[發(fā)明專利]一種基于高頻磁電轉(zhuǎn)換的非侵入式神經(jīng)刺激方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114588545A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李衛(wèi)東;趙冰蕾;楊翔宇;陳志堂;馬顯達(dá);曾蘇華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: A61N2/04
• 分類號: A61N2/04;A61N5/00
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 黨蕾

本發(fā)明公開了一種基于高頻磁電轉(zhuǎn)換的非侵入式神經(jīng)刺激方法及系統(tǒng)，屬于非侵入式神經(jīng)刺激領(lǐng)域，包括：于預(yù)定的生物組織區(qū)域同時(shí)施加第一預(yù)設(shè)頻率的第一高頻磁場和第二預(yù)設(shè)頻率的第二高頻磁場；第一高頻磁場產(chǎn)生的第一交變感應(yīng)電場和第二高頻磁場產(chǎn)生的第二交變感應(yīng)電場進(jìn)行干涉，形成低頻包絡(luò)電場，以通過低頻包絡(luò)電場對需要刺激的預(yù)定的生物組織區(qū)域進(jìn)行深度刺激。本發(fā)明基于兩路不同頻率的高頻磁場，轉(zhuǎn)換成不同頻率的交變感應(yīng)電場，進(jìn)行相干并形成低頻包絡(luò)電場，由于腦部組織具有高阻抗特性，高頻磁場的刺激波形和振幅與神經(jīng)組織關(guān)聯(lián)度較小，使得轉(zhuǎn)換后形成交變感應(yīng)電場的低頻包絡(luò)電場可以保持預(yù)定的波形條件，進(jìn)而對深度神經(jīng)調(diào)控刺激。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非侵入式神經(jīng)刺激領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高頻磁電轉(zhuǎn)換的非侵入式神經(jīng)刺激方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

非侵入性神經(jīng)調(diào)控刺激無創(chuàng)、安全及易操作，在臨床治療上已得到應(yīng)用。其主要包括經(jīng)顱磁刺激(Transcranialmagneticstimulation，TMS)和經(jīng)顱電刺激(TranscranialElectricalStimulation，TES)、聲頻刺激及光頻刺激等。經(jīng)顱磁刺激TMS是一種利用脈沖磁場作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(主要是大腦)，改變皮層神經(jīng)細(xì)胞的膜電位，使之產(chǎn)生感應(yīng)電流，影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)電活動，從而引起一系列生理生化反應(yīng)的磁刺激技術(shù)。經(jīng)顱電刺激TES是一種非侵入性的、利用恒定、低強(qiáng)度直流電(0.5mA-3mA)調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元活動的技術(shù)。但非侵入性神經(jīng)刺激深度主要在大腦皮層。經(jīng)顱磁刺激和電刺激可以通過特殊線圈和波長調(diào)整，可作用到大腦深部，但精準(zhǔn)性不夠，大腦淺表層也會受到影響。

現(xiàn)有技術(shù)中，通過2對電極各施加2個(gè)不同頻率的交流電，共同作用于大腦時(shí)，兩個(gè)頻率相近的電磁波在大腦內(nèi)某個(gè)位置相遇時(shí)部分相干并形成一個(gè)包絡(luò)電場，且該包絡(luò)電場的頻率為兩者之差，從而激活該位置的神經(jīng)元群。但是注入的電流密度和電場大小、形狀和方向隨著阻抗和組織結(jié)構(gòu)的波動而變化，在電壓控制系統(tǒng)中，注入組織的電流和電流密度以及電場的大小將取決于電極之間的阻抗，因此電極阻抗變化起著至關(guān)重要的作用。在電流控制系統(tǒng)中，注入電流的密度和電場強(qiáng)度保持不變，注入電壓波形就出現(xiàn)改變，電場波形將不同于預(yù)定的形狀，由于這些限制大大地降低了空間精度，因此針對以上問題，迫切需要設(shè)計(jì)出一種基于高頻磁電轉(zhuǎn)換的非侵入式神經(jīng)刺激方法及系統(tǒng)，以滿足實(shí)際使用的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于高頻磁電轉(zhuǎn)換的非侵入式神經(jīng)刺激方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于高頻磁電轉(zhuǎn)換的非侵入式神經(jīng)刺激方法，包括：

于一預(yù)定的生物組織區(qū)域同時(shí)施加一第一預(yù)設(shè)頻率的第一高頻磁場和一第二預(yù)設(shè)頻率的第二高頻磁場，所述第一預(yù)設(shè)頻率與所述第二預(yù)設(shè)頻率不同；

所述第一高頻磁場產(chǎn)生第一交變感應(yīng)電場，所述第二高頻磁場產(chǎn)生第二交變感應(yīng)電場；

所述第一交變感應(yīng)電場和所述第一交變感應(yīng)電場于所述預(yù)定的生物組織區(qū)域中進(jìn)行干涉，形成一第三頻率的低頻包絡(luò)電場，以通過所述低頻包絡(luò)電場對需要刺激的所述預(yù)定的生物組織區(qū)域進(jìn)行深度刺激，其中，所述第三頻率為所述第一交變感應(yīng)電場與所述第二交變感應(yīng)電場的頻率差值。

優(yōu)選地，所述第一交變感應(yīng)電場的頻率與所述第一預(yù)設(shè)頻率成正比例；

所述第二交變感應(yīng)電場的頻率與所述第二預(yù)設(shè)頻率成正比例。

優(yōu)選地，還包括：

提供一對磁感應(yīng)線圈，所述一對磁感應(yīng)線圈包括：第一磁感應(yīng)線圈，用以產(chǎn)生所述第一高頻磁場；第二磁感應(yīng)線圈，用以產(chǎn)生所述第二高頻磁場；

對所述第一磁感應(yīng)線圈、所述第二磁感應(yīng)線圈的參數(shù)分別進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而調(diào)整得到刺激所需的所述低頻包絡(luò)電場，所述參數(shù)包括磁場頻率和/或磁場強(qiáng)度和/或線圈直徑和/或線圈位置和/或線圈角度。