[發明專利]一種結合預設頻率和生物電反饋的變頻磁刺激系統

有效

• 申請號: 202010744174.4
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111840803B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 王欣;劉志朋;殷濤;靳靜娜;馬任
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院生物醫學工程研究所
• 主分類號: A61N2/04
• 分類號: A61N2/04;A61B5/388
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種結合預設頻率和生物電反饋的變頻磁刺激系統，有相連接的用于采集生物體神經電信號的神經電信號采集模塊和用于提取神經電信號主頻序列的頻率提取模塊，相連接的磁刺激器主機和用于向生物體輸出磁刺激的線圈，以及反饋控制模塊和用于預先設定磁刺激重復頻率的頻率預設模塊，頻率預設模塊的輸出分別連接磁刺激器主機和反饋控制模塊的輸入端，反饋控制模塊的輸入端還連接頻率提取模塊的輸出端，反饋控制模塊的輸出端連接磁刺激器主機的輸入端，用于向磁刺激器主機輸入結合預設的磁刺激重復頻率和神經電信號主頻序列產生的頻率控制信號，磁刺激器主機的輸入端還連接有刺激強度和脈沖個數設置模塊。本發明能更加有效地調控神經元活動。

技術領域

本發明涉及一種變頻磁刺激系統。特別是涉及一種結合預設頻率和生物電反饋的變頻磁刺激系統。

背景技術

重復經顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)是一種腦刺激技術，廣泛應用于腦功能、腦網絡及腦回路等研究。

重復頻率是rTMS腦研究的重要參數。通常認為，高頻rTMS用于易化皮層興奮性，低頻rTMS用于抑制皮層興奮性。在實際研究中，通常是根據觀察刺激效果或者已有文獻中的研究結果，給定一個預設頻率進行重復刺激。腦神經節律的振蕩頻率通常為1-100Hz，通常，預設頻率下的重復刺激只能與特定頻段的神經振蕩形成共振，不能與刺激靶點處的神經振蕩形成全面的共振。腦功能通常是由多個節律的振蕩共同形成的。因此，在進行經顱磁刺激腦功能研究時，采用預設頻率的重復刺激未考慮刺激靶點處本身的神經振蕩，并不能完全與腦功能相關的刺激靶點處所有神經振蕩形成共振，刺激效果具有一定局限性。

因此，已有預設頻率重復磁刺激不能與刺激靶點處的神經振蕩形成全面共振。本發明提出結合預設頻率和生物電反饋的磁刺激裝置及方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠與靶點處神經振蕩形成更貼合的共振，能更加有效地調控神經元活動的結合預設頻率和生物電反饋的變頻磁刺激系統。

本發明所采用的技術方案是：一種結合預設頻率和生物電反饋的變頻磁刺激系統，包括有：相連接的用于采集生物體神經電信號的神經電信號采集模塊和用于提取神經電信號主頻序列的頻率提取模塊，以及相連接的磁刺激器主機和用于向生物體輸出磁刺激的線圈，還設置有反饋控制模塊和用于預先設定磁刺激重復頻率的頻率預設模塊，其中，所述頻率預設模塊的輸出分別連接磁刺激器主機和反饋控制模塊的輸入端，所述反饋控制模塊的輸入端還連接頻率提取模塊的輸出端，所述反饋控制模塊的輸出端連接磁刺激器主機的輸入端，用于向磁刺激器主機輸入結合預設的磁刺激重復頻率和神經電信號主頻序列產生的頻率控制信號，所述磁刺激器主機的輸入端還連接有刺激強度和脈沖個數設置模塊。

所述的頻率預設模塊，是由第一可編程控制器構成，具有三種工作模式：分別為用于預設固定的重復頻率f₁(t)＝F₀、預設隨線性函數變化的重復頻率f₂(t)＝k*t以及預設隨階梯函數變化的重復頻率f₃(t)＝{F₁,F₂,F3,…}，其中，F₀為固定重復頻率，k為頻率變化速率，k0，F₁,F₂,F3,…為階梯重復頻率，所述的頻率預設模塊運行如下步驟：

(5.1)設置刺激序列總時長為h，共有n個刺激段，n2，每個刺激段時長為m，m＝h/n；

(5.2)設定預設頻率序列為X＝{x0,x1,...xn}，作為磁刺激的重復頻率序列，對于第一種工作模式，預設頻率序列X＝{F0,F0,…,F0}，對于第二種工作模式，預設頻率序列X＝{f2(m),f2(2*m),…,f2(n*m)}，對于第三種工作模式，預設頻率序列X＝{F1,F2,…,Fn}；

(5.3)將重復頻率序列X和每個刺激段時長m輸出至磁刺激器主機。