[發明專利]三角網個性化多線圈經顱磁刺激陣列及其控制方法

有效

• 申請號: 202010543509.6
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111643817B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 于海濤;舒洪玉;王江;劉晨;劉靜
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61N2/02
• 分類號: A61N2/02
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明公開了三角網個性化多線圈經顱磁刺激陣列及其控制方法，屬于經顱磁刺激技術領域。該陣列包括：一系列能夠被上位機控制選通方向的六棱柱形連接節點，一系列組成等邊三角形的線圈段。本發明提供的三角網個性化多線圈磁刺激陣列中，利用線圈段和節點組成一系列相鄰的等邊三角形刺激單元，通過上位機對節點的選通方向和下引方向的控制，實現了個性化的磁刺激。利用本發明提出的新型經顱磁刺激線圈陣列，可以在全腦域多個部位同步進行刺激，與傳統多線圈磁刺激陣列不同點在于能夠選擇刺激單元的形狀、大小和位置。該線圈陣列刺激形式和刺激位置的靈活多變，能夠實現對于經顱磁刺激的個性化要求。

技術領域

本發明涉及經顱磁刺激技術領域，尤其是一種三角網個性化多線圈經顱磁刺激陣列及其控制方法，能夠實現個性化經顱磁刺激。

背景技術

由于頭部各部分的磁導率基本相同，磁場通過如顱骨或頭皮等高阻抗組織時，其磁場強度幾乎不會發生衰減，進而不會因為高阻抗組織的存在而影響腦組織中感應電流的強度，如圖1。人腦中，頭皮、脂肪和骨骼的阻抗較高，而感應電流與腦內組織的電導率成正比，故感應電流的強度較小，幾乎不會引發大腦疼痛感受器的興奮狀態，故而感受不到疼痛。目前經顱磁刺激技術已經被廣泛應用于腦部功能和認知科學研究。

現有的經顱磁刺激技術大都采用單通道線圈進行刺激，如傳統的O形線圈或8字形線圈，這種刺激方式在同一時刻只能對一個部位進行刺激。隨著醫療技術和工程科學的發展，單通道的磁刺激裝置已經不能滿足經顱磁刺激的全腦域多部位同步刺激、個性化刺激方式以及準確的刺激定位等更高的要求，因此發展出了多線圈磁刺激的治療方式。

多通道磁刺激的研究始于1998年芬蘭赫爾辛基大學Ruohonen等人將幾個結構簡單的單個線圈按照一定的空間排布規律進行布置的研究。現有的多線圈經顱磁刺激技術大都采用方形(如圖2.a)、圓形(如圖2.b)和直導線形(如圖2.c)多線圈陣列，都是以一定的形狀為基本單元組成網絡結構。其中圓形線圈由于線圈本身形狀的原因，相鄰線圈之間會存在間隔，導致難以得到高分辨率的刺激，其次，圓形線圈的刺激單元尺寸是固定不變的，不能實現刺激面積和形狀的調整。而方形線圈和直導線形線圈雖然解決了圓形線圈分辨率的問題，但由于其特殊的形狀只能夠以矩形或線條的方式進行刺激，很多情況下難以滿足磁刺激的靈活性。

綜上所述，圖2中所示的幾種多線圈經顱磁刺激設計方案存在著分辨率低和形狀局限等不易變通的問題，這也在一定程度上限制了多線圈經顱磁刺激技術的發展。在實現多線圈經顱磁刺激的過程中，根據需求對刺激線圈的形狀、大小和位置進行個性化的調整，這是傳統的多線圈方案無法實現的。本設計針對這一現狀，提出了一種新型的基于三角網結構的三角網個性化多線圈經顱磁刺激陣列及其控制方法。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種由全新的能夠覆蓋全腦域的個性化多線圈經顱磁刺激陣列及其控制方法，利用本發明多線圈經顱磁刺激陣列，可以在全腦域多個部位同時形成多個刺激單元，并能夠根據需求改變刺激單元的形狀和大小(選擇三角形、六邊形或菱形等)。

實現本發明目的的技術方案為：

一種三角網個性化多線圈經顱磁刺激陣列，其特征在于：該陣列是基于三角網結構進行設計，由小等邊三角形緊密排布而形成的網狀多線圈陣列結構；該陣列包括一系列能夠被上位機獨立控制選通方向的六棱柱形連接節點和一系列組成小等邊三角形的線圈段，線圈段通過一系列節點連接成網絡結構；同一節點相對的兩個側面所連接的線圈段之間呈一定角度，使該陣列能夠形成曲面，覆蓋全腦域。

該陣列通過在頭頂的上方由同一節點所連接的兩個處于同一平面內的線圈段呈156°的連接而形成曲面，曲面弧度符合人體頭顱的曲面形狀，整個線圈陣列能夠覆蓋全腦域；該陣列由一系列小等邊三角形組成，每個等邊三角形的邊長為20mm；TMS線圈之間沒有間隔，呈緊密排列。

所述的節點通過上位機進行選通控制，上位機能夠選擇節點內部的電流導通方向，從而讓連接于同一節點的兩個方向的線圈段之間形成通路；上位機能夠選擇節點內部的電流下引方向，使刺激單元形成線圈結構。