[发明专利]一种体外经颅磁刺激的神经效应评价装置

说明书

本发明公开了一种体外经颅磁刺激神经效应评价装置。该装置包括经颅磁刺激器、刺激线圈、神经组织培养模块、动作电位传感模块、信号处理和控制模块。经颅磁刺激器和刺激线圈产生大功率经颅磁刺激序列，作用在神经组织培养模块维持生存的体外神经组织上，电压传感器将刺激在神经组织上产生的感应电场信号和神经信号经过放大电路调理放大，在逻辑控制电路控制下，通过模数转换电路输入计算机，信号处理和控制模块在线识别神经信号和感应电场信号，对不同经颅磁刺激序列产生的神经效应和感应电场进行分析，分析结果反馈给刺激参数处理程序，再对经颅磁刺激参数进行优化，达到在体外对经颅磁刺激神经效应进行定量评价和改进优化的作用。

技术领域

本发明涉及一种神经评价系统，特别涉及一种体外经颅磁刺激神经效应评价装置。

背景技术

经颅磁刺激作为一种无创的神经干预手段，被越来越多地用于神经疾病的康复治疗和脑功能科学研究的领域。但是经颅磁刺激的作用机制仍然没有被完全阐明，临床和科研上都需要能够精确测量和评价经颅磁刺激神经效应的仪器和方法。

传统的经颅磁刺激神经效应的评价主要采用几种人体生理和行为学指标，包括静息运动阈值(RMT)、运动触发电位(MEPs)、皮层静息期(CSP)和幻视阈值(PT)等。但是这些参数只能对相应脑区的活动状态进行粗略的推测，无法提供经颅磁刺激神经效应的精确信息，例如脑区活动的高精度时间和空间信息。而且这些参数局限于评价运动或视觉相关的脑区，对于其他没有显性参数的脑区就无能为力了。

如果采用神经影像学技术评价经颅磁刺激神经效应，例如功能核磁成像(fMRI)和正电子发射断层扫描(PET)等，能够部分克服以上的局限。这些影像学技术能够测量动作和视觉区之外的脑区活动。神经影像学技术普遍检测与血液相关的动态变化，如与神经活动相关氧合反应(fMRI)和放射性标记示踪剂(PET)，脑血流和代谢的时空分布反映了神经兴奋性和连通性的动态。然而这些替代信号的测量不能取代对神经活动的直接记录，特别是对单细胞活动的记录。神经影像学技术的信号特异性和时空分辨率受到各种限制，如血管结构、血流动力学反应和神经调节效果。没有足够的时间分辨率(fMRI，PET)和空间分辨率(MEG)极大地限制了这些技术关联和定位神经活动的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体外经颅磁刺激神经效应评价装置，通过经颅磁刺激参数自动化闭环反馈优化程序，实现对经颅磁刺激神经效应进行高时空精度的测量、评价和优化。

本发明的目的还在于提供一种感应电场信号，神经信号和刺激参数处理程序。

一种体外经颅磁刺激神经效应评价装置，所述装置包括：

经颅磁刺激器，用于产生经颅磁刺激序列；

与经颅磁刺激器相连的刺激线圈，用于传导经颅磁刺激序列并作用于神经组织；

培养所述神经组织的神经组织培养模块；

与所述神经组织相连的动作电位传感模块，用于放大刺激在神经组织上产生的感应电场信号和神经信号，并将信号输入计算机；

与动作电位传感模块相连的信号处理和控制模块，用于在线识别神经信号和感应电场信号，对不同经颅磁刺激序列产生的神经效应和感应电场进行分析并优化；并将优化的参数反馈给经颅磁刺激器；

所述信号处理和控制模块与所述经颅磁刺激器相连。

所述神经组织培养模块包括分别与神经组织相连的氧气/二氧化碳气路，恒温器和灌流单元，以及与灌流单元相连的蠕动泵。

所述动作电位传感模块包括电压传感器，与电压传感器相连的放大电路，与放大电路相连的模数转换电路，以及与模数转换电路相连的逻辑控制电路；电压传感器将刺激在神经组织上产生的感应电场信号和神经信号经过放大电路调理放大，在逻辑控制电路控制下，通过模数转换电路输入计算机。