[發(fā)明專利]一種基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110049571.4
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112717286A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 他得安;鄧瞻;李穎;李博藝;孫舒心;趙華亮;劉度為;周昕妍;季思穎
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: A61N7/00
• 分類號: A61N7/00;G16H20/40;G16H40/63
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 王偉珍

本發(fā)明屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)，包括硬件層、三維移動平臺、超聲換能器和聲準(zhǔn)直器，硬件層包括依次通信連接的LCD顯示屏、ARM處理器、FPGA芯片以及高壓脈沖發(fā)射電路。由于高壓脈沖發(fā)射電路發(fā)射的電脈沖信號為周期性脈沖群，因此本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種周期可控的脈沖群的發(fā)射方式，能夠在發(fā)射一定時間的脈沖后，停止發(fā)射一段時間，然后再繼續(xù)發(fā)射，這樣發(fā)射方式能夠有效地避免持續(xù)的脈沖造成的神經(jīng)疲勞問題。此外，通過聲準(zhǔn)直器和三維移動平臺實(shí)現(xiàn)了超聲刺激位置的精確可控，LCD顯示屏方便根據(jù)病情的輕重程度進(jìn)行不同參數(shù)的超聲刺激。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)。

背景技術(shù)

神經(jīng)系統(tǒng)疾病，主要是指發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、周圍神經(jīng)系統(tǒng)以及自主神經(jīng)系統(tǒng)的病征，例如卒中、帕金森病、阿爾茲海默癥等等。據(jù)估計(jì)全球約有4.5億人患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病，神經(jīng)類疾病的發(fā)病原因復(fù)雜多樣，有效的神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)手段能夠減輕患者的痛苦和家庭的生活負(fù)擔(dān)，因此，研制神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療儀器和治療系統(tǒng)具有重要意義。

傳統(tǒng)的預(yù)防和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法是藥物治療，藥物治療具有全身性，副作用大，治療周期長。深部腦刺激技術(shù)需要外科手術(shù)，在腦組織中植入電極，這會造成神經(jīng)系統(tǒng)和組織的創(chuàng)傷。經(jīng)顱直流電刺激通過陰陽兩個電極向腦區(qū)發(fā)出恒定微弱的電流，達(dá)到腦組織細(xì)胞興奮的效果，雖然具有非侵入性，但是空間分辨率太低，無法對大腦的特定區(qū)域進(jìn)行治療。

低強(qiáng)度經(jīng)顱超聲刺激作為一種新型的神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)，具有非侵入、高空間分辨率，高刺激深度的特點(diǎn)，能夠達(dá)到很好的神經(jīng)調(diào)節(jié)和治療效果。目前大多數(shù)經(jīng)顱超聲都是借助信號發(fā)生器和功率放大器產(chǎn)生，設(shè)備龐大、復(fù)雜，操作起來不方便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)，具有這樣的特征，包括：應(yīng)用層、系統(tǒng)層、驅(qū)動層、硬件層、三維移動平臺、固定在三維移動平臺上的超聲換能器以及固定在超聲換能器上的聲準(zhǔn)直器，其中，硬件層包括依次通信連接LCD顯示屏、ARM處理器、FPGA芯片以及高壓脈沖發(fā)射電路，應(yīng)用層運(yùn)行于系統(tǒng)層上，具有顯示在LCD顯示屏上的顯示界面，該顯示界面用于用戶輸入超聲發(fā)射參數(shù)及移動參數(shù)，系統(tǒng)層運(yùn)行于ARM處理器之上，根據(jù)移動參數(shù)向FPGA芯片發(fā)送移動指令，F(xiàn)PGA芯片根據(jù)移動指令驅(qū)動三維移動平臺，使聲準(zhǔn)直器移動到患者頭部的預(yù)定位置，系統(tǒng)層根據(jù)超聲發(fā)射參數(shù)向FPGA芯片發(fā)送超聲發(fā)射指令，然后FPGA芯片根據(jù)超聲發(fā)射指令產(chǎn)生脈沖控制信號，高壓脈沖發(fā)射電路根據(jù)脈沖控制信號發(fā)射電脈沖信號，該電脈沖信號為周期性脈沖群，超聲換能器將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為超聲信號，聲準(zhǔn)直器的底部緊貼在患者頭部的預(yù)定位置，引導(dǎo)超聲信號并縮小超聲信號的聚焦范圍。

在本發(fā)明提供的基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，應(yīng)用層為Android應(yīng)用程序，顯示界面具有開始按鈕、停止按鈕、參數(shù)輸入框及波形顯示部分，開始按鈕與停止按鈕分別控制超聲信號的發(fā)射和終止，參數(shù)輸入框用于輸入超聲發(fā)送參數(shù)及移動參數(shù)，波形顯示部分用于顯示超聲信號的波形，驅(qū)動層包括eDP驅(qū)動程序和SPI驅(qū)動程序，F(xiàn)PGA芯片與ARM處理器通過SPI總線通信連接，系統(tǒng)層通過SPI驅(qū)動程序控制FPGA芯片，通過eDP驅(qū)動程序控制LCD顯示屏。

在本發(fā)明提供的基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，超聲發(fā)射參數(shù)包括中心頻率、脈沖持續(xù)時間、脈沖重復(fù)周期、發(fā)射電壓、刺激時間，中心頻率為0.25MHz-10MHz。

在本發(fā)明提供的基于安卓系統(tǒng)的經(jīng)顱超聲刺激系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，高壓脈沖發(fā)射電路與FPGA芯片通過串行總線和I/O口通信連接，高壓脈沖發(fā)射電路的占空比由脈沖持續(xù)時間和脈沖重復(fù)周期決定，范圍為0％-100％。