[發明專利]一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激裝置與方法

在審

• 申請號: 202110981703.7
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113679947A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張帥;武健康;許家悅;黨君武;趙明康;王宏斌;黃明輝;焦立鵬;郭梁;鄭天予;徐桂芝
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61N2/02
• 分類號: A61N2/02;A61N2/04;A61N7/00;A61B5/00;A61B5/388
• 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: 蔡運紅

本發明為一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激裝置與方法，該裝置包括超聲探頭、磁場發生組件和信號采集組件；磁場發生組件包括操作臺和亥姆霍茲線圈；其特征在于，亥姆霍茲線圈放置在操作臺上，且連接電源；待刺激對象置于操作臺上，待刺激對象的頭部位于亥姆霍玆線圈的中間，亥姆霍茲線圈通電產生磁場，通過改變電源輸出電流的大小和類型，調節磁場的大小和類型；超聲探頭作用在待刺激對象的頭部，光電信號采集組件用于采集待刺激對象受到刺激后的熒光信號和局部場電位信號。該裝置實現了磁場大小和類型的可調，采集受到刺激后的局部場電位信號和熒光信號，將局部場電位信號的耦合強度與熒光信號的強度變化進行融合構建調節指標，實現精準調控。

技術領域

本發明屬于神經調控技術領域，具體涉及一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激裝置與方法。

背景技術

神經精神類疾病已經成為影響人們生活質量的重要因素，目前常用的神經調控手段分為：侵入式和非侵入式兩大類。侵入式手段主要包括深部腦刺激等，將電極植入大腦深部，通過微電流刺激進行神經調控，治療運動障礙性神經疾病，該手段存在手術風險，安全系數較低。非侵入式手段主要采用聲、光、電磁等物理能量進行神經調控，不需要侵入式手術，目前常用非侵入式神經調控包括經顱磁刺激、經顱直流電刺激等，此類方法存在刺激深度不夠與分辨率較低等問題。

經顱磁聲耦合電刺激作為一種新型無創的神經調控手段，具有高空間分辨率、非侵入性、對神經進行直接調控等優點，受到越來越廣泛的關注。刺激系統在超聲刺激的同時引入磁場，使神經組織中的離子在均勻磁場中受到超聲作用力產生振動進而受到洛倫茲力作用，正負離子朝相反方向運動，產生感應電流與電場，以實現對相應腦區進行神經調控的目的。

現有磁聲耦合電刺激裝置大多采用永磁體產生靜磁場，磁場大小固定，磁場種類單一，若改變磁場大小，則需要更換不同型號的永磁體，給研究帶來諸多不便。

本發明提出一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激裝置與方法，該裝置能夠根據需要調節磁場大小和改變磁場性質，產生直流磁場、交流磁場、交流偏置磁場和混合磁場，實現磁場的無級調節。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激裝置與方法。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是：

一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激裝置，包括超聲探頭、磁場發生組件和信號采集組件；磁場發生組件包括操作臺和亥姆霍茲線圈；其特征在于，亥姆霍茲線圈放置在操作臺上，且連接電源；待刺激對象置于操作臺上，待刺激對象的頭部位于亥姆霍玆線圈的中間，亥姆霍茲線圈通電產生磁場，通過改變電源輸出電流的大小和類型，調節磁場的大小和類型；超聲探頭作用在待刺激對象的頭部，光電信號采集組件用于采集待刺激對象受到刺激后的熒光信號和局部場電位信號。

該裝置能夠產生直流磁場、交流磁場和混合磁場；當電源輸出直流電，則亥姆霍茲線圈產生均勻磁場；當電源輸出交流電，亥姆霍茲線圈產生交流磁場；當電源交替輸出直流電和交流電，亥姆霍茲線圈產生直流和交流交替的混合磁場。

所述光電信號采集組件包括光電信號電極片、電信號發射模塊、激光發射模塊和信號采集與處理模塊；光電信號電極片植入在待刺激對象的顱腦內，光電信號電極片上設有電極端子和光纖端子，電極端子與電信號收集模塊連接，光纖端子與激光發射模塊連接；信號采集與處理模塊采集熒光信號和局部場電位信號。

所述光電信號電極片上包含四個呈陣列排布的電極端子，相鄰電極端子之間的中心距為 300μm，單個電極端子的直徑為25μm。

所述超聲探頭上設有超聲相控陣列，陣元數為64，陣元寬度為0.25mm，陣元長度為14mm，相鄰陣元的間距為0.3mm。

本發明還提供一種磁場可控的經顱磁聲耦合電刺激方法，其特征在于，包括以下內容：