[發明專利]一種基于磁屏蔽筒的量子腦磁圖系統及方法

在審

• 申請號: 201811478606.0
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109567785A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 盛經緯;荀強;何剴彥
• 申請（專利權）人: 北京昆邁生物醫學研究院有限公司
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04
• 代理公司: 北京智沃律師事務所 11620
• 代理人: 李笑丹

本發明公開了一種基于磁屏蔽筒的量子腦磁圖系統及方法，包括量子探測器及陣列系統、環境磁場屏蔽系統、量子探測器控制系統、數據采集與分析系統和刺激與反饋系統，所述量子探測器及陣列系統與所述量子探測器控制系統雙向信號連接，所述量子探測器控制系統、所述刺激與反饋系統與所述數據采集與分析系統信號連接，所述量子探測器及陣列系統外設置有環境磁場屏蔽系統。該發明的技術效果為運營成本低；能夠靈活變動的探測陣列，匹配個體頭部輪廓，提高探測效率，同時可以推廣到不同年齡階段高效信號探測；避免腦磁信號在空間距離上的額外損失，提高絕對信號強度；用磁屏蔽筒代替傳統腦磁圖必備的屏蔽室，節省成本的同時顯著提高磁屏蔽的性能。

技術領域

發明涉及腦磁圖技術領域，具體為一種基于磁屏蔽筒的量子腦磁圖系統及方法。

背景技術

腦磁圖是一種通過測量神經電流在頭外產生的磁場來推斷大腦內部神經元活動的無創腦功能成像方法。腦磁圖具有超高的時間分辨率和較高的空間分辨率，在神經、精神疾病的病灶診斷和認知神經科學研究中有重要的作用。

腦磁場的信號非常微弱，在頭皮外約0.1-1pT。當前商業化的腦磁圖利用超導量子干涉儀(superconducting quantum interference device,SQUID)作為磁場探測的核心器件，但是SQUID需要工作在液氦維持的超導條件下，同時需要建造龐大的磁屏蔽間屏蔽外界磁場的干擾，導致腦磁圖的制造和維護成本非常昂貴。同時，由于維持超低溫杜瓦罐真空隔熱層限制了探測器與頭皮緊密接觸，導致腦磁信號在空間距離上衰減嚴重，信號進一步削弱。

近年來，基于量子操控下光與原子相互作用的量子探測器，也被稱為原子磁強計或原子磁力儀，也被稱為被證明能夠取代SQUID探測腦磁信號。原子磁強計利用堿金屬原子在圓偏振光中極化后隨著外磁場產生偏轉，進而對光的強度進行吸收或線偏振角度進行偏轉，從而反映磁場的大小。當前，原子磁強計探測器已經可以做到小型化，理論極限靈敏度高于SQUIID。同時因為不在需要液氦維持和杜瓦罐，探測器的制造和維護成本能夠大大降低，且探測器可以緊貼頭皮，顯著提高腦磁信號的強度。

目前的腦磁圖系統依然存在以下缺點：

1、現有商業腦磁圖利用超導器件，需要消耗液氦，成本高。

2、現有的商業腦磁圖因為杜瓦罐厚度限制了探測器與頭皮緊密接觸，信號弱。

3、當前商業腦磁圖因為探測陣列固定在杜瓦內層，無法匹配個體頭部輪廓，導致信號進一步降低，尤其是做兒童等頭部較小的受試者時，信號損失嚴重，需要專門再購置一個針對兒童的小型頭盔的設備。

4、當前腦磁圖造價太高，同時需要建造昂貴的屏蔽室，成本高昂。

發明內容

發明的目的在于提供一種基于磁屏蔽筒的量子腦磁圖系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，發明提供如下技術方案：一種基于磁屏蔽筒的量子腦磁圖系統，包括量子探測器及陣列系統、環境磁場屏蔽系統、量子探測器控制系統、數據采集與分析系統和刺激與反饋系統，所述量子探測器及陣列系統與所述量子探測器控制系統雙向信號連接，所述量子探測器控制系統、所述刺激與反饋系統與所述數據采集與分析系統信號連接，所述量子探測器及陣列系統外設置有環境磁場屏蔽系統。

優選的，所述量子探測器及陣列系統包括探測頭盔，所述探測頭盔上開設有若干個陣列排列的插槽，所述插槽上安裝有量子探測器，所述量子探測器為基于量子操控技術的原子磁強計。

優選的，所述量子探測器為腦磁場探測的基本元件，所述量子探測器由堿金屬氣室、光源、加熱片、光學元件、光電探測器和調制線圈組成。

所用的光學元件主要作用是激光的起偏，如圓偏振、線偏振，以及激光的檢偏。