[發(fā)明專利]一種基于磁聲耦合效應(yīng)的無創(chuàng)腦深部精準(zhǔn)復(fù)合場(chǎng)刺激裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110390234.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN113101526A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志朋;殷濤;周曉青;馬任;張順起;靳靜娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所
• 主分類號(hào): A61N2/04
• 分類號(hào): A61N2/04;A61N7/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種基于磁聲耦合效應(yīng)的無創(chuàng)腦深部精準(zhǔn)復(fù)合場(chǎng)刺激裝置。該裝置包括，超聲波發(fā)射模塊，用于向目標(biāo)位置發(fā)射超聲波波束；交變磁場(chǎng)發(fā)射模塊，用于向所述目標(biāo)位置提供交變磁場(chǎng)及磁感應(yīng)交變電場(chǎng)；其中，所述超聲波波束與所述交變磁場(chǎng)在所述目標(biāo)位置所成夾角大于0度；所述超聲波波束與所述磁感應(yīng)交變電場(chǎng)在所述目標(biāo)位置所成夾角大于0度。本發(fā)明實(shí)施例解決了永磁體提供的磁場(chǎng)強(qiáng)度小，進(jìn)而導(dǎo)致磁聲耦合刺激電場(chǎng)小，達(dá)不到理想效果的問題，實(shí)現(xiàn)了磁聲耦合電場(chǎng)、磁感應(yīng)交變電場(chǎng)以及超聲場(chǎng)對(duì)被刺激對(duì)象的腦部靶區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)的無創(chuàng)復(fù)合場(chǎng)刺激，具有更好的療效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及經(jīng)顱磁聲刺激技術(shù)，尤其涉及一種基于磁聲耦合效應(yīng)的無創(chuàng)腦深部精準(zhǔn)復(fù)合場(chǎng)刺激裝置。

背景技術(shù)

神經(jīng)調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于腦功能認(rèn)知及腦部神經(jīng)功能性疾病的研究和治療。毫米級(jí)的精準(zhǔn)刺激，尤其是深部腦區(qū)的精準(zhǔn)刺激在腦網(wǎng)路研究、腦功能分區(qū)、學(xué)習(xí)記憶研究、重大腦疾病的發(fā)病機(jī)制研究及診療等領(lǐng)域尤其需要。而有創(chuàng)式的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)則需要打開顱骨進(jìn)行電極植入，手術(shù)和應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)性高，也存在倫理學(xué)限制。因此，能夠無創(chuàng)的實(shí)現(xiàn)對(duì)腦深部精準(zhǔn)刺激的刺激技術(shù)具有非常重要的意義。

常見的無創(chuàng)神經(jīng)電磁刺激如經(jīng)顱直流電刺激、經(jīng)顱磁刺激技術(shù)等，現(xiàn)階段均無法實(shí)現(xiàn)毫米量級(jí)的高空間分辨率，且難以達(dá)到對(duì)深部腦區(qū)的刺激。經(jīng)顱超聲刺激技術(shù)兼具高刺激分辨率、可深部刺激等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)屬于超聲力學(xué)刺激，無法達(dá)到電刺激效果。

經(jīng)顱磁聲刺激是一種可兼顧刺激聚焦性與刺激深度的無創(chuàng)神經(jīng)電刺激技術(shù)。該方法不同于此前直接利用電場(chǎng)磁場(chǎng)變化誘發(fā)電刺激的形式，而是基于導(dǎo)電組織的磁聲耦合效應(yīng)，利用超聲的高聚焦特性，在磁場(chǎng)的存在下，產(chǎn)生與超聲場(chǎng)相同時(shí)空分布的聚焦電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)高空間分辨的無創(chuàng)電刺激。該刺激方法可以實(shí)現(xiàn)包括深部腦區(qū)在內(nèi)的毫米量級(jí)的經(jīng)顱精準(zhǔn)電刺激。

但是，現(xiàn)有的經(jīng)顱磁聲技術(shù)中磁聲耦合聚焦電場(chǎng)強(qiáng)度較低。而磁聲耦合聚焦電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度由聚焦點(diǎn)處的超聲聲壓和靜磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度共同決定的。目前經(jīng)顱磁聲刺激系統(tǒng)中的磁場(chǎng)均為靜磁場(chǎng)，由永磁鐵提供，磁感應(yīng)強(qiáng)度較低，大概0.1T-0.8T。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于磁聲耦合效應(yīng)的無創(chuàng)腦深部精準(zhǔn)復(fù)合場(chǎng)刺激裝置，用以實(shí)現(xiàn)高空間分辨的腦部無創(chuàng)電刺激。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于磁聲耦合效應(yīng)的無創(chuàng)腦深部精準(zhǔn)復(fù)合場(chǎng)刺激裝置，其中包括：

超聲波發(fā)射模塊，用于向目標(biāo)位置發(fā)射超聲波波束；

交變磁場(chǎng)發(fā)射模塊，用于向所述目標(biāo)位置提供交變磁場(chǎng)及磁感應(yīng)交變電場(chǎng)；

其中，超聲波波束與交變磁場(chǎng)在目標(biāo)位置所成夾角大于0度；超聲波波束與所述磁感應(yīng)交變電場(chǎng)在所述目標(biāo)位置所成夾角大于0度。

進(jìn)一步地，超聲波波束與交變磁場(chǎng)在目標(biāo)位置所成夾角為90度；超聲波波束與所述磁感應(yīng)交變電場(chǎng)在所述目標(biāo)位置所成夾角為90度。

進(jìn)一步地，交變磁場(chǎng)發(fā)射模塊包括交變線圈和交變磁場(chǎng)激勵(lì)裝置，交變磁場(chǎng)激勵(lì)裝置用于向交變線圈輸出交變電流。

進(jìn)一步地，交變磁場(chǎng)激勵(lì)裝置包括儲(chǔ)能電容、脈沖整形電路以及可控硅開關(guān)。

進(jìn)一步地，交變線圈為8字形。

進(jìn)一步地，超聲波發(fā)射模塊包括聚焦超聲換能器和脈沖超聲激勵(lì)源，脈沖超聲激勵(lì)源用于向聚焦超聲換能器提供激勵(lì)。

進(jìn)一步地，聚焦超聲換能器包括單陣元聚焦超聲換能器或相控陣聚焦超聲換能器；

脈沖超聲激勵(lì)源的激勵(lì)通道與聚焦超聲換能器的陣元一一對(duì)應(yīng)。

進(jìn)一步地，聚焦超聲換能器還包括控制部，控制部用于通過調(diào)節(jié)激勵(lì)通道的脈沖激勵(lì)參數(shù)，以調(diào)節(jié)相控陣聚焦超聲換能器的焦點(diǎn)位置。