

5.根據權利要求1所述的設備，其中，第一組換能器和第二組換能器在使用中位于患者的皮膚表面上。

6.根據權利要求1所述的設備，其中，所述控制模塊還被配置為協調所述成像模塊、所述圖像識別模塊和所述刺激模塊，使得在所述至少兩個刺激周期的每一個周期中，在通過所述刺激模塊對脊髓的所述所選擇的刺激區域施加超聲刺激的同時或之后，所述成像模塊獲得第二實時脊髓圖像，所述識別模塊從所述第二實時脊髓圖像中識別出所述脊髓的實際刺激區域，并且所述控制模塊基于實際刺激區域與預定刺激區域之間的差異來調節所述識別模塊和/或刺激模塊。

7.根據權利要求6所述的設備，其中所述差異包括所述實際刺激區域與所述預定刺激區域之間的位置、輪廓和/或大小的差異。

8.根據權利要求6所述的設備，其中，所述差異包括肌肉在所述實際刺激區域處的誘發響應。

9.根據權利要求6所述的設備，其中，調節所述識別模塊包括以下步驟中的至少一項：(1)優化所述識別模塊的圖像識別算法，以從所述第一實時脊髓圖像中選擇所述脊髓的預定刺激區域；(2)補償所述所選擇的刺激區域相對于所述第二組超聲換能器的位置和取向的計算。

10.根據權利要求6所述的設備，其中，調節所述刺激模塊包括調節以下各項中的至少一項：超聲束的焦點、聚焦區域、強度和頻率，以及所述刺激周期的占空比、重復率和持續時間。

11.如權利要求1所述的設備，其中，還包括反饋模塊，所述反饋模塊被配置成接收代表來自脊髓的預定刺激區域的受神經支配的肌肉的肌肉收縮的信號，并且所述控制模塊基于所述信號調節所述識別模塊和/或所述刺激模塊。