[發明專利]基于功能性近紅外導向的經顱磁刺激系統及方法

有效

• 申請號: 202011173615.6
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112274779B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 李增勇;謝暉;張騰宇;張靜莎;徐功鋮;霍聰聰;劉穎
• 申請（專利權）人: 國家康復輔具研究中心
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455;A61N2/04
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 宋教花

1.一種基于功能性近紅外導向的經顱磁刺激系統，其特征在于，包括：

功能性近紅外-經顱磁刺激耦合模塊，用于同步采集經顱磁刺激對受試者腦區產生激活或抑制的前、中、后期的實時腦血氧信號；

近紅外檢測模塊，用于根據所采集的腦血氧信號判定和校準靶點位置，檢測磁刺激對靶向腦區的激活或抑制程度，并且實時在線調整磁刺激參數；

腦功能分析模塊，用于通過分析所采集的腦血氧信號，檢測多頻段下的經顱磁刺激對腦功能的影響及變化，評價并反饋磁刺激對受試者的動態腦功能的影響效果，

所述近紅外檢測模塊具有可視化系統，若進行磁刺激時反應點偏離靶點，則需對刺激靶點進行校正，從而能夠判定靶點是否需要被調整，并且當靶點校正完畢后，該可視化系統能夠在刺激狀態下，呈現實時的可視化腦區激活圖，同時實時顯示腦區的激活程度。

2.根據權利要求1所述的基于功能性近紅外導向的經顱磁刺激系統，其特征在于，所述功能性近紅外-經顱磁刺激耦合模塊包括功能性近紅外模塊與經顱磁刺激模塊，所述經顱磁刺激模塊包括8字形線圈，線圈的內圈能夠容納所述功能性近紅外光譜模塊所包括的近紅外光源、探頭，以及小間距接收探頭，并且至少有一個功能性近紅外通道位于靶點上方。

3.根據權利要求1所述的基于功能性近紅外導向的經顱磁刺激系統，其特征在于，所述功能性近紅外光譜模塊用于腦血氧信號的同步采集，腦血氧信號的同步采集包括對靶向腦區及對側半球的相同區域進行同步采集。

4.根據權利要求1所述的基于功能性近紅外導向的經顱磁刺激系統，其特征在于，所述腦功能分析模塊包括腦區激活模塊和大腦半球偏側性模塊，所述腦區激活模塊用于對所采集的腦血氧信號進行連續小波變換得出多頻段的小波幅值系數，所述大腦半球偏側性模塊用于根據小波幅值系數計算出多頻段的側偏化指數，從而評價并反饋受試者的動態腦功能。

5.一種使用根據權利要求1至4中任一項所述的基于功能性近紅外導向的經顱磁刺激系統的方法，包括以下步驟：

將經顱磁刺激時同步采集到的近紅外血氧信號輸入至近紅外檢測模塊，通過近紅外檢測模塊中的可視化系統來判定靶點是否需要被調整，若進行磁刺激時反應點偏離靶點，則需對刺激靶點進行校正；當靶點校正完畢后，通過可視化系統繼續檢測磁刺激是否對靶點的血氧信號產生了有效的激活/抑制作用，

將經顱磁刺激時同步采集到的近紅外血氧信號同時輸入腦功能分析模塊，對信號進行數據預處理；

對預處理后的數據進行連續小波變換，通過腦功能分析模塊計算小波幅值和偏側化指數；

根據腦區激活及偏側化評價腦功能變化，反饋經顱磁刺激效果，進一步制定個性化刺激方案。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，數據預處理使用采用移動標準偏差、樣條插值方法、獨立成分分析方法有效去除物理噪聲和運動偽影，并使用小間距探頭去除頭皮血氧信號。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，連續小波變換使用復數域的Molet小波作為母小波，對預處理后的各個通道的信號進行連續小波變換，用于獲得腦血氧信號時間序列在頻域上的主要組成成分。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，將小波變換后的結果在時域內進行平均，能夠得到每個氧合血紅細胞信號在每一個時刻和頻率下的小波幅值，由此能夠在多頻段下評價經顱磁刺激對大腦皮層激活及大腦偏側性的影響。