[发明专利]用于功能性MRI期间的电刺激的系统

说明书

本公开涉及一种用于在MR扫描仪中生成预定电信号以在受试者的MRI或功能性MRI期间用于所述受试者的电刺激的系统，其中所述MR扫描仪位于屏蔽的MRI室内部。所述系统包括位于所述MRI室外部的控制单元，用于生成电信号，以及位于所述MRI室外部的电光转换器，用于将所述电信号转换为相应的光信号。诸如光纤的光传输元件用于将所述光信号传输到所述MRI室中，并且光电转换器用于在磁共振成像期间将所述光信号转换为用于电刺激受试者的所述预定电信号。所述光电转换器配置用于位于所述MRI室内部并且用于磁共振成像期间操作。

技术领域

本发明涉及一种用于在MR扫描仪中生成预定电信号以在功能性磁共振成像期间用于受试者的电刺激的系统。

背景技术

电刺激是一种公认的治疗方法，其主要用于心脏和神经精神疾病：心脏心律不齐，帕金森氏病，原发性震颤，图雷特氏综合症，癫痫病，但也用于强迫症，头痛和疼痛。电刺激可以例如以心脏起搏器，深部脑刺激(DBS)，脊髓刺激(SCS)，迷走神经刺激(VNS)或经皮神经刺激(TENS)的形式施加。电刺激的临床效果在心脏病和诸如帕金森氏症、原发性震颤和图雷特氏综合症的神经系统运动疾病中已得到公认，但DBS在神经精神疾病(如抑郁症和焦虑症)、成瘾和肥胖症认知增强和痴呆症、头痛和偏头痛，强迫症，以及在仿生、康复疗法、疼痛疗法、耳科疾病、胃肠道疾病、泌尿生殖系统疾病、眼科疾病、自身免疫和风湿病、炎症相关疾病和语音治疗方面也是有前途的治疗方法。

功能性磁共振成像(fMRI)是通过检测与血流相关的变化来测量脑活动的测量技术。脑血流和神经元激活是耦合的，因此fMRI能够映射脑活动。类似地，可以在感兴趣的身体的其他部分(例如脊髓或心脏)中进行fMRI。将电刺激与fMRI组合可能是有用的，例如用于对施加到受试者的电刺激的生理反应成像。为了治疗神经精神疾病，在调节刺激参数的同时检测脑活动也非常有益。然而，在fMRI期间将刺激信号传递到受试者是有问题的。在fMRI期间受试者会暴露于非常强的磁场和强大的射频(RF)，这可能会干扰电子设备并改变刺激单元的编程设置。此外，用于传递电刺激的电子设备可能会引起较大的伪影并破坏获得的MR图像。记录MRI或fMRI的MRI室像法拉第笼一样被屏蔽以避免电场进入MRI室，并减少强磁场和RF波从MRI室泄漏出来。由于电缆的干扰和可能的RF加热，将刺激装置放置在MRI室外部并且使用电缆将刺激单元连接到受试者也可能是有问题的。因此，寻求用于在将受试者放置在MR扫描仪中的同时将可调节的电脉冲传递到具有植入电极的受试者而不破坏或改变传递的电信号或干扰MRI的手段。

美国罗切斯特市梅奥诊所(Mayo Clinic)已开发出一种用于MRI兼容通信的系统，其中无线通信模块用于在MRI室的内部和外部之间进行通信。该系统在专利申请US2014275970中公开。

发明内容

在第一方面，本公开涉及一种用于在MR扫描仪中生成预定电信号以在受试者的MRI或功能性MRI期间用于所述受试者的电刺激的系统，其中所述MR扫描仪位于屏蔽的MRI室内部。所述系统包括位于所述MRI室外部的控制单元，用于生成电信号，以及位于所述MRI室外部的电光转换器，用于将所述电信号转换为相应的光信号。诸如光纤的光传输元件用于将所述光信号传输到所述MRI室中，并且光电转换器用于在磁共振成像期间将所述光信号转换为用于受试者的电刺激的所述预定电信号。电刺激可以通过置于(例如，用于经皮神经刺激(TENS)的表面电极)、植入(需要用于DBS和用于VNS的外科程序，其中例如将脑暴露)或插入(例如用于肌电图检查，皮下刺激的针头，起搏器)受试者的一个或多个针头或电极传递到受试者。对于DBS，例如可以使用植入脑中的一个或多个电极。对于其他类型的刺激，其他类型的针头或电极也可以适合置于、植入或插入受试者。

所述光电转换器配置用于位于所述MRI室内部并且用于在磁共振成像期间操作。光电转换器可以是太阳能电池。来自光传输元件的光信号照射到太阳能电池上。太阳能电池可以使用例如光伏效应或光电效应生成与光信号对应的电信号。太阳能电池可以是光电二极管。在例如光电二极管中使用光电效应或光伏效应将是一种简单且成本效益高的解决方案。